JP4440543B2 - 圧縮性媒体用のロータリピストン機械 - Google Patents

Description

本発明は、共通ハウジングの中に密閉され相互に制御されて回転可能な少なくとも２つのロータリピストンを備える圧縮性媒体用のロータリピストン機械に関する。このロータリピストンは、相互に対でかみ合う複数のディスク形セクションを有し、その厚みは圧力側に向かって減少し、各ディスクは、それぞれのロータリピストンの軸を中心とする円の弧に沿った母線によって形成されそれぞれ境界面領域によって接続される少なくとも１つの外面領域及び１つのコア領域を有する。

真空ポンプ又は気体用容量形ポンプ用のロータリピストンは、通常、対のスクリュースピンドルの形で製造される。排気又は圧縮のために、この種のスクリュースピンドルは、可変ピッチを有する。相互にかみ合って圧力側に向かってそのピッチが逓減する２つのスクリューを備える気体用スクリューコンプレッサが既知である。この種のコンプレッサは、高い圧縮比を得ることができるが、可変ピッチ軸を備える対のスクリュースピンドルの製造は、特に圧力損失を低く抑えるためにスクリューができる限り遊びなしに相互にかみ合わなければならないので、技術的に難しい。すなわちこの種のスクリューコンプレッサの製造はコスト高である。

一方、相互にかみ合う２つのディスク形ロータリピストンを備えるいわゆるルーツ送風機が既知である。空気の処理はロータリピストンの回転軸に相対して直径方向に行われるので、この種のコンプレッサは大量の空気量でしかも圧縮比が小さい場合のみ適する。より大きな圧縮比を得るためには、このタイプのコンプレッサユニットを数台直列に接続するか、多段ルーツポンプを構成するように組み立てなければならない。

可変ピッチのスクリュースピンドルの面倒な製造を回避するために、逓減ステップロータリピストンとしてロータリピストンを展開することがすでに提案されている。

独国特許第２９３４０６５号は、本文の始めに述べたタイプのロータリピストン機械におけるこの種の逓減ステップロータリピストンを開示している。この機械においては、スピンドルは、スピンドル軸に対して直角に周縁を有しスクリューラインにおいて相互に続く段階的凹部によって形成される擬似ねじ山状の溝を有する。この溝は、２つのスピンドル軸によって描かれる平面において、他方のスピンドルにおいて対応して形成されるねじ山状のコームとかみ合い、１回転ごとに１つの溝の輪郭をたどるので、スピンドルが相互に回転するとき、コームは溝の体積を吸込み口から吐出し口まで圧縮性媒体に置き換えて、溝の体積が変化して、吸込み口と吐出し口の間の希望の圧力差が得られる。その断面において、スピンドルは、コア領域及び２つのステップ形成境界面領域によって形成されるカットアウトを持つ半円形の輪郭を有する。外面領域及び内側コア領域の扇形角度は同じ値、すなわち１８０°である。このロータリピストン機械の不利点は、擬似ねじ山状溝を形成するために必要なステップ形の周縁の数が大きく、その製造のために多数の機械工作工程が必要となることである。さらに別の不利点は、段から段への圧力損失を最小限に抑えるために高い精度の境界面が必要とされることである。

独国特許第２９４４７１４号においては逓減ステップロータリピストンの単純化された構造が開示されている。この先行印刷発行物は、各回転子が同一の面形状を有するすなわち外面領域及びコア領域が各々１８０°の扇形角度を有するが厚み又は直径が変動する、複数の単板を含む、積層構造のロータリピストンを提案している。この構造のロータリピストン間の密閉効果の不在は、気体の逆流及び低い圧縮比を生じるので、高速の運転で相殺しなければならないが、これは、高い騒音とともに熱及び機械的な問題を生じる。

先行印刷発行物のオーストリア国特許第２６１７９２号も、逓減ステップロータリピストンが同一の横断面を有する単板を備えるこのタイプのロータリピストン機械について説明している。各ディスクは、直径方向に相対する２つの外面領域及び直径方向に相対する２つの内部コア領域を有し、その扇形角度はすべて同一（９０°）である。このようなディスクの設計及び回転子におけるオフセット配列の場合、相対するディスク間のギャップの幅はできる限り小さく維持されなければならない。従って、外面領域とコア領域は、ディスク間に密閉効果を生じるために拡張エピサイクロイドとして形成される境界面によって接続される。従って、ディスクの形状及び機械の外部同期化装置は非常に精密に作られなければならない。従ってコスト高である。この先行した印刷発行された物は、丸みを帯びた形状によって先端の熱負荷が減少することを示しているが、これはガスの逆流によって避けられない。

本発明は、最終的な真空が回転翼ポンプより優れ、多段ルーツポンプの最終的な真空とほぼ同じになるよう設計される、特に真空ポンプの、圧縮比の高いロータリピストン機械の製造に関するものである。この機械の製造において、コストは多段ポンプの製造コストより低く、かつスクリューポンプの製造コストより低くなければならない。さらに、エネルギー消費及び使用温度を抑えることができるように圧縮性媒体すなわち気体の内部圧縮が行われることになっている。最後に、運転中の騒音レベルは可能な限り低くなければならない。

これらの目的は、最初に記述したタイプのロータリピストン機械によって達成される。このロータリピストン機械においては、それぞれのディスクの外面領域及びコア領域の扇形角度が同一ではなく、ディスクが、ピストン軸に沿って周期的に繰り返される、互いに異なる横断面形状輪郭を有し、各ディスクが同じロータリピストンの隣接する２つのディスクに対してある角度でオフセットされて、３つのディスクがそのコア領域の１つの区分を通る共通母線を有し、チェンバを形成している。

このようなタイプの構造によって、個々の未組み立てロータリピストンにおいて２つのチェンバの間に水平の中間セクションを有する段階的螺旋ピッチが形成される。選択可能な可変体積すなわちディスク形セクションの選択可能な厚みの変化によって選択可能な可変内部圧縮力を持つチェンバの連続が軸方向に形成される。

互いに異なる横断面形状輪郭の一連のディスク形セクションを使用することによって、チェンバの指定の数に応じて、最新の逓減ステップピストンを備えるロータリピストン機械の場合よりセクションの全体的数を少なく抑えることができる。

セクションの数が少ないと、各ロータリピストンは、一体のものとして製造することができ、寸法の安定性を大幅に改良し、単板の積み重ねより熱臨界が小さい。ロータリピストン機械の使用温度がその使用方法故に低い場合、上下に軸方向に配列される連続の形状単板によってロータリピストンを構成することもできる。

以下の明細書において、「ディスク」という言葉は、特に明記されない限り、個々の形状ディスク並びに一体ピストンのディスク形セクションの両方に使用される。

本発明による容量形機械は、遠隔操作が可能であり、一定回転する。相互に回転する２つのロータリピストンの間のギャップは、以下の３つのタイプに細分することができる。
ａ．相対するディスク形セクションの外面領域とコア領域の間
この線形ギャップは、ピストンの筒形領域の製造の精度及び２つの回転軸の間の距離によって決まる。低いギャップ値は、現在の製造技術で得ることができる。
ｂ．上下に重ねられるディスク形セクションの前面領域と前面領域の間
この平らなギャップのギャップ幅も、現在の生産機械を使って低く抑えることができる。ロータリピストンの間の流れの方向に沿ってギャップ長さが大きいと、密閉性を良くし、従って十分な最終的な真空が得られる。
ｃ．相対するセクションの境界面領域と境界面領域の間、特に先端と凹状側面の間
本発明によれば、ディスク形セクションをオフセットすれば、これらのギャップの幅は重大ではなく、ミリメートル程度の範囲に抑えることができ、境界面の製造を大幅に容易にする。このギャップ幅はロータリピストン間の許容角度遊びも決定するので、この許容角度遊びが非常に大きい。つまり、ロータリピストン機械の同期化装置の要件が減って、その選択又は実現が単純になる。

理論上のサイクロイド形湾曲境界面領域、すなわち２つのロータリピストンが反対方向に回転しているときそれぞれディスク形形状セクションの外面領域とコア領域すなわち外部シリンダとコアシリンダを接続する平行六面体領域は、運転に不可欠の重大な密閉機能をまったく持たないので、理論上の最大輪郭を示す。境界面領域の形状輪郭は、この理論上の最大輪郭より多少小さく又は平らにすることができ、より簡単に製造することができる（例えば、アンダーカットのないかつ／又はほぼ直線の輪郭）ので、この輪郭が望ましく、非常に運転効率が良い。結果として、運転中の許容角度遊びも増大する。

実用的には、コア領域の扇形角度より大きい扇形角度の外面領域を有するディスクの両隣のディスクは、コア領域の扇形角度より小さい扇形角度の外面領域を有する。

実用的には、ディスク形セクションの外面領域とコア領域の扇形角度の差は大きい。外面領域が小さいディスクの場合、外面領域の扇形角度は９０°未満が望ましく、６０°未満であればさらに望ましい。この種のディスクは、外面領域の扇形角度が２７０°より大きい（３００°より大きいことが望ましい）他方のロータリピストンのディスクに対向する。

それぞれのロータリピストンのチェンバは、ディスクの境界面領域がそれぞれ隣接するディスクの境界面領域と一緒に、共通母線を有する連続的な境界面領域を形成するように設計されることが望ましい。

本発明によるロータリピストン機械の同期化装置は、２つの軸外ロータリピストンが反対の回転方向を持つように選択することができる。その後、ピストンがスライドすることなく相互に転がり、ディスク形セクションの外面領域が相対するセクションのコア領域を転がるように、ロータリピストンの外径、コアシリンダの直径及び並進を選択することができる。あるディスク形セクションの外面領域及びコア領域の数がそれぞれ、他方のロータリピストンの相対するセクションの外面領域及びコア領域の数と同じ場合、１：１の並進が選択される。しかしこの数が異なる場合には、それに従って並進を選択しなければならない。

エネルギー配分が非対称である他の実施例においては、２つの軸外ロータリピストンの回転方向は同じである。

さらに他のコンパクトな実施例においては、２つのロータリピストンは軸内である。すなわち、付加的なＧ回転子を備えた外部回転子及び内部回転子として設計される。

いくつかのロータリピストン設計においては、それぞれのロータリピストンのディスク形セクションは、交互に並ぶ２つの面断面形状輪郭しか持たない。

さらに、軸外ロータリピストンの表面／外部シリンダ及びコアシリンダの直径を、それぞれ同じにすることができ、第一のピストンのセクションは１つの面断面形状輪郭を有し、第二のピストンの相対するセクションはピストン軸に対して直角の同じ平面に別の面断面形状輪郭を持つ。

２つのロータリピストンは、また、異なる直径を持つ従って最高１００：０％まで異なる軸出力を有する主回転子及び補助回転子として設計することもできる。これは、同期化装置の実現にとって有利である。

ロータリピストンのこのような実施例の一部においては、互いに異なる面断面形状輪郭を有するセクションの連続が円形ロッキングディスクと交互に並ぶので、それぞれのピストンは３つ又はそれ以上の異なる形状輪郭のセクションを有する。

本発明のさらなる特徴及び利点は、当業者にとっては以下の望ましい実施例の説明及び添付図面から明らかであろう。

図１〜４に示される第一の実施例によれば、ロータリピストンは、外部同期化装置を有し２つの筒形ボアホールを備えるハウジング（図示せず）に軸外にかつ平行軸方向に収められている。２つのロータリピストンは反対の回転方向を有する。ロータリピストンは、１４個のディスク形セクション、すなわち媒体吸込み口及び吐出し口用の２つの端セクション（０、１３）と、交互に並ぶ２つの異なる形状輪郭を有する形状セクション（１〜１２）とを有する。小さい扇形角度の外面領域（ｍ１）有する各セクションは、大きい扇形角度の外面領域（Ｍ１）を有するセクションと交互に並ぶ。図に示される実施例においては、これらの扇形角度はそれぞれ３６°よりいくらか小さい値と３２４°よりいくらか小さい値を持つので、角度の遊びは変わらないままである。図３及び４は次のセクションに対する、１つのセクションの漸次回転した角度ポジション、すなわち１つのセクションから１つ置いて次の同様のセクションまで７２°の回転角度ポジションを示しており、セクションの境界面領域（ｚ１）は、軸方向から見て、他方の形状輪郭の隣接するセクションの境界面領域のそれぞれ上下に配置される。このように、隣接するセクションのコア領域（ｋ１’、Ｋ１’）の一部及び境界面領域（ｚ１’）に囲まれるチェンバが形成されるので（図２参照）、可変的な体積の軸方向のチェンバの連続が形成され、形状セクションの厚みの変化によって内部圧縮が得られる。内部圧縮を得るために、セクションの、従って、チェンバの軸方向の拡大は吸込み口から吐出し口に向かって徐々に減少する。

ロータリピストン間に形成される隙間容積はあまり重要ではないが、ロータリピストン間のギャップの深さが大きいと最終的な真空が非常に良好である。図１〜４に示されるように、ロータリピストン間のギャップには下記の３種類がある。
ａ．シリンダとシリンダの間
ｂ．横断領域と横断領域の間
ｃ．先端と凹状側面の間
後者のタイプのギャップは、許容角度遊びを決定し、重大ではない。すなわち数ミリメートルの範囲内とすることができ、同期化装置を実現するために多様な可能性を与える。この実施例のロータリピストンの場合、１：４の圧縮比が実現され、エネルギー消費量及び発熱性に関して明白に節約する。それゆえ、形状セクションの全体数は、特定数のチェンバ及び圧縮に応じて最小化される。

図１に示される実施例においては、セクション１及びセクション２の厚みは同じである。セクション２からセクション３に向かって、厚みは約１.４の係数で減少する。一方、セクション３及び４の厚みは同じである。２つのロータリピストンの２つの連続するセクション及び相対するセクションが同じ厚みを有するというセクションの厚みの配分によって、エネルギー配分は各ロータリピストンに約５０：５０％になる。選択可能な幾何学の原理に従って、各セクションから隣りのセクションに向かってセクションの厚みを減少することもできるかも知れない。

図には別個に示されていない第二の実施例においては、２つのロータリピストンのディスク形のセクションは、図３及び４に示されるものと同じ横断面形状輪郭及び同じ角度変位を有する。第一の実施例との相違は、セクションの厚みの配分にある。セクション１、３、７などは厚いセクションであり、厚みは最も厚いセクション１から圧力側の最後のセクションに向かって徐々に減じる。セクション０、２、４、６などはすべて薄いディスクである。このような構造の場合、一方のロータリピストンは主回転子の役割を果たし、他方のロータリピストンは補助回転子の役割を果たす。主回転子と補助回転子の間のエネルギー配分は約８５：１５％までに置き換えることができる。

図５〜１５に示される実施例は、外部の同期化装置を備えたハウジング（図には示されていない）の２つの筒形ボアホールに軸外にかつ平行軸方向に収められる。ロータリピストンは非対称であり、軸出力は最高１００：０％まで大幅に異なる。ピストンのセクションの互いに異なる形状輪郭の最小数は、形状の連続の配列に依存する。

図５、６、７、８に示される第三の実施例においては、主回転子と補助回転子の直径は大幅に異なる。図６〜８において示されるように、主回転子は、交互に並ぶ２つの異なる形状輪郭を有し、１つの形状輪郭は、小さい扇形角度の外面領域（ｍ３）を有し、大きい扇形角度の外面領域（Ｍ３）を有する形状輪郭と交互に並ぶ。同じ交互の配列（ｍ３’、Ｍ３’）が補助回転子にも応用される。例として図５に示されるように、主回転子は、１１個のディスク形セクションを有する。この主回転子は５つの厚いセクション１、３、５、７、９を有し、その厚みは圧力側に向かって徐々に減少し、その外面領域（ｍ３）の扇形角度は小さい。この５つのセクションはポンプセクションＰ１〜Ｐ５を形成する。これらのセクションは、小角度のコア領域カットアウト（ｋ３）しか持たず各々がガスを次のポンプセクションに送る制御セクションＳを形成する６つのセクション０、２、４、６、８、１０によって分離され、囲まれている。

例えば、Ｐ１〜Ｐ５の５つのポンプセクションの厚みは、約７０ミリメートルからそれぞれ３分の１ずつ減少して１３ミリメートルの厚みにまで減少することができるが、各制御セクションＳの厚みは１０ミリメートルである。従って、主回転子の全体的長さは、約２４０ミリメートルである。図８のダイアグラムには、主回転子のコア直径が補助回転子の外径と同じである実施例が示されている。１：１の並進の場合、回転子は相互にスライドすることなく相互に回転する。このような条件の下では、主回転子と補助回転子の間のエネルギー配分は、約７５：２５％である。

図９に示される第四の実施例においても、主回転子と補助回転子の直径は大幅に異なる。主回転子は、第三の実施例と同様に、交互に並ぶ横断面が異なる２つの形状輪郭を有する。しかし、補助回転子は、以下の順序に３つの異なる形状輪郭を有する。
単純なコアディスクから成るセクション１
小角度カットアウトを有する外部シリンダの形を取るセクション２
同様にコアディスクから成るセクション３
完全な外部シリンダディスクから成り、ロッキングディスクを形成するセクション４

このような主回転子及び補助回転子の配列の場合、ほぼ１００％のエネルギーが主回転子に配分され、補助回転子に配分されるのは０％である。

図１０は、ダイアグラムの形で第五の実施例を示している。主回転子は交互に並ぶ２つの異なる横断面形状を有し、各々、それぞれ直径方向に相対する２つの同一の外面領域及び２つの同一のコア領域を有する。外面領域とコア領域の相対的な扇形角度は、これ以前の実施例と同様セクションによって異なる。補助回転子は、それぞれ交互に大きい角度及び小さい角度の外面領域及びコア領域を１つだけ有する。補助回転子の回転速度が主回転子の速度の２倍になるように、同期化装置が展開されている。この構造によって、全く非対称的なエネルギー配分すなわち主回転子に約８５％及び補助回転子に約１５％の配分が達成される。

以上の５つの実施例は全て、下記の多くの利点を有する。
少ない数のセクションで、ロータリピストンを一体鋳造として製造でき、動作中の寸法の安定性を実質的に改善する。
ロータリピストン間の流れに沿ったギャップの長さが大きく、密閉性が良くなるので、十分な最終的な真空が得られる。
許容遊びが大きいので、製造及び組み立て、及び同期化装置の使用を容易にする。

第三、第四及び第五の実施例においては、主回転子の境界面領域はアンダーカットなしで作られるので、製造中の作業手順の数を単純化する。

非対称の実施例においては、駆動ロータリピストンと従動ロータリピストンの動力比率は大きく異なり、これも同期化装置の選択及び実現にとって利点となる。

個別の形状ディスクによって構成されるロータリピストンの場合、様々な個別の部品の数は、同一の制御ディスク及びロッキングディスクを使用することによって減少する。

対のロータリピストンが図１１〜１５に示されている第六の実施例は、２つの筒形ボアホール及び外部同期化装置を有するハウジングを備える、遠隔操作可能、平行軸、２軸、軸外、定回転の容量形機械であり、２つのロータリピストンの回転方向は同じである。

主回転子及び補助回転子として直径が大幅に異なるロータリピストンが展開されている。主回転子も補助回転子も少なくとも３つの異なるタイプの形状を有する。図１２〜１５に示される実施例においては、主回転子も補助回転子も４つの異なるタイプの形状を有し、これらが下記の４つの異なる対のディスク状セクションの連続を形成する。
主回転子が大きい角度の外面領域（Ｍ６）を有する最初のセクション（図１２）；図１２に示されるようにコア領域の扇形角度を非常に小さく抑えることができ、これをなくすことさえできるので、このセクションの外面領域は鎌形の非対称カットアウトによってしか中断されない。このセクションは、最初の制御ディスクＳとしての役割を果たし、単なるコアシリンダディスクから成る補助回転子の最初のセクションと対向して配置される。
主回転子の第二のセクションＰ（図１３）は、扇形角度が１８０°より大きいコア領域（Ｋ６）、非常に短い外面領域（ｍ６）及び２つの長めの境界面領域（ｚ６）を有する。これに対向して、扇形角度が１８０°より大きい外面領域（Ｍ６’）及び図１３から分かる通りコアシリンダの接線で２つの境界面領域（ｚ６’）を連続的に合流させることによって完全に又はほぼ完全に消すことができるわずかなコア領域（ｋ６’）を有する補助回転子の第二のセクションがある。このセクションは、この連続の実際のポンプステージを形成する。
主回転子の第三のセクション（図１４）は、第一のセクションとその形状に関して同じであるが、図１２及び１４から分かるとおり面対称に配列される。補助回転子の相対する第三のセクションは単純なコアシリンダディスクとして形成される。
主回転子の第四のセクション（図１５）は、単純なコアディスクであり、圧縮性媒体のチャネルＫとしての役割を果たす。これに対向して、ロッキングディスクとしての役割を果たす中断のない外面領域を有する補助回転子の第四のセクションがある。

図１１は、１７のディスク形セクション、すなわち２つの端ディスク（Ｅ）０及び１６、上に述べた４つのセクションの３組の完全な連続Ｓ―Ｐ―Ｓ―Ｋ、１〜４、５〜８、９〜１２、及び不完全な連続Ｓ―Ｐ―Ｓ、すなわち最初の制御ディスク１３、ポンプステージ１４及び第二の制御ディスク１５を備える実施例の完全構造を示している。

主回転子の制御ディスクＳは、単にポンプステージＰから後続のチャネルＫにそして再び次のポンプステージに媒体を送る役割を果たすだけなので、全て薄いディスクで構成することができる。ポンプステージ及びチャネルステージの軸方向の拡大の漸次的変化は、その機能によって決定される様々な数学的原理に従うことができる。表１は、例として２つの漸次的変化を示しており、最も厚いステージすなわちポンプステージ１は任意に１に設定した。

例１から分かるとおり、ステージの厚みはＰ１、Ｋ１、Ｐ２、Ｋ２などの順に徐々に減少するのに対して、例２においては、ポンプステージの厚みとチャネルステージの厚みは個別に減少するが、その厚みは交互に並ぶ。例えば、Ｐ１=４９ｍｍで、制御ディスクの厚みが８ｍｍで、例２の漸次的変化の場合、主回転子の全体的長さは約２４０ｍｍとなる。

この第六の実施例の機能は、図１６のダイアグラムから明らかになる。軸方向のチェンバの連続は同じ方向に回転するピストンを備える軸外容量形機械において実現される。ピストンの軸出力は大幅に異なる。すなわち、エネルギー配分は極端に非対称であり、最大１００：０％である。この実施例は下記の利点を有する。
アンダーカットのない輪郭のため、非常に単純な製造が可能であり、特に容易に一体鋳造製造を実施することができる。
許容遊びが非常に大きいので、製造及び組み立てに有利である。
流れに沿ったギャップ長さが大きいので十分な最終的な真空が得られる。
回転方向が同じで許容遊びが大きいので、同期化装置にさらなる可能性を開く。補助回転子の低出力に関しては、歯付きベルトを使用することさえもできる。

上述の６つの実施例においては、両方のロータリピストンは平行の回転軸を有するほぼ筒形として作られる。そのコースがディスク形セクションの外面領域、コア領域及び境界面領域を形成する母線は円筒母線であり、母線は回転軸に対して平行である。当業者は、本発明によるピストンセクションの横断面輪郭及び角度のオフセットが使用される場合、ロータリピストンを円錐状に形成することもでき、そのコースがディスクの円周領域を形成する母線は円錐の母線なので、ディスクの円周は円錐状であり、その直径は圧力側に向かって徐々に減少することが分かるだろう。２つのピストンの回転軸は平行ではなく、交差点を有する。このような実施例の場合、直径の変動は内部圧縮を生じる。直径の変化は、ディスクの厚みの変化に加えて又はディスクの厚みの変化の代わりに使用することができる。

図１７〜２２は、第七の実施例、すなわち遠隔操作可能、平行軸、２軸、内軸、定回転の容量形機械を示している。この機械は、中空の外部回転子、内部回転子及び外部回転子と内部回転子の間の鎌形Ｇ回転子を有する。図１７に示されるように、回転子の回転方向は同じである。外部回転子（Ａ）及び内部回転子（Ｉ）は、相互に対でかみ合う複数のディスク形セクションを有し、その厚みは圧力側に向かって減少し、各ディスクは、それぞれの回転子の軸を中心とする円の弧に沿って引かれる母線によって形成されそれぞれ境界面領域（ｚ７）又は（ｚ７’）によって接続される少なくとも１つの外面領域及び１つのコア領域を有する。図１７〜２２に示されるように、外部回転子及び内部回転子用のディスクは、ピストン軸に沿って周期的に繰り返される２つの循環的形状輪郭を有し、この実施例においてはこれが交互に並ぶ。それぞれのディスクの外面領域及びコア領域（ｍ７、ｋ７）又は（ｍ７、Ｋ７）、（ｍ７’、Ｋ７’）及び（Ｍ７’、ｋ７’）の扇形角度は同一ではなく、各ディスクは、同じ回転子の隣接する２つのディスクに対してオフセットされるので、３つのディスクはそのコア領域及び境界面領域の１つの区分を通る共通母線を有し、チェンバを形成する。

この実施例は、内軸機械において軸方向のチェンバの連続を実現する。１：１同期化装置が使用される。同期化装置は、外部回転子の内部に配置することができる。このために単純な潤滑油を使用しないカップリング機構を使用することができる。この実施例は、排熱の点で優れ、上に説明した軸外実施例と同じ利点を持つ、非常にコンパクトな構造を可能にする。

第八の実施例も、外部回転子、内部回転子及び外部回転子と内部回転子の間の鎌形Ｇ回転子を備える遠隔操作可能、２軸、内軸、定回転の容量形機械である。回転子は同じ回転方向を有する。１：１の並進が使用される。第七の実施例と異なり、２つの回転軸は傾斜軸として配置されるので、回転子の直径は円錐状の経路に沿って変化する。

外部回転子及び内部回転子は、相互に対でかみ合う複数のセクションを有し、上に説明した第七の実施例と異なり、セクションは平らな横断面を有する筒形のディスクとしてではなく、湾曲セクションとしてすなわちソケットセクションとして形成される。

横断面図において、外部回転子及び内部回転子の２つの連続するセクションの形状輪郭は、図１８〜２２の形状輪郭と同様である。すなわち、回転子が１：１の並進で回転する内軸、傾斜軸機械において軸方向のチェンバの連続が実現される。

相互にスライドする２つのセクションの前面領域の間のギャップは、図２３に示されるように２つの球面領域（Ｋｕ、Ｋｕ’）の間のギャップである。流れの方向に沿ってギャップ長さが大きいので、この実施例の場合に密閉性に優れ、かつ十分な最終的な真空が与えられる。

回転子の直径の変化によって内部圧縮が生じ、形状セクションの厚みのさらなる変動によってこれを増減することができ、容量形ポンプ又は真空ポンプに使用に応じて必要であれば局部的に調節することができる。この構造は非常にコンパクトであり、ほとんどコンポーネントがなく、排熱の点で優れている。同期化装置は、単純な潤滑油を使用しないカップリング機構として、例えば容量形機械内部（特に真空ポンプ）のユニバーサルジョイントとして実現することができる。

０〜１３の番号を付けられた１４枚の重ねられたディスクを備える、本発明によるロータリピストンの第一の実施例の側面図である。 第一の実施例の対応する第二のロータリピストンの側面図である。 図１及び２の組み立て済みロータリピストンの吸込み側から見た平面図であり、図２のロータリピストンのセクション「０」は省略されている。 第一の実施例の機能を略図的に示すセクション／流れ図表すなわち回転角度図表である。 主回転子が０〜１０の番号を付けられた１１のセクションを備える、第三の実施例による１１セクションの１対のロータリピストンの側面図である。 図５の組み立て済みロータリピストンのセクション１を通る断面図である。 図５のセクション２を通る断面図である。 第三の実施例の機能を略図的に示すセクション／回転角度図表である。 第四の実施例の機能を略図的に示すセクション／回転角度図表である。 第五の実施例の機能を略図的に示すセクション／回転角度図表である。 ０〜１６の番号を付けられた１７のセクションを備える、第六の実施例による１対のロータリピストンの側面図である。 図１１の組み立て済みロータリピストンのセクション１を通る横断面図である。 図１１の組み立て済みロータリピストンのセクション２を通る横断面図である。 図１１の組み立て済みロータリピストンのセクション３を通る横断面図である。 図１１の組み立て済みロータリピストンのセクション４を通る横断面図である。 第六の実施例の機能を略図的に示すセクション／流れ図表すなわち回転角度図表である。 第七の実施例の最初の９つのセクション及びその相互作用を略図的に示すセクション／流れ図表である。 図１７の実施例の外部回転子のセクション１を通る横断面図である。 図１７の実施例の外部回転子のセクション２の横断面図である。 図１７の実施例の内部回転子のセクション１の横断面図である。 図１７の実施例の内部回転子のセクション２の横断面図である。 図１７の実施例の鎌形Ｇ回転子の横断面図である。 第八の実施例の内部回転子のセクションとこれを囲む外部回転子の部分の、軸を通る部分断面図である。

Claims (19)

1. 共通のハウジングの中に密閉されており、かつ制御された方法で相互に回転可能な少なくとも２つのロータリピストンを備え、前記少なくとも２つのロータリピストンが、相互に対でかみ合いかつその厚み及び／又は直径が圧力側に向かって減少する、複数のディスク形のセクションである、複数のディスクを有し、各ディスクが、それぞれのロータリピストンの軸を中心とする円の弧に沿って引かれる母線によって形成されかつそれぞれ境界面領域によって接続されている少なくとも１つの外面領域及び１つのコア領域を有する、圧縮性媒体用のロータリピストン機械において、
   それぞれのディスクの前記外面領域及び前記コア領域の扇形角度が同一ではなく、ディスクの前記境界面領域が、それぞれ隣接するディスクの境界面領域と一緒に、共通の母線を有する連続的な境界面領域を形成し、
   前記ディスクが、前記ピストン軸に沿って周期的に繰り返される、横断面形状輪郭を有し、一方の側面において隣接する１つのディスクを有しかつ他方の側面において隣接する１つのディスクを有する、各ディスクが、これら３つのディスクがそれらのコア領域の１つの区分を通る共通母線を有しかつチェンバを形成するように、同じピストンの隣接する２つのディスクとある角度でオフセットされた位置に配置されていることを特徴とするロータリピストン機械。
2. 前記コア領域の扇形角度より大きい扇形角度の外面領域を有するディスクの両隣のディスクが、前記コア領域の扇形角度より小さい扇形角度の外面領域を有することを特徴とする請求項１に記載のロータリピストン機械。
3. 前記共通のハウジング内において、前記２つのロータリピストンが、互いに対して外部において、かつ平行軸方向に収められており、前記ディスクが、それぞれ１つの外側ディスク部分及び１つのコアディスク部分の母線によって形成されている外面領域及び内部コア領域を有し、前記ディスク形のセクションの厚みが圧力側に向かって減少していることを特徴とする請求項１又は２に記載のロータリピストン機械。
4. 前記制御された方法を実現する同期化装置を備え、
   前記同期化装置が、前記２つのロータリピストンに反対の回転方向を与えるように展開されていることを特徴とする請求項３に記載のロータリピストン機械。
5. 前記２つのロータリピストンの前記外面領域の直径及びコア領域の直径がそれぞれ同一であることを特徴とする請求項４に記載のロータリピストン機械。
6. 前記ロータリピストンの一つ置きのディスクにおいて、そのディスクの外面領域の扇形角度が９０°より小さいことを特徴とする請求項５に記載のロータリピストン機械。
7. 前記ロータリピストンの一つ置きのディスクにおいて、そのディスクの外面領域の扇形角度が６０°より小さいことを特徴とする請求項５に記載のロータリピストン機械。
8. 前記ディスクの厚みが圧力側に向かって１つ置きに一定の係数で減少することを特徴とする請求項７に記載のロータリピストン機械。
9. 前記２つのロータリピストンは、異なる軸出力を有する、主回転子及び補助回転子として設計されており、
   前記ロータリピストンが互いに異なる外径を有し、小さい扇形角度の外面領域を有する前記主回転子のセクションの厚みが、それぞれ、大きい扇形角度の外面領域を持つ前記主回転子のセクションの厚みより大きいことを特徴とする請求項３に記載のロータリピストン機械。
10. 前記主回転子の前記コア領域の直径が前記補助回転子の前記外面領域の直径と同じであることを特徴とする請求項９に記載のロータリピストン機械。
11. 前記主回転子の各ディスクが、それぞれ、直径方向に相対する２つのコア領域及び直径方向に相対する２つの外面領域を有し、前記補助回転子の回転速度が前記主回転子の速度の２倍に等しいことを特徴とする請求項９に記載のロータリピストン機械。
12. 前記２つのロータリピストンは、異なる軸出力を有する、主回転子及び補助回転子として設計されており、
    前記ロータリピストン機械は、前記制御された方法を実現する同期化装置を備え、
    前記同期化装置が、前記ロータリピストンに同じ回転方向を与えるように展開されており、前記ロータリピストンが異なる外径を有し、小さい扇形角度の外面領域を有する前記主回転子のセクションの厚みが、それぞれ大きい扇形角度の外面領域を有する前記主回転子のセクションの厚みより大きいことを特徴とする請求項３に記載のロータリピストン機械。
13. 周期的に繰り返される横断面形状輪郭の連続が、コアディスク部分のみから成るディスク又はロッキングディスクを含むことを特徴とする請求項９に記載のロータリピストン機械。
14. 前記２つのロータリピストンは、内軸支持ロータリピストン、すなわち、外部回転子、内部回転子及びＧ回転子を備え、前記外部回転子及び前記内部回転子が相互に対でかみ合う複数のディスク形セクションを有し、前記セクションの厚み及び／又は直径が圧力側に向かって減少し、前記外部回転子及び前記内部回転子の各ディスクが、それぞれの回転子の軸を中心とする円の弧に沿って引かれる母線によって形成されそれぞれ境界面領域によって接続される少なくとも１つの外面領域及び１つのコア領域を有し、それぞれのディスクの前記外面領域及びコア領域の扇形角度が同一ではなく、前記ディスクが、回転子軸に沿って周期的に繰り返される、互いに異なる横断面形状輪郭を有し、各ディスクが同じ回転子の隣接する２つのディスクに対してある角度でオフセットされた位置に配置されており、３つのディスクが１つの区分を通る共通母線を有し、チェンバを形成している請求項１に記載のロータリピストン機械。
15. 前記制御された方法を実現する同期化装置を備え、
    前記同期化装置が、１：１の並進で前記外部回転子、前記内部回転子及び前記Ｇ回転子に同じ回転方向を与えるように展開されていることを特徴とする請求項１４に記載のロータリピストン機械。
16. 前記コア領域の扇形角度より大きい扇形角度の外面領域を有するディスクの両隣のディスクが、前記コア領域の扇形角度より小さい扇形角度の外面領域を有することを特徴とする請求項１４又は１５に記載のロータリピストン機械。
17. ディスクの前記境界面領域が、それぞれ隣接するディスクの境界面と一緒に、共通母線を有する連続的な境界面領域を形成することを特徴とする請求項１６に記載のロータリピストン機械。
18. 前記回転子が前記共通のハウジング内において平行軸方向に収められ、前記母線が円筒母線であり、セクションの厚みが圧力側に向かって減じることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか１項に記載のロータリピストン機械。
19. 前記回転子の軸が傾斜軸として配置され、前記母線が円錐母線であり、前記回転子のセクションの直径が圧力側に向かって減少し、前記外部回転子及び内部回転子の前記セクションの側面が球状であることを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか１項に記載のロータリピストン機械。

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