DE3838382C2

DE3838382C2 -

Info

Publication number: DE3838382C2
Application number: DE3838382A
Authority: DE
Inventors: Kenji Kitasoma Ibaraki Jp Tojo; Shigeru Nishiibaraki Ibaraki Jp Machida; Kenji Tsuchiura Jp Mori
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-11-12
Filing date: 1988-11-11
Publication date: 1991-05-29
Also published as: JP2723933B2; KR910008211B1; DE3838382A1; KR890008459A; US4950135A; JPH02140483A

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, 4, 5 bzw. 14.

Bei einer solchen, aus der DE-OS 16 28 418 bekannten Rota tionskolbenmaschine werden die Betätigungsorgane von mecha nischen Kurbeltrieben gebildet, was einen sehr aufwendigen Aufbau erfordert, für den viel Raum erforderlich ist, der viel wiegt und der einen hohen Wartungsaufwand benötigt.

Aus US 45 22 575 und US 45 52 518 sind in gleicher Weise Rotationskolbenmaschinen in Spiralbauweise bekannt, bei denen das umlaufende Spiralelement vom Kurbelzapfen einer motorgetriebenen Kurbelwelle in eine Umlaufbewegung versetzt wird, wobei eine Oldham-Kupplung verhindert, daß sich das umlaufende Spiralelement um seine eigene Achse dreht. Die so gebauten Rotationskolbenmaschinen haben eine große axiale Länge und ein hohes Gewicht. Außerdem ist für die Kurbelwellenlager eine Ölschmierung erforderlich. Die bekannten Rotationskolbenmaschinen erzeugen starke Geräu sche, nämlich einmal auf Grund von Vibrationen auf der Seite des Elektromotors und zum anderen auf Grund von Flattervi brationen im Spiralkompressorabschnitt.

Zum Stand der Technik nach der DE 34 15 628 A1 und der DE 34 23 884 A1 gehören außerdem ringförmige piezoelek trische Motoren bzw. lineare piezoelektrische Motoren.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise der gattungs gemäßen Art so auszubilden, daß bei geringer Baugröße und bei geringem Gewicht ein ölfreier Betrieb bei stabiler Bewegung des umlaufenden Spiralelements mit einem sehr niedrigen Vibrations- und Geräuschpegel möglich ist.

Diese Aufgabe wird jeweils mit den im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1, 4, 5 bzw. 14 angegebenen Merkmale gelöst, die in den Unteransprüchen 2 und 3, 6 bis 13 und 15 bis 17 vorteilhaft weitergebildet sind.

Durch den Einsatz von piezoelektrischen Motoren kann die Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise mit geringer Bauhöhe bzw. geringer axialer Länge gefertigt werden, was eine starke Reduzierung der Gesamtgröße und des Gesamt gewichts bedeutet. Wegen der wenigen noch vorhandenen Gleit teile und Lager wird die Betriebssicherheit der Rotations kolbenmaschine sehr hoch. Trotz der zwischen den piezoelek trischen Motoren und den Gleitstücken vorhandenen Gleitkon taktabschnitte ist eine Schmierung nicht erforderlich, so daß die Rotationskolbenmaschine vollständig ölfrei arbeiten kann. Da die piezoelektrischen Motoren das umlaufende Spiralelement ohne Spielraum lagern und führen, während sie die Schubkraft des umlaufenden Spiralelements aufnehmen, verändert sich der Spielraum zwischen den Spiralwänden und den beiden Spiralelementen nicht, so daß es nicht zu einer instabilen Bewegung des umlaufenden Spiralelements und zu einer Flatterbewegung auf Grund eines Drehmoments kommen kann, das durch das komprimierte Gas während des Umlaufs des umlaufenden Spiralelements erzeugt wird. Das bedeutet, daß die Vibrationen der Rotationskolbenmaschine verschwin dend klein sind und die Rotationskolbenmaschine mit sehr hohem Wirkungsgrad arbeiten kann. Der piezoelektrische Motor entwickelt kein elektromagnetisches Feld, so daß die Rotationskolbenmaschine vollständig frei von Magnetismus ist und dadurch elektromagnetisch bedingte Geräusche ent fallen. Da außerdem keine Lager vorhanden sind, ist der Geräuschpegel der Rotationskolbenmaschine sehr niedrig. Die piezoelektrischen Motore dienen einerseits zur Erzeugung der Arbeitsleistung der Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralelements, sorgen jedoch auch andererseits dafür, daß eine Rotation des umlaufenden Spiralelements um seine eigene Achse unterbunden wird, ohne daß dafür ein gesonder ter, verschleißanfälliger Mechanismus erforderlich ist. Die piezoelektrischen Motore bestehen in der Regel aus Keramik, die einen hohen Korrosionswiderstand hat, so daß die damit bestückten Rotationskolbenmaschinen auch als Vakuumpumpen in Systemen zur Herstellung von Halbleitern und für andere ähnliche Anwendungszwecke eingesetzt werden können.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 im Axialschnitt eine erste Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 perspektivisch den Stator des piezoelektrischen Motors der Ausführungsform von Fig. 1,

Fig. 3 schematisch die Anordnung der piezoelektrischen Motoren bei der Ausführungsform von Fig. 1,

Fig. 4A, 4B und 4C die Bewegungsabläufe der Ausführungsform von Fig. 1,

Fig. 5 im Axialschnitt eine zweite Ausführungsform,

Fig. 6 im Axialschnitt in einer Teilansicht eine dritte Ausführungsform,

Fig. 7 im Axialschnitt eine vierte Ausführungsform,

Fig. 8 in einer Draufsicht die Anordnung der piezoelek trischen Motoren bei der Ausführungsform von Fig. 7,

Fig. 9 im Axialschnitt eine fünfte Ausführungsform,

Fig. 10 den Schnitt X-X von Fig. 9,

Fig. 11 den Schnitt XI-XI von Fig. 9,

Fig. 12 in einer Draufsicht schematisch den Bewegungsab lauf der Ausführungsform von Fig. 9,

Fig. 13a bis 13d verschiedene Bewegungszustände der Aus führungsform von Fig. 9,

Fig. 14 in einer Draufsicht eine Modifizierung des Lager sitzes der Ausführungsform von Fig. 9,

Fig. 15 im Axialschnitt eine sechste Ausführungsform,

Fig. 16 im Axialschnitt das Betätigungsorgan einer siebten Ausführungsform,

Fig. 17 in einer Ansicht wie Fig. 16 eine achte Ausfüh rungsform,

Fig. 18 perspektivisch einen Teil eines Hebels des Betä tigungsorgans von Fig. 17,

Fig. 19 im Axialschnitt eine neunte Ausführungsform,

Fig. 20 schematisch den Bewegungsablauf der Ausführungs form von Fig. 19 und

Fig. 21 im Axialschnitt eine zehnte Ausführungsform mit in dem umlaufenden Spiralelement ausgebildeten Öff nungen.

Die in den Fig. 1 bis 4 gezeigte erste Ausführungsform der Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise hat ein stationäres Spiralelement 2 mit einer Stirnplatte 2a und einer Spiralwand 2b, die axial von einer Seite der Stirn platte 2a vorsteht und eine Kurvenform hat, die eine Kom bination aus einer Evolventenkurve und aus Bögen ist. Das stationäre Spiralelement 2 ist an seinem Außenumfangs abschnitt mit einer Gasansaugöffnung 8 und an seinem zen tralen Abschnitt mit einer Gasförderöffnung 14 versehen. Das stationäre Spiralelement 2 ist an seinem äußeren Um fangsflanschabschnitt an einem Rahmen 4 festgelegt, der ein stationäres Teil bildet. Die Rotationskolbenmaschine hat ein umlaufendes Spiralelement 3 mit einer Stirnplatte 3a und einer Spiralwand 3b, die im wesentlichen die glei che Form wie die Spiralwand 2b des stationären Spiralele ments 2 hat. Die Spiralwand 3b steht von der Stirnplatte 3a in Axialrichtung ab. Das umlaufende Spiralelement 3 kämmt mit dem stationären Spiralelement 2 und ist zwischen Schublagern 24 an dem stationären Spiralelement 2 und einer Vielzahl von piezoelektrischen Motoren 20 angeordnet, die an dem Rahmen 4 festgelegt sind. Die piezoelektrischen Motore 20 stehen mit Gleitstücken 21 in Kontakt, die an dem um laufenden Spiralelement 3 festgelegt sind. Der maximale horizontale Abstand zwischen den ineinandergreifenden Spiralwänden 2b, 3b ist im we sentlichen gleich 2 ε, wobei ε der Radius der Umlaufbe wegung des umlaufenden Spiralelements 3 ist. Die piezoelektrischen Motore 20 sind mit einer Antriebs- bzw. Speiseschaltung 22 über Leitungen für elek trische Signale verbunden. Die an der Stirnplatte 3a des umlaufenden Spiralelements 3 festgelegten Gleitstücke 21 sind fest gegen die piezoelek trischen Motore 20 durch die Schublager 24 gedrückt, die aus einem für eine Gleitbewegung geeigneten Material her gestellt sind. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, hat jeder piezoelektrische Motor 20 eine Ringform mit einem Radius, der im wesentlichen gleich dem Radius ε der Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralelements 3 ist. Auf der Oberfläche des Rahmens 4, die der Rückseite der Platte 3a des um laufenden Spiralelements 3 zugewandt ist, also auf der Ober fläche, die der Oberfläche gegenüberliegt, die dem sta tionären Spiralelement 2 zugewandt ist, ist eine Viel zahl solcher piezoelektrischer Motore 20 gleicher Form angeord net. Einer der piezoelektrischen Motore 20 ist in der Mitte des Rahmens 4 angeordnet, während die anderen auf einem Umfangsabschnitt des Rahmens 4 auf ei nem Kreis positioniert sind.

Fig. 2 zeigt ferner, daß der piezoelektrische Motor 20 aus ei nem piezoelektrischen Element 20a und einem genuteten Oszillator 20b zusammengesetzt ist. Fig. 4A zeigt, daß das piezoelektrische Element 20a aus unterteilten lamina ren piezoelektrischen Segmenten 1a bis 1f zusammengesetzt ist, die haftend an der Rückseite des genuteten Oszilla tors 20b befestigt sind. An die laminaren piezoelektri schen Segmente 1a bis 1f ist eine Speisespannung über einen Inverterverstärker 5a, 6a, 5b, 6b angelegt. Eine Spei seschaltung speist die Leitungen A und B mit jeweils ei ner Wechselspannung, die, wie in Fig. 4B gezeigt ist, eine Phasendifferenz von 90° haben. Als Folge expandie ren und kontrahieren die piezoelektrischen Segmente 1a, 1b usw. mit 90° Phasendifferenz in der Schwingung, so daß in dem genuteten Oszillator 20b in der durch einen Pfeil 7a veranschaulichten Richtung eine sich windende fortlau fende Welle erzeugt wird. Wenn also an das piezoelektri sche Element 20a hochfrequente Spannungen im Ultraschall frequenzbereich mit einer 90° Wellenphasendifferenz an gelegt werden, wird eine fortlaufende Welle mit geringer Amplitude in dem Oszillator 20b erzeugt, so daß der piezoelektrische Motor 20 die Kontaktpunkte zwischen jedem Oszilla tor 20b und dem zugeordneten Gleitstück 21, das am umlau fenden Spiralelement 3 festgelegt ist, aufeinanderfolgend bewegt. Dadurch wird das umlaufende Spiralelement 3 in der gleichen Richtung wie die fortschreitende Welle be wegt, was in Fig. 4A und 4C gezeigt ist. Die Umlaufbewe gung des umlaufenden Spiralelements 3 erfolgt durch eine Kombination der Kräfte aller piezoelektrischen Motore 20.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, werden alle piezoelektri schen Motoren 20 von der gleichen Speiseschaltung 22 gespeist. Dadurch werden in allen piezoelektrischen Motoren 20 fortschrei tende Wellen mit gleichförmiger Phase erzeugt, so daß das umlaufende Spiralelement 3 weich bzw. glatt umläuft. Da das umlaufende Spiralelement 3 von den Axiallagern 24 und den piezoelektrischen Motoren 20 fest abgestützt ist, ergibt sich eine stabile Umlaufbewegung ohne Flattern. Die piezoelektrischen Motoren 20 sorgen nicht nur für die Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralelements 3, sondern erzeugen auch eine Kraft, die verhindert, daß sich das umlaufende Spiralelement 3 um seine eigene Achse dreht. Der piezoelektrische Motor 20 ist insgesamt bekannt und wird als "Ultraschallmotor" bezeichnet, da der Oszillator 20b entsprechend der hochfrequenten Spannung im Ultraschallfrequenzbereich arbeitet.

In Betrieb wird die elektrische Leistung der Speiseschal tung 22 von einer Energiequelle P zugeführt, wodurch die piezoelektrischen Motoren 20 aktiviert werden. Das umlaufen de Spiralelement 3 dreht sich ohne Kollision zwischen seiner Spiralwand 3b und der Spiralwand 2b des stationären Spiralelements 2. Durch die Umlaufbewegung des umlaufen den Spiralelements 3 wird ein durch die Ansaugöffnung 8 angesaugtes Gas in einer Kompressionskammer zwischen den Spiralwänden 2b und 3b der beiden Spiralelemente kompri miert und über die Förderöffnung 14 abgeführt. Wenn die Rotationskolben maschine umgekehrt angetrieben wird, wird ein durch die Öffnung 14 angesaugtes Gas komprimiert und dann durch die Öffnung 8 abgeführt. Die beschriebene Arbeitsweise der Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise kann ohne irgendein Schmiermittel zum Schmieren ihrer Gleitteile ausgeführt werden, so daß man eine vollständig ölfreie Maschine hat, die in der Lage ist, reines Gas ohne jeden Ölgehalt zu fördern. Bei der beschriebenen Ausfüh rungsform sind die piezoelektrischen Motoren 20 zwischen dem Rahmen 4 und dem umlaufenden Spiralelement 3 angeord net. Alternativ können die piezoelektrischen Motoren 20 auch zwischen dem äußeren Umfangsabschnitt der Stirnplatte 2a des stationären Spiralelements 2 und dem äußeren Umfangs abschnitt der Stirnplatte 3a des umlaufenden Spiralelements 3 angeordnet werden. In diesem Fall sind die Axiallager 24 auf dem Rahmen 4 angeordnet.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform werden die gleichen piezoelektrischen Motoren 20 wie bei der ersten Ausführungsform verwendet, sie sind jedoch sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite der Stirnplatte 3a des umlaufenden Spiralelements 3 von einem Umfangsab schnitt der Stirnplatte 3a angeordnet.

Die piezoelektrischen Motore 20 sind längs eines identischen Kreises auf beiden Seiten der Stirnplatte 3a positioniert. Ferner ist ein piezoelektrischer Motor 20 im Mittelabschnitt auf der Unterseite der Stirnplatte 3a vorgesehen, wodurch verhindert wird, daß die Stirnplatte 3a durch den Druck des Gases verformt wird, der in der Kompressionskammer erhöht ist. Jeder piezoelektrische Motor 20 für den Antrieb des umlaufenden Spiralelements 3 ist ringförmig ausgebildet und hat einen Radius, der im wesentlichen gleich dem Radius der Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralelements ist. Die auf der Oberseite der Stirnplatte 3a in Fig. 5 angeordneten piezoelektri schen Motoren 20 sind gegen das umlaufende Spiralelement 3 durch Druckplatten 26 und Befestigungsglieder 25 gedrückt. Als Folge werden die auf der Unterseite der Stirnplatte 3a angeordneten piezoelektrischen Motoren 20 ebenfalls durch die Stirnplatte 3a angedrückt. Die piezoelektrischen Mo toren 20 auf der Oberseite der Stirnplatte 3a und die piezo elektrischen Motoren 20 auf der Unterseite der Stirnplatte 3a werden jeweils von Speiseschaltungen 22 bzw. 22′ ange trieben. Die piezoelektrischen Motoren 20 auf der Untersei te der Stirnplatte 3a erzeugen Kräfte, deren Richtung der der Kräfte entspricht, die von den piezoelektrischen Motoren 20 auf der Oberseite der Stirnplatte 3a erzeugt wer den, so daß das umlaufende Spiralelement 3 mit der dop pelten Kraft der Ausführungsform von Fig. 1 angetrieben wird. Bei der Ausführungsform von Fig. 5 sind keine Gleit abschnitte, wie die Axiallager 24 der Ausführungsform von Fig. 1, verwendet. Die Schubkräfte werden von den piezo elektrischen Motoren 20 aufgenommen, so daß das umlaufende Spiralelement 3 sehr stabil umlaufen kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Verlust an mechanischer Energie verringert ist, da das umlaufende Spiralelement 3 kein Gleitteil hat.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform mit ringför migen piezoelektrischen Motoren 20 ist ein mit einer Führung versehenes Gleitstück 21a vorgesehen, das eine Führung hat, deren Innendurchmesser größer als der Außendurchmes ser des piezoelektrischen Motors 20 ist und welches die Radial bewegung des Gleitstücks 21a begrenzt. Das Gleitstück 21a hat einen exzentrischen Zapfen, dessen Exzenterab stand von der Mittelachse des ringförmigen Piezoelektro motors 20 gleich dem Radius ε der Umlaufbewegung des umlau fenden Spiralelements 3 ist. Ein Gleitstück 21b hat ein Loch, in das der Zapfen drehbar paßt. Das Gleitstück 21b ist in einer Ausnehmung in dem umlaufenden Spiralele ment 3 festgelegt. Die übrige Ausgestaltung entspricht der von Fig. 1. Wenn an den piezoelektrischen Motor 20 Wechsel spannungen mit einer hohen Frequenz über die Speiseschal tung 22 angelegt werden, wird er erregt, so daß er die Gleitstücke 21a in Drehung versetzt. Die Gleitstücke 21a bewegen die Gleitstücke 21b mit dem exzentrischen Zapfen, so daß das umlaufende Spiralele ment 3 umläuft, ohne sich um seine eigene Achse zu drehen. Durch diese Bewegung des umlaufenden Spiralelements 3 wird ein durch die Ansaugöffnung 8 angesaugtes Gas in der Kompressionskammer zwischen den Spiralwänden 2b und 3b der beiden Spiralwände 2 und 3 verdichtet. Das ver dichtete Gas wird dann aus der Förderöffnung 14 abgeführt. Wie im Falle der vorhergehenden Ausführungsform können die piezoelektrischen Motoren 20 auch als Schublager arbei ten und/oder auf beiden Seiten des umlaufenden Spiralele ments 3 angeordnet werden.

Bei der in den Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungsform sind lineare piezoelektrische Motoren anstelle der ring förmigen piezoelektrischen Motoren der vorhergehenden Ausführungsformen vorgesehen. Die Ausführungsform der Fig. 7 und 8 weist vier lineare piezoelektrische Motore 20 auf, die auf der Rückseite der Stirnplatte 3a des umlau fenden Spiralelements 3 angeordnet sind. Jedem linearen piezoelektrischen Motor 20 ist ein Gleitstück 21 zugeordnet. Wie aus Fig. 8 zu ersehen ist, kreuzen sich die beiden Achsen der beiden Paare der einander in Diametralrichtung zugewandten piezoelektrischen Motoren 20 senkrecht. So hat eines dieser beiden Paare von linearen piezoelektrischen Motoren 20 eine gemeinsame Achse Y-Y, während das andere Paar von piezoelektrischen Motoren 20 eine gemeinsame Achse X-X aufweist. Das Paar von linearen piezoelektrischen Motoren 20, die auf der X-Achse angeordnet sind, und das andere Paar von linearen piezoelektrischen Motoren 20, die auf der Y-Achse angeordnet sind, werden von einer Spei seschaltung 22a bzw. 22b gespeist.

Der lineare piezoelektrische Motor 20 ist aus einem piezoelektrischen Element und einem Oszillator zusammengesetzt und an dem Rahmen 4 befestigt. Das Gleitstück 21 des linearen piezoelektrischen Motors 20 ist an dem umlaufenden Spiralelement 3 festgelegt. Wenn den linearen piezoelektrischen Motoren 20 von den Speise schaltungen elektrische Energie zugeführt wird, sind die Bewegungen der linearen piezoelektrischen Motoren 20 auf der X-Achse in der Phase verschieden von denen auf der Y-Achse, wobei der Phasenunterschied 90° beträgt. Dadurch verursacht eine aus diesen Bewegungen zusammengesetzte Kraft, daß das umlaufende Spiralelement 3 mit einem kon stanten Radius umläuft, ohne sich um seine eigene Achse zu drehen.

Bei einer zu Fig. 7 alternativen Anordnung der linearen piezoelektrischen Motoren 20 sind diese zwischen einem Um fangsabschnitt des stationären Spiralelements 2 und einem Umfangsabschnitt des umlaufenden Spiralelements 3 vorge sehen. In diesem Fall sind die Axiallager 24 an dem Rah men 4 angeordnet. Die linearen piezoelektrischen Motoren 20 können auf beiden Seiten des umlaufenden Spiralelements 3 anstelle der Axiallager 24 angeordnet werden.

Eine weitere Ausführungsform mit linearen piezoelektri schen Motoren 20 ist in den Fig. 9 bis 13 gezeigt, wobei ihre Speiseschaltung 22 weggelassen ist. Dabei ist das stationäre Spiralelement 2 an seinem Umfangs abschnitt an dem Rahmen 4 festgelegt, während das umlau fende Spiralelement 3 am Umfangsabschnitt der Rückseite mit einem Axialsitz 27 am Rahmen 4 in Kontakt steht, so daß die Axialbewegung des umlaufenden Spiralelements 3 begrenzt ist. In den Abschnitten des Rahmens 4, die der Rückseite des umlaufenden Spiralelements 3 zugewandt sind, ist radial um die Mitte des stationären Spiralelements 2 herum eine Vielzahl von linearen piezoelektrischen Motoren 28 angeordnet. Jeder piezo elektrische lineare Motor 28 hat eine Vielzahl von dünnen keramischen piezoelektrischen Elementen, die in Schichten angeordnet und miteinander unter Bildung eines stangenförmigen Teils verbunden sind. Ein Ende eines je den piezoelektrischen linearen Motors 28 ist an einem Sitz 30 festgelegt, der sich an der Mitte des Rah mens 4 befindet, während das andere Ende über einen Schuh 29 mit der Innenfläche eines Sitzes 3c in Kontakt steht, der an einem Umfangsabschnitt der Rückseite des umlaufen den Spiralelements 3 angeordnet ist.

Die Wechselspannungen zum Antrieb der linearen piezoelek trischen Motore 28 sind voneinander in der Phase verschieden, wobei die Phasenunterschiede den Win keln α₁ zwischen den radial angeordneten linearen piezo elektrischen Motoren 28 entsprechen. Jeder lineare piezoelektrische Motor 28 verformt sich in einer Ebene parallel zur Ebene der umlaufenden Stirnplatte 3b in der Längsrichtung des radial angeordneten piezoelektrischen Motors 28.

Der Betrag der Verformung wird nach folgender Gleichung berechnet:

ε = ε₀ sin (ω_t + α_i)

Wenn sich die linearen piezoelektrischen Motore 28 in der erwähnten Weise verformen, werden die Kontaktpunkte t₂, t₃, t₅ und t₈ zwischen den Schuhen 29 und dem Sitz 3C in die Positionen S₁, S₄, S₆ und S₇ in Fig. 12 verscho ben, wobei der Sitz 3C in die Position 3C′ verschoben wird, wodurch das umlaufende Spiralelement 3 umläuft. Das umlaufende Spiralelement 3 wird somit von dem piezoelektrischen Motor 28 so angetrieben, daß jeder Punkt des umlau fenden Spiralelements 3 längs eines Kreises mit einem Radius ε₀ umläuft.

Als Folge läuft das umlaufende Spiralelement 3 um die Achse des stationären Spiralelements 2 mit einem Radius ε₀ um, ohne sich um seine eigene Achse zu drehen. Wenn das umlaufende Spiralelement 3 in Fig. 10 im Uhrzeiger sinn umläuft, bewegen sich die von den Spiralwänden und den Stirnplatten der beiden Spiralelemente 2 und 3 gebil deten geschlossenen Kammern zu der Mitte des stationären Spiralelements 2 hin, wobei die Volumina der geschlosse nen Kammern allmählich abnehmen. Als Folge arbeitet die Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise als Spiralkom pressor und saugt Gas von der Ansaugöffnung 8 am äußeren Umfangsabschnitt des stationären Spiralelements 2 an, das als verdichtetes Gas durch die Förderöffnung in der Mitte der Stirnplatte 2a des stationären Spiralelements 2 abgegeben wird. In Betrieb des Spiralkompressors erzeugt das unter Druck stehende Fluid in der geschlossenen Kam mer eine Kraft, die die Spiralelemente voneinander weg drücken möchte. Dies wird dadurch unterbunden, daß das umlaufende Spiralelement 3 an einem Umfangsabschnitt der Rückseite durch den Axialsitz 27 abgestützt ist, der am Rahmen 4 an geordnet ist, wodurch verhindert wird, daß sich das um laufende Spiralelement 3 von dem stationären Spiralele ment 2 wegbewegen kann. Die zwischen den piezoelektri schen Motoren 28 und dem Sitz 3C angeordneten Schuhe 29 ausgehend von der Rückseite der Stirnplatte 3a des umlaufenden Spiralelements kontaktieren den Sitz 3C und gleiten auf dem Sitz 3C, so daß das umlaufende Spi ralelement 3 umlaufen kann.

Fig. 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Schuhs 29, der in Umfangsrichtung flexibel ist, so daß er sich etwas bewegen kann. Der Schuh 29 hat eine Blattfeder 29a, die mit ihrem einen Ende mit einer Basis 29d des Schuhs 29 verbunden ist, die schwenkbar an der Innenfläche des Sitzes 3C des umlaufenden Spiralelements 3 festgelegt ist, sowie eine weitere Blattfeder 29b, die mit ihrem einen Ende mit einem Ende des linearen piezoelektrischen Motors 28 verbunden ist. Die Blattfeder 29a und 29b sind mitein ander an ihren anderen Enden verbunden. Bei dieser Anord nung absorbieren die flexiblen Schuhe 29 die Umfangsver schiebung zwischen dem piezoelektrischen Motor 28 und dem um laufenden Spiralelement 3, ohne irgendein Gleiten dazwi schen, so daß das umlaufende Spiralelement 3 umlaufen kann. Die flexiblen Schuhe 29 sind ausreichend steif, um eine Kraft des piezoelektrischen Motors 28 auf das umlaufende Spiralelement 3 zu übertragen und um zu verhindern, daß sich das umlaufende Spiralelement 3 um seine eigene Achse dreht, so daß kein anderer Mecha nismus für das Unterbinden dieser Drehbewegung des umlau fenden Spiralelements 3 um seine eigene Achse erforderlich ist.

Da die Formänderung des linearen piezoelektrischen Motors 28 aus piezoelektrischen Elementen sehr klein ist, ist es bei einem großen Radius der Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralelements 3 erforderlich, daß die Rotationskolbenma schine in Spiralbauweise Mechanismen aufweist, welche die Formänderung der linearen Betätigungsorgane vergrößern. Bei der in Fig. 15 gezeigten Ausführungsform hat jeder Vergrößerungsmechanismus ein Paar von piezoelektrischen linearen Motore 28, die um die zentrale Achse des stationären Spiralelements 2 in gleichem Abstand da von angeordnet und senkrecht zur Rückseite des umlaufenden Spiralelements 3 ausgerichtet sind, einen Hebel 32, dessen Mittelabschnitt schwenkbar an einem zentralen Sitz 30 des Rahmens 4 über ein Kugelgelenk 31 und dergleichen gehalten ist, und Hebel 33, von denen jeder über Zapfen 35 mit einem stationären Bügel 34 verbunden ist, dessen eines Ende schwenkbar mit dem Hebel 32 verbunden ist, und dessen anderes Ende mit der Innenfläche des Sitzes 3C des Umfangsabschnitts der Stirnplatte 3a des umlaufen den Spiralelements 3 über die Schuhe 29 verbunden ist, wobei der Hebel 32 schwenkbar mit den Enden der linearen piezoelek trischen Motore 28 in Eingriff steht.

Wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen entsprechen bei den linearen piezoelektrischen Motoren 28, wenn sie durch die phasenverschiedenen Wechselspannungen erregt werden, die Phasenunterschiede den Unterschieden in ihrer Lage, wobei die Formänderung eines jeden linearen piezoelektrischen Motors 28 verstärkt und auf das umlaufende Spiralele ment durch die Hebel 32 und 33 übertragen wird, so daß das umlaufende Spiralelement 3 mit einem großen Radius umlaufen kann.

Die in den Fig. 16 und 17 gezeigten Ausführungsformen haben unterschiedliche Mechanismen zur Verstärkung der Formänderung. Bei der Ausführungsform von Fig. 16 sind eine Vielzahl von linearen piezoelektrischen Motoren 28, von denen in Fig. 16 nur einer gezeigt ist, um die Mittelachse des stationären Spiralelements 2 in gleichem Abstand davon angeordnet und senkrecht zur Rück seite des umlaufenden Spiralelements 3 ausgerichtet. Jeder lineare piezoelektrische Motor 28 steht in Eingriff mit einem Hebel 36, von dem ein Ende über eine Blattfederverbindung 38 mit dem Mittelsitz 30 des Rahmens 4 gekoppelt ist. Das andere Ende des Hebels 36 steht in Eingriff mit einem Ende eines Hebels 37, der mit dem Rah men 4 über eine Blattfederverbindung 39 gekoppelt ist. Das andere Ende des Hebels 37 paßt in die Innenfläche des Umfangssitzes des umlaufenden Spiralelements 3. Der Umfangsabschnitt des umlaufenden Spiralelements 3 wird von einem Axialsitz 27 am Rahmen 4 abgestützt. Wie aus Fig. 18 zu ersehen ist, hat der Hebel 37 eine Blattfeder verbindung 40, so daß die Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralelements 3 möglich ist.

Bei der Ausführungsform von Fig. 17 hat somit die Rotationskol benmaschine in Spiralbauweise einen Einhebel-Verstärkungs mechanismus mit einer Blattfederverbindung anstelle eines Doppelhebel-Verstärkungsmechanismus, wie er in Fig. 16 gezeigt ist.

Die Ausführungsformen der Fig. 16 und 17 haben das gemein same Merkmal, daß das Spiel des Bewegungsübertragungsme chanismus im Gegensatz zum Verstärkungsmechanismus mit einer Zapfenverbindung und dergleichen extrem klein ist, so daß die Genauigkeit der Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralelements 3 vergrößert ist. Wie in Fig. 18 gezeigt ist, kann der direkt mit dem umlaufenden Spiralelement 3 in Eingriff stehende Hebel 37 sich etwas in Umfangsrich tung des umlaufenden Spiralelements 3 unter der Wirkung einer Blattfederverbindung 40 bewegen, so daß das umlaufen de Spiralelement 3 umlaufen kann. Die Blattfederverbindung 40 hat andererseits eine ausreichende Steifigkeit, um zu verhindern, daß sich das umlaufende Spiralelement 3 um seine eigene Achse dreht.

Bei den beiden beschriebenen Ausführungsformen kann die Geschwindigkeit der Umlaufbewegung des umlaufenden Spi ralelements durch Ändern der Frequenzen der Wechselspan nungen verändert werden, die die piezoelektrischen Motore 28 erregen. Ferner kann bei beiden Ausführungs formen die Richtung der Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralelements durch Invertierung der Phasen der Wechsel spannungen, die die piezoelektrischen Motore 28 erregen, umgekehrt werden. Der Mechanismus für den An trieb des umlaufenden Spiralelements schließt keine Ele mente ein, die mit großer Geschwindigkeit gleiten. Da durch erhält man eine ölfreie Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise, bei der kein Schmieröl erforderlich ist, wobei der Sitz 27, der das umlaufende Spiralelement trägt, aus einem selbstschmierenden Material hergestellt ist. Bei den Ausführungsformen der Fig. 9 bis 17 ist es somit möglich, eine kompakte bzw. raumsparende, im Gewicht geringe und im Wirkungsgrad gute Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise zu erhalten, die eine einfache Steue rung der Betriebsgeschwindigkeit und der Betriebsrichtung ermöglicht und die im ölfreien Zustand arbeiten kann.

Bei der in Fig. 19 gezeigten Ausführungsform ist eine Vielzahl von gleich gebauten piezoelektrischen Motoren 49 bis 52 auf der Rückseite der Stirnplatte 3a des umlaufenden Spiralelements 3 angeord net, von denen jeder ein Paar von piezoelek trischen Elementen 42 und 43 hat, deren Achsen zusammen mit dem stationären Rahmen 4 ein Dreieck bilden, wie dies aus Fig. 19 zu ersehen ist, wobei an ihren oberen Enden ein Betätigungsschuh 44, der die piezoelektrischen Elemente 42 und 43 verbindet und ein flexibler Verbindungsabschnitt 41 vorgesehen ist, der zwischen den piezoelektrischen Elementen 42 und 43 und dem Betätigungsschuh 44 angeordnet ist. Jedes der piezoelektrischen Elemente 42 und 43 besteht beispielsweise aus Bleizirkonattitanat Pb(Zr · Ti)O₃ und hat einen laminierten Aufbau, in welchem eine große Formänderung durch eine niedrige Speisespannung erzeugt wird. Der Betätigungsschuh 44 besteht aus einem verschleißfesten Material und wird mit seiner einen Seite gegen die Stirnplatte 3a des umlaufenden Spi ralelements 3 gedrückt. Der flexible Verbindungsabschnitt 41 zwischen den piezoelektrischen Elementen 42 und 43 und der Betätigungsschuh 44 überträgt eine Kraft starr nur in der Richtung der Verschiebung des piezoelektrischen Elements, was durch Pfeile 47 und 48 veranschaulicht ist. Der flexible Verbindungsabschnitt 41 hat eine in die Richtung senkrecht zu den Pfeilen 47 und 48 gehende Flexibilität. Die Basisenden der piezoelektrischen Elemente 42 und 43 sind an geneigten Flächen einer Basis 45 festgelegt. Der Winkel zwischen der geneigten Fläche und einer Bodenflä che des stationären Rahmens 4 beträgt 45°. Ein elastisches Element 46, das zwischen der Basis 45 und dem flexiblen Verbindungsabschnitt 41 angeordnet ist, übt eine Druck kraft auf die piezoelektrischen Elemente 42 und 43 aus. Ein elastisches Element 55, das an einem Umfangsabschnitt der Stirnplatte 2a des stationären Spiralelements 2 ange ordnet ist, ist der Stirnplatte 3a des umlaufenden Spiral elements 3 zugewandt, so daß die Stirnplatte 3a gegen die Betätigungsschuhe 44 gedrückt wird. Das elastische Element 55 dient auch als Dichtungselement, welches den Innenraum hermetisch abschließt. Um dem umlaufenden Spiralelement 3 eine Umlaufbewegung in einem vorgegebenen Radius zu geben, liegen die piezoelektrischen Motore 49 und 50 auf der X-Achse, während die piezoelektrischen Motore 51 und 52 auf der Y-Achse angeordnet sind.

Die piezoelektrischen Elemente 42 und 43 der piezoelektrischen Motore 49 bis 52 werden durch Steuereinrichtungen 53, 54 erregt, von denen jede einen Oszillator, einen Verstärker, einen Phasenumwandler und eine Energieversorgung aufweist. Die auf der X-Achse angeordneten piezoelektrischen Motore 49 und 50 werden durch die Steuereinrichtung 53, die auf der Y-Achse angeordneten, von der Steuerein richtung 54 betätigt. Um die piezoelektrischen Motore der X-Achse und der Y-Achse getrennt ansteuern zu können, kompensieren die Steuereinrichtungen 53 und 54 die Phasen der Speise spannungen.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform wird anhand von Fig. 20 erläutert. Wenn die piezoelektrischen Elemente 42 und 43 durch die Wechselspannungen mit einer geeigneten Phasendifferenz erregt werden, verformen sie sich, d. h. sie dehnen sich aus und ziehen sich zusammen, und zwar um einen Betrag a in der jeweiligen Richtung der Pfeile 47 bzw. 48. Diese kleinen Verschiebungen werden ohne gegenseitige Beeinträchtigung auf den zugehörigen Betätigungsschuh 44 über den flexiblen Verbindungsabschnitt 41 übertragen, der als Parallelgestängemechanismus dient, so daß der Kontakt punkt zwischen dem Betätigungsschuh 44 und dem umlau fenden Spiralelement 3 von einer Position t₁ zu einer Position S₁ verschoben wird, wodurch der Betätigungs schuh 44 das umlaufende Spiralelement 3 in die durch ei nen Pfeil 47 kenntlich gemachte Richtung bewegt.

Da die Betätigungsschuhe 44 aller piezoelektrischen Motore 49 bis 52 sich auf einer elliptischen Umlaufbahn bewegen, wird das umlaufende Spiralelement 3, gegen das die Betätigungsschuhe 44 gedrückt werden, in einer Richtung angetrieben. Das heißt, daß, wenn die Wechselspannungen mit gegebener Pha sendifferenz an die piezoelektrischen Elemente 42 und 43 angelegt werden, deren Achsen sich mit der Ebene der Stirnplatte 3a des umlaufenden Spiralelements 3 unter 45° schneiden, der Betätigungsschuh 44 auf der Oberseite die ser piezoelektrischen Elemente sich längs einer ellipti schen Umlaufbahn entsprechend der Stärke der Speisespan nung bewegt. Wenn die Amplitude der Verschiebung eines jeden piezoelektrischen Elements 42, 43 durch a dargestellt wird, beträgt die Verschiebung des Betätigungsschuhs 44 in der Richtung parallel zur Richtung der Kontaktfläche annähernd . Die Verschiebungen der piezoelektrischen Motore 49 und 50 auf der X-Achse und der piezoelektrischen Motore 51 und 52 auf der Y-Achse werden so gesteuert, daß sie miteinander zusammenwirken (90° Phasenkompensation), so daß das umlaufende Spiralelement 3 mit einem vorgegebenen Radius umläuft, ohne sich um seine eigene Achse zu drehen. Das umlaufende Spiralele ment 3 wirkt mit dem stationären Spiralelement 2 so zusam men, daß ein Fluid dazwischen komprimiert wird. Das ela stische Element 55 trägt nicht nur die axiale Schubkraft, sondern wirkt auch als Dichtungsteil, das verhindert, daß in der Kompressionskammer komprimiertes Gas aus der Kompressionskammer herausleckt, so daß die Rotationskol benmaschine in Spiralbauweise nach dieser Ausführungsform als Kompressor dienen kann, mit dem verschiedene Gase komprimiert werden können. Da die piezoelektrischen Motore 49 bis 52, die aus gegenüber Zugspannungen schwachem Ke ramikmaterial hergestellt sind, während des Betriebs zusammen gedrückt werden, kann ihre Lebensdauer beträchtlich verbessert werden, so daß eine hohe Betriebssicherheit erreicht wird.

Bei der in Fig. 21 gezeigten Ausführungsform hat das um laufende Spiralelement 3 kleine Öffnungen 56 an seiner Stirnplatte 3a, durch welche komprimiertes Fluid in einen Raum strömt, der von der Rückseite des umlaufenden Spiralelements und dem Rahmen 4 gebildet wird. Durch die Öffnungen 56 strömt Fluid mit einem Zwischendruck, der zwischen dem Ansaugdruck und dem Förder druck liegt, in den erwähnten Raum, so daß umlaufende Spiralelement 3 gegen das stationäre Spiralelement 2 durch eine Kraft gedrückt wird, die durch die Druckdifferenz zwischen der Kompressionskammer und dem erwähnten Raum erzeugt wird. Dadurch wird eine übermäßig starke Belastung an der Stirnplatte 3a des umlaufenden Spiralelements ver hindert, wenn die Position der Öffnungen 56 entsprechend gewählt wird. Die axiale Schubkraft, die von den piezoelektrischen Motoren 49 bis 52 und/oder von dem Axialsitz 24 aufgenommen wird, ist gering.

Claims

1. Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise mit einem Rahmen (4), mit einem rahmenfesten, stationären Spi ralelement (2) und einem umlaufenden Spiralelement (3), von denen jedes eine Stirnplatte (2a, 3a) und eine axial davon abstehende Spiralwand (2b, 3b) auf weist, wobei die Spiralwände (2b, 3b) zur Bildung von Arbeitskammern ineinandergreifend angeordnet sind, die umfangsseitig und zentral jeweils mit einer Öffnung (8, 14) verbunden sind und mit einer Vielzahl von dem umlaufenden Spiralelement (3) zugeordneten Betäti gungsorganen für den Umlauf des umlaufenden Spiral element (3) um die Achse des stationären Spiralele ments (2) ohne sich um seine eigene Achse zu drehen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Betätigungsorgan ein bezüglich des stationären Spiral elements (2) festgelegter ringförmiger piezoelek trischer Motor (20) ist, daß am umlaufenden Spiral element (3) Gleitstücke (21) angeordnet sind, von denen jedes auf einem ringförmigen, piezoelektrischen Motor (20) gleitet und daß der Radius eines jeden ringförmigen piezoelektrischen Motors (20) im wesent lichen gleich dem Radius (ε) der Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralelements (3) ist, wobei an den dem umlaufenden Spiralelement (3) zugeordneten Kontaktflä chen aller piezoelektrischen Motore (20) in Umfangs richtung in gleicher Richtung fortschreitende Wellen mit gleichförmiger Phase durch Anlegen entsprechender Wechselspannungen erzeugt werden (Fig. 1, 2, 4).

2. Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Rahmen (4) ein ringförmiger piezoelektrischer Motor (20) konzentrisch zur Achse des Rahmens (4) angeordnet ist und daß auf einem Umfangsabschnitt des Rahmens (4) weitere ringförmige piezoelektrische Motoren (20) mit gleichem Abstand zur Achse des Rah mens (4) vorgesehen sind, wobei die zugeordneten Gleitstücke (21) auf der vom stationären Spiralelement (2) abgewandten Seite der Stirnplatte (3a) des um laufenden Spiralelements (3) angeordnet sind (Fig. 3).

3. Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise nach An spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Umfangsabschnitt des stationären Spiral elements (2) mit gleichem Abstand zu seiner Achse ringförmige piezoelektrische Motore (20) angeordnet sind, denen auf der dem stationären Spiralelement (2) zugewandten Seite der Stirnplatte (3a) des umlaufenden Spiralelements 1 (3) an den gleichen Stellen wie auf der abgewandten Seite Gleitstücke (21) zugeordnet sind (Fig. 5).

4. Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise mit einem Rahmen (4), mit einem rahmenfesten, stationären Spi ralelement (2) und einem umlaufenden Spiralelement (3), von denen jedes eine Stirnplatte (2a, 3a) und eine axial davon abstehende Spiralwand (2b, 3b) auf weist, wobei die Spiralwände (2b, 3b) zur Bildung von Arbeitskammern ineinandergreifend angeordnet sind, die umfangsseitig und zentral jeweils mit einer Öffnung (8, 14) verbunden sind und mit einer Vielzahl von dem umlaufenden Spiralelement (3) zugeordneten Betäti gungsorganen für den Umlauf des umlaufenden Spiral elements (3) um die Achse des stationären Spiralele ments (2) ohne sich um seine eigene Achse zu drehen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Betätigungsorgan ein bezüglich des stationären Spiral elements (2) festgelegter ringförmiger piezoelekt rischer Motor (20) ist, daß am umlaufenden Spiral element (3) Gleitstücke (21b) angeordnet sind, von denen jedes auf einem ringförmigen, piezoelektrischen Motor (20) gleitet, und daß jedes an dem umlaufenden Spiralelement (3) festgelegte Gleitstück (21b) ein Loch hat, in welches drehbar ein Zapfen paßt, der exzentrisch an einem Zwischengleitstück (21a) sitzt, das mit dem zugeordneten ringförmigen piezoelektri schen Motor (20) des stationären Spiralelements (2) in Kontakt steht, wobei die Exzentrizität des Zapfens des Zwischengleitstücks (21a) dem Radius (ε) der Umlaufbe wegung des umlaufenden Spiralelements (3) im wesentli chen gleich ist und durch die von den ringförmigen piezoelektrischen Motoren (20) an ihren dem umlaufen den Spiralelement (3) zugewandten Kontaktflächen erzeugten in Umfangsrichtung in gleicher Richtung fortschreitenden Wellen mit gleichförmiger Phase die Zwischengleitstücke (21a) in Drehung versetzt werden (Fig. 6).

5. Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise mit einem Rahmen (4), mit einem rahmenfesten, stationären Spi ralelement (2) und einem umlaufenden Spiralelement (3), von denen jedes eine Stirnplatte (2a, 3a) und eine axial davon abstehende Spiralwand (2b, 3b) auf weist, wobei die Spiralwände (2b, 3b) zur Bildung von Arbeitskammern ineinandergreifend angeordnet sind, die umfangsseitig und zentral jeweils mit einer Öffnung (8, 14) verbunden sind und mit einer Vielzahl von dem umlaufenden Spiralelement (3) zugeordneten Betätigungsorganen für den Umlauf des umlaufenden Spiralelements (3) um die Achse des stationären Spiralelements (2) ohne sich um seine eigene Achse zu drehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsorgane bezüglich des stationären Spiralelements (2) festlegbare lineare piezoelek trische Motore (20, 28) sind, die längs sich kreu zender Achslinien (X, Y) angeordnet sind und durch Wechselspannungen mit einem Phasenunterschied erregt werden, der dem Winkelabstand der Achslinien (X, Y) entspricht.

6. Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise nach An spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die linearen piezoelektrischen Motore (28) am Rahmen (4) angeordnet sind und ihre Achs linien (X, Y) in einer zu der Stirnplatte (2a, 3a) parallelen Ebene zueinander senkrecht liegen und daß ihnen Gleitstücke (21) an der Stirnplatte (3a) des umlaufenden Spiralelements (3) zugeordnet sind (Fig. 7, 8).

7. Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise nach An spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die linearen piezoelektrischen Motore (28) mit ihrem einen Ende an einem zentralen Sitz (30) am Rahmen (4) festgelegt sind und mit ihrem anderen Ende über einen Schuh (29) mit der Innen fläche eines Sitzes (3c) in Kontakt stehen, der an einem Umfangsabschnitt des umlaufenden Spiralelements (3) angeordnet ist (Fig. 9 bis 14).

8. Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise nach An spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder lineare piezoelektrische Motor (28) aus einer Vielzahl von dünnen piezoelektrischen Elementen besteht, die in Schichten angeordnet und zu einem stangenförmigen Teil verbunden sind.

9. Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die linearen piezoelektrischen Motore (28) auf beiden Seiten der Stirnplatte (3a) des umlaufenden Spiralelements (3) angeordnet sind.

10. Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise nach An spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schuh (29) eine erste Blattfeder (29a) aufweist, die mit ihrem einen Ende mit einer an der Innenfläche des Sitzes (3c) an dem Umfangsab schnitt des umlaufenden Spiralelements (3) angelenk ten Basis (29d) des Schuhs (29) und mit ihrem anderen Ende (29c) mit dem einen Ende einer zweiten Blatt feder (29b) verbunden ist, die mit ihrem anderen Ende an dem schuhseitigen Ende des linearen piezoelek trischen Motors (28) angreift.

11. Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise nach An spruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeder lineare piezoelektrische Motor (28) senkrecht zu den Stirnplatten (2a, 3a) der Spiralelemente (2, 3) erstreckt, und daß jedem auf einer gemeinsamen Achslinie (X, Y) angeordneten Paar von linearen piezoelektrischen Motoren (20) ein erster Hebel (32) mit einem Mittenabschnitt zugeord net ist, der schwenkbar (31) an dem zentralen Sitz (30) des Rahmens (4) gehalten ist und zwei sich in Richtung der piezoelektrischen Motore (28) erstreckende Schenkelabschnitte aufweist, die jeweils schwenkbar mit dem einen Ende eines zweiten Hebels (33) verbunden sind, dessen anderes Ende mit der Innenfläche des Sitzes (3c) am Umfangsabschnitt des umlaufenden Spiralelements (3) in Kontakt steht, wobei jeder zweite Hebel (33) schwenkbar mit einem rahmenfesten Bügel (34) verbunden ist (Fig. 15).

12. Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise nach An spruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeder lineare piezoelektrische Motor (28) senkrecht zu den Stirnplatten (2a, 3a) der Spiralelemente (2, 3) erstreckt, mit seinem dem umlaufenden Spiralelement (3) zugewandten Ende vom zentralen Sitz (30) des Rahmens (4) festgelegt und mit seinem anderen Ende über eine Blattfederverbin dunf (38) mit dem zentralen Sitz (30) des Rahmens (4) und mit dem einen Ende eines sich in Richtung des linearen piezoelektrischen Motors (28) erstreckenden Hebels (37) verbunden ist, dessen anderes Ende mit der Innenfläche des Sitzes (3c) an dem Umfangsab schnitt des umlaufenden Spiralelements (3) in Kontakt steht, wobei der Hebel (37) einen nur in Umfangs richtung des umlaufenden Spiralelements (3) wirksamen Federabschnitt (40) aufweist (Fig. 17, 18).

13. Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise nach An spruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeder lineare piezoelektrische Motor (28) senkrecht zu den Stirnplatten (2a, 3a) der Spiralelemente (2, 3) erstreckt, mit einem Ende am Rahmen (4) und mit dem dem umlaufenden Spiralelement (3) zugewandten Ende über eine erste Blattfederver bindung (38) mit dem zentralen Sitz (30) des Rahmens (4) und dem einen Ende eines sich in Richtung des linearen piezoelektrischen Motors (28) erstreckenden ersten Hebels (36) verbunden ist, der an seinem anderen Ende mit dem einen Ende eines sich in Rich tung des linearen piezoelektrischen Motors (28) erstreckenden zweiten Hebels (37) verbunden ist, welcher über eine zweite Blattfederverbindung (39) mit dem Rahmen (4) gekoppelt ist, und dessen anderes Ende mit der Innenfläche des Sitzes (3c) am Umfangs abschnitt des umlaufenden Spiralelements (3) in Kontakt steht, wobei der zweite Hebel (37) eine nur in Umfangsrichtung des umlaufenden Spiralelements (3) wirksamen Federabschnitts (40) aufweist (Fig. 16, 18).

14. Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise mit einem Rahmen (4), mit einem rahmenfesten, stationären Spi ralelement (2) und einem umlaufenden Spiralelement (3), von denen jedes eine Stirnplatte (2a, 3a) und eine axial davon abstehende Spiralwand (2b, 3b) auf weist, wobei die Spiralwände (2b, 3b) zur Bildung von Arbeitskammern ineinandergreifend angeordnet sind, die umfangsseitig und zentral jeweils mit einer Öffnung (8, 14) verbunden sind und mit einer Vielzahl von dem umlaufenden Spiralelement (3) zugeordneten Betätigungsorganen für den Umlauf des umlaufenden Spiralelements (3) um die Achse des stationären Spiralelements (2) ohne sich um seine eigene Achse zu drehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsorgane bezüglich des stationären Spiralelements (2) festlegbare piezoelektrische Motore (49 bis 52) sind, die längs sich kreuzender Achslinien (X, Y) angeordnet sind, wobei jeder lineare piezoelektrische Motor (49 bis 52) ein Paar von piezoelektrischen Elementen (42, 43) aufweist, die mit ihrem einen Ende am Rahmen (4) unter Bildung eines Dreiecks mit dem Rahmen (4) und mit ihren anderen Enden an einem der Stirnplatte (3a) des umlaufenden Spiralelements (3) zugeordneten Betäti gungsschuh (44) angreifen.

15. Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise nach An spruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Betätigungsschuh (44) und jedem piezoelektrischen Element (42, 43) ein Ver bindungsabschnitt (41) angeordnet ist, der senkrecht zur Wirkungsrichtung der piezoelektrischen Elemente (42, 43) flexibel ist.

16. Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise nach An spruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreieck ein rechtwinkliges Dreieck ist, wobei der rechte Winkel dem Betätigungsschuh (44) zugeordnet ist.

17. Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise nach einem der Ansprüche 1, 4, 5 oder 14, gekenn zeichnet durch kleine Öffnungen (56) in der Stirnplatte (3a) des umlaufenden Spiralelements (3) an Stellen, die in Arbeitskammern mit einer Zwischenkompression münden und durch die unter Druck stehendes Fluid aus den Arbeitskammern zu dem rückwärtigen Raum des umlaufenden Spiralelements (3) strömt, der von der Rückseite des umlaufenden Spiral elements (3) und dem Rahmen (4) begrenzt ist.