双轮星旋式的流体机械、发动机、流体马达、压缩机及泵

技术领域

本发明涉及流体机械技术领域，尤其涉及一种双轮星旋式的流体机械 装置、发动机、流体马达、压缩机及泵。

背景技术

本发明的申请人于2010年6月10日提交了星旋式流体马达或发动机 和压缩机及泵的专利申请(专利申请号：201010196950.8)。在上述专利申 请中，申请人提出了一种星旋式转动装置。如图1A及1B所示，该星旋 式转动装置包括：含圆筒空腔的缸体和由缸体两侧的缸体密封端盖支撑的 主轴，中心太阳轮滚筒套设于主轴上；中心太阳轮滚筒的外圆筒面及缸体 的内圆筒面构成环形活塞空间；环形活塞空间可通过第一组通孔与流体进 /出口相连通，可通过第二组通孔与流体出/进口相连通；行星活塞轮以滚 动方式置于环形活塞空间内，其伸出环形活塞空间外的两端通过连接件连 接到主轴上；所述行星活塞轮为圆柱滚轮。该星旋式转动装置由于采用了 圆环型液压(气压)缸，最大限度利用了机器外圆周空间，不仅半径大出 力转矩大，流量大，而且出力恒定。

然而，上述的星旋式转动装置在用于发动机、流体马达、压缩机或泵 时，其必须包括至少一将环形活塞空间隔离为两个容积可变工作空间的隔 离机构。在该星旋式转动装置的一个工作周期内，该隔离机构至少要开/ 合一次。在工程实践过程中，具有上述隔离机构的星旋式转动装置出现了 如下问题：

(1)由于隔离机构的存在，造成星旋式转动装置只能单向旋转，从 而限定某些需要流体机械双向转动的应用场景；

(2)隔离机构开/合的噪声大，从而该星旋式转动装置不能应用于对 噪声具有严格限制的场景中，例如家用空调机；

(3)在隔离机构要开/合阶段，其输出的扭矩存在一定的差距，从而 该星旋式转动装置不能应用于输出扭矩平稳性具有严格限制的场合；

(4)在隔离机构闭合时，其受到流体一定的冲击，相当多的能量损 失在该冲击之上，从而导致星旋式转动装置的效率降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种双轮星旋式的流体机械、发动机、流体 马达、压缩机及泵，以实现星旋式转动装置的正向和反向旋转。

根据本发明的一个方面，提供了一种双轮星旋式流体机械装置，包括： 第一转动装置，包括：第一环形活塞空间，环绕第一主轴设置，其环形横 截面与第一主轴的中心轴线垂直；N₁个滚柱行星活塞轮，在第一环形活塞 空间内均匀设置，可沿该第一环形活塞空间滚动；第二转动装置，与第一 转动装置相互嵌合，包括：第二环形活塞空间，环绕第二主轴设置，其环 形横截面与第二主轴的中心轴线垂直；N₂个滚柱行星活塞轮，在第二环形 活塞空间内均匀设置，可沿该第二环形活塞空间滚动；第一环形活塞空间 和第二环形活塞空间部分重合；流体进口和流体出口，沿垂直于第一主轴 和第二主轴的方向相对设置，分别与两环形活塞空间的重合部分相连通； 其中，第一主轴和第二主轴相互平行；第一转动装置和第二转动装置的滚 柱行星活塞轮形状相同，并可相互啮合地通过两环形活塞空间的重合部分， N₁、N₂均为大于等于3的整数。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种包括上述双轮星旋式流体机 械装置的发动机，其中，流体进口与燃烧室相连通，流体出口与废气排出 口相连通。

根据本发明的再一个方面，还提供了一种包括上述双轮星旋式流体机 械装置的流体马达，其中，流体进口与高压流体输出口相连通，流体出口 与低压流体进口相连通。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种包括上述双轮星旋式流体机 械装置的压缩机，其中，流体进口与低压流体进口相连通，流体出口与高 压流体输出口相连通。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种包括上述双轮星旋式流体机 械装置的泵，其中，流体进口与低压流体进口相连通，流体出口与高压流 体输出口相连通。

从上述技术方案可以看出，本发明双轮星旋式流体机械装置、发动机、 流体马达、压缩机及泵具有以下有益效果：

(1)由于本身为对称结构，因此本发明各种机械可以正向或反向旋 转；

(2)由另一转动装置的行星活塞轮代替旋阀片，从而避免了现有技 术星旋式转动装置中旋阀片开/合过程的噪声；

(3)多个行星活塞轮的啮合过程是连续地，没有严格的开/合阶段， 从而保证了输出扭矩连续平稳；

(4)避免了流体对旋阀片的冲击，减小了能量损失，从而提高了本 发明各种机械的效率和可靠性。

附图说明

图1A为现有技术星旋式转动装置的侧面断面示意图；

图1B为图1A所示星旋式转动装置的转动原理示意图；

图2A为根据本发明第一实施例双轮星旋式流体机械装置的侧面断面 示意图；

图2B为图2A所示双轮星旋式流体机械装置的转动原理示意图；

图3A为图2A所示双轮星旋式流体机械装置中行星活塞轮固定法兰 的示意图；

图3B为图2A所示双轮星旋式流体机械装置的装配示意图；

图4A为图2A所示双轮星旋式流体机械装置中转动装置的中心太阳 轮与行星活塞轮的尺寸几何关系示意图；

图4B为图2A所示双轮星旋式流体机械装置中可变容积端面的尺寸 几何关系示意图；

图5A为行星活塞轮个数为4时，双轮星旋式流体机械装置单啮合点 状态的示意图；

图5B为行星活塞轮个数为4时，双轮星旋式流体机械装置双啮合点 状态的示意图；

图6为根据本发明第二实施例双轮星旋式流体机械装置的侧面断面示 意图；

图7为根据本发明第三实施例双轮星旋式流体机械装置的转动原理示 意图；

图8为根据本发明实施例发动机/流体马达/压缩机的工作流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实 施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或 说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描 述的元件或实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。

并且，以下实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说 明并非用来限制本发明。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范， 但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设 计约束内近似于相应的值。

需要说明的是，本文着重对本发明双轮星旋式流体机械装置中转动装 置和现有技术的星旋式转动装置的不同之处进行了说明。至于两者的相同 之处，可以参照在背景技术中给出的专利申请(专利申请号： 201010196950.8)，该文献的全部内容并入本发明作为参考。

对于附图1A和附图1B来说，其是引用2010年6月10日提交的星 旋式流体马达或发动机和压缩机及泵的专利申请(专利申请号： 201010196950.8)中的附图，其图中所标记的图号仅供参考，不纳入本发 明使用。为方便本领域技术人员对本发明理解，首先将本发明所涉及主要 元件进行编号说明，具体如下所示：

01-主动轴；      02-主轴密封胶圈；

03-主动轴前端盖；04-锁紧螺母；

05-主转动装置的行星活塞轮前固定法兰；

06-法兰密封环；  07-键；

08-太阳轮轴承    09-缸体；

10-太阳轮；      11-主转动装置的行星活塞轮后固定法兰；

12-太阳轮密封环  13-主动轴后端盖；

14-主轴轴承；    15-从动轴；

16-从动轴后端盖；17-后缸盖；

18-从转动装置的行星活塞轮后固定法兰；

19-两端支点梁式行星活塞轮轴；20-行星活塞轮轴承；

21-行星活塞轮；  22-轴套；

23-锁紧螺帽；    24-滑块；

25-前缸盖；      26-从动轴前端盖；

27-从转动装置的行星活塞轮前固定法兰；

28-从转动装置的行星活塞轮固定法兰盘；

29-锁紧螺帽；

30-主转动装置的行星活塞轮固定法兰盘；

31-悬臂梁式行星活塞轮轴；

100-流体进口；   200-流体出口。

本发明提出了一种双轮星旋式流体机械装置。该双轮星旋式流体机械 装置基于两台相互嵌合的转动装置。该转动装置包括：环形活塞空间，环 绕主轴设置，其环形横截面与主轴的中心轴线垂直；N个滚柱行星活塞轮， 在环形活塞空间内均匀设置，沿环形活塞空间内运动，其中N大于等于3。 本领域技术人员应当清楚，对于该转动装置的环形活塞空间，其内外径之 差应当恰好等于行星活塞轮的直径。

基于上述转动装置，本发明双轮星旋式流体机械装置包括：第一转动 装置、第二转动装置、流体进口和流体出口。第一转动装置位于双轮星旋 式流体机械装置的左侧，包括：第一环形活塞空间，环绕第一主轴设置， 其环形横截面与第一主轴的中心轴线垂直；N₁个滚柱行星活塞轮，在第一 环形活塞空间内均匀设置，可沿该第一环形活塞空间滚动，其中N₁≥3。 第二转动装置位于双轮星旋式流体机械装置的右侧，包括：第二环形活塞 空间，环绕第二主轴设置，其环形横截面与第二主轴的中心轴线垂直；N₂个滚柱行星活塞轮，在第二环形活塞空间内均匀设置，可沿该第二环形活 塞空间滚动，其中N₂≥3。其中，第一主轴和第二主轴相互平行；第一环 形活塞空间和第二环形活塞空间部分重合；第一转动装置和第二转动装置 的滚柱行星活塞轮形状相同，并可相互啮合地通过两环形活塞空间的重合 部分。流体进口和流体出口，沿垂直于所述第一主轴和第二主轴的方向相 对设置，分别与两环形活塞空间的重合部分相连通。其中，第一转动装置 和第二转动装置中的至少一个转动装置中，其滚柱行星活塞轮伸出环形活 塞空间外的部分通过连接件连接到主轴上，与主轴联动。其中，第一转动 装置和第二转动装置中，滚柱行星活塞轮的数量可以相同，也可以不同。

下文以第一转动装置和第二转动装置结构对称，且由第二转动装置输 入/输出扭矩的双轮星旋式流体机械装置为例对本发明进行详细说明。图 2A为根据本发明第一实施例双轮星旋式流体机械装置的侧面断面示意图； 图2B为图2A所示双轮星旋式流体机械装置的转动原理示意图。

对于由一侧转动装置的主轴输入或输出扭矩的情况，定义输入或输出 扭矩的主轴对应的转动装置为主转动装置，如图2A中右侧的转动装置； 另一转动装置为从转动装置，如图2A中左侧的转动装置。

请参照图2A，对于右侧的主转动装置，后缸盖和前缸盖分别固定于 主转动装置缸体09的后端和前端。主动轴后端盖13和主动轴前端盖03 分别固定于后缸盖和前缸盖的外侧，支撑主动轴01。中心太阳轮10套住 主动轴01旋转安装，中心太阳轮外圆面与缸体内圆面之间形成第二环形 活塞空间，该第二环形活塞空间的两侧由前缸盖和后缸盖密封。6个行星 活塞轮设置于该第二环形活塞空间内，沿该第二环形活塞空间滚动。

请参照图2A，对于左侧的从转动装置，后缸盖17和前缸盖25分别 固定于从转动装置缸体的后端和前端。从动轴后端盖16和从动轴前端盖 26分别固定于后缸盖17和前缸盖25的外侧，支撑从动轴15。中心太阳 轮套住从动轴15旋转安装，中心太阳轮外圆面与缸体内圆面之间形成第 一环形活塞空间，该第一环形活塞空间的两侧由前缸盖和后缸盖密封。6 个行星活塞轮(如：21)设置于该第一环形活塞空间内，固定于至少一侧 的行星活塞轮固定法兰，沿该第一环形活塞空间滚动。

如常见的旋转机构那样，如图2A所示，本双轮星旋式流体机械装置 有太阳轮轴承08、主轴轴承14和行星活塞轮轴承20等支持旋转运动的部 件。为了实现环形活塞空间的密封，在相应的位置设置有主轴密封胶圈02、 法兰密封环06、太阳轮密封环12等流体机械密封部件。为了减小行星活 塞轮与环形活塞空间的摩擦，在行星活塞轮与环形活塞空间接触的部分设 置轴套22。

为了实现两转动装置环形活塞空间重合部的精确设置，主转动装置和 从转动装置的缸体优选为一体成型。当然，本领域技术人员应当清楚，在 保证精度的前提下，两者的缸体也可以分别成型。

无论是主转动装置还是从转动装置，行星活塞轮在环形活塞空间内的 位置是有严格限制的，而对行星活塞轮位置的限定是通过至少一个行星活 塞轮固定法兰实现的。

请参照图3A，图3A为图2A所示双轮星旋式流体机械装置中行星活 塞轮固定法兰的示意图。该行星活塞轮固定法兰整体上呈具有一定厚度的 齿轮状。该齿轮状行星活塞轮固定法兰包括：中间的旋转部和四周的齿牙 部。该旋转部中心设置供主轴穿过的孔。

该齿牙部包括个数与星旋式转动装置中行星活塞轮的个数相同的多 个齿牙。每一齿牙的横截面至少包括与行星活塞轮端面相匹配的圆形部分， 该圆形部分的圆心上设置供行星活塞轮的芯轴插入的圆孔。优选地，如图 3A所示，该齿牙的横截面形状还包括：其两侧的，在对应行星活塞轮与 另一转动装置的行星活塞轮相啮合时，两相互啮合的行星活塞轮之间位于 中心太阳轮外侧的空隙部分确定部分的对应部分，从而减小了容积不变区。

图3B为图2A所示双轮星旋式流体机械装置的装配示意图。如图3B 所示，行星活塞轮的支持芯轴为两端对称支点构造，可以均匀地承受载荷， 以保证行星活塞轮滚动运行时与缸体、太阳轮的圆筒面有足够的密封精度 与寿命。行星活塞轮的支持芯轴的两端对称支点设在其两侧对称安装的行 星活塞轮固定法兰上。由于主转动装置和从转动装置中行星活塞轮相互啮 合的通过两环形活塞空间的重合部分，因此，对于主转动装置和从转动装 置中位于同一侧的两行星活塞轮固定法兰，其旋转轴相互平行，其齿牙部 同样相互啮合地进行转动。

采用该种行星活塞轮固定方式后，实际上在两转动装置的相应行星活 塞轮固定法兰构成了齿轮泵(马达)。由于在转子的中部为多个行星活塞 轮的滚动支持，因此，行星活塞轮固定法兰与缸体的接触面间隙经过初始 跑合后，以行星活塞轮的无磨擦滚动支持为定位基准，间隙稳定下来不再 扩大，实现了有支撑定位基准的磨擦境界面临界滑动状态，这是一个相对 运动面之间隙为最小、无接触、无磨擦、无磨损的理想的滑动密封构造。 从精密工学的原理出发，优先采用此种平衡对称的构造。

对于如图2A和图2B所示的双轮星旋式流体机械装置而言，要保证 其顺利运转，两行星活塞轮转动装置的结构参数需要满足预设的条件。以 下将针对两行星活塞轮转动装置的结构参数进行说明。

图4A为图2A所示双轮星旋式流体机械装置中转动装置的中心太阳 轮与行星活塞轮的尺寸几何关系示意图。如图4A所示，转动装置的各参 数如下：

D-环形活塞空间外径；

Φ-环形活塞空间内径；

r-行星活塞轮半径；

R-行星活塞轮中心分度圆半径；

θ-行星活塞轮分度半角；

N-行星活塞轮数量。

如图4A所示，要保证第一转动装置和第二转动装置的滚柱行星活塞 轮相互啮合，需要保证以下条件：

本领域技术人员应当理解，以上计算均为严格的几何运算，即严格按 照主转动装置和从转动装置的行星活塞轮的半径相同来进行计算。但是， 必须保证两个转动装置之间没有直接接触，应适当拉大两转动装置表面之 间的距离，从而减小系统摩擦，实现方式给出以下两种：将其中一个转动 装置的中心太阳轮的半径适当缩小0.02mm-0.2mm，或者将两转动装置的 中心太阳轮的间距适当拉大0.02mm-0.2mm。

对于满足上述参数关系的双轮星旋式流体机械装置，可以根据转动装 置的结构参数来计算其排量。图4B为图2A所示双轮星旋式流体机械装 置中可变容积端面的尺寸几何关系示意图。如图4B所示，方格线部分的 区域为容积可变区。除了该容积可变区之外，在转动装置中还存在所谓的 “容积不变区”，即图4B中斜线部分的区域，该区域指的是行星活塞轮啮 合时，行星活塞轮与太阳轮之间存在行星活塞轮运动不到的死角。当使用 的是水、油等不可压缩变形的流体时，这些液体可视为残存的“容积不变 区”，除此之外的相邻行星活塞轮与缸体内圆所构成的类扇形区域才是流 体机械所需要的可变容积工作区。当使用的流体时气体时，由于气体可以 压缩，储流在“容积不变区”的压力气体被浪费掉。

对于双行星活塞轮星旋式流体机械，要求取其排量，首先需要求相邻 二个行星活塞轮和太阳轮外围圆柱面之间构成的扇形空间除去所谓的容 积不变区之后的有效可变容积断面面积Q。

请参照图4B，直角三角形ABO的面积S为：

扇形ABC的面积为S1：

扇形OCE的面积为S2：

则图形BCE的面积Δ：

计算可知，有效可变容积断面面积Q为：

如果行星活塞轮的长度H(缸体的高度)已知，就可以得到有效可变 容积，乘以行星活塞轮的个数，就可以得到每转流量NQH/rev

上式整理后有：

由公式(10′)可以看到，每转流量A与行星活塞轮的半径平方成正 比，与行星活塞轮高度H成正比，且随着行星活塞轮数N的增大而增大。 例如：

当N＝4时，

当N＝5时，

当N＝6时，

当N＝10时，

当然，随着H、r、N的增大，都意味着流体机械外形尺寸的增大。而 行星活塞轮数量N的增大，装置输出(扭矩、压力及流量)的脉动能更加 小一些。

对于图4B中的容积不变区，可以设置容积填充块，从而减少耗气量， 提高效率。该容积填充块可以采用销钉或螺钉固定在至少一侧的行星活塞 轮固定法兰上，其不与太阳轮和行星活塞轮产生摩擦，从而可以尽可能小 的减小“容积不变区”。该容积填充块可以为三角形柱、棒形或由圆柱形 的中心太阳轮和两相互啮合的滚柱行星活塞轮确定的形状，如图4阴影区 域所示，其材料可以选择塑料或轻金属，例如四氟乙烯、ABS、合金铝、 钛合金等。

在公式1-10中，行星活塞轮半径r和数量N是基本参数，而环形活 塞空间外径D、环形活塞空间内径Φ、每转的排量NQH/rev均为上述两个 基本参数的函数。并且，只要行星活塞轮半径及数量，环形活塞空间外径、 环形活塞空间内径确定之后，转动装置就基本确定了，而由两台相同的转 动装置组成的双轮星旋式流体机械装置也就确定了。可见，行星活塞轮的 半径r和数量N两个参数的重要性。

对于行星活塞轮半径r，其决定了本发明双轮星旋式流体机械装置的 体积，并部分决定了主轴输入或输出扭矩的大小。本领域技术人员可以根 据应用场合的不同来决定该参数。

对于行星活塞轮数量N，行星活塞轮个数越少，两个相邻的滚动行星 活塞轮中心距就越大，这意味著流体机械可工作的变化容积空间越大，但 这个数量受到限制。而如果该数量小于3个，则不能形成两台转动装置中 行星活塞轮的啮合关系，因此也是不可取的。并且，当每台转动装置中， 滚柱行星活塞轮的数量等于3个或4个时，机构容易卡住，即牙轮啮合失 效，扭矩传递失败，其实用性较差。因此，优选地，行星活塞轮的数量优 选地大于等于5。

图5A为双轮星旋式流体机械装置单啮合点状态的示意图。请参照图 5A，对于左侧的第一转动装置，其具有4个滚柱行星活塞轮--L1，L2，L3， L4，其主轴沿顺时针转动。对于右侧的第二转动装置，其具有4个滚柱行 星活塞轮--R1，R2，R3，R4，其主轴沿逆时针转动。两转动装置的滚柱行 星活塞轮在流体压力的作用下相互啮合转动。

图5B为双轮星旋式流体机械装置双啮合点状态的示意图。请参照图 5B，当双轮星旋式流体机械装置工作到此位置时，左侧的第一转动装置和 右侧的第二转动装置具有两个啮合点。以作为流体马达的双轮星旋式流体 机械装置的第一转动装置为例，其滚柱行星活塞轮L3受到R4沿切向的推 力，而对于滚柱行星活塞轮L4而言，其受到R1的推力为沿L4的径向， 即朝向从动轴轴心的方向，而沿从动轴切向的扭矩很小，在这种情况下， 该双轮星旋式流体机械装置虽然能够转动，但必然导致能量的巨大浪费， 效率降低。

可见，当每台转动装置中，滚柱行星活塞轮的数量小到4个时，该双 轮星旋式流体机械装置能够顺利转动，但其能量损耗大，运转效率低。因 此，优选地，每台转动装置应当有5个或6个滚柱行星活塞轮，当然也可 以更多。

图6为根据本发明第二实施例的双轮星旋式流体机械装置的侧面断面 示意图。该双轮星旋式流体机械装置的转动原理同样如图2B所示，不再 重复给出。对于图6所示的双轮星旋式流体机械装置，其结构与图2A所 示双轮星旋式流体机械装置大致相同，不同之处仅在于行星活塞轮在环形 活塞空间的固定方式。

对于左侧的从转动装置，其仅有行星活塞轮后固定法兰28，该行星活 塞轮后固定法兰28的后端抵接于后缸盖，通过键和锁紧螺母固定在从动 轴上。对于右侧的主转动装置，其仅有行星活塞轮前固定法兰30，该行星 活塞轮前固定法兰30通过键和锁紧螺母固定在主动轴01。行星活塞轮后 固定法兰28和行星活塞轮前固定法兰30上装有法兰密封环06。

如上所述，由于主转动装置和从转动装置均只有一侧具有行星活塞轮 固定法兰，在这种情况下，行星活塞轮只有一端是固定于行星活塞轮固定 法兰上的，其另一端实际上是悬空的。行星活塞轮固定在旋臂梁式行星活 塞轮轴31上，穿上行星活塞轮轴承20和轴套22后，用锁紧螺帽29锁紧。 锁紧螺帽29将圆形滑块24固定于行星活塞轮的悬空端。该悬空端通过圆 形滑块24与从动轴前缸盖16(从转动装置)或主轴后端盖(主转动装置) 相抵接。

该滑块由铜、聚四氟乙烯等具有较小摩擦系数的材料构成，并且，在 环形活塞的密闭气氛下，滑块的背面具有高压气体充入，其事实上滑块在 大部分时间内是悬浮于从动轴前端盖16(从转动装置)或主轴后端盖的， 摩擦力非常小。

采用该种行星活塞轮固定方式，不需要制作比较复杂的高精度的齿轮 状的行星活塞轮固定法兰，只要圆盘状的法兰即可，制作比较简单。当然 也可以采用如图3B所示的行星活塞轮固定法兰。但是，由于在这种结构 中，行星活塞轮的支持芯轴为悬臂梁构造，力学上的承载变形为非对称的， 会影响系统的运行精度与刚度，不适合用于重载高速的场合。

图7为根据本发明第三实施例双轮星旋式流体机械装置的转动原理示 意图。该实施例双轮星旋式流体机械装置与图2A所示双轮星旋式流体机 械装置的基本结构类似，区别之处仅在于，从转动装置的环形活塞空间的 内径小于主转动装置的环形活塞空间的内径，但两者的滚柱行星活塞轮的 半径相同。这样的双轮星旋式流体机械装置可以看成是转速不同，并相互 啮合的齿轮泵构造。在这种情况下，从转动装置的滚柱行星活塞轮可以仅 作为隔离容积变化空间的隔离机构，不对外输出扭矩。

图2A所示的双轮星旋式流体机械装置中，只有右侧转动装置的主轴 伸出主轴端盖之外，而左侧转动装置的主轴并没有伸出主轴端盖。这种双 轮星旋式流体机械装置应用于单侧输入/输出扭矩的场合。本领域技术人员 应当理解，也可将左侧转动装置的主轴伸出主轴端盖外，由其输入/输出扭 矩，或者同时将左侧转动装置和右侧转动装置的主轴同时伸出主轴端盖， 并由两根主轴同时输入/输出扭矩，均是可以实现的。本领域技术人员根据 具体的应用场景，进行相应的设置即可，此处不再赘述。

本发明双轮星旋式流体机械装置的基本构造可以应用于发动机、流体 马达、压缩机或泵等领域中，其中：

(1)当应用于发动机时，流体进口与燃烧室相连通，流体出口与废 气排出口相连通；

(2)当应用于流体马达时，流体进口与高压流体进口相连通，流体 出口与低压流体排出口相连通；

(3)当应用于压缩机时，流体进口与低压流体进口相连通，流体出 口与高压流体输出口相连通；或

(4)当应用于泵时，流体进口与低压流体进口相连通，流体出口与 高压流体输出口相连通。

基于上述的双轮星旋式流体机械装置的基本构造，本发明还提供了一 种双轮星旋式发动机。该发动机包括双轮星旋式流体机械装置，且其流体 进口与燃烧室相连通，流体出口与废气排出口相连通。

本实施例发动机中双轮星旋式流体机械装置，每个转动装置具有6个 行星活塞轮。以下参照图8，来介绍本发明发动机工作流程。其中，在图 8中，两条斜线的目的为标记相关转动装置的相位，并没有其他的含义。

状态a，油气混合气在燃烧室内燃烧，产生压力气体，压力气体从流 体进口100进入，在由燃烧室进入的压力气体膨胀产生的压力作用下，第 一星旋式转动装置的行星活塞轮L2与第二星旋式转动装置的行星活塞轮 R1、R2产生啮合，其产生的摩擦力使第一星旋式转动装置的太阳轮沿顺 时针方向转动，第二星旋式转动装置的太阳轮沿逆时针方向转动，如图8 中a所示；

状态b，在压力气体膨胀产生的压力作用下，第一星旋式转动装置的 行星活塞轮L2与第二星旋式转动装置的行星活塞轮R1产生啮合，由行星 活塞轮R1和R2、R3、L2、L3及太阳轮、缸体的各相关圆柱面所包围的 容积空间较状态a所示有所扩大，压力气体继续膨胀作用；而流体出口一 侧由行星活塞轮R1和R6、L1、L2及太阳轮、缸体的各相关圆柱面所包 围的容积空间较状态a所示有所缩小，压力气体连续排出，如图8中b所 示；

状态c，第二星旋式转动装置的行星活塞轮R1与第一星旋式转动装 置的行星活塞轮L1、L2产生啮合，由行星活塞轮R1和R2、R3、L2、 L3及太阳轮、缸体的各相关圆柱面所包围的容积空间较状态b所示有所 扩大，压力气体连续进入；而由行星活塞轮R1和R6、L1、L2及太阳轮、 缸体的各相关圆柱面所包围的容积空间较状态b所示有所缩小，压力气体 连续排出，L6和L1之间的流体也开始与流体出口连通，如图8中c所示；

状态d，随着转子的继续转动，行星活塞轮L2和L3之间的流体被封 入缸体太阳轮的环形空间，前述流体容积扩大；而流体排出口一侧的流体 继续被行星活塞轮L6、L1和R6挤出，如图8中d所示；

状态e，行星活塞轮L2已经从图a的位置转了一个牙距60度，随后 转入的行星活塞轮L1已经进入与第二星旋式转动装置的行星活塞轮R1、 R6产生啮合，行星活塞轮L3和R2与L1之间的有效包围容积面积较图a 所示的行星活塞轮L3和R2与L2之间的有效包围容积面积多了两个牙距 环形空间；而在流体出口一侧，行星活塞轮L6和R6与L1之间的有效包 围容积面积较图a所示的行星活塞轮L6和R6与L2之间的有效包围容积 面积少了两个牙距环形空间，如图8中e所示。

基于上述的双轮星旋式流体机械装置的基本构造，本发明还提供了一 种双轮星旋式流体马达。该流体马达包括双轮星旋式流体机械装置，且其 流体进口与高压流体进口相连通，流体出口与低压流体排出口相连通。

本实施例流体马达中双轮星旋式流体机械装置，每个转动装置具有6 个行星活塞轮。以下参照图8，来介绍本发明流体马达工作流程。

状态a，在由流体进口进入的流体的压力作用下，第一星旋式转动装 置的行星活塞轮L2与第二星旋式转动装置的行星活塞轮R1、R2产生啮 合，其产生的摩擦力使第一星旋式转动装置的太阳轮沿顺时针方向转动， 第二星旋式转动装置的太阳轮沿逆时针方向转动，如图8中a所示；

状态b，在由流体进口进入的流体的压力作用下，第一星旋式转动装 置的行星活塞轮L2与第二星旋式转动装置的行星活塞轮R1产生啮合，由 行星活塞轮R1和R2、R3、L2、L3及太阳轮、缸体的各相关圆柱面所包 围的容积空间较状态a所示有所扩大，压力流体连续进入；而流体出口一 侧由行星活塞轮R1和R6、L1、L2及太阳轮、缸体的各相关圆柱面所包 围的容积空间较状态a所示有所缩小，压力流体连续排出，如图8中b所 示；

状态c，第二星旋式转动装置的行星活塞轮R1与第一星旋式转动装 置的行星活塞轮L1、L2产生啮合，由行星活塞轮R1和R2、R3、L2、 L3及太阳轮、缸体的各相关圆柱面所包围的容积空间较状态b所示有所 扩大，压力流体连续进入；而由行星活塞轮R1和R6、L1、L2及太阳轮、 缸体的各相关圆柱面所包围的容积空间较状态b所示有所缩小，压力流体 连续排出，L6和L1之间的流体也开始与流体出口连通，如图8中c所示；

状态d，随着转子的继续转动，行星活塞轮L2和L3之间的流体被封 入缸体太阳轮的环形空间，前述流体容积扩大；而流体排出口一侧的流体 继续被行星活塞轮L6、L1和R6挤出，如图8中d所示；

状态e，行星活塞轮L2已经从图a的位置转了一个牙距60度，随后 转入的行星活塞轮L1已经进入与第二星旋式转动装置的行星活塞轮R1、 R6产生啮合，行星活塞轮L3和R2与L1之间的有效包围容积面积较图a 所示的行星活塞轮L3和R2与L2之间的有效包围容积面积多了两个牙距 环形空间；而在流体出口一侧，行星活塞轮L6和R6与L1之间的有效包 围容积面积较图a所示的行星活塞轮L6和R6与L2之间的有效包围容积 面积少了两个牙距环形空间，如图8中e所示。

基于上述的双轮星旋式流体机械的基本构造，本发明还提供了一种双 轮星旋式压缩机或泵。由于压缩机和泵的工作原理类似，以下以压缩机为 例进行说明。该压缩机包括双轮星旋式流体机械，且其流体进口与低压流 体进口相连通，流体出口与高压流体输出口相连通。

本实施例压缩机中双轮星旋式流体机械，每个转动装置具有6个行星 活塞轮。以下参照图8，来介绍本发明压缩机工作流程。

状态a，在由外界输入扭矩的作用下，第二星旋式转动装置的行星活 塞轮R1与第一星旋式转动装置的行星活塞轮L2产生啮合，其产生的摩擦 力使第一星旋式转动装置的太阳轮沿顺时针方向转动，第二星旋式转动装 置的太阳轮沿逆时针方向转动，如图8中a所示；

状态b，在由外界输入扭矩的作用下，第二即主驱动星旋式转动装置 的行星活塞轮R1压迫第一即从动星旋式转动装置的行星活塞轮L2一起转 动，将行星活塞轮L1、R6、L2、R1之间的流体压缩挤出排出口；而在流 体进口一侧，由于行星活塞轮L3、、L2、R1、R2之间的环形活塞空间容 积扩大，产生负压吸入流体，如图8中b所示；

状态c，第二星旋式转动装置的行星活塞轮R1与第一星旋式转动装 置的行星活塞轮L1、L2产生啮合，由行星活塞轮R1和R2、R3、L2、 L3及太阳轮、缸体的各相关圆柱面所包围的容积空间较状态b所示有所 扩大，吸引流体连续从流体进口吸入；而由行星活塞轮R1和R6、L1、L2 及太阳轮、缸体的各相关圆柱面所包围的容积空间较状态b所示有所缩小， 压力流体连续从流体出口挤出，同时，L6和L1之间的流体也开始与流 体出口连通，如图8中c所示；

状态d，随着转子的继续转动，行星活塞轮L2和L3之间的流体被 封入缸体太阳轮的环形空间，前述流体容积扩大继续吸取流体；而流体出 口一侧的流体继续被行星活塞轮L6、L1和R6升高压力挤出，如图8中 d所示；

状态e，行星活塞轮L2已经从图a的位置转了一个牙距60度，随后 转入的行星活塞轮L1已经进入与第二星旋式转动装置的行星活塞轮R1、 R6产生啮合，行星活塞轮L3和R2与L1之间的有效包围容积面积较图a 所示的行星活塞轮L3和R2与L2之间的有效包围容积面积多了两个牙距 环形空间；而在流体出口一侧，行星活塞轮L6和R6与L1之间的有效包 围容积面积较图a所示的行星活塞轮L6和R6与L2之间的有效包围容积 面积少了两个牙距环形空间；这意味着泵(压缩机)当输入扭矩，驱动转 子转动一个牙距(对应的中心角为60度)时，泵(压缩机)在吸进相当 于两个牙距环形空间的流体的同时，排出相当于两个牙距环形空间的流体， 如图8中e所示。

综上所述，本发明星旋式流体机械中的两台转动装置，与现有技术图 1所示的星旋式转动装置相比，其并没有设置旋阀片，而是采用另一转动 装置的行星活塞轮代替旋阀片作为隔离机构，从而避免了现有技术星旋式 转动装置中旋阀片所带来的各种缺陷，多个行星活塞轮的啮合过程中，无 噪声、输出扭矩平稳；并且可以正向或反向旋转。同时，避免了流体对旋 阀片的冲击，减小了能量损失，同时提高了效率和可靠性。

此外，本发明双轮星旋式流体机械装置构造与现有技术的双齿轮式流 体机械构造上有类似的地方，都是利用齿轮啮合或者牙轮啮合时形成的可 变化容积空间来工作的流体机械，但是它们有明显不同的构造和性能。双 齿轮式流体机械的齿轮圆周柱面和缸体内圆柱面之间有相对滑动磨擦运 动，不仅阻力耗能大，而且磨损之后因密封失效会造成流体泄漏，机械的 出力剧减。而本发明双轮星旋式流体机械装置上，相互啮合的为行星活塞 轮-可以转动的圆柱体，通过行星活塞轮的互相滚动啮合，产生了类似于齿 轮传动那样的运动，形成了类似于齿轮传动那样的有规律性的变化容积空 间，并且可以最大限度的减小摩擦运动，同时提高的效率和可靠性。

同时，应用该双轮星旋式流体机械装置的发动机、流体马达、发动机 或泵具有相同的有益效果，此处不再重述。

需要注意的是，出于简单明了表示图中元件的目的，图中元件并不一 定是按照严格比例进行绘制的。此外，以上对本发明的多处特征及有益效 果给予了说明，但关于该发明的结构和功能方面的细节描述仅是为了披露 阐释的需要，其各种细节上的变换也应落在本发明的保护范围之内，特别 是关于该发明的形状、尺寸和零部件的排列布置等，均应落在本说明书所 附权利要求所表达的发明精神囊括范围之内。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而 已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。