DE60219441T2

DE60219441T2 - Verdrängervorrichtung, -verfahren und -apparat zur bereitstellung einer minimalkontaktdichtung

Info

Publication number: DE60219441T2
Application number: DE60219441T
Authority: DE
Inventors: James B. Lynden KLASSEN
Original assignee: OUTLAND TECHNOLOGIES Inc
Current assignee: E3p Technologies Inc Calgary Ca
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2022-01-30
Also published as: EP1366289B1; ATE359441T1; DK1366289T3; EP1366289A1; US20030231971A1; EP1366289A4; DE60219441D1; US6887057B2; WO2002061274A1

Description

ERKLÄRUNG DER PRIORITÄT
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen Anmeldung 60/265,403, angemeldet am 30. 01. 01.
BEREICH DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Umlauf-Rotations-Verdrängungsvorrichtungen. Die Erfindung betrifft Rotoranordnungen mit zwei Sätzen von Rotorschaufeln, wobei ein Satz von oberen Totpunkten bewirkt, eine Abdichtung an der oberen Totpunktstelle vorzusehen, und ein Satz von unteren Totpunkten bewirkt, eine Abdichtung an der unteren Totpunktstelle der Rotoranordnung vorzusehen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Viele Umlauf-Rotations-Verdrängungsvorrichtungen wurden erdacht, und ein gemeinsames Merkmal von Umlauf-Verdrängungsvorrichtungen, verglichen mit Fliehkraftvorrichtungen, ist es, daß während des Betriebs die Komponenten einer Umlauf-Verdrängungsvorrichtung in Berührung gelangen oder eine dünne (Fluid-)Grenzschicht haben. Der Kontakt kann während des Anlaufens und während Anlaufprozeduren sowie während gewisser Betriebsumgebungen erfolgen. Manche der Vorzüge der vorliegenden Erfindung sind hierin diskutiert.
Die Erfindung hat eine Einlauftendenz der Kontaktflächen. Die Längen der Zahnspitzen für den ersten und zweiten Rotorsatz sind versetzt. Die längeren Zähne dichten lediglich an der Oberseite der Drehung, und die kürzeren Zähne dichten lediglich an der Unterseite der Drehung ab. Die Relativbewegung der Berührungsflächen an diesen Punkten ist so, daß eine Berührungsdichtung selbst dann aufrechterhalten bleibt, wenn ein Verschleiß der Rotoren stattfindet. Ferner haben die Zähne eine Neigung, selbsteinpassend zu sein. Weil die Rotoren selbsteinpassend sind, besteht in vielen Anwendungsfällen weniger Erfordernis zur Präzisionsbearbeitung. Wenn sie einmal eingepaßt sind, werden die Rotoren für die selbe Integrität der Dichtung sorgen, bis die gesamte Dichtungsoberfläche verschlissen ist, was niedrigere Produktionskosten zuläßt. Andere Vorzüge der Herstellung mit niedriger Präzision ermöglichen für verschiedene Anwendungsfälle eine weniger teuere Herstellung der Rotoren.
Die Zähne sind ferner selbstdichtend. Der nicht angetriebene Rotor schwimmt nicht drehend auf, sondern wird statt dessen mit einer konsistenten „halben Kraft" vom Druck des Strömungsmittels gegen den antreibenden Rotor gehalten. Ein Strömungsmittelfilm wird noch immer die beiden Rotoren bei bestimmten Geschwindigkeiten und Drücken mit bestimmten Strömungsmitteln trennen; wenn dies jedoch nicht erfolgt, entsteht wenig Schaden, weil die Gleitgeschwindigkeit im Dichtungsabschnitt bei der Drehung sehr niedrig ist (was den Verschleiß mindert).
Die Konstruktion hat ferner die Neigung, eine Vorrichtung mit erhöhtem Wirkungsgrad zu schaffen. Die vorliegende Erfindung hat zwar geringfügig größere innere Turbulenz als die anderen Umlauf-Rotations-Verdrängungspumpen und -motoren; die vorliegende Erfindung hat aber einen größeren volumetrischen Wirkungsgrad.
Die Fähigkeit des nicht angetriebenen Rotors, sich geringfügig zu drehen, um Verschleiß auszugleichen, ermöglicht es auch, sich in der anderen Richtung zu drehen, um es größeren Klumpen zu gestatten, hindurchzutreten. In einem Beispiel könnten es Rotoren 1 cm großen Partikeln gestatten, hindurchzutreten, ohne die Rotoren zu beschädigen. Auch größere Spiele sind möglich. Der variable Spalt für das Pumpen von Klumpen ist für viele Anwendungsfälle ideal, und zwar bei Bergwerkpumpen, Kohlenpumpen bis zu Jet-Skis usw..
In einer Form läßt die vorliegende Erfindung ersetzbare Dichtungen zu. Wie hier in einem Ausführungsbeispiel zu sehen, liegt an jedem Zahn nur eine kleine Fläche vor, die abdichtet, was eine einfache Herstellung der Rotoren aus einfach zu bearbeitendem Material und dann die Anbringung einiger Verschleißspitzen hieran gestattet. Verschleißspitzen könnten aus teurerem, elastischem Material hergestellt werden, während der Rest der Rotoranordnung aus weniger teuerem Material aufgebaut ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist eine Vorrichtung zum Umwandeln von Energie, die einen ersten Rotor aufweist, der eine Drehachse hat. Der erste Rotor ist ausgelegt, um um die Drehachse zu rotieren, und hat einen Längs-Vorderbereich und einen Längs-Hinterbereich. Der erste Rotor hat einen ersten Satz von Schaufeln, die Eingriffsoberflächen haben, die im Längs-Vorderbereich angeordnet sind. Der erste Rotor hat ferner einen zweiten Satz von Schaufeln, die Eingriffsoberflächen haben, die in einem Längs-Hinterbereich angeordnet sind; eine Außenoberfläche bildet den Teil einer Kugel.
Die Vorrichtung hat ferner einen zweiten Rotor, der eine Drehachse hat und ausgelegt ist, um um die Drehachse zu rotieren. Der zweite Rotor hat einen Längs-Vorderbereich, einen Längs-Hinterbereich und ersten Satz von Schaufeln, die Eingriffsoberflächen haben, die im Längs-Vorderbereich angeordnet sind. Der zweite Rotor hat ferner einen zweiten Satz von Schaufeln, die Eingriffsoberflächen haben, die in einem Längs-Hinterbereich angeordnet sind, und eine Außenoberfläche, die den Teil einer Kugel bildet.
Die Vorrichtung hat ferner ein Gehäuse, das ausgelegt ist, um den ersten Rotor und den zweiten Rotor aufzunehmen, und eine obere Totpunktstelle sowie eine untere Totpunktstelle aufweist. Das Gehäuse umfaßt einen ersten seitlichen Bereich und einen zweiten seitlichen Bereich, wobei eine Einlaßöffnung im ersten seitlichen Bereich vorgesehen ist, die für eine Verbindung zum ersten und zweiten Rotor sorgt, und eine Auslaßöffnung im zweiten seitlichen Bereich, die in Verbindung mit dem ersten und zweiten Rotor steht.
Der erste und der zweite Rotor sind gegenüber der Kollinearität um einen Winkel alpha versetzt, wobei der erste Satz von Schaufeln und deren Eingriffsoberflächen des ersten Rotors ausgelegt sind, um in Eingriff mit den Eingriffsoberflächen des ersten Satzes von Schaufeln des zweiten Rotor an der oberen Totpunktstelle zu treten, und die Eingriffsoberflächen des zweiten Satzes von Schaufeln des ersten Rotors sind ausgelegt, um in Eingriff mit den Eingriffsoberflächen des zweiten Satzes von Schaufeln des zweiten Rotors an der unteren Totpunktstelle zu treten, wobei die Eingriffsoberflächen des ersten und zweiten Satzes von Schaufeln des ersten und zweiten Rotors nicht in Eingriff stehen, wenn sie im ersten und zweiten seitlichen Bereich angeordnet sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht der Rotoranordnung entlang der seitlichen Achse;
2 ist eine rückwärtige Ansicht des unteren Totpunktbereiches der Rotoranordnung entlang der Querachse;
3 ist eine Ansicht des oberen Totpunktbereiches der Rotoranordnung, die eine Berührung zwischen zwei umgekehrten, oberen Totpunkt-Rotorschaufeln (TDC-Rotorschaufeln) in einer Berührungs-Eingriffsposition zeigt;
4 ist eine Ansicht einer unteren Totpunkt-Position der Rotoranordnung, wo sich die unteren Totpunkt-Rotorschaufeln (BDC-Rotorschaufeln) in einer Berührungs-Eingriffsposition befinden;
5 ist eine Seitenansicht der Niederdruckseite der Rotoranordnung;
6 ist eine Vorderansicht der oberen Totpunktposition, in der ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit ersetzbaren Kontaktkomponenten gezeigt ist; und
7 ist eine Vorderansicht einer Öffnung, die einen Zugang zu den Kammern der Rotoren vorsieht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Um zur Beschreibung der Erfindung beizutragen, ist ein Achsensystem betreffend jeden Rotor 22 und 24 definiert, wobei für den Rotor 22 die Achse 12a und 12b eine Längsachse für jeden Rotor bezeichnet, und die Richtung vom Basisbereich des Rotors zum entgegengesetzten Rotor ist als Vorwärtsrichtung definiert. Wie in 2 gezeigt, bezeichnet die mit 14 bezeichnete Achse eine seitliche Achse. Wie schließlich in 1 zu sehen ist, bezeichnet die mit 16 bezeichnete Achse eine Querachse 16 und der Pfeil bezeichnet eine Rückwärtsrichtung.
Die Beschreibung bezieht sich auf Umlauf-Verdrängungsvorrichtungen, wie sie zum Beispiel in den US-Patenten 5,755,196 , US 6,036,463 , US 6,497,564 sowie US 3,856,440 beschrieben sind.
Die Vorrichtung ist eine Maschine, die als Vorrichtung zum Umwandeln von Energie definiert ist, die Pumpen, Motoren, Strömungsmesser und Kompressoren umfaßt, aber nicht darauf beschränkt ist. Die Vorrichtung ist infolge der dichtenden Natur der Schaufeln an der oberen und unteren Totpunktstelle besonders von Vorteil bei inkompressiblen Strömungsmitteln (weiter hierin beschrieben). Der Ausdruck „Strömungsmittel" ist definiert als kompressible und inkompressible Strömungsmittel bzw. Fluide sowie anderes Partikelmaterial und Gemische, das in Hinblick auf Druckunterschiede, die diesbezüglich ausgeübt werden, fließt. Das Verdrängen eines Strömungsmittels wird hier entweder als Komprimieren eines Strömungsmittels oder als Transportieren eines inkompressiblen Strömungsmittels von einer Hochdruck- zu einer Niederdruckstelle oder das Erlauben der Expansion eines Strömungsmittels in einer Kammer definiert. Der Eingriff wird entweder als das Vorhandensein eines Strömungsmittelfilms oder einer Strömungsmittelfilmdichtung zwischen zwei benachbarten Oberflächen oder das In-Kontakt-Stehen oder das Vorhandensein einer Interferenz zwischen zwei Oberflächen definiert, wo eine kraftvolle Berührung zum Zwecke einer engen Abdichtung erfolgt.
Die Vorrichtung 18 umfaßt eine Rotoranordnung 20 und ein Gehäuse 100 (in 7 gezeigt). Die Rotoranordnung 20 umfaßt einen ersten Rotor 22, einen zweiten Rotor 24 und einen kugeligen Mittelbereich 25. Der kugelige Mittelbereich 25 kann entweder ein kugeliger Körper oder ein Teil einer Kugel sein, der an einem der Rotoren 22 oder 24 angebracht ist. Ferner kann die Mittelkugel eine Oberfläche haben, die eine zylindrische Öffnung definiert, um es einer Welle zu ermöglichen, hindurchzutreten. Die Welle kann am angetriebenen Rotor angebracht sein, der entweder 22 oder 24 sein kann.
Der erste Rotor und der zweite Rotor sind im wesentlichen gleichartig, und somit wird der erste Rotor 22 im einzelnen beschrieben, wobei davon auszugehen ist, daß die Beschreibung auch für den zweiten Rotor 24 anwendbar und relevant ist.
Der erste Rotor 22 umfaßt einen ersten Rotorsatz 26, der eine Vielzahl von Oberen-Totpunkt-Rotorschaufeln (TDC-Rotorschaufeln) 28 umfaßt. Der erste Rotor umfaßt ferner einen zweiten Rotorsatz 30, der eine Vielzahl von Unteren-Totpunkt-Rotorschaufeln (BCD-Rotorschaufeln) 32 umfaßt.
Wie in 3 gezeigt, umfassen die TDC-Rotorschaufeln 28 einen Basisbereich 40 und einen Kopfbereich 42. Der Kopfbereich 42 hat eine vordere Berührungsfläche 44, die ausgelegt ist, um in die vordere Berührungsfläche einer umgekehrten TDC-Rotorschaufel 28b einzugreifen, die hierin später beschrieben wird. Die TDC-Rotorschaufel 28 umfaßt weiter eine vordere Oberfläche 41 und eine hintere Oberfläche 43. Ferner ist die Oberfläche 45 der Bereich über der Tangentiallinie 46 und definiert mindestens den Teil einer Kugel. Schließlich ist die obere Oberfläche 49 im, in Längsrichtung gesehen, vorderen Bereich der TDC-Rotorschaufel 28.
Bezugnehmend nun auf 4 umfassen die Rotorschaufeln 32 einen Basisbereich 40 und einen Kopfbereich 50a und 50b. Eine Berührungsfläche 52a und 52b ist am Kopfbereich 50a und 50b angeordnet und dazu ausgelegt, um in die Berührungsfläche des umgekehrten BDC-Rotorkopfes 50b im unteren Totpunktbereich der Rotoranordnung 20 einzugreifen. Die BDC-Rotorschaufeln 32 haben ferner eine vordere Oberfläche 54 und eine Oberfläche 56. Die Oberfläche 58 ist definiert als die Fläche über der Linie 46 und definiert zumindest den Teil einer Kugel. Die obere Oberfläche 59 ist bei dem, in Längsrichtung gesehen, vorderen Bereich der BDC-Rotorschaufel 32 angeordnet.
Der Basisbereich 60 ist definiert als der Teil der durchgehenden Oberfläche zwischen der vorderen Oberfläche 41 und der hinteren Oberfläche 56. Die Oberflächen 56, 60 und 41 definieren gemeinsam einen offenen Bereich (Kammerbereich). Wie in 4 zu sehen ist, ist die TDC-Rotorschaufel 28c im offenen Bereich des ersten Rotors 22 positioniert, wo die Oberfläche 49, die zu sehen ist, oder irgendeine der Verbindungsoberflächen, die Oberflächen 56, 60 und 41 nicht berühren oder mit ihnen in Eingriff treten.
Es wird nun eine Erörterung der Betriebsweisen der Rotoranordnung hauptsächlich unter Bezugnahme auf die 3 und 4 vorgenommen. 3 ist eine Ansicht längs der Querachse am oberen Totpunktabschnitt der Rotoranordnung. Es sei vermerkt, daß die Rotoranordnung in einem Gehäuse aufzunehmen ist, wo die TDC-Rotorschaufeln 28a und 28b hinter einer Gehäusewand aufgenommen sind und die radial außengelegenen Oberflächen eng hiermit in Eingriff treten. An der seitlichen Seite der Rotoranordnung sind Verbindungsöffnungen am Gehäuse angefügt, wobei der linke Abschnitt eine Hochdruck-Strömungsmittelöffnung „H" und der rechte Abschnitt einen Niederdruck „L" angibt. Da die Rotoranordnungen sich in der Richtung drehen, die durch den Pfeil 92 angegeben ist, treten die Oberflächen 44a und 44b miteinander in Eingriff, um eine Berührungsdichtung zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite der Rotoranordnung zu erzeugen. In gleicher Weise – in 4 gezeigt – greift der untere Totpunktbereich der Rotoranordnung in eine Innenoberfläche des Gehäuses ein (siehe 7), und die Berührungsoberflächen 52a und 52b greifen ineinander ein, um eine Berührungsdichtung zu erzeugen, um die Strömungsmittelleckage zwischen den Hochdruck- und Niederdrucköffnungen zu verhindern. 5 ist eine Ansicht längs der seitlichen Achse und zeigt den Niederdruckbereich der Rotoranordnung 20; der erste Rotor 22 dreht sich um die Längsachse 12a, während sich ein zweiter Rotor 24 um die Längsachse 12b dreht, wobei 12a und 12b zu der Kollinearität um einen Winkel alpha (a) versetzt sind. Zum Zweck eines Beispiels werden die TDC-Rotorschaufeln 28e und 28f im einzelnen beschrieben, wobei das Verständnis der Analyse für alle TDC-Rotorschaufeln an entsprechenden Lagen längs eines Rotationszyklus gilt. Wenn sich der erste und zweite Rotor 22 und 24 in der Richtung drehen, die durch den Pfeil 80 in 5 angegeben ist, nähern sich die Berührungsflächen 44e und 44f einander. Weil die Fläche zwischen den Linien 84 und 86 gegenüber einem Strömungsmittel (einem Niederdruckströmungsmittel, bezogen auf die Auslaßöffnung) freiliegen, liegt kein Erfordernis vor, zwischen den offenen Bereichen der Rotoren 22 und 24 eine Abdichtung zu haben. Wenn sich jedoch die TDC-Rotorschaufeln bis in eine Position drehen, die an den TDC-Rotorschaufeln 28g und 28h bezeichnet ist, greifen die Oberflächen 44 eines jeden jeweiligen TDC-Rotorkopfes ineinander ein, um eine Abdichtung beim oberen Totpunkt bereich herzustellen, und das Strömungsmittel ist nun folglich gegenüber dem Niederdruckbereich isoliert. Es wird nun Bezug auf 1 genommen; dort liegt eine Ansicht des Hochdruckbereiches vor, wo zwischen den Linien 88 und 90, die die Kanten des Gehäuses darstellen, eine Hochdrucköffnung vorliegt. Wie in dieser 1 zu sehen ist, halten die TDC-Rotorschaufeln 28g und 28h eine Abdichtung zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite aufrecht. Wenn sich diese TDC-Rotorschaufeln drehend vorwärtsbewegen, wie es durch einen Pfeil 92 bezeichnet ist, und zwar bis in eine Position, die über die TDC-Rotorschaufeln 28a und 28b gezeigt ist, wird erkennbar, daß die Kontaktflächen 44a und 44b ihren gegenseitigen Eingriff lösen, wenn das Strömungsmittel aus dem offenen Bereich in die Hochdrucköffnung ausgestoßen wird. Eine ähnliche Analyse kann für die BDC-Rotorschaufeln unter Bezug auf die 1, 4 und 5 vorgenommen werden. Wie es in 1 zu sehen ist, nähern sich die BDC-Rotorschaufeln 32a und 32b einander, wenn sich die Rotoren 22 und 24 um die Längsachse 12a bzw. 12b drehen. Wenn die BDC-Rotoren eine Drehposition erreichen, wie sie durch 32a und 32b angezeigt ist, sind sie hinter der Innenwand des Gehäuses aufgenommen, und die Berührungsflächen 52c und 52d treten miteinander in einer Berührungs-Dichtungsanordnung in Eingriff. Deshalb liefern die Kombination der TDC-Rotorschaufeln 28g und 28h sowie der BDC-Rotorschaufeln 32c und 32b Berührungsabdichtungen zwischen der Hochdruckseite und einer Niederdruckseite der Rotoranordnung. Es sollte vermerkt werden, daß der Abstand zwischen den Gehäuseöffnungsparametern 84 und 88 geringfügig größer ist als der Abstand zwischen zwei nebeneinanderliegenden TDC-Rotoren. Diese Anordnung ist wesentlich, so daß zumindest eine Kombination von TDC-Rotoren (von den Rotoranordnungen 22 und 24) in Berührungseingriff steht, um für eine Abdichtung zu sorgen. In gleicher Weise ist der Drehabstand zwischen den Gehäuseöffnungskanten 86 und 90 ein wenig größer als der Drehabstand zwischen zwei nebeneinanderliegenden BDC-Rotoren.
6 zeigt eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung, bei der eine Kontaktkomponente 41 bei den Kopfbereichen 42 angeordnet und entfernbar sowie ersetzbar ist. Die Kontaktkomponenten 41 können über verschiedenste Methoden am Basisbereich 48 angebracht werden, wobei eine derartige Methode ist, eine Anbringungsschraube dort zu verwenden, wo ein mit Gewinde versehener, ausgesparter Abschnitt an der Kontaktkomponente 41 angeordnet ist und ein zweiter, ausgesparter, mit Gewinde versehener Abschnitt im TDC-Kopf der Schaufel 28 angeordnet ist, an einer der Mittelachse der ausgenommenen Abschnitte entsprechenden Stelle. Die zweite Ausführung ist besonders für das Ersetzen der Kopf-Komponenten von Vorteil.
Es sollte vermerkt werden, daß in der bevorzugten Ausführung die Welle, die durch die Achse 12a angezeigt ist, ein größeres Drehmoment auf den ersten Rotor 22 haben wird, um eine ordnungsgemäße Berührungsabdichtung zwischen den Rotorschaufeln aufrecht zu erhalten. Wenn die Rotoranordnung 20 laufengelassen wird, und zwar rückwärts (das heißt, entgegen den Pfeilen 80, 82 und 92), dann wird die Welle, die durch die Achse 12b bezeichnet ist, die am zweiten Rotor 24 befestigt ist, ein größeres Drehmoment haben als die Welle, die mit 12a bezeichnet ist. Es sollte vermerkt werden, daß die Welle, die am Rotor 22 oder am Rotor 24 angebracht ist, einen ausreichenden Durchmesser haben wird, um das Drehmoment zu handhaben.
Wenn die Rotoranordnung 20 aus einem halbflexiblen bzw. elastischen Material aufgebaut ist, und wenn sie auf eine Weise aufgebaut ist, bei der die Berührung zwischen der umgekehrten und der entgegengesetzten Rotorschaufel 28 und 32 eine Zwangsberührung ist, wird dort ein ständiger Berührungsdruck zwischen den Oberflächen 44 der TDC-Rotoren 28 und 52 für die BDC-Rotoren 32 aufgebracht. Dies könnte von Vorteil sein, um eine absolute Abdichtung zu schaffen, bei der keine Strömungsmittel-Grenzschicht zwischen den benachbarten Berührungsflächen für den umgekehrten und den entgegengesetzten Rotor vorliegt.
Wie in 1 gezeigt, sind die entsprechenden Eingriffsoberflächen 44 des ersten Satzes von Schaufeln des ersten und zweiten Rotors an einer, in Längsrichtung gesehen, vorderen Stelle angeordnet (bezogen auf jeden Rotor, bei dem die Vorwärtsrichtung im allgemeinen dem gegenüberliegenden Rotor zugewandt ist). Die mittlere Oberflächenstelle ist der gemittelte Punkt der Berührung der entsprechenden Eingriffsoberflächen. Auf der linken Seite der 1 haben die entsprechenden Eingriffsoberflächen 52c und 52d (als zwei benachbarte, in Eingriff stehende Oberflächen gegenüberliegender Schaufeln für den ersten und zweiten Rotor definiert) des zweiten Satzes von Schaufeln für den ersten und zweiten Rotor eine mittlere Stelle, in Längsrichtung eines jeden Rotors gesehen, die, in Längsrichtung, rückwärts positioniert ist, bezogen auf die mittlere Stelle, in Längsrichtung gesehen, der Eingriffsoberfläche des ersten Satzes von Schaufeln 28 und 32. Mit anderen Worten, wenn ein Basis-Bezugspunkt für jeden Rotor gewählt ist (das heißt, die, in Längsrichtung gesehen, rückwärtige Fläche eines jeden Rotors), dann ist die mittlere Eingriffsstelle des Eingriffsbereiches der Eingriffsoberflächen 44 für den ersten Satz von Schaufeln größer als der Eingriffsbereich der Eingriffsoberflächen 32 für den zweiten Satz von Schaufeln. Die Folgerung daraus ist eine ständige „Halbkraft", die während der Drehung auf den Folgerotor 24 aufgebracht wird. Wenn der antreibende Rotor 22 von einer drehmomenterzeugenden Kraft angetrieben wird, die bei 92 angezeigt ist (eine Welle könnte hieran angebracht werden), dann würde die in 1 freigelegte Öffnung eine Hochdrucköffnung sein. Deshalb wirkt in der Kammer 93, die in Verbindung mit der Tiefdrucköffnung an der anderen Seite der Vorrichtung in 1 (nicht sichtbar) steht, Niederdruck auf die Oberfläche 41, und Hochdruck wirkt auf die Oberfläche 43 an der Stelle des oberen Totpunktes. An der quer entgegengesetzten Stelle an der Stelle des unteren Totpunktes befindet sich die Oberfläche 54 des zweiten Satzes von Schaufeln 32 für den Folgerotor 24 im abgedichteten Bereich und hinter der abgedichteten Wand des Gehäuses (die Dichtungslinie ist mit 90 bezeichnet, wo die Innenwand des Gehäuses in die Außenoberflächen der Rotoren 22 und 24 eingreift). Die Oberfläche 54 ist Hochdruck ausgesetzt, und die entgegengesetzte Oberfläche 56 auf der anderen Seite der Schaufel ist Niederdruck ausgesetzt. Beim Aufstellen einer Gesamt-Dreh-Druckkraft-Bilanz (der Druck mal die Flächen der Oberflächen) ergibt sich, daß ein Gegendrehmoment auf den Rotor 22 erzeugt wird, das dem Drehmoment 92 auf den Rotor 24 entgegengesetzt ist. Mit anderen Worten, ist der mittlere Eingriffsabstand 95 größer als der mittlere Eingriffsflächen-Abstand 97 für den zweiten Satz von Schaufeln 32. Deshalb besitzt der hohe Druck, der auf die Rotoren an der TDC-Stelle des Gehäuses einwirkt, über die BDC-Stelle eine größere Längs-Distanz, und eine Rotations-Halbkraft oder differentielle Kraft wird erzeugt, die eine Funktion der Differenz der Distanzen 95 und 97 ist. Dieses Drehmoment ist zum Vorsehen einer Abdichtung von Vorteil. Ferner sind die Rotoren 22 und 24 in Drehrichtung bis zu dem Punkt abtrennbar, wo die rückseitigen Oberflächen der gegenüberliegenden Schaufeln miteinander in Berührung kommen. Deshalb kann Partikelmaterial durch die Rotoren und selbst zwischen in Eingriff stehenden Oberflächen entsprechender Schaufeln hindurchtreten, und die Rotoren werden sich leicht gegeneinander drehen, um das Eindringen zu ermöglichen, wo die Differentialkraft die Rotoren wieder zusammendrücken wird, nachdem der Brocken hindurchgetreten ist.
Wie in 7 gezeigt, ist der Rotorsatz 21 im Gehäuse 100 untergebracht, wo die gestrichelten Linien das Profil der Rotoren 22 und 24 anzeigen. Eine offene Öffnung 102 ist vom Gehäuse gebildet, wo Kanten 88 und 90 die Stelle definieren, wo der Dichtungsbereich am oberen Totpunkt (TDC) und am unteren Totpunkt (BDC) beginnt, eine Abdichtung zwischen der Hochdruck- und Niederdrucköffnung zu erzeugen. Die Öffnung 102 kann entweder als Nieder- oder Hochdrucköffnung funktionieren, in Abhängigkeit davon, auf welchen Rotor ein Eingangsdrehmoment aufgebracht wird. In einer bevorzugten Form ist eine Welle am antreibenden Rotor angebracht, und die Welle erstreckt sich durch das Gehäuse 100. Das Gehäuse 100 kann aus zwei Teilen hergestellt sein. In einer Form können die beiden Teile identisch sein, mit Ausnahme irgendwelcher bevorzugter Wellenöffnungen. Ferner können die Rotoren 22 und 24 im wesentlichen identisch sein und können dem selben Herstellungsprozeß entspringen. Dies trägt zur Produktion und zu erfinderischen Resultaten bei, die sich mit den Bestandteilen befassen. Natürlich kann die Öffnung 102 zu einem gemeinsamen, kreisförmigen Verbindungsbereich konvergieren, der an Verrohrungselementen angebracht werden soll. Natürlich kann eine Vielfalt von Gehäuseausgestaltungen verwendet werden. Der wesentliche Aspekt des Gehäuses ist, daß die TDC- und BDC-Bereiche eine Abdichtung zur Außenoberfläche der Rotoren liefern sollten, und die radiale Breite des Dichtungsbereiches sollte der radialen Breite zweier benachbarter Eingriffsoberflächen eines Satzes von Schaufeln nahekommen. Mit anderen Worten, sollte bei der BDC-Stelle, wie sie in 2 gezeigt ist, die radiale (winkelbezogene) Breite der Oberflächen 52e und 52d die radiale Breite des Dichtungsbereiches des Gehäuses am BDC für eine Dichtung mit Null Verweilwinkel betragen. Eine Dichtung mit Null Verweilwinkel bedeutet, daß, sobald die vorderen in Eingriff stehenden Oberflächen, die mit 52e angegeben sind, zur Niederdrucköffnung freigelegt sind, die in Eingriff stehenden Oberflächen, die mit 52d bezeichnet sind, in den angedichteten Bereich eintreten. Ein positives Verweilen geschieht dort, wo sowohl die vordere als auch die nach laufende Oberfläche sich in einem abgedichteten Bereich befinden.
Der zweite Aspekt der Ausgestaltung eines Gehäuses ist die Stelle, wo die BDC- und die TCD-Abdichtung in Drehrichtung beginnt und endet. Im allgemeinen ist die volumetrische Änderung in den Kammern am unteren Totpunkt und am oberen Totpunkt minimal, und in den seitlichen Bereichen (erster und zweiter seitlicher Bereich) ist der Betrag der Volumenänderung maximiert. Es ist erwünscht, nur eine minimale volumetrische Änderung in einer abgedichteten Kammer zu haben, etwa beim BDC und TDC. Deshalb sind die Stellen der abgedichteten Oberflächen nur bei dem TDC- und dem BDC-Bereich angeordnet. Wenn ein positiver Verweilwinkel benutzt wird, dann gäbe es ein geringes Maß an Leckage, da sich das Volumen in den abgedichteten Kammern sich leicht ändert.
Deshalb kann hervorgehoben werden, daß die längeren Zahnspitzen nur an der Oberseite der Drehung abdichten, und die kürzeren Zahnspitzen nur an der Unterseite der Drehung abdichten. Die Relativbewegung der berührenden Oberflächen an diesen Punkten ist derart, daß eine Berührungsdichtung selbst dann aufrechterhalten wird, wenn eine Abnutzung an den Rotoren auftritt. In einem Beispiel mit 7,62 cm Durchmesser können die Rotoren im Bild bis nahezu 0,64 cm Materialabnutzung erfahren, bevor die Pumpe beginnt, ihre Abdichtungsintegrität zu verlieren.
Da die Rotoren ihren Sitz selbst suchen, besteht in vielen Anwendungsfällen weniger Notwendigkeit zur Präzisionsbearbeitung. In Anwendungsfällen wie Tauchpumpen oder Ölfeld-Schlammpumpen können zum Beispiel die Teile gegossen werden (oder ein sonstiger Herstellungsprozeß mit niedriger Genauigkeit), und dann kann ihnen erlaubt werden, sich im Betrieb ihren Sitz selbst zu suchen. Wenn sie erst einmal ihren Sitz gefunden haben, werden die Rotoren die selbe Dichtungsintegrität aufweisen, bis die gesamte Dichtungsoberfläche abgenutzt ist, was niedrigere Herstellungskosten ermöglicht.
Andere Vorzüge der Herstellung mit niedriger Präzision ermöglichen eine weniger teuere Herstellung der Rotoren für verschiedenste Anwendungsfälle, wie etwa Handpumpen für Länder der Dritten Welt, wo Teile aus Urethan gegossen werden können und wahrscheinlich in der Lage sind, für medizinische Anwendungsfälle benutzt zu werden, wo das Erreichen einer perfekten Abdichtung bei 414 hPa (6 psi) viel leichter und bei niedrigeren Kosten mit der Ausgestaltung nach der vorliegenden Erfindung erreichbar ist.
Die Zahnspitzen sind ferner selbstdichtend. Der nachlaufende Rotor schwimmt nicht in Drehrichtung auf, sondern wird vielmehr mit einer konsistenten „Halbkraft" gegen den antreibenden Rotor über den Druck des Strömungsmittels gehalten. Ein Film aus Strömungsmittel wird noch immer die beiden Rotoren bei bestimmten Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen und Drücken mit bestimmten Strömungsmitteln trennen; wenn dies jedoch nicht stattfindet, besteht ein nur geringer Schaden, weil die Gleitgeschwindigkeit im Abdichtungsabschnitt der Drehung sehr gering ist (was den Verschleiß mindert). Die Gleitgeschwindigkeit eines Rotors neuer Technik mit 7,62 cm Durchmesser bei 10 000 U/min wird dieselbe sein wie bei einer großen Schlammpumpe bei (näherungsweise) 900 U/min. Bei dieser hohen Drehzahl ist die Rotoranordnung noch immer innerhalb der empfohlenen maximalen Geschwindigkeit an der Berührungsoberfläche für abrasive Anwendungsfälle.
Die Ausgestaltung neigt ferner dazu, eine Vorrichtung mit erhöhtem Wirkungsgrad zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung hat eine geringfügig höhere innere Turbulenz als die anderen, wirksam verdrängenden Pumpen und Motoren; die vorliegende Erfindung liefert jedoch einen größeren volumetrischen Wirkungsgrad. In einem Beispiel hat die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung einen Spalt von 0,00254–0,000254 cm zwischen den Rotoren, was lediglich den Spalt des Rotors gegenüber dem Gehäuse als Strömungsmittel-Leckageweg beläßt. In vielen Anwendungsfällen sollten Wirkungsgrade von 90% oder mehr mit Teilen mit niedriger Toleranz möglich sein.
Wie in der zweiten Ausführung zu sehen ist, bestehen lediglich kleine Flächen, die an jeder Zahnspitze abdichten, was eine einfache Herstellung des Rotors aus leicht hergestelltem Material und dann die Anbringung einiger Abnutzungsspitzen hieran ermöglicht. Die Abnutzungsspitzen könnten für einige Anwendungsfälle aus Keramik oder gar bei Anwendungsfällen mit niedrigerem Druck aus Urethanmaterial sein. Die Abnutzungsspitzen werden insbesondere für größere Anlagen geeignet sein, wie etwa leistungserzeugende Wasserturbinen. Abnutzungsspitzen könnten aus teuererem, elastischem Material hergestellt werden, während der Rest der Rotoranordnung aus weniger teuerem Material aufgebaut ist.
Die vorliegende Erfindung könnte ferner als ein Strömungsmeßgerät benutzt werden, wo ein Drehzähler die Anzahl von Umdrehungen der Rotoren bestimmt und die Größe des Volumens an Strömungsmittel, das während der Umdrehungseinheit versetzt wird, ein bekannten Wert ist.
Natürlich kann die vorliegende Erfindung noch weiter als eine leistungserzeugende Vorrichtung verwendet werden, bei der Strömungsmittel, bevorzugt inkompressibles Strömungsmittel, durch die Kammern der Rotoren tritt und ein Drehmoment auf eine Abtriebswelle ausübt, die an einem der Rotoren für abgegebene Arbeit angebracht ist (zum Beispiel Anbringen der Welle an einem Generator für abgegebene Leistung).
Während die Erfindung verschiedenartigsten Abänderungen und alternativen Formen unterworfen sein kann, wurden spezielle Ausführungen hiervon beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt und im einzelnen beschrieben.

Claims

Vorrichtung (20) zum Umwandeln von Energie, mit einem ersten und einen zweiten Rotor (22 und 24), die in einem Gehäuse 100 angeordnet sind, wobei der erste Rotor (22) eine Drehachse (12a) hat und ausgelegt ist, um um diese Drehachse (12a) zu rotieren, der zweite Rotor (24) eine Drehachse (12b) hat und ausgelegt ist, um um diese Drehachse (12b) zu rotieren, das Gehäuse (100) ausgelegt ist, den ersten Rotor (22) und den zweiten Rotor (24) aufzunehmen, und die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß: der erste Rotor (22) einen Längs-Vorderbereich und einen Längs-Hinterbereich, einen ersten Satz Schaufeln (28) mit Eingriffsoberflächen (44), die im Längs-Vorderbereich angeordnet sind, einen zweiten Satz Schaufeln (32) mit Eingriffsoberflächen (52), die in einem Längs-Hinterbereich angeordnet sind, und eine Außenoberfläche aufweist, die den Teil einer Kugel bildet; der zweite Rotor (24) einen Längs-Vorderbereich und einen Längs-Hinterbereich, einen ersten Satz Schaufeln (28) mit Eingriffsoberflächen (44), die im Längs-Vorderbereich angeordnet sind, einen zweiten Satz Schaufeln (32) mit Eingriffsoberflächen (52), die in einem Längs-Hinterbereich angeordnet sind, und eine Außenoberfläche aufweist, die den Teil einer Kugel bildet; das Gehäuse (100) eine obere Totpunktstelle (88) und eine untere Totpunktstelle (90) aufweist, wobei das Gehäuse einen ersten seitlichen Bereich und einen zweiten seitlichen Bereich umfaßt, wobei eine Einlaßöffnung (102) im ersten seitlichen Bereich, die für eine Verbindung zum ersten und zweiten Rotor (22 und 24) sorgt, und eine Auslaßöffnung im zweiten seitlichen Bereich vorgesehen ist, die in Verbindung mit dem ersten und den zweiten Rotor steht; wobei in Anbetracht dessen, daß der erste und zweite Rotor (22 und 24) von der Kollinearität um einen Winkel alpha versetzt sind, wobei die Eingriffsoberflächen des ersten Satzes von Schaufeln (28) des ersten Rotors (22) ausgelegt sind, um in Eingriff mit den Eingriffsoberflächen (44) des ersten Satzes von Schaufeln (28) des zweiten Rotors (24) an der oberen Totpunktstelle zu treten, und die Eingriffsoberflächen (52) des zweiten Satzes von Schaufeln (32) des ersten Rotors (22) ausgelegt sind, um in Eingriff mit den Eingriffsoberflächen des zweiten Satzes von Schaufeln (32) des zweiten Rotors (24) an der unteren Totpunktstelle zu treten, die Eingriffsoberflächen des ersten und zweiten Satzes von Schaufeln des ersten und zweiten Rotors nicht in Eingriff stehen, wenn sie im ersten und zweiten seitlichen Bereich angeordnet sind.
Vorrichtung (18) nach Anspruch 1, bei welcher der erste und zweite Satz von Schaufeln (28 und 32) des ersten und zweiten Rotors (22 und 24) gemeinsam Kammern definieren.
Vorrichtung (18) nach Anspruch 2, bei welcher die Kammern an der oberen Totpunktstelle und an der unteren Totpunktstelle abgedichtet sind, wo das Gehäuse (100) mit einer äußeren Oberfläche des ersten und zweiten Rotors in Eingriff steht, um eine abgedichtete obere Totpunktkammer und eine abgedichtete untere Totpunktkammer zu erzeugen.
Vorrichtung (18) nach Anspruch 1, bei welcher eine Mittelkugel (25) zwischen dem ersten und zweiten Rotor dazwischen angeordnet ist.
Vorrichtung (18) nach Anspruch 1, bei welcher jede Eingriffsoberfläche des ersten Satzes von Schaufeln (28) für den ersten Rotor (22) eine entsprechende Eingriffsoberfläche für den ersten Satz von Schaufeln (28) für den zweiten Rotor (24) hat.
Vorrichtung (18) nach Anspruch 1, bei welcher jede Schaufel des ersten Satzes von Schaufeln (28) drehbar jeweils zwischen den Schaufeln der zweiten Satzes von Schaufeln (32) für den ersten Rotor angeordnet ist.
Vorrichtung (18) nach Anspruch 1, bei welcher die Vorrichtung (18) ausgelegt ist, um inkompressibles Strömungsmittel von der Einlaßöffnung aufzunehmen, und ferner ausgelegt ist, um das inkompressible Strömungsmittel an der Auslaßöffnung abzugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher entsprechende Eingriffsoberflächen (44 und 52) des ersten und zweiten Rotors (22 und 24) des ersten Satzes von Schaufeln (28) nur am oberen Totpunktbereich in Eingriff treten.
Vorrichtung (18) nach Anspruch 5, bei welcher die Einlaßöffnung (102) als Niederdruckbereich definiert ist, und die Auslaßöffnung ein Hochdruckbereich ist.
Vorrichtung (18) nach Anspruch 9, bei welcher die entsprechenden Eingriffsoberflächen (44) des ersten Satzes von Schaufeln (28) des ersten und zweiten Rotors (22 und 24) für eine Abdichtung zwischen dem Hochdruck- und Niederdruckbereich sorgen.
Vorrichtung (18) nach Anspruch 1, bei welcher der erste Rotor (22) angetrieben wird und der zweite Rotor ein Folgerotor ist.
Vorrichtung (18) nach Anspruch 11, bei welcher die Eingriffsoberflächen (44) des ersten Satzes von Schaufeln (28) für den ersten und zweiten Rotor (22 und 24) eine mittlere Stellung haben, die, in Längsrichtung gesehen, bezüglich der mittleren Stellung der Eingriffsoberflächen des zweiten Satzes von Schaufeln des ersten und zweiten Rotors (22 und 24) vorne liegt.
Vorrichtung (18) nach Anspruch 12, bei welcher der Folgerotor (24) zum antreibenden Rotor (22) ein Bremsmoment hat, das eine Funktion der Differenz der mittleren Stellung der Eingriffsoberflächen des ersten und zweiten Satzes von Schaufeln des ersten und zweiten Rotors ist.
Vorrichtung (18) nach Anspruch 1, bei welcher der erste Rotor im wesentlichen identisch zu dem zweiten Rotor ist.
Vorrichtung (18) nach Anspruch 1, bei welcher am ersten Rotor ein Drehzähler angebracht ist.
Vorrichtung (18) nach Anspruch 15, bei welcher der volumetrische Durchsatz der Rotoren von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung ein erster bekannter Wert pro Drehungseinheit des ersten und zweiten Rotors ist, und der volumetrische Durchsatz der Vorrichtung bestimmt wird vom Drehzähler und vom ersten bekannten Wert.
Vorrichtung (18) nach Anspruch 5, wobei jede der entsprechenden Oberflächen (44) des ersten Satzes von Schaufeln in Stirneingriff steht.
Vorrichtung (18) nach Anspruch 12, bei welcher die Nutzkraft des Strömungsmittels, die auf den Folgerotor (24) aufgebracht wird, ein Bremsmoment erzeugt, das dem Drehmoment auf den angetriebenen Rotor (22) entgegengesetzt ist, um eine Abdichtung an den Eingriffsoberflächen zu erzeugen, die an der Stelle des oberen Totpunktes miteinander in Eingriff stehen.
Pumpe (18) mit einem ersten und einem zweiten Rotor (22 und 24), die ausgelegt ist, um den Druck eines Arbeitsströmungsmittels zu erhöhen, wobei der erste Rotor (22) eine Drehachse (12a) hat und ausgelegt ist, um sich um diese Drehachse (12a) zu drehen, der zweite Rotor eine Drehachse hat und ausgelegt ist, um sich um diese Drehachse zu drehen, das Gehäuse (100) ausgelegt ist, um den ersten Rotor (22) und den zweiten Rotor (24) aufzunehmen, und die Pumpe (18) dadurch gekennzeichnet ist, daß: der erste Rotor (22) einen Längs-Vorderbereich (28g) und einen Längs-Hinterbereich (32a), einen ersten Satz Schaufeln (28) mit Eingriffsoberflächen (44), die im Längs-Vorderbereich angeordnet sind, einen zweiten Satz Schaufeln mit Eingriffsoberflächen, die in einem Längs-Hinterbereich angeordnet sind, und eine Außenoberfläche aufweist, die Teil einer Kugel bildet; der zweite Rotor einen Längs-Vorderbereich und einen Längs-Hinterbereich, einen ersten Satz Schaufeln mit Eingriffsoberflächen, die im Längs-Vorderbereich angeordnet sind, einen zweiten Satz Schaufeln mit Eingriffsoberflächen, die in einem Längs-Hinterbereich angeordnet sind, und eine Außenoberfläche aufweist, die den Teil einer Kugel bildet; das Gehäuse (100) eine obere Totpunktstelle und eine untere Totpunktstelle aufweist, wobei das Gehäuse (100) einen ersten seitlichen Bereich und einen zweiten seitlichen Bereich umfaßt, wobei eine Einlaßöffnung (102) im ersten seitlichen Bereich vorgesehen ist, die für eine Verbindung zum ersten und zweiten Rotor (22 und 24) sorgt, und eine Auslaßöffnung im zweiten seitlichen Bereich vorgesehen ist, die in Verbindung mit dem ersten und den zweiten Rotor (22 und 24) steht, und das Gehäuse (100) an der oberen Totpunktstelle und an der unteren Totpunktstelle in die Außenoberflächen des ersten und zweiten Rotors eingreift, um für eine Abdichtung der Einlaßöffnung (102) zur Auslaßöffnung hin zu sorgen; und wobei in Anbetracht dessen, daß der erste und zweite Rotor (22 und 24) von der Kollinearität um einen Winkel alpha versetzt sind, wobei die Eingriffsoberflächen (44a) des ersten Satzes von Schaufeln (28) des ersten Rotors (22) ausgelegt sind, um in Eingriff mit den Eingriffsoberflächen (44b) des ersten Satzes von Schaufeln (28) des zweiten Rotors (24) an der oberen Totpunktstelle zu treten, und die Eingriffsoberflächen (52a) des zweiten Satzes von Schaufeln (32) des ersten Rotors (22) ausgelegt sind, um in Eingriff mit den Eingriffsoberflächen (52b) des zweiten Satzes von Schaufeln (32) des zweiten Rotors (24) an der unteren Totpunktstelle zu treten, die Eingriffsoberflächen des ersten und zweiten Satzes von Schaufeln (28 und 32) des ersten und zweiten Rotors (22 und 24) nicht in Eingriff stehen, wenn sie im ersten und zweiten seitlichen Bereich angeordnet sind.
Pumpe (18) nach Anspruch 19, bei welcher der erste und zweite Satz von Schaufeln (28 und 32) des ersten und zweiten Rotors (22 und 24) gemeinsam Kammern definieren.
Pumpe (18) nach Anspruch 20, bei welcher sich die Kammern im ersten und zweiten seitlichen Bereich im Volumen ändern.
Pumpe (18) nach Anspruch 19, bei welcher eine Mittelkugel (25) zwischen dem ersten und zweiten Rotor dazwischen angeordnet ist.
Pumpe (18) nach Anspruch 19, wobei jede Eingriffsoberfläche (44a) des ersten Satzes von Schaufeln (28) für den ersten Rotor (22) eine entsprechende Eingriffsoberfläche (44b) für den ersten Satz von Schaufeln (28) für den zweiten Rotor (24) hat.
Pumpe (18) nach Anspruch 19, bei welcher jede der Schaufeln des ersten Satzes von Schaufeln (28) drehbar jeweils zwischen Schaufeln der zweiten Satzes von Schaufeln (32) für den ersten Rotor (22) angeordnet ist.
Pumpe (18) nach Anspruch 19, bei welcher die Pumpe ausgelegt ist, um inkompressibles Strömungsmittel von der Einlaßöffnung aufzunehmen, und ferner ausgelegt ist, um das inkompressible Strömungsmittel an der Auslaßöffnung abzugeben.
Pumpe (18) nach Anspruch 23, bei welcher entsprechende Eingriffsoberflächen (44a und 44b) des ersten und zweiten Rotors (22 und 24) des ersten Satzes von Schaufeln (28) nur am oberen Totpunktbereich in Eingriff treten.
Pumpe (18) nach Anspruch 23, bei welcher die Einlaßöffnung (102) als Niederdruckbereich definiert ist, und die Auslaßöffnung ein Hochdruckbereich ist.
Pumpe (18) nach Anspruch 27, bei welcher die entsprechenden Eingriffsoberflächen (44a und 44b) des ersten Satzes von Schaufeln (28) des ersten und zweiten Rotors (22 und 24) für eine Abdichtung zwischen dem Hochdruck- und Niederdruckbereich sorgen.
Verfahren zum Erhöhen des Drucks eines Strömungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines Rotorsatzes (20), der einen ersten Rotor (22) und einen zweiten Rotor (24) umfaßt, die jeweils um eine Drehachse herum angebracht sind, die gegenüber der Kollinearität versetzt ist, und die Rotoren (22 und 24) eine obere Totpunktstelle und eine untere Totpunktstelle haben, wobei jeder Rotor einen ersten Satz von Schaufeln (28) und einen zweiten Satz von Schaufeln (32) aufweist, der erste Satz von Schaufeln (28) Eingriffsoberflächen (44) hat, die im Längs-Vorderbereich eines jeden Rotors liegen, und die Eingriffsoberflächen (44a und 44b) der Schaufeln des ersten und gegenüberliegenden zweiten Rotors ausgelegt sind, miteinander nur an der oberen Totpunktstelle in Eingriff zu treten, die Rotoren ferner jeweils einen zweiten Satz von Schaufeln (32) aufweisen, wobei jede Schaufel eine Eingriffsoberfläche (52) hat, wobei gegenüberliegende Eingriffsoberflächen (52a und 52b) des zweiten Satzes von Schaufeln (32) nur an der unteren Totpunktstelle in Eingriff stehen, und wobei das Volumen zwischen dem ersten und zweiten Rotor Kammerbereiche definiert, Positionieren der Rotoren (22 und 24) in einem Gehäuse (100), wobei das Gehäuse (100) eine Innenoberfläche hat, die mit einer Außenoberfläche der Rotoren an der unteren Totpunktstelle (86) und an der oberen Totpunktstelle (84) in Eingriff tritt, und wobei eine erste seitliche Oberfläche des Gehäuses eine Einlaßöffnung (102) definiert und eine zweite seitliche Oberfläche eine Auslaßöffnung definiert, und Herstellen einer Verbindung von der Einlaßöffnung (102) zum Strömungsmittel und Drehen der Rotoren, so daß die Kammerbereiche in Verbindung mit der Einlaßöffnung expandieren, Hindurchleiten des Strömungsmittels bis hinter die obere Totpunktstelle, wo zwei benachbarte, in Eingriff stehende Eingriffsoberflächen (44a und 44b) gegenüberliegender Schaufeln des ersten Satzes von Schaufeln (28) für den ersten und zweiten Rotor (22 und 24) und die Innenwand des Gehäuses eine Abdichtung der Auslaßöffnung gegenüber der Einlaßöffnung erzeugen und Abgeben eines Teils des Strömungsmittels zur Auslaßöffnung, wobei zwei benachbarte, in Eingriff stehende Eingriffsoberflächen (52a und 52b) gegenüberliegender Schaufeln des zweiten Satzes von Schaufeln (32) für den ersten und zweiten Rotor (22 und 24) und die Innenoberfläche des Gehäuses an der unteren Totpunktstelle ferner für eine Abdichtung von der Auslaßöffnung zur Einlaßöffnung sorgen.
Verfahren nach Anspruch 29, bei welchem eine Mittelkugel (25) zwischen den ersten und zweiten Rotor (22 und 24) dazwischen angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei jede Eingriffsoberfläche (44a) des ersten Satzes von Schaufeln (28) für den ersten Rotor (22) eine entsprechende Eingriffsoberfläche (44b) für den ersten Satz von Schaufeln (28) für den zweiten Rotor (24) hat.
Verfahren nach Anspruch 29, bei welchem die Schaufeln des ersten Satzes von Schaufeln (28) drehbar jeweils zwischen Schaufeln der zweiten Satzes von Schaufeln (32) für den ersten Rotor (22) angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 29, bei welchem die Vorrichtung ausgelegt ist, um inkompressibles Strömungsmittel von der Einlaßöffnung (102) aufzunehmen, und ferner ausgelegt ist, um das inkompressible Strömungsmittel an der Auslaßöffnung abzugeben.
Verfahren nach Anspruch 33, bei welchem entsprechende Eingriffsoberflächen (44a und 44b) des ersten und zweiten Rotors (22 und 24) des ersten Satzes von Schaufeln (28) nur am oberen Totpunktbereich in Eingriff treten.
Verfahren nach Anspruch 29, bei welchem der erste Rotor (28) angetrieben wird und der zweite Rotor (32) ein Folgerotor ist.
Verfahren nach Anspruch 35, bei welchem die Eingriffsoberfläche (44) des ersten Satzes von Schaufeln (28) für den ersten und zweiten Rotor (22 und 24) eine mittlere Stellung haben, die, in Längsrichtung gesehen, bezüglich der mittleren Stellung der Eingriffsoberflächen (52) des zweiten Satzes (32) von Schaufeln des ersten und zweiten Rotors vorne liegt.
Verfahren nach Anspruch 36, bei welchem der Folgerotor (24) zum antreibenden Rotor (22) ein entgegengesetztes Bremsmoment hat, das eine Funktion der Differenz der mittleren Stellung der Eingriffsoberflächen des ersten und zweiten Satzes von Schaufeln des ersten und zweiten Rotors ist.