JPH0612045B2 - 回転ロータ装置 - Google Patents

回転ロータ装置

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JPH0612045B2
JPH0612045B2 JP60124420A JP12442085A JPH0612045B2 JP H0612045 B2 JPH0612045 B2 JP H0612045B2 JP 60124420 A JP60124420 A JP 60124420A JP 12442085 A JP12442085 A JP 12442085A JP H0612045 B2 JPH0612045 B2 JP H0612045B2
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C20/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines or engines
    • F01C20/10Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines or engines characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01C1/10Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、回転ロータを利用した装置に関する。
従来の技術 本出願人が著作した「アインタイルンク デア ロタチ
オンス−コルベンマシネン(Einteilung der Rotatio
ns-Kolbenmaschinen)」(1963,ドイチェ フェア
ラグス−アンスタルト ゲーエムベーハー シュトゥッ
トガルト(Deutsche Verlages−Anstalt GmbH
Stuttgart))や「ロータリ ピストン マシーン(R
otary Piston Machine)」(ロンドン,アイリフエ(L
ondon,Iliffe),1965)の刊行物の中には、種々
のロータリーピストン機械装置が記載されている。ケー
シング内に回転ロータを配置し型式の機械は、ケーシン
グの吸入孔,吐出孔の開閉をコントロールすることがで
きるから圧縮機として利用することができる。
この型式の装置は、ドイツ特許出願明細書抄録第2,4
56,252号として提案されている。この装置にあっ
ては、第8図に示すように、外ロータ101に設けた区
室102内に内ロータ103が進入することによって圧
縮機の作用を行っているが、外ロータ101が外部スリ
ーブ104に固定された三か月形部分105を有してい
る。
このため、外部スリーブ104の開口106に内ロータ
103が進入することができず、この開口106にデッ
ドスペースが生じ、このデッドスペースのために圧縮効
果が低下する。
また、このものは内ロータ103の外周面107が外ロ
ータ101の頂部108によってのみ描かれる形状であ
るため、その回転に際して常に外ロータ101の頂部1
08が内ロータ103の外周面107に接し、外ロータ
101の頂部108の摩耗が大きいという問題があっ
た。
上記ドイツ特許出願明細書抄録第2,456,252号
記載のもののデッドスペースを減少するために、外部ス
リーブを除去したものが特開昭56−60801号とし
て提案されている。
しかし、このものも内ロータの外周面が外ロータの頂部
によってのみ描かれる形状であり、常に外ロータの頂部
が内ロータの外周面に接して摩耗が大であると共に、外
ロータが三か月部分を有してその区室内に内ロータを隙
間なく設入しようとすると、その三か月部分の端部が薄
くなって強度が小さくなり、高速回転に耐えられなくな
る。
そのため、三か月部分の端部に厚みを持たせると、外ロ
ータの区室内における内ロータとの間の隙間が大きくな
り、デッドスペースを生じる不都合があった。
発明が解決すべき問題点 本発明の目的は、上述した従来装置の不都合を解消し、
デッドスペースを減少させることで排気量を増大させ、
内ロータの外周面と外ロータの区室の内壁面とを共にそ
れらの面に沿って順次歯車状に噛み合わせることによ
り、ロータの高速回転に耐えることができる装置を提供
するものである。
問題点を解決するための手段 本発明のロータは内ロータ外周面と外ロータの区室の内
壁面とを共にそれらの面に沿って順次歯車状に噛み合わ
せることによって一部のみの摩耗を防止し、高速回転に
耐える形状を有しており、また、内ロータは外ロータの
区室の頂部かまたは頂部を越えて突出することによって
デッドスペースを減少し、効率を向上するように構成し
てある。
外ロータの区室は稼動空間の容積を決定するものである
が、この区室の側壁は平坦で、なるべくなら平行に形成
し、稼動空間要量の拡大を図っている。内ロータの外側
角部と外ロータの内側角部の頂部は丸みをつけ、摺動に
適するようにしてある。
稼動空間容積を拡大するために、外ロータの角部は軸線
に近づくように内側に湾曲形成されている。
内ロータと外ロータの回転比は2:1,3:2,4:3
等が適宜に選択できる。
本発明の好適な実施例では外ロータの外周に接するケー
シングの内壁面を調節可能にしておくことで排気量,排
気圧を調節することができ、また、吸排気のタイミング
を変更することが可能となる。
本発明の外ロータ及び内ロータは高速回転に耐える形状
を有しているので冷却装置をつけることにより、内燃機
関からの高温の排気ガスで駆動される排気タービンとし
て本発明を適用することができ、また、内燃機関そのも
のとしても適用できる。
ロータの高速回転に対応するために、ロータの支承手段
として、本出願人が欧州特許出願公開明細書第0,08
7,747号として提案した装置を利用するのが望まし
い。この装置の特徴は外ロータを支えるベアリングの内
側に内ロータを支えるベアリングを配置した構成にあ
る。
実施例 以下、第1図に基いて本発明の実施例を説明する。
第1図は本発明装置の断面図であって、内ロータ1と、
3個の部品2a,2b,2cをもつ外ロータ2と、これら
を収納するケーシング3を明示している。第6図は第1
図の断面側面図に対応するものであって、これらの部品
がロータの軸線に平行に延び、部品の端面はロータ軸に
直角に形成されていることを示している。ケーシング3
の壁には、入口孔4と出口孔5が形成してあるが、この
装置の用途に応じて入口孔4を吸入孔として用いるか、
または燃料の取入孔として用いるかが決まる。
2個のロータ1,2は2つの軸6,7のまわりに回転す
る。回転比は3:2であるが、この回転比は外ロータの
区室8,9,10の数と、内ロータロータ部分11,1
2の枚数とにより決まる。
第5図に示す実施例では、回転比は4:3になってい
る。この実施例では外ロータの4個の区室14,15,
16,17と内ロータの3枚のロータ部分18,19,
20を有していることによる。
ロータ1,2の作動とケーシング3との関係は第3図に
示されている。内外のロータが回転するときに、両ロー
タは互いに密着し、シールを形成しながら回転する。内
ロータの4個の外方シーリング部となる角部22〜25
と外ロータの3個の内方シーリング部となる内角部2
6,27,28とは曲線を形成する。2個のロータが回
転するとき、内ロータの角部は外ロータの内壁30,3
1に沿って滑動し、同時に外ロータの内角部26,2
7,28は内ロータの外周壁面32,33に沿って滑動
する。この作動は第3図に詳しく示されている。
外ロータの内壁面30,31と、内ロータの側壁面3
4,35とは互いに密着してシールを形成する。2個の
ロータの角部22〜28の先端部は丸みをもたせてあり
摺動をスムーズにしている。
第1図に示すロータの回転位置においては、外ロータ2
の内側角部28は内ロータの回転軸により近くなってい
る(先行技術であるドイツ特許出願明細書抄録第2,456,
252号と比較して)。
この構成によって、外ロータの外壁30,31と内ロー
タの側壁34とケーシングの内壁37とで区成する空間
の容積を大きくとることができるので、装置の排気量を
大きくすることができる。空間の容積が例えば1.35
dm3のときに排気量は1dm3となる。第1図の実施例にお
いては、外ロータの内壁30,31は互いに平行になっ
ているから、区室8,9,10の外側の開口部も大きく
とることができる。第7図の実施例においては、外ロー
タの内壁は外側に向けてテーパーをつけてある。
外ロータの区室8,9,10には第3図aに示すよう
に、内ロータが完全に嵌合するから稼動容積を大きくと
ることができる。すなわち、この装置をコンプレッサと
して使用するときには、吐出孔5から吸入孔4へ還流す
るデッドスペースはきわめて少なくなる。
このデッドスペースは第3図aで符号40,41で示さ
れている。このデッドスペースは容量も小さく、また、
このデッドスペースに閉じ込められた空気がロータの回
転を助勢する方向に作用するので、このデッドスペース
の短所は無視できる。
内ロータの外壁32,33は外ロータの外周面まで移動
するので、デッドスペースの容量は内ロータの外周面と
内ロータの外周面との曲率の差によって決定されること
になる。しかし、内ロータの外周面32,33は外ロー
タの内壁30,31と協働して2個の孔4,5との間を
移動する区間でシールを達成すれば足りるので、外周面
32,33先端を外ロータの外周面に接しないように構
成することも可能である。
外ロータ2とケーシングの間を密封する孔4,5の間の
シール区間42のシールは、調節部材43によって達成
されるが、部材の位置は装置の起動時の圧縮圧が零にな
るように調節される。第1図の調節部材43の位置では
内部圧力は零であるが、第2図の位置では作動区室8が
開くまで、すなわち外ロータの端部44が部材43から
離れるときまで内圧は高まる。ケーシングの外壁を貫通
して配置する図示しない部材を利用して部材43の位置
を調節する。部材43を第1図の位置から孔4の方へ移
動させることによって排気量を変更することができる。
すなわち、この操作によって稼動空間8に流入する空気
量を減少させることになる。
第4図は、排気量を調整するための他の実施例を示して
いる。この実施例ではロータが矢印48方向に回転する
ように伴い、吸入孔から排出孔へのケーシングの内側に
半径方向に移動可能な円弧状のスライド46,47を配
置してある。吸入孔4′側のスライドを調節することに
よって、矢印49に沿って稼動空間8′に流体が流入す
るときの円弧の長さが調節できる。第4図においては吸
入孔側の2個のスライドはケーシングの半径方向外側へ
引き出されており、他のスライドは内側へ押し込まれて
いる。そこで、この状態では最大の圧縮比を得ることが
できる。
以上のように、スライド47をケーシングの内壁側へ引
き出すことによって圧縮比を種々に変更することができ
る。
圧縮比や排気量を調節する部材43,46,47は、こ
のほかにも、外ロータに形成した半径方向に開口する空
間がケーシングの開口部を横切って回動する型式の装置
に利用できることは明らかである。
第6図は本発明装置の断面側面図であって、第7図は第
6図の軸断面を示している。第1図ですでに説明した部
品に対しては、第6,7図でも同じ符号を付してある。
外ロータのロータ部材2,2,2は側板50,5
1で連結されている。側板の外側にはハブ52,53が
突出していて、外ロータは大径のボールベアリング5
4,55によってケーシングの側板56,57に支承さ
れている。ロータの回転速度が高い場合にはベアリング
の周速も高く、摩耗も進むので、本出願人が提案してい
る欧州特許出願公開明細書第0,087,747号に示
したような構成を採用することが望ましい。ハブ53に
は内歯車58が切ってあり、内ロータ1の軸59に取付
けたギア60と噛み合っている。この歯車機構によって
両ロータは正確な回転比で回転し、両者の間隙は適正に
保たれる。たとえ両ロータは歯車と同様の構成で回転し
ているため、この歯車機構58,60が余分に見えて
も。側板50,51はシールプレート62,63を囲ん
でおり、これらのプレートはケーシングの側面57,5
6にねじ止めされるが、この際に、内ロータの端面64
と65とシールプレートとの間にはシール間隙が形成さ
れる。このシールプレートは内ロータの2本の軸ジャー
ナル59,66をも囲んでいる。同様に、外ロータのベ
アリングは軸ジャーナル59,66に取付けたベアリン
グ67,68を保持している。
軸ジャーナル59に取付けた歯車69は、ケーシング板
70の外側に突出しており、装置を圧縮機として使用す
る場合には駆動歯車として用いられ、装置をエンジンと
してか、または内燃機関の排気ガスで駆動されるタービ
ンとして使用する場合には被駆動歯車として用いられ
る。
発明の効果 本発明によると、内ロータの外周面は、ロータの回転に
応じて外ロータに形成する区室の内壁面に沿って順次係
合し、同様に、外ロータの内壁面は、ロータの回転に応
じて内ロータの外周面に沿って順次係合するように構成
されており、内ロータの外周面と外ロータの区室の内壁
面とが歯車状に噛み合うため、従来装置に比較して一部
のみが常に接触して摩耗することがなくなると共に大幅
にデッドスペースを減少させることで排気量を増大さ
せ、ロータの高速回転に耐えることができるものであ
る。
【図面の簡単な説明】第1図は本発明の第1の実施例を
示す断面図、第2図はロータの回転角度を変えた第1図
と同様の断面図、第3図a〜lはロータの回転状態を示す
説明断面図、第4図は本発明の他の実施例を示す断面
図、第5図は本発明のさらに他の実施例を示すもので、
ロータの回転比を4:3としたものの概略断面図、第6
図は本発明を適用した機械装置の軸断面図、第7図は第
6図の軸に直角な断面図、第8図は従来の回転ロータ装
置の断面図である。 1……内ロータ、2……外ロータ、3……ケーシング、
4……吸入孔、5……吐出孔、6……内ロータ回転軸、
7……外ロータ回転軸、8,9,10……区室、11,
12……ロータ部分、22,23,24,25……外側
角部、26,27,28……内側角部、30,31……
内壁、32,33……外周壁、34,35……側壁。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ケーシング内に配置した外ロータと内ロー
    タを有し、この2個のロータがそれぞれの回転軸線まわ
    りに等しい角速度で回転する装置であって、内ロータの
    2対の外方シーリング部は、ロータの回転に応じて外ロ
    ータに形成する区室の内壁の形状に等しい軌跡を描き、
    同様に外ロータの内方シーリング部は、ロータの回転に
    応じて内ロータの外周面の形状に等しい軌跡を描くよう
    に構成されており、内ロータの外周面と外ロータの区室
    の内壁面とが共にそれらの面に沿って順次歯車状に噛み
    合うことを特徴とする回転ロータ装置。
  2. 【請求項2】内ロータの先端部分が外ロータに形成した
    区室の少なくとも先端面まで進入し、区室の外側の開口
    部がケーシングに設けた吸入孔と吐出孔を通過するよう
    に構成した特許請求の範囲第1項記載の装置。
  3. 【請求項3】外ロータに形成する区室の内壁が平坦であ
    る特許請求の範囲第1項記載の装置。
  4. 【請求項4】区室の内壁が平坦かつ互いに平行である特
    許請求の範囲第1項記載の装置。
  5. 【請求項5】内ロータと外ロータの回転比が3:2であ
    る特許請求の範囲第1項記載の装置。
  6. 【請求項6】内ロータと外ロータの回転比が4:3であ
    る特許請求の範囲第1項記載の装置。
  7. 【請求項7】外ロータの外周面とケーシングの内周面と
    の間に調節可能な壁部材を配置し、排気量や排気圧を調
    節できるようにした特許請求の範囲第1項記載の装置。
  8. 【請求項8】壁部材がケーシング周壁に沿って移動可能
    である特許請求の範囲第7項記載の装置。
  9. 【請求項9】複数個の壁部材を隣接せしめ、半径方向に
    調節可能にした特許請求の範囲第7項記載の装置。
JP60124420A 1984-06-12 1985-06-10 回転ロータ装置 Expired - Lifetime JPH0612045B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH2822/84-8 1984-06-12
CH2822/84A CH664423A5 (de) 1984-06-12 1984-06-12 Innenachsige drehkolbenmaschine.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS614802A JPS614802A (ja) 1986-01-10
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JP60124420A Expired - Lifetime JPH0612045B2 (ja) 1984-06-12 1985-06-10 回転ロータ装置

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US (2) US4714417A (ja)
EP (1) EP0167846B1 (ja)
JP (1) JPH0612045B2 (ja)
AT (1) ATE51432T1 (ja)
CH (1) CH664423A5 (ja)
DE (2) DE3432915C2 (ja)

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