JPS61192884A - 流体を圧縮し搬送するための作動機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シリンダ、シリンダ壁に平だ（接してシリン
ダに関して偏心的に配置された薄い壁のリングピストン
、シリンダとリングピストンとの間で吸込および押圧室
を互いに分離している分離素子、およびリングピストン
に回転運動を伝達する回転体を備えた機械、特に流体を
圧縮しまた搬送するための作業機械に関するものである
。

〔従来の技術〕及び〔発明が解決しようとする問題点〕 米国特許明細書魔４３９０３２８には、リングピストン
が楕円またはトロコイド状をしているこの種の機械が記
載されている。リングピストンは、薄壁状の、弾性可変
リングとして作られて゛いて、それは円形シリンダの内
部または円形シリンダの周りに配置されている。リング
ピストンは、少なくとも二つの突出部を持った回転体０
上または内部に配置されていて、これらの突出部の領域
においてシリンダの内壁または外壁に押付けられ、これ
により回転体の回転運動の際にリングピストンは予め定
められた角度範囲内でシリンダの壁において転がってい
る。これによって、分離素子を備えた分離スリットが転
がって通り過ぎる際にリングピストンはシリンダに対し
転がるのに必要な摩擦接触が確保され、同時に押圧およ
び吸込スリットがふさがれ、吸込および押圧スリットの
間の逆流が阻止される。変形可能なケースまたはロール
膜と称せられるリングシリンダは剛性の点において高い
要求を受ける。楕円リングピストンにおいて、さらに高
度にトロコイド状に作られたリングピストンにおいては
、高い交番剛性応力が生じるので、経済的吸込容積を考
えると大きい変形、従って円形リングからの偏位が生じ
るが、これは実用上では非常に薄いケースによってのみ
実現できる。このために搬送媒質による圧力負荷は小さ
しく値に制限される。さらに、変形可能なリングピスト
ンの復元力に基づく駆動軸受に対する問題点が生じる。

リングピストンの比較的大きい卵形度は高い交番曲げ応
力を起こし、従ってリングピストンの寿命に害を及ぼす
。さらに分離スリットが転がって通り過ぎると、リング
ピストンの比較的高い振動数のビビリが見られ、シリン
ダに対する衝撃のために分離スリ７）の近くにおける急
速な材料疲労が予期される。従ってシリンダに対する高
い剛性の材料が必要であった。リングピストンの高い復
元力は、付加的に軸受に対して圧縮力の作用をし、軸受
負荷を高くする。リングピストンの壁厚を増すことは、
応力分布を可成り大きくし、シリンダハウジングの転が
り帯域における局所的の単位面積当たりの圧力を高（す
るために高い剛性の材料が必要となる。

〔問題点を解決するための手段〕

初めに述べた種類の機械から出発して、上記の欠点に関
して、本発明の目的は、僅かの費用で、種々の構造部、
特にリングピストンとシリンダどの負荷を軽減し、僅か
の損耗しかない機械を作ることである０機械は機械的お
よび熱的効率が高く、真空および高圧条件に対して使用
されねばならない、シリンダの高い負荷強度を減らし、
駆動軸受に対する弾性復元力が減らされねばならない、
リングピストンとシリンダとの間には低い単位面積当た
りの圧力が生じるようにして、価格的に有利な簡単な材
料が使用できるようにする。低い交番剛性応力が与えら
れねばならない、さらに機械は運転が円滑で、高寿命を
持ち、ハウジング構造は簡単な信頼できる冷却、特に選
択的に空冷または水冷が可能でなければならない、主要
な構造データを保持して、機械は油無し運転、潤滑剤供
給または油供給を可能にしなければならない、結局、機
械は、シリンダに対して剛性強度の低い材料と、特に良
好な伝熱性とが利用されるように作られ、この場合に特
にアルミニウム合金が、また特に反応性の強いガスの場
合には青銅およびオーステナイトが有利であることが判
っている。

この目的を解決するために、リングピストンはほぼ円形
リング状として作られ、円形からの偏差は高くともリン
グピストン直径の５％であり、回転体を備えたリングピ
ストンの中心はシリンダ中心から転がり帯域の方向にお
いて、シリンダとリングピストンとの直径の差の半分に
等しい偏心率と変形度との和だけずらして配置されてい
るようにすることが提案される。変形によって、特に角
度１０＠より大きい予め定めることのできる転がり領域
において、平らな接触部が保証されていて、円形軌道上
のリングピストンの中心はシリンダの中心の周りを回転
させられる。

本発明による機械は、構造が簡単で、機能が非常に確実
であることを特徴としている。楕円、トロコイド状等に
作られたリングピストンに比較すると、本発明によるほ
ぼ円形のリングピストンは円形から比較的僅かの偏差、
最大でも５％を持っているだけであるので、僅少な変形
およ・び低い材料応力が、著しく簡単なやり方で達成さ
れる。変形度だけ偏心率を増大することにより、リング
ピストンは転がり領域においてシリンダ、あるいはシリ
ンダ内壁あるいは外壁にも密着する。他方において、分
離スリットが転がって通り過ぎるとき、予め定められた
摩擦モーメントが保持されたままで、吸引および押圧ス
リットが密に閉ざされていることが保証される。交番剛
性応力が小さいことは、上記スリットの転がり過ぎのと
きにも同じである０例えば直径比が１．１２で、従って
偏心率が６％であれば、周辺角度の約３０％の表面型な
りを得るためには、既に０．５χの変形度で充分である
。

本発明により提案された変形度または偏心率の増大は熱
的に定められた非円度を補償するのに充分である。高圧
力および低圧力に対する機械の適合性は、特にリングピ
ストンの壁厚を予め定めること、および上記の片寄りに
より達成される。大きい卵形度およびこれに伴う高い交
番曲げ応力が回避され、これによりリングピストンの高
い寿命が保証される。さらに、リングピストンから軸受
に作用する復元力が著しく軽減される。リングピストン
とシリンダハウジングとの間では転がり角度領域が大き
いことに相当して、良好な力分布、従って単位面積当た
りの低い面圧力が与えられる。

本発明の枠内においては、変形度は、リングピストン直
径の０．２〜２％の間の領域、特に０．５％にある。大
きい角度領域に亘るリングシリンダのシリンダ壁への良
好な適合が保証される０本発明の実施形態により、卵形
度、従ってリングピストンの実際の円形からの偏差は、
外径の５％以下、特に３％に保持される。転がり領域に
おける面圧力の軽減および均一化により、シリンダハウ
ジングに対して剛性の小さい良伝熱性の材料、とくにア
ルミニウム合金、さらに反応性ガスに対して青銅または
オーステナイトを使用することができる。

分離スライダに対する分離スリットの領域におけるリン
グピストンの頻繁に生じるビビリと、これに伴うリング
ピストンの衝撃とは著しく減少させられるが、このこと
は寿命および材料選択の点で特に重要である。結局、真
空および高圧力搬出のための主要構造成分を著しく変更
せずに、機械を使用することができる０本発明により作
られた機械によって９９％までの１段真空と、１６バー
ルまでの最終圧力に達することができ、このときシリン
ダハウジングに対しては剛性の小さい良伝熱材料を使用
できる。特別なハウジング構造は同じハウジングで選択
的に空冷あるいは水冷を可能にする０機械は主要な構造
特徴を保持したままで、油無し運転、油脂潤滑あるいは
注油に適している。

機械的および熱的効率を高くでき、僅かの損耗で静粛運
転ができる０本発明の枠においては、リングピストンは
シリンダ内に、あるいはシリンダの外に配置されてもよ
い。

特別な実施形態においては、回転体の上に複数の回転可
能な駆動ローラを周辺方向に互いにずらして配置し、転
がり領域の最も近くにある駆動ローラが、駆動ローラの
間の他の角度間隔より著しく大きい間隔で相互に配置さ
れている。複数の、特に五つの駆動ローラ上のリングピ
ストンの構造的に簡単な支持手段と、同時に、広い転が
り領域に亘る良好な接触とが与えられる。リングピスト
ンの角度間隔の大きさ、壁厚および変形度を予め定める
ことにより、高圧力および低圧力への適合が得られる。

転がり領域におけるリングピストンを平たくすることに
より個々の駆動ローラがリングピストンに接触しなくな
ることを回避するために、本発明によれば、駆動ローラ
は回転体の中心に関して異なった半径上に配置され、か
つ（あるいは）ローラ直径がそれに相当して異なるよう
に定めてもよい、不平衡を回避するために、さらに駆動
ローラは異なった壁厚を持ってもよい、変形度として示
されている偏心率拡大は、熱的に定められる非円度の補
償にも役立つものと思われる。

上記の実施形態は特に比較的高い圧力領域に適している
。

記載された実施形態においては、分離スライダに対する
リングピストンの相対位置に従って、リングピストンは
リング体の個々の駆動ローラの間で曲げられる。さらに
、分離スリットの領域においてリングピストンが接する
上部列位置においては、リングピストンは直径上で相対
する駆動ローラにより離され、これにより付加的な応力
が別の駆動ローラに作用し、軸受損失と効率の低下とが
生じる。駆動ローラの比較的に高い回転数は、すなわち
リングピストンと駆動ローラとの間の直径の差に応じて
駆動回転数は、上方に対して制限される。駆動ローラの
軸受、特に転動軸受に対する限界回転数に基づいて、限
界が考えられる０例えば駆動回転数３００　Ｏｒ、ｐ、
ｍでは差は９０００ｒ、ｐ、ｗとなる。

高い回転数により負荷能力が減らされ、寿命は低下させ
られ、これに相当する高い軸受温度により効率低下が生
じる。さらにリングピストンの比較的大きい復元力が生
じ、これは付加的に軸受に圧縮力を作用し、全体として
高い軸受負荷となる。

個々の駆動ローラの間に現れるリングピストンの曲げは
リングピストンの壁厚を大きくすることにより減らされ
るが、これにより応力分布を可成り大きくなるであろう
、ハウジングの転がり帯域に七神１ＦＩＦＩ白す？を七
匡＋ｌ十殖↓七勧　　圏鉾小宣１、トド東ｌが必要とな
る。結局行き亘つた分離スリットの領域において高い頻
度で生じるシリンダに対するリングピストンの衝撃によ
る曲げが生じ、これにより実用上は分離スリットの近傍
に急速な材料疲労が生じる。

これらの上記の困難は、以下に述べる本発明による実施
形態により回避される。一つの実施形態によれば、リン
グピストンは、転がり領域において壁厚を減らされて、
特に同じ剛さの支持体として作られた軸受リングに支持
されている。他の実施形態においては、リングピストン
は二つの偏心的に支持された駆動ローラの上に浮動して
配置されていて、偏心体は周辺方向において予め定めら
れた角度だけずらして配置されている。結局、主要な実
施形態においては、リングピストンは弾性素子の上にも
配置されていて、それらの弾性素子は一つの軸受により
偏心体に関して回転可能に配置されている。これらの全
ての実施形態において、転がり領域に均一な応力分布が
得られ、リングピストンとシリンダ壁との聞の負茹ピー
々橘（蕃１．／減少させられて回避されていることが重
要である。

衝撃、特に分離スリットが転がって通り過ぎる際の衝撃
的負荷は回避され、僅少の負荷に対する材料でもシリン
ダに対して使用されるようになる。

価格的にを利な、特に良伝導性材料、特にアルミニウム
合金がシリンダあるいはシリンダハウジングに使用され
る。それはリングピストンの内部から、およびハウジン
グからの熱導出に対して非常に重要である。ハウジング
内部のみならずリングピストン内部における通風スリッ
ト等のような適当な通風処置により熱はを利な条件で導
出される。

以下図面により本発明を実施例について説明する。

〔実施例〕

第１図は、シリンダ２として作られたハウジングを備え
た圧縮機の断面図を示し、このシリンダ内にはリングピ
ストン４が回転可能に配置されている。リングピストン
４は予め定められた転がり領域Ａに亘ってシリンダ２の
内壁８に接しており、このシリンダは外側冷却フィン９
を持っている。

シリンダ２は長手方向に延びて行亘った分離スリットｌ
Ｏを持っていて、この分離スリット内に分離スライダ１
２が配置されている０分離スライダ１２は圧縮ばね１４
によりリングピストン４に後から押されている０分離ス
ライダ１２は圧縮比１：２に相当して動作位置“下部列
位置”において示されている０分離スライダ１２の中に
は押圧スリット１６があり、これにはシリンダ内で出口
弁１８が対応している。さらにシリンダ２には吸込スリ
ット２０が見られる。リングピストン４は全周に亘って
一定の壁厚を持ち、内部では五つのローラ２１〜２５の
上に支持されている。

ローラ２１および２５は互いに間隔を置いて配置され、
リングピストン４は中央転がり領域Ａに亘ってシリンダ
２の内壁８に平らに接するようにされている。リングピ
ストン４の中心２６は円形シリンダ壁８の中心２８から
間隔３０に配置されているが、この間隔は、変形率ｄに
、シリンダ壁とピストンとの直径の差の半分に相当する
自然偏心率ｅを加えたものに相当する。この変形率、ま
たは常規偏心率ｅのｄだけの増大が転がり領域Ａにおけ
る所望の平面接触を生じさせる０本発明によれば、円形
軌道に上の中心２６は中心２８の周りを回転する。ロー
ラ２１および２５の間隔、リングピストン４の壁厚およ
び変形度ｄを予め定めることにより、運転条件に相当す
る適合が得られる。

転がり領域Ａに最も近いローラ２１．２５は２１〜２５
の他のローラの相互より著しく大きい相互間隔を持って
いる。ローラ２１．２５の間隔を予め与えることにより
、本発明によれば同時に転がり領域が作用を受ける。駆
動ローラは回転体の上に非対称に配置されていてもよい
、さらに、本発明の枠においては、これらの駆動ローラ
は異なった半径上に配布されてもよく、あるいは異なっ
たローラ直径を持っていてもよく、それで大きい変形に
おいてもリングピストンの信頼できる支持を行うことか
できる。

本発明による圧縮機においては、経済的な吸込み容積と
いう点からリングピストンの直径はシリンダの直径より
約り％小さい。

第２図は第１図による圧縮機の縦断面図を示している。

駆動軸４２には二つのフランジ軸３１が接続されていて
、それらはまた接続ボルト４１により接続されている。

接続ボルトは転動軸受により軸方向に間隔を置いて設け
られた三つの駆動ローラ２３を支持し、これらの駆動ロ
ーラの上にリングピストン４が支持されている０図面に
お゛いて右のフランジ軸３１は中心穴３７を持ち、この
穴を介して冷却空気が吹込まれる。ハウジング蓋６６内
の六６８を通って冷却空気は外方へ出る。本発明によれ
ば内部冷却が行われ、圧縮機内部における熱の滞留が回
避される。シリンダとリングピストンとはほぼ同じ温度
であり、従って長さの変化は狭い範囲に保たれる。その
結果、リングピストン４とハウジング蓋６６との間の軸
方向の密封間隙は、本発明により非常に小さく保たれる
。

全体の駆動ローラの接続ボルト４１に対する偏心的に配
置された穴４３の適切な配置により、構造的に簡単に偏
心率と変形度とは条件に相当して予め与えられる。

第３図は第１図による圧縮機を示しているが、長手軸の
周りに１８０°回転させられていて、圧縮比は約Ｉニア
となっている。合成ガス圧力３２および分離スライダ１
２のばね力３４はリングピストン４を鎖線で示した線３
６に相当して駆動ローラの間に変形させ、これにより、
負荷されていない吸込み帯域においては先ず付加的な半
径方向の力が駆動ローラに作用する。

特に、ローラ２３．２４．２５の領域においては、リン
グピストン４は著しい曲げ力により付加的に強度に遺し
た負荷を受ける。

第４図は押圧スリット１６と分離スリット２０とからの
リングピストン４の転がり過ぎのときの第１図による圧
縮機を示している。ガス力と、分離スライダ１２から作
用するばね力３４とに基づいて、リングピストン４は直
径方向に向合うたローラ２３から離れるようにされる。

この結果生じるリングピストン４の変形は、鎖線で示さ
れた線３８で示されるが、ローラ２３に対して間隔４０
が確保される。

第５図は本発明の一つの実施形態であって、上記実施形
態と機能において一致する構造部分は同じ符号を有して
おり、さらに詳しくは説明しない。

駆動軸４２には回転体として軸方向に間隔を置いて配置
された二つの駆動偏心体４４が配置されているが、その
中の一つだけが見られていて、角度領域Ｂは質量平衡の
ために平らにされている。駆動偏心体４４における長手
穴４８は平坦部５０と共にリングピストン４の内部への
冷却空気の良好な導通部となっている。リングピストン
４はそれぞれ内部軸受リング５４を備えた針軸受５２の
上の対応する偏心体上で回転できる。この場合に、角度
領域Ｂあるいは平坦部５０の領域において軸受リング５
４の壁厚が小さくされて、転がり領域では著しく均一な
面圧力があるということは重要である。壁厚の変化は正
しく計算されていて、選ばれた予圧力または変形度ｄに
関連して、許容できない高い搬送圧力においては、転が
り領域Ａにおいてリングピストン４が外されるように調
節されてもよい、信頼すべき過負荷保護が得られる。リ
ングピストン４は針軸受５２の個々のローラを介して全
周に支持されている。針軸受の本発明による僅少な変形
度ｄは軸受直径の０．２〜０．７％の範囲にあり、針軸
受の動的特性を実用的に損なうことがない、変形のため
に軸受５２の有効な軸方向の密封は実用上行われないの
で、この実施形態においては油脂または油滴潤滑が示さ
れている。提案された機械は価格的に有利に製造され、
真空に対しても、高圧力領域に対しても同様に使用され
る。そのように製造された圧縮機は、例えば０．２７１
のピストン行程で３００Ｏｒ、ｐ、ｓ＋の回転数におい
て８１０１　／１ｌＩｉｎの搬送容量を持っている。こ
の場合にシリンダ内径は１２５鶴で、リングピストン直
径は１１３．４鶴である。

第６図による図面においては、半径方向内部に、内部軸
受リング５４を備えた駆動偏心体４４が見られる。簡単
のために、針軸受と、リングピストンとは図示されてい
ない、偏心体中心と、リングピストンの中心との既に述
べたｄだけの偏位により、転がり領域５６においてはシ
リンダ２の壁への所ｇ！１／７′＋欄門嗜曇−トづ−（
イ壬４１憂１ス→−（胃ｔ）ノー４−・ＬマＡ虐ｊ狛１
【Ｉ：→１ζＱが発生させられる。角度領域Ｂにおける
軸受リング５４の壁厚を本発明により予め計算し得るよ
うに減少することにより、転がり領域における著しく均
一な面圧力が得られる０面圧力が小さいことにより、シ
リンダ２に対しては良伝熱材料、特にアルミニウム合金
を使用することができる。さらにまた重要なことは、分
離スリットが転がり過ぎても、甚だしい復元弾力が生ぜ
ず、これによって分離スリットの領域においては簡単な
やり方で障害が回避される。リングピストンはシリンダ
の壁でほぼ均一に転がり、煩わしい騒音が回避される。

第７図は、周面に亘って均一な壁厚を有する軸受リング
５４を示している。これは第１図の公知の実施形態によ
るリングピストンに相当する。転がり領域における曲げ
のために、第６図の特別な形態に比して著しく高い応力
ピークが生じる。この応力ピークは矢印６０で示されて
いて、それは分離スリットが転がり過ぎたときに叩き音
や、材料疲労を生じさせる。

第８図は別の実施形態を示しているが、そのすングピス
トン４は可撓性素子９３の上に弾性的に支持されている
。これらの素子９３は外側リング９２と、内側リング９
４とを備えた車輪の螺旋状の輻として作られている。転
動軸受６４は、この実施形態においては全く変形させら
れず、従って本発明により完全に密封されている。外側
リング９２は同様に比較的薄い壁として作られているの
で、リング体４は転がり領域Ａにおいて内壁に平らに接
しているが、さらに充分に均一な力分布が得られている
。車輪は目的に合うように、唯一っの片から作られてい
るので、製造および組立の際の利点がある。

第９図の実施形態は第８図によるものと原理では一致し
ているが、リングピストン４の支持のために彎曲した板
ばねとして作られた個々の素子９３が設けられている。

この実施形態においても内部リング９４は変形をしない
ので、この場合にも通常の密閉された転動軸受等を使用
できる。

第１０図は浮動リングピストン４を備えた実施形態を示
す、駆動軸４２には軸方向に間隔を置いてそれぞれ二つ
の駆動ローラ６２，６３が配置されていて、それらの転
がり運動は、駆動軸４２に固定された偏心体４４．４５
により起こされる。

対応する駆動ローラ６２への力の伝達は、それぞれ市販
の転動軸受６４を介して行われる。これらの転動軸受は
本発明によれば変形させられず、さらに側方では容易に
密封されるので、真空応用には特に有利である。駆動軸
４２は側方でそれぞれ一つのハウジング′！６６の中に
支持されていて、穴６８を通って冷却空気が吹き込まれ
る。そのような内部冷却により、これに関連する全ての
欠点を有する圧縮機内部の熱滞留が回避される０分離ス
ライダ１２の上部には通常の舌状弁７０があり、この弁
を介して圧縮された媒質が押出される。

第１１図はその第１０図による機械の断面図を示す、シ
リンダハウジング２は冷却媒質、例えば空気または水に
対する複数の長手チャンネル７２を持っている０分離ス
ライダ１２の中には一体にされた弁７４が設けられてい
るが、これは以下第２４図、第２５図により詳述する０
本発明により一体にされた舌状弁により絞りあるいは戻
り損失が回避される。リングピストン４の内部には駆動
ローラ６２が完全に軸方向に見られる。軸方向に向かっ
てその下に、従って図面の平面の下に、第２の駆動ロー
ラ６３があり、これについては今の場合、小さい別様状
の領域だけが見えるが、この領域をはっきりさせるため
に十字線で示しである。

以下にさらに説明するように、リングピストン４は、本
発明により側方にずらされた駆動ローラ６２の配置によ
り転がり角度領域５６においてシリンダハウジング２の
壁８に押付けられている。内部冷却のため偏心体４４は
長手チャンネル７６を持っている。

第１２図は応力を受けていない状態のリングピストン４
を示すもので、シリンダハウジングのシリンダ状内壁８
はＹ軸の領域において、今の場合は図面の左側において
、線状に接触している。偏心率ｅはシリンダ２の内径と
、リングピストン４の外径との差の半分に相当する。リ
ングピストン４の中には二つの駆動ローラ６２．６９−
Ａ（νＷ六れていて、それらはリングピストン４の内部
穴よりも小さい予め定めされた大きさの直径を持ってい
て、Ｘ軸の領域においてはリングピストン４の内部穴に
潤滑が与えられるようにされている０本発明によれば、
二つの偏心体４４はそれぞれある角度すだけＹ軸に関し
て反対に揺動させられる。

駆動ローラ６２．６３の外径は本発明の枠におい。

てはリングピストン４の内径より少なくとも０．５％小
さい、リングピストン４と駆動ローラとの間には、従っ
て行程ｆがある。それぞれ角度すだけの駆動ローラ６２
．６３の図示された本発明にょる揺動により、Ｙ軸の領
域においては、自由空間７８が生じ、これにより熱的に
定まる非円性が補償される０本発明の枠においては、揺
動は、リングピストンが既に予変形を受けたものとして
考慮されている。これによってシリンダとリングピスト
ンとの曲率半径は互いに近似させられ、これによって面
圧力に関して有利な条件が与えられる。

”ＩＡ動ｏ−ラ６２．　６３の外径はリングピストン４
の内径よ的、５〜０．８％だけ−ｅＰｎ！’ｉｏＡ上め
ホさい、小さい範囲にあり、充分なばね行程が保証され
る０本発明の枠においては、少なくとも一対のそのよう
な駆動ローラ６２．６３が必要である。

リングピストンの必要な軸方向の長さに相当して、複数
のそのような駆動ローラ対が、目的に合うように駆動軸
上に軸方向に均一に間隔を置いて配置されてもよい。

第１３図においては、ある値ｄだけ、Ｙ軸方向の において左方に向かって自然偏心率ン珈大が示されてい
る。これにより、本発明によればリングピストン４は転
がり領域Ａにおいてシリンダハウジング２の壁８に弾性
的に寄り添って、増大された角度範囲Ｃにおいて駆動ロ
ーラ６２．６３を抱付ける。Ｙ軸の他方の側では、リン
グピストン４は駆動ローラ６２．６３から値ｄ＋ｆだけ
外れている。

第１４図は圧縮比が約ｌニアにおける浮動リングピスト
ン４の軸受を示している０合成ガス圧力、およびばね−
圧力負荷により生じる力は駆動ローラ６２へのリングピ
ストン４の抱付きを増大するが、リングピストン４は準
焦負荷の吸込室３３において増大されて駆動ローラ６２
．６３から外される０本発明によれば、この場合に転が
り領域における弾性的の予応力は減少させられない、Ｙ
軸の領域においては、応力のために小さくされた自由空
間７８が見られるが、これは駆動ローラ６２゜６３に熱
的条件による非円性を補償できるようにさせる。

第１５図は大体において第１３図に一致するが、駆動ロ
ーラ６２．６３の他に一つのローラ８０がリングピスト
ン４の内部に駆動軸上に、しかも軸方向に間隔を置いた
二対の駆動ローラ６２．６３の間に配置されている。こ
のローラ８０はＹ軸上に突出し、転がり領域と直径方向
で向合って、駆動ローラ６２．６３の上に出ていて、自
由行程３だけしかない、リングピストン４の曲げは自由
行程に制限される。高い圧力においては、リングピスト
ン４の一層確実な支持が得られる。

第１６図は圧縮比が約１：２のときのリングピストン４
の状態を示している。駆動ローラ６２゜６３への寄添い
は第１１図によるよりも幾分小さい。

しかしながら両図面からは、ガス・スライダ合成力が転
がり領域における面圧力を増大し、リングピストン４が
無負荷吸込帯域３３において駆動ローラから外されてい
るが、駆動ローラへの寄付きが圧縮度を増すに従って増
大していることが認められる。これによって、本発明に
よれば、転がり領域において全く一定の面圧力が得られ
る。！［動ローラ６２，６３へのリングピストンの本発
明による寄添いによって、最高の圧力負荷においても、
リングピストン４の付加的応力は現れない。

本発明の枠においては最大変形力および応力分布は駆動
ローラ６２，６３の直径とリングピストンの内径との差
により予め定められる。特に、この僅少な直径差は０．
８〜３％の間にあり、従って駆動ローラとリングピスト
ンとの間の相対運動は僅少である。リングピストン４の
これに相当する僅少な応力は価格的に有利な材料の使用
を可能にする。弾性押圧力を正確に予め計算することは
、本発明の枠においては、リングピストン４の壁厚と、
上記直径差とに対応して予め定めることにより可能にさ
れる。

第１７図は浮動リングピストン４を備えた機械の実施形
態の部分縦断面図である。駆動ローラ６２．６３は並軸
受により直接に二つの駆動偏心体４４に支持されている
。リングピストン４は側方で、ばね８２により後から導
かれた弾性密封素子８４により密封されている。注油さ
れる並軸受を備えた本発明による機械は、中心線８６の
右にもこれに相当して作られていて、そこからも駆動軸
４２を駆動できる０本発明による中空駆動軸４２により
、この実施形態においては、軸方向の六８８を通って油
が供給され、半径方向の穴９０を通って潤滑のために駆
動ローラ６２．６３の前記半径方向の軸受に導かれる。

油は駆動ローラ６２．６３の間でリングピストン４の内
部に入り、そこからハウジング１Ｉ６６の穴６８を介し
て導出される。

第１８図は駆動ローラ６２を示しているが、第１９図に
は第１８図の切断線Ａに沿う断面図が示されている。第
１９図から判るように、外側リング９２と、内側リング
９４との間には彎曲させられた案内羽根９６が配置され
ていて、この羽根を介して冷却のために空気がリングピ
ストンの内部に吸い込まれる。

第２０図および第２１図は、二つの駆動偏心体４４．４
６の正面図および軸方向断面図を示している。駆動偏心
体４４は駆動軸に取付けるための調節ばね溝９８を持っ
ている。駆動偏心体４６は長手溝１００を有し、これを
通ってねじ１０２が案内されているが、このねじは偏心
体４４のねし山１０４にかみ合っている。従って、二つ
の偏心体４４．４６は公差を補償するため、および上記
予応力を調節するために相互に回転させられるが、この
場合にねじ１０２によって相互の応力および固定が行わ
れる。

第２２図および第２３図は動的原理では第５図に示され
たものに相当する機械の実施形態の横断および縦断面図
であるが、リングピストン４は矢張りピストンのような
ハウジング２に関して半径方向外側に配置されている。

この実施形態は特にベルト掛は運転、または電動機への
フランジ直結運転に適している。ハウジング２は、冷却
穴１０６を持ち、リングピストン４は針軸受１０８を介
して駆動リング１１０内に直接に支持されている。

駆動リング１１０はこの場合にもハウジング２に対して
値ｅ＋ｆだけずらされているので、リングピストン４は
転がり領域Ａにおいて円形ハウジング２の外面に寄沿っ
ている。駆動リング１１０は角度領域Ｃに亘って切欠き
１１２を持ち、そこでは外部軸受リング１１４は縮小さ
れた壁厚を持っている。従って第５図による実施形態の
ときと全く同じ動的および応力的仮定が得られる０分離
スライダ１２はハウジング２内で案内され、中心に向か
って動くことができる。ばね１４と出口弁１８とは中心
穴１１６の中に配置されている。搬送されて圧力を受け
ている媒質は蓋板１２０内の穴１１８を介して導出され
る。吸込みスライダ１２に隣接した穴１２２を介して行
われる。駆動リング１１０は転動軸受１２４により蓋板
１２０に関して両側に支持されている。駆動リング１１
０はベルト掛は運転用のリング溝１２６と、さらに冷却
フィン１２Ｂとを有しているが、これらの冷却フィンは
質量平衡のために軸受リングに偏心的に配置されている
。冷却は本発明によれば、急速回転する外部リング１１
０の対流により行われるが、熱い空気は外部リングの中
心穴を介してリングピストン４の外面から吸出される。

固定したハウジング２は、冷却穴１０６による空気また
は水によって付加的に冷却される。水冷の場合には、蓋
板１２０は閉鎖された板１３０によりおおわれている。

この構造の利点はコンパクトな円形構造、駆動リング１
１０の自刃冷却、空気と水とによる組み合わせ冷却の可
能性、およびそれ以上に駆動リングの壁厚を変えること
による目的に合った質量平衡ということである。

第２４図および第２５図は、閉鎖状態および開放状態に
おけるシリンダハウジング２の分離スリット１０内の一
体にされた出口弁７４を備えた分離スライダの拡大図を
示している０分離スライダ１２は少なくとも一つの半径
方向に行亘ったスリット１３２を持ち、目的に合うよう
に軸方向に間隔を置いて複数の同様のスリット１３２が
設けられている０弾性的に作られた弁板１３４は上記ス
リット１３２内で側方に案内されている。弁板１３４は
本発明によれば、分離スライダ長さの予め定められた大
きい長さ、特に約８０％に亘って延びているので、弁を
開いたときは大きい出口面積が与えられている。この重
要な形態により、媒質、特にガスは小さい速度で、著し
い絞り損失なしに流出できる。従来の弁においては通過
面が弁板の蓋板より小さいことに注目すべきである。従
って、弁板は締圧力Ｐｅによって密封面に押付けられて
いるもので、弁を開（ためにそれに相当して高くされた
圧力が生じている筈である０例えば直径ｄ、の円形通過
面ｆ、が与えられて、直径ｄ８の円形蓋面ｆ３があると
、開口圧力Ｐ、はＰｅＸ（ａｘ　／ｄ＋　）”に等しい
。例えば通過穴の直径ｄ、が１４■で、密封面の直径ｄ
！が１７ｍで、終圧力が７　ｂａｒであると、弁を持ち
上げるためには、シリンダ内では圧力が９．７　ｂａｒ
以上に上昇しなけれはならない、このために必要な圧力
ピークはガスの温度上昇と、付加的に軸受−および材料
負荷とを生じさせる。本発明により提案された一体にな
った弁仮によりそのような圧力ピークは著しく回避され
る。弁板１３４の本発明による曲率により、分離スリッ
ト１０内では準線形接触だけが与えられる。さらにこの
重要な曲率により流出損失が減らされ、同時にまた弁行
程も制限される。

第２１図および第２２図に示された特別な実施形態は、
特に真空および低圧力運転、および注油のときに適して
いる。弁スリット１０の内面において往復して案内され
ている曲げられた弁板１３４は絞り間隙における逆流を
阻止し、蒸気および液体を含んでいるガスを搬送する際
には影響を受けず、さらに注油される機械においては冷
却油の支障を受けない出口を可能にする。

第２６図〜第２８図は一体にされた弁の実施形態を示し
ていて、これは高圧力および乾燥して運転している機械
に対して特に適している。

分離スライダ１２は、二つの部分１３６．１３８からな
り、それらの間には弁板１４０が張られている。この実
施形態により、ハウジングの分離スリットにおける摩擦
損失は可成り減らされる。媒質は広いスリットを通って
内部にある弁室に入り込み、分離スライダの上側部１４
４において流出する０面積の大きい入口スリット１４２
により、ガス速度は小さくなり、逆流損失は僅少に保た
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転体の五つの駆動ローラの上に支持されたリ
ングピストンを持つ、圧縮機として作られた機械の横断
面図、第２図は第１図による機械の縦断面図、第３図お
よび第４図は第１図による実施形態におけるリングピス
トンの曲げと外れとを示す正面図、第５図は縮小された
断面を有する軸受リングの上の転がり領域にリングピス
トンが配置されている機械の実施形態の原理的断面図、
第６図は第５図によるリングピストンの拡大図、第７図
は第１図に類似したリングピストンの拡大図、第８図お
よび第９図はリングピストンが弾性素子の上に配置され
ている機械の実施形態の断面図、第１０図は浮動リング
ピストンを備えた作動機械の実施形態の縦断面図、第１
１図は第１０図による機械の横断面図、第１２図〜第１
６図は第１Ｏ図および第１１図による作動機械の動的原
理を説明するための横断面図、第１７図は浮動リングピ
ストンと注油される並軸受とを備えた実施形態の縦断面
図、第１８図および第１９図は駆動ローラの正面図およ
び断面図、第２０図および第２１図は転がり運動を起こ
すための二重偏心体の正面図および断面図、第２２図は
第５図の原理によってはいるがリングピストンが外側に
あるものの実施形態の横断面図、第２３図は第２１図に
よる作動機械の縦断面図、第２４図および第２５図は閉
鎖された状態および開放された状態における一体にされ
た出口弁を備えた第４図による実施形態の分離スライダ
の拡大図、第２６図〜第２８図は内部にある一体にされ
た出口弁を備えた分離スライダの断面図、平面図および
側面図である。 ２・・・シリンダ、４・・・リングピストン、６・・・
角度領域、８・・・壁、９・・・冷却フィン、１０・・
・分離スリット、１２・・・分離スライダ、１４・・・
ばね、１６・・・押圧スリット、１８・・・出口弁、２
０・・・吸込スリット、２１〜２５・・・駆動ローラ、
２６・・・４の中心、２８・・・２の中心、３０・・・
間隔、３１・・・フランジ軸、３２・・・ガス力、３３
・・・吸込室、３４・・・ばね力、３５・・・押圧室、
３６．３８・・・線、４０・・・間隔、４１・・・接続
ボルト、４２・・・駆動軸、４３・・・穴、４４．４６
・・・駆動偏心体、４８・・・長手穴、５０・・・平坦
部、５２・・・針軸受、５４・・・軸受リング、５８・
・・押圧力、６０・・・矢、６２．６３・・・駆動ロー
ラ、６゛４・・・転動軸受、６６・・・ハウジング蓋、
６８・・・穴、７０・・・舌状弁、７２・・・長手チャ
ンネル、７４・・・一体にされた弁、７６・・・長手チ
ャンネル、７８・・・自由空間、８０・・・板、８２・
・・ばね、８４・・・密封、８６・・・中心線、８８・
・・軸方向穴、９０・・・半径方向穴、９２・・・外側
リング、９３・・・素子、９４・・・内側リング、９６
・・・案内羽根、９８・・・調節ばね溝、１００・・・
長手スリット、１０２・・・ねじ、１０４・・・ねじ山
、１０６・・・冷却穴、１０８・・・針軸受、１１０・
・・駆動リング、１１２・・・切欠き、１１４・・・外
部軸受リング、１１６・・・中心穴、１１８・・・穴、
１２０・・・蓋板、１２２・・・長手穴、１２４・・・
転動軸受、１２６・・・リング溝、１２８・・・冷却フ
ィン、１３０・・・板、１３２．１４２・・・スリット
、１３４．１４０・・・弁板、１３６．１３８・・・１
２の部分、１４４・・・上側部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シリンダ、シリンダ壁に平らに接してシリンダに関
   して偏心的に配置された薄い壁のリングピストン、シリ
   ンダとリングピストンとの間で吸込および押圧室を互い
   に分離している分離素子、およびリングピストンに回転
   運動を伝達するための回転体を備えた機械、特に流体を
   圧縮し搬送する作動機械において、リングピストン（４
   ）はほぼ円形に作られていて、円形からの偏差はせいぜ
   いリングピストンの直径の５％であり、回転体を備えた
   リングピストン（４）の中心（２６）は転がり領域（Ａ
   ）の方向においてシリンダ（２）の中心（２８）から偏
   心率（ｅ）と変形度（ｄ）の和だけずらして配置されて
   いて、偏心率（ｅ）はシリンダ（２）とリングピストン
   との直径の差の半分であり、変形度により転がり領域 （Ａ）の大きさが予め定められることを特徴とする、流
   体を圧縮し搬送するための作動機械。 ２、変形度（ｄ）はリングピストンの直径の０．２〜２
   ％の範囲で、目的に合うように０．５％であって、転が
   り領域（Ａ）は１０°より大きく予め定められていて、
   及び／又はリングピストン（４）の中心は一つの円軌道
   （に）の上でシリンダ（２）の中心（２８）の周りを回
   転させられることを特徴とする、特許請求の範囲第項記
   載の機械。 ３、リングピストン（４）の円形からの偏差がぜいぜい
   その外形の１％であることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の機械。 ４、回転体の上に複数の回転可能な駆動ローラ（２１〜
   ２５）が周辺方向にずらして配置され、転がり領域（Ａ
   ）の近くにある駆動ローラ （２１、２５）が隣接して並べられた駆動ローラ（２１
   〜２５）の間の他の角度間隔より大きい間隔を相互に持
   っていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項〜第
   ３項記載の中の一つの機械（第１図）。 ５、回転体がハウジング蓋（６６）の中に支持された二
   つのフランジ軸（３１）を持ち、それらのフランジ軸は
   リングピストン（４）の内部で接続ボルト（４１）によ
   り接続されていて、接続ボルト（４１）も駆動ローラ（
   ２１〜２５）も回転可能に配置されていることを特徴と
   する、特許請求の範囲第４項記載の機械（第２図）。 ６、リングピストン（４）が軸受リング（５４、１１４
   ）等の上に支持されていて、この軸受リングは転がり領
   域（Ａ）では壁厚を薄くされていることを特徴とする、
   特許請求の範囲第１項〜第３項記載の中の一つの機械（
   第５図、第２２図）。 ７、軸受リング（５４、１１４）が転がり領域（Ａ）で
   は同じ強さの支持体として作られていることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第６項記載の機械。 ８、リングピストン（４）が一つの軸受、特に針軸受（
   ５２）の上に直接に支持され、この軸受の内方の軸受リ
   ング（５４）は駆動偏心体（４４）の上に配置されてい
   て、この駆動偏心体は転がり領域（Ａ）では平坦部（５
   ０）を持っていることを特徴とする、特許請求の範囲第
   ６項または第７項記載の機械。 ９、軸方向に間隔を置いて二つの偏心体（４４、４６）
   が設けられていて、それらの偏心体は周辺方向では公差
   補償のため互いに揺動可動で、調節可能であることを特
   徴とする、特許請求の範囲第６項〜第８項記載の中の一
   つの機械。 １０°リングピストン（４）が弾性的に可撓な素子（９
   ３）の上に配置されていて、それらの素子は軸受（４）
   により偏心体（４）に関して回転可能に配置されている
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項〜第３項記載
   の中の一つの機械（第８図、第９図）。 １１、弾性素子（９３）が車輪の螺旋状に作られた輻と
   して作られており、この車輪はその内部リング（９４）
   と共に軸受（６４）の上に配置されていて、その薄い壁
   状の外側リング（９２）の上にリングピストン（４）が
   配置されており、二つのリング（９２、９４）は素子（
   ９３）と共に特に唯一の片からなっていることを特徴と
   する、特許請求の範囲第１０項記載の機械（第８図）。 １２、素子（９３）が個々のばねとして、特に曲げられ
   た板ばねとして作られていて、それらのばねは内部リン
   グ（９４）の切欠き内に固定されていることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１０項記載の機械（第９図）。 １３、リングピストン（４）が偏心的に支持された二つ
   の駆動ローラ（６２、６３）等の上に浮動するように配
   置されていて、この駆動ローラの偏心体（４４、４６）
   は周辺方向では予め定められた角度（２ｂ）だけ互いに
   ずらされていることを特徴とする、特許請求の範囲第１
   項〜第３項記載の中の一つの機械（第７図、第８図）。 １４、駆動ローラ（６２、６３）が、特に密封された軸
   受（６４）によりそれぞれ一つの駆動偏心体（４４、４
   ６）の上に支持されていて、それらの駆動偏心体は駆動
   軸（４２）に関して予め定められた角度（２ｂ）だけず
   らされていることを特徴とする、特許請求の範囲第１３
   項記載の機械。 １５、駆動ローラ（６２、６３）がリングピストン（４
   ）の内径より予め定められた値、５〜０．８％、特に０
   ．５％より小さい、だけ小さい外径を持つことを特徴と
   する、特許請求の範囲第１３項または第１４項記載の機
   械。 １６、軸方向に間隔を置いた少なくとも２対の駆動ロー
   ラ（６２、６３）が偏心体（４４、４６）と共に駆動軸
   （４２）上に配置されていることを特徴とする、特許請
   求の範囲第１３項〜第１５項記載の中の一つの機械。 １７、駆動軸（４２）の上に一つのローラ（８０）が、
   特に２対の駆動ローラ（６２、６３）の間に配置されて
   いて、しかもリングピストン（４）の曲げを制限するよ
   うに転がり領域（Ａ）に直径方向に向合っていることを
   特徴とする、特許請求の範囲第１３項〜第１６項記載の
   中の一つの機械。 １８、公差補償のため、または摩耗の際の調整のために
   二つの偏心体（４４、４６）がそれらの角度位置におい
   て互いに限界を明らかにして調節できるようになってい
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１３項〜第１７
   項記載の中の一つの機械。 １９、内部の自己冷却のために駆動ローラ（６２、６３
   ）に通風羽根（９６）が設けられていることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１３項〜第１８項記載の中の一つ
   の機械。 ２０、分離スライダ（１２）が一つの弁板（１３４）を
   備えた一体の弁（７４）を持ち、この弁板は特に一つの
   スリット内に配置されているか、二つの部分（１３６、
   １３８）の間に張られていることを特徴とする、特許請
   求の範囲第１項〜第１９項記載の中の一つの機械。 ２１、弁板（１３４）が弧状に曲げられた密封面を持っ
   ていることを特徴とする、特許請求の範囲第２０項記載
   の機械。 ２２、特に複数の弁板が分離スライダ（１２）の長手方
   向で並んで配置されていて、弁板（１３４、１４０）に
   対応するスリット（１３２、１４２）は分離スライダ（
   １２）の長さの大部分、特に８０％までに亘って延びて
   いることを特徴とする、特許請求の範囲第２０項または
   第２１項記載の機械。