KR20050056938A - 용적형 회전식 스크루 머신 및 용적형 스크루 머신에서의 운동 변환 방법 - Google Patents

용적형 회전식 스크루 머신 및 용적형 스크루 머신에서의 운동 변환 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20050056938A
KR20050056938A KR1020057000891A KR20057000891A KR20050056938A KR 20050056938 A KR20050056938 A KR 20050056938A KR 1020057000891 A KR1020057000891 A KR 1020057000891A KR 20057000891 A KR20057000891 A KR 20057000891A KR 20050056938 A KR20050056938 A KR 20050056938A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
male
female
screw machine
axis
motion
Prior art date
Application number
KR1020057000891A
Other languages
English (en)
Inventor
알렉산더 고르반
Original Assignee
엘톰 엔터프라이시즈 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘톰 엔터프라이시즈 리미티드 filed Critical 엘톰 엔터프라이시즈 리미티드
Publication of KR20050056938A publication Critical patent/KR20050056938A/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C17/00—Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing
    • F01C17/06—Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/08—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
    • F01C1/10—Rotary-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
    • F01C1/107—Rotary-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 with helical teeth
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C11/00—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/084—Toothed wheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps 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
    • F04C2/102—Rotary-piston machines or pumps 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 the two members rotating simultaneously around their respective axes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps 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
    • F04C2/107—Rotary-piston machines or pumps 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 with helical teeth

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Retarders (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)
  • Electromagnetic Pumps, Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 용적형 회전식 스크루 머신에 관한 것으로, 이 회전식 스크루 머신은 주축(X)을 갖는 보디와, 두 개의 부재(10, 20)를 포함하고, 이들 부재 중 제1 부재(20)가 제2 부재(10)를 감싼다. 상기 제1 부재(20)는 상기 보디(30)에 힌지되어 있으며, 자전 운동에 따라 상기 주축(X)과 정렬된 자신의 축(Xf)를 중심으로 하여 자전할 수 있는 반면, 상기 제2 부재(10)의 축(Xm)은 반경으로 길이 E를 갖는 공전 운동에 따라 상기 제1 부재의 축(Xf)을 중심으로 하여 공전한다. 그 스크루 머신은 작동 매체가 상기 제1 부재(20)의 외측 표면(22)과 상기 제2 부재(10)의 내측 표면(12)에 의하여 한정되는 적어도 하나의 작동 챔버(11) 내에서 용적의 변위를 수행하도록 상기 자전 운동과 상기 공전 운동을 동기화시키는 싱크로나이저(34, 36, 38, 40)를 더 포함한다.

Description

회전식 스크루 머신 및 그러한 회전식 스크루 머신에 있어서의 운동 변환 방법{ROTARY SCREW MACHINE AND METHOD OF TRANSFORMING A MOTION IN SUCH A MACHINE}
본 발명은 주축 X를 갖는 보디와, 수컷형 부재(male member)와 그 수컷형 부재를 감싸는 암컷형 부재(female member)로 이루어지는 두 개의 부재를 구비하는 용적형 회전식 스크루 머신으로서, 상기 수컷형 부재의 외측 표면이 수컷형 표면(male surface)을 형성(define)하고, 암컷형 부재의 내측 표면이 암컷형 표면(female surface)을 형성하며, 상기 수컷형 표면과 암컷형 표면은 상호 평행하고 소정 거리 E만큼 상호 간격을 두고 배치되는 개별적인 축 Xm 및 Xf를 갖는 나선형 표면들이고, 상기 수컷형 표면과 암컷형 표면은 이들 수컷형 표면과 암컷형 표면의 선형 접촉부(linear contacts)의 형성 및 상기 수컷형 부재와 암컷형 부재 상대적인 변위에 의하여 적어도 하나의 작동 챔버(working chamber)를 형성하며, 상기 수컷형 표면과 암컷형 표면은 또한 상기 축 Xm 및 Xf를 중심으로 하여 그 기구의 횡단면의 공칭 프로파일(nominal profile)에 의해서 형성되며, 상기 수컷형 표면의 프로파일은 상기 수컷형 부재의 축 Xm 상에 배치되는 중심 Om에 관하여 대칭 차수(order of symmetry) Nm을 갖는 수컷형 프로파일을 형성하고, 상기 암컷형 표면의 프로파일은 상기 암컷형 부재의 축 Xf 상에 배치되는 중심 Of에 관하여 대칭 차수 Nf를 갖는 암컷형 프로파일을 형성하며, 상기 회전식 스크루 머신은 상기 주축 X와 상기 축 Xm 및 Xf 중 하나와의 사이에 편심도 E를 발생시키는 크랭크형 기구를 더 구비하는 것인 그러한 회전식 스크루 머신에 관한 것이다.
작동 물질(매체)인 가스 또는 액체를 팽창, 변위 및 압축시킴으로써 그 작동 매체의 에너지를 엔진용의 기계적인 에너지로 변환하거나 압축기, 펌프 등의 경우에는 그 역으로 에너지를 변환하는 용적형 회전식 스크루 머신이 알려져 있다.
3차원 형태의 그러한 회전식 스크루 머신이 미국 특허 제5,439,359호로부터 알려져 있는데, 여기에서는 고정된 암컷형 기관(female organ)에 의해 감싸인 수컷형 부재가 암컷형 부재에 대하여 행성 운동(planetary motion)을 행하고, 수컷형 부재의 외측 표면이 수컷형 표면을 형성하고 암컷형 부재의 내측 표면이 암컷형 표면을 형성하며, 상기 수컷형 부재와 암컷형 부재는 거리 E(편심도)만큼 떨어져 있는 평행한 축을 갖는다.
이 행성 운동의 제1 성분은 수컷형 표면의 축을 구동하여 이 축이 상기 암컷형 표면의 축에 관하여 반경 E를 갖는 공전 원통(cylinder of revolution)을 그리도록 하는데, 이것은 궤도 공전 운동(orbital revolution motion)에 해당한다.
이 행성 운동의 제2 성분은 수컷형 부재를 구동하여 그 수컷형 부재를 그것의 수컷형 표면의 축을 중심으로 회전시킨다. 이 제2 성분(주면 회전(peripheral rotation))은 이 명세서 전체에 걸쳐 자전 운동(swiveling motion)이라 불릴 것이다.
이 공지의 회전식 스크루 머신은 단지 두 개의 자유도만을 가지며, 이들 자유도 중 하나만이 독립적이어서, 예컨대 독립적인 자유도가 제1 성분, 즉 수컷형 부재의 궤도 공전인 경우, 종속적인 자유도는 수컷형 부재의 자전 운동인데, 그 이유는 수컷형 부재는 그것의 자전 운동에 있어서 수컷형 표면과 암컷형 표면 사이의 접촉에 의하여 가이드되기 때문이다. 그 역의 경우도 같다.
결국, 이러한 회전식 스크루 머신은 기술적인 잠재성이 제한되고 상당한 열손실이 있다.
도 1은 암컷형 부재의 회전 운동과 Nf=Nm-1인 내측 엔벌로프를 갖는 수컷형 부재의 원형 진행 운동으로 구체화되는 용적형 회전식 스크루 머신의 종단면도,
도 2는 도 1의 II-II 선에서 취한 횡단면도,
도 3은 암컷형 부재의 회전 운동과 Nf=Nm+1의 외측 엔벌로프를 갖는 수컷형 부재의 원형 진행 운동으로 구체화되는 용적형 회전식 스크루 머신의 종단면도,
도 4는 도 3의 IV-IV 선에서 취한 횡단면도,
도 5는 Nf=Nm+1인 외측 엔벌로프를 갖는 암컷형 부재의 회전과 수컷형 부재의 원형 진행 운동으로 구체화되는 용적형 스크루 머신의 단면도,
도 6은 도 5의 VI-VI 선에서 취한 횡단면도, 및
도 7은 수컷형 부재는 회전 운동을 하고 암컷형 부재는 원형 진행 운동을 행하며, Nf=Nm-1인 다른 한 가지 실시예의 용적형 회전식 스크루 머신의 종단면도이고,
도 8은 도 7의 VIII-VIII 선에서 취한 횡단면도이며,
도 9는 2 채널 회전 전동 수단을 구비하고, 수컷형 부재는 행성 운동을 하며, 암컷형 부재는 회전 운동을 하고, Nf=Nm-1인 역회전하는 용적형 회전식 스크루 머신의 종단면도이고,
도 10은 도 9의 X-X 선에서 취한 횡단면도이며,
도 11은 1 채널 회전 전동 수단을 구비하고, 수컷형 부재는 행성 운동을 수행하고 암컷형 부재는 회전 운동을 수행하며, Nf=Nm-1인 역회전하는 용적형 회전식 스크루 머신의 종단면도이고,
도 12는 도 11의 XII-XII 선에서 취한 횡단면도이며,
도 13은 암컷형 부재의 회전의 독립된 하나의 자유도를 갖고, Nf=Nm-1인 역회전하는 용적형 회전식 스크루 머신의 종단면도이고,
도 14는 도 13의 XIV-XIV 선에서 취한 횡단면도이며,
도 15는 수컷형 축을 통과하는 크랭크의 공전과 암컷형 부재의 회전의 독립적인 두 개의 자유도를 갖고, Nf=Nm+1인 역회전하는 용적형 회전식 스크루 머신의 종단면도이고,
도 16은 도 15의 XVI-XVI 선에서 취한 횡단면도이며,
도 17은 수컷형 부재는 행성 운동을 행하고, 암컷형 부재는 회전 운동을 행하며, Nf=Nm+1인 역회전하는 용적형 회전식 스크루 머신의 종단면도이고,
도 18은 도 17의 XVIII-XVIII 선에서 취한 횡단면도이며,
도 19는 쿨리스 기구를 구비하고, 수컷형 부재가 행성 운동을 행하고, Nf=Nm+1인 용적형 회전식 스크루 머신의 개략적인 사시도이고,
도 20은 동축으로 배치되는 추가적인 수컷형 부재와 암컷형 부재를 구비하는 용적형 회전식 스크루 머신의 작동 챔버들의 단면도이며,
도 21은 3차원 용적형 회전식 스크루 머신에 있어서의 운동 변환 방법, 암컷형 부재와 수컷형 부재의 엔벌로프 곡선 표면을 형성하는 원리를 설명하는 분해 사시도이고,
도 22는 수컷형 부재가 행성 운동을 행하고, Nf=Nm-1인 역회전하는 용적형 회전식 스크루 머신에 있어서의 운동 변환 방법을 설명하는 개략도이다.
본 발명의 목적은 열역학적 사이클의 각도 범위를 감소시키고 효율을 향상시키는 데 있어서 기술적, 기능적 잠재성의 폭이 더 넓고 전체 열손실이 감소되는 회전식 스크루 머신을 제공하는 데 있다.
본 발명은 수컷형 부재와 상기 암컷형 부재 중 제1 부재가 보디 내에 힌지되어 회전 운동에 따라 그 제1 부재의 고정된 축을 중심으로 하여 자전할 수 있으며, 크랭크형 기관이 상기 수컷형 부재와 상기 암컷형 부재 중 제2 부재에 연결되어(힌지되어) 상기 제2 부재의 축이 반경으로서 상기 거리 E를 갖는 궤도 공전 운동에 따라 상기 제1 부재의 고정된 축을 중심으로 하여 공전할 수 있도록 하는 것인 회전식 스크루 머신으로서, 상기 회전식 스크루 머신은 상기 자전 운동과 상기 궤도 공전 운동을 서로에 대하여 동기화시켜 상기 수컷형 표면과 상기 암컷형 표면이 함께 맞물리도록 하는 메인 싱크로나이저(main synchronizer)를 구비하는 것인 그러한 회전식 스크루 머신을 제공한다.
본 명세서 전체에 걸쳐, 부재의 축이 다른 부재의 고정된 축 둘레의 원형 궤도 내에서 이동하는 경우, 그것은 축을 공전시키는 것(to revolve an axis)으로 설명될 것이며, 부재 축이 다른 부재의 고정된 축 둘레의 원으로 궤도 회전하는 과정은 공전이라 부를 것이다.
공전 과정에 있어서, 가동 부재가 궤도 내에서 이동하는 자신의 축을 중심으로 하여 회전하는 경우, 그것은 부재를 자전시키는 것(to swivel a member)으로 설명될 것이고, 궤도 내에서 이동하는 자신의 축을 중심으로 한 부재의 주면 회전(peripheral rotation) 공정 자체는 자전이라 부를 것이다.
그러므로, 행성 운동은 공전과 자전의 합을 나타낸다. 자전이 0이고, 공전이 0이 아닌 경우, 그러면 행성 운동은 원형 진행 운동(circular progressive motion)이 된다.
크랭크 기관과 상기 암컷형 부재와 수컷형 부재 중 제1의 부재가 독립적으로 제어되어 회전 운동과 궤도 공전 운동이 독립되게 할 수 있다.
그러므로, 회전식 스크루 머신은 두 개의 독립적인 자유도를 갖는다. 바람직한 실시예에 따르면, 회전식 스크루 머신은 상기 크랭크 기관 또는 상기 제1 부재에 연결되는 1-채널 회전 전동(傳動) 수단 또는 상기 크랭크 기관 및 상기 제1 부재에 연결되는 2-채널 회전 전동 수단을 더 구비한다.
이 경우, 크랭크 기관과 제1 부재는 회전 전동 수단과 함께, 그리고 운동 속도를 독립적으로 선택하여 구동된다.
바람직한 실시예에 있어서, 수컷형 표면과 암컷형 표면은 기계적으로 접촉되어 상기 제1 부재와 제2 부재 사이의 운동 전달을 허용하는 동적인 쌍(kinematic pair)을 형성한다.
그러한 회전식 스크루 머신은 세 개의 자유도-두 개는 독립적임-를 가지는데, 이는 제1 부재의 추가적인 회전 운동을 도입한다. 제2 부재의 축은 제1 부재의 축을 중심으로 하여 공전할 수 있고, 제2 부재 자체는 수컷형 표면과 암컷형 표면 사이의 자동적인 맞물림(self-meshing)으로 인하여 그것의 가동축을 중심으로 자전할 수 있는데, 이는 제2 부재의 제1 부재 축에 관한 행성 운동으로 이어지고, 제1 부재 자체는 그것의 고정된 축을 중심으로 하여 회전할 수 있다.
특히, 암컷형 프로파일의 형성 아크(forming arc)의 수가 수컷형 프로파일의 형성 아크의 수보다 큰 경우, 이들 요소의 자체적인 맞물림에 의하여, 즉 특별한 동기화 기구없이 동기화가 이루어진다.
바람직한 실시예에 따르면, 기계적인 접촉이 바람직하지 않거나 또는 제2 부재의 구동을 얻거나 또는 곧바로 개선하기가 쉽지 않은 경우, 회전식 스크루 머신은 보디에 링크되어 제2 부재가 그것의 축을 중심으로 자전할 수 있도록 하는 부가적인 싱크로나이저를 더 구비한다.
그 부가적인 싱크로나이저, 예컨대 행성 기어의 형태에 따라, 제2 부재의 자전 운동 속도는 제1 부재의 자전 운동 속도에 비례한다(바람직하기로는 1 보다 더 큰 비례 상수로서 상승된다).
바람직한 실시예에 따르면, 회전식 스크루 머신은 크랭크 기관 및 상기 수컷형 부재 또는 암컷형 부재 중 하나의 부재와 연결되는 회전 전동 수단을 더 구비한다.
제1 부재와 제2 부재 양자 모두 회전 및 선회 운동을 하고 있으면, 그 회전 전동 수단은 회전식 스크루 머신을 구성하는 요소들의 특정 배열에 따라 제1 부재 및/또는 제2 부재 및/또는 크랭크와 연결될 수 있다. 그러므로, 제1 부재는 제2 부재에 의하여 구동될 수 있고, 그러면 제2 부재가 구동 부재로서, 그 제2 구동 부재 자체는 회전 전동 수단에 연결된다. 이 역도 가능하다.
바람직한 실시예에 있어서, 싱크로나이저는 양 부재를 함께 연결하는 동적인 커플링 기구를 또한 구비하며, 그 동적인 커플링 기구는 보디 내에서 힌지되는 적어도 하나의 커플링 기관을 포함한다.
그러므로, 크랭크 기관과 구동 부재, 또는 크랭크 기관 또는 구동 부재는 회전 전동 수단에 의하여 구동될 수 있으며, 따라서 그것들의 운동은 서로 동일하거나 다를 수 있다. 이들의 운동 사이의 관계는 선택되는 커플링 기관들의 형태에 의해 부여된다.
바람직한 실시예에 있어서, 동적인 커플링 기구는 행성 기어를 포함하는데, 이 행성 기어가 크랭크 기관 구동 부재 사이에 배치되면 회전 전동 수단에 연결되는 요소에 대하여 그 행성 기어에 의해서 구동되는 요소의 배속(倍速) 또는 감속으로 이어질 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 싱크로나이저는 행성 기어 전동 기구, 또는 인버터(inverter) 또는 쿨리스 기구(coulisse mechanism)를 포함한다.
인버터는 제1 부재의 회전 운동에 대한 제2 부재의 축의 회전 운동 경로를 역전시키는 데 사용된다. 행성 기어의 제2 부재에 대한 배치 관계에 따라, 선행 운동 양자 모두가 동일한 방향으로 또는 반대 방향으로 발생할 수 있다. 그러므로, 인버터는 행성 기어 전동 기구에 추가하여, 또는 이것 대신에 사용될 수 있다.
회전식 스크루 머신의 효율이 제1 표면과 제2 표면 사이에 형성된 챔버들의 개폐로 이루어지는 사이클의 속력에 비례하는 경우에 그 효율이 매우 높은데, 그 이유는 제1 부재 및 제2 부재 양자 모두가 운동하고 있기 때문이다. 그러나, 최적의 결과는 제1 부재의 회전 운동 속도가 제2 부재의 축의 공전 운동 속도와 동일하지만 반대 회전 방향으로 발생하는 경우에 얻어진다. 이 경우에, 보디에 대하여 제1 부재 및 제2 부재에 의하여 가해지는 기계적인 강도는 동일하고 방향이 반대며, 따라서 결과적인 모멘트는 실질적으로 존재하지 않는다. 이러한 종류의 회전식 스크루 머신은 진동이 회피되거나 크게 제한되어야 하는 경우에 사용된다. 회전식 스크루 머신의 일반적으로 두 개 이상의 회전 요소(역회전 요소를 포함함)는 전동 기구를 통해서 외부 유닛 또는 기구의 회전 요소에 커플링될 수 있다. 이러한 형태의 커플링은, 예컨대 역회전 용적형 머신(contra-rotating volume machine)의, 역회전 터빈(contra-rotor turbine), 역회전 압축기(contra-rotor compressor) 또는 역회전 전기 기계(contra-rotor electrical machine), 항공기 또는 선박의 역회전 날개(contra-rotor wings), 역회전 절삭 공구(contra-rotor cutting tools) 등과 같은 외부의 역회전 장치(contra-rotor devices)와 엔진의 모드에 있어서의 조합된 동작으로 수행될 수 있다.
회전식 스크루 머신의 효율은 또한 제1 부재 및 제2 부재의 수를 증대시킴으로써 향상될 수 있다.
그러므로, 바람직한 실시예에 따르면, 회전식 스크루 머신은 상기 수컷형 부재 및 암컷형 부재와 일렬로 배치되는 적어도 하나의 추가적인 수컷형 부재 및 암컷형 부재, 또는 표면이 기계적으로 접촉하여 추가적인 챔버를 형성하도록 수컷형 부재 및 암컷형 부재 내부에 배치되거나 이들을 감싸는 적어도 하나의 제3 부재를 더 구비한다.
바람직한 실시예에 있어서, 암컷형 대칭 차수 Nf는 Nm-1 또는 Nm+1과 동일하다.
암컷형 부재와 수컷형 부재 양자를 보다 용이하게 구현하기 위하여, 이들 부재는 애드 호크 공칭 프로파일(ad hoc nominal profile)을 갖고 축방향으로 연장되는 적어도 하나의 작동 챔버를 형성하도록 서로에 대하여 배향되어 있는 복수의 동일한 부재의 조립체로서 구현된다. 두 개의 연속된 요소들 사이의 각도 거리는 선택되는 요소들의 수와 직접적으로 연관된다.
요소들의 수가 유한(有限)인 경우, 회전식 스크루 머신이 에너지를 교환하는 데 이용되는 작동 매체는 그 기구의 일 단부의 횡단면부를 거쳐 도입되어 타단부를 거쳐 빠져 나갈 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 수컷형 표면과 암컷형 표면은 원통형 표면으로 이행될 수 있다.
본 발명의 다른 한 가지 양태는 용적형 스크루 머신에서의 운동을 변환하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 교접된 감싸는(enclosing)(암컷형) 스크루 부재와 삽입되는(enclosed)(수컷형) 스크루 부재에 의하여 형성되는 3차원(3-D) 형태의 작동 챔버의 용적의 양 변위(positive displacement)로, 스크루 부재들이 내측에서 교접된(conjugated) 용적형 스크루 머신 내의 운동을 변환하는 방법에 관한 것이다.
운동을 변환하는 방법은 운동의 기계적인 에너지 및 스크루 머신의 작동 챔버 내의 작동 물질의 에너지를 전환하고, 전환된 양의 에너지 흐름을 전달하는 데 사용한다. 에너지 흐름의 전환 및 전환된 양의 에너지 흐름의 전달이 가역 공정이라고 하는 것은 중요하다. 이들 방법은 내외측의 나선형 표면(helicoidal surfaces)으로 운동 변환 과정에 축방향으로 이동하는 작동 챔버를 형성하는 스크루 교접 수컷형 부재와 암컷형 부재 및 커플링 링크(coupling links)를 동기화하는 상호 연결된 상대적인 운동의 발생을 기초로 한다.
양의 에너지의 전환하에 용적형 스크루 머신의 운동을 변환하는 공지의 방법은, 행성 운동을 수행하는 부재들의 독립적인 자유도에 의하여 형성되는 기계적인 회전의 동적인 채널을 통한 전환된 양의 에너지 흐름의 전달과, 암컷형 부재와 수컷형 부재 중 하나를 두 개의 기계적인 회전 자유도-그 중 하나는 독립적인 자유도임-를 갖는 행성 운동으로 구동시키는 것을 포함한다.
한편, 수컷형 프로파일의 외측 엔벌로프(outer envelope)는 대칭 차수 Nm의 초기 트로코이드(initial trochoid)일 수 있고, 그러면 초기에 교접된 암컷형 프로파일이 대칭 차수 Nf=Nm+1의 트로코이드 그룹(a family of trochoids)의 외측 엔벌로프를 제공하며, 양 프로파일은 지속적으로 Nm+1 개의 접촉점을 갖는다.
다른 한 편으로, 수컷형 프로파일의 외측 엔벌로프는 대칭 차수 Nm의 전술한 트로코이드 그룹의 내측 엔벌로프로서 형성될 수 있고, 이 경우의 암컷형 프로파일은 대칭 차수 Nf=Nm-1의 트로코이드이며, 양 프로파일은 지속적으로 Nm 개의 접촉점을 갖는다.
두 경우 모두에 있어서, 접촉점들은 엔벌로프 중 하나의 엔벌로프의 꼭지점들(kinks)로서, 암컷형 표면과 수컷형 표면 사이의 접촉부에 의하여 작동 챔버를 지속적으로 절연시키는 것을 가능하게 한다. 내측 암컷형 표면과 외측 수컷형 표면은 평행한 축을 갖는 스크루 표면들로서, 이들 중 일부는 이동 가능하고 편심도 E로 나타낸 거리만큼 이격될 수 있다.
용적형 스크루 머신에 있어서의 운동을 변환하는 공지의 방법에 있어서는, 상기 부재들의 단부 부분들의 정격 프로파일(rated profiles)의 트위스트 피치(주기)가 Pm 및 Pf인 부재들의 연계된 운동(coordinated motion)이 수행된다. 초기의 트위스트는 스크루 부재의 종방향 주축에 수직인 평면들 내의 한 쌍의 교접된 부재들에 의하여 수행되는 공정으로서, 단부들이 그것들의 중심축을 중심으로 하여 회전하는 쌍방 회전 공정(birotative process of a turn)이다. 암컷형 표면과 수컷형 표면의 피치 관계는 다음 수학식에 따른 전술한 프로파일의 대칭 차수의 관계에 의하여 결정된다.
내측 엔벌로프를 갖는 공지의 스크루 머신에 있어서, 작동 챔버들의 양은 Nm이며, 각 작동 챔버의 축방향 피치는 Pm인 반면, 외측 엔벌로프를 갖는 공지의 스크루 머신에 있어서는 작동 챔버들의 양은 Nm+1이고, 각 작동 챔버의 축방향 피치는 Pf이다.
유한 값의 Pm 및 Pf에서는, 커플링 링크의 동기화에 의하여(또는 외측 엔벌로프를 갖는 머신에 있어서의 자체 동기화에 의하여) 부재들의 운동을 변환하는 과정에서, 부재들(수컷형 또는 암컷형) 중 어느 하나의 부재의 다른(고정된) 부재에 관한 두 개의 자유도-그 중 하나는 독립적인 기계적 회전 자유도임-를 갖는 행성 운동으로 시작하는 것이 가능하다.
내측 교접 용적형 스크루 머신에 있어서의 운동을 변환하는 모든 공지의 방법은 결국 다음 두 가지 방법, 즉 회전법(더 흔하게는 쌍방 회전(birotative)법이라 불림)과 행성법(planetary method)이 된다.
제1 방법에 따르면, 고정된 평행 축을 중심으로 한 일방향의 회전(부재의 그것 자신의 고정된 축의 회전)은 초기의 교접되는 나사 프로파일(conjugated screw profiles)을 갖는 두 개의 링크 암컷형 부재와 수컷형 부재의 상호 연결된 회전과 동시에 부여된다.
제2 방법에 따르면, 하나의 부재에 행성 운동이 부여되며(수컷형 부재에 행성 운동을 부여하는 것이 기술적으로 바람직하다), 이에 따라 그 부재의 중심은 제2 부재-이 경우에는 고정된 부재(암컷형 부재)-의 중심 둘레의 원 내에서 이동된다.
일반적으로, 동기화 커플링 링크에 의하여(또는 외측 엔벌로프를 갖는 머신들 내에서의 자체적인 동기화에 의해서), 부재들 중 임의의 하나(수컷형 부재 또는 암컷형 부재)가 타방의 고정된 부재에 관하여 두 개의 자유도-그 중 하나는 독립됨-를 갖는 행성 운동으로 시작하는 것이 가능하다.
공지된 방법에 있어서, 고정된 암컷형 부재는 일반적으로 수컷형 부재를 그 암컷형 부재의 고정된 중심축에 관하여 행성 운동하게 하고, 그 수컷형 부재를 감싼다.
위에서 설명한 바와 같이, 행성 운동은 두 개의 회전 성분-공전과 자전-의 합으로 표현될 수 있다. 이 행성 운동의 첫 번째 회전 성분은 수컷형 표면의 축이 고정된 암컷형 표면의 중심축에 관하여 임의 속도 ω로 반경 E의 원을 그리도록 하며, 여기에서, 행성 부재의 축은 반경 E의 궤도(orbit) 내에서 공전한다. 이 행성 운동의 두 번째 회전 성분은 자전, 즉 수컷형 부재의 자신의 가동축을 중심으로 한 속도 ±ω/Nm(마이너스(-)는 수컷형 부재가 크로코이드 형태인 경우이고, 플러스(+)는 수컷형 부재가 내측 엔벌로프인 경우임)의 주면 회전(peripheral rotation)이다.
특정 스크루 머신 내의 운동을 변환하는 방법의 유효성은 그 스크루 머신 내에서 이루어지는 열역학적 과정의 강도에 의하여 결정되며, 일반화된 파라메터 "각도 사이클(angular cycle)"에 의하여 특징지워진다. 그 사이클은 독립적인 자유도를 갖는 부재로서 선택되는 임의의 회전 부재(암컷형 부재, 수컷형 부재 또는 동기화 링크)의 회전각과 같다.
공지의 방법에 있어서, 양의 전환 에너지를 도입시키고 빼내는 동적인 채널의 기능을 수행하는 것은 동기화 링크의 출력 샤프트, 예컨대 수컷형 부재의 크랭크 샤프트 등일 수 있다.
각도 사이클은, 내측 엔벌로프를 갖는 스크루 머신들에 있어서는 하나의 주기 Pm 만큼의, 또는 외측 엔벌로프를 갖는 스크루 머신들 있어서는 하나의 주기 Pf 만큼의 작동 챔버의 축방향 이동은 물론, 그 수컷형 부재와 암컷형 부재에 의하여 형성되는 작동 챔버의 횡단면 면적의 전체 변동 주기(또는 전체적인 개방 및 폐쇄)가 발생하는 독립적인 자유도를 갖는 부재의 회전각과 같다.
외측 엔벌로프로서 제조되는 암컷형 부재의 행성 운동의 변환시에, 수컷형 부재 축의 공전이 독립적인 회전으로 선택될 수 있고, 수컷형 부재의 자전은 종속적인 회전이다. 그러면, 각도 사이클은 수컷형 부재의 축의 공전각으로 다음과 같이 정의된다.
이 각도는 동기화 링크의 크랭크 샤프트(이 링크로 수컷형 부재가 크랭크상에 힌지되어 행성 운동 과정중에 자전 운동을 수행함)의 회전각과 동일하고, 독립적인 자유도를 갖는 동적인 크랭크 채널을 통해서 양(positive)의 기계적인 에너지가 도입된다.
양의 기계적인 회전 에너지를 직접적으로 수컷형 부재에 도입시킬 때, 수컷형 부재의 자전 운동이 독립적인 회전으로 선택되고, 수컷형 부재의 축의 공전이 종속적인 회전으로 선택된다. 독립적인 자유도를 갖는 수컷형 부재의, 수컷형 부재와 암컷형 부재의 동기화 교접을 통한 자신의 가동축을 중심으로 한 자전으로, 암컷형 부재의 고정된 축을 중심으로 한 반경 E의 궤도 내에서의 축의 공전(종속된 자유도)이 발생된다. 이 경우의 각도 사이클은 다음과 같다.
공지의 운동 변환 방법은 특히 석유, 가스 또는 지열 시추에 있어서의 다운홀 모터(downhole motors)(가령 프랑스 특허 제FR-A-99 7957호 및 미국 특허 제3,975,120호에서 설명된 바와 같은 것)에 사용되고 있다.
모터에 사용되는 운동의 변환은 브이. 타리스폴스키(V. Tiraspolskyi)("Hydraulical Downhole Motors in Drilling" the course of drilling, pp. 258-259, Published in Edition, Technip, Paris 15e)에 의하여 설명된 바 있다. 그러한 모터에 있어서의 운동의 유사한 변환은 암컷형 부재인 고정된 부재에서 대개 수행되며, 따라서 이 암컷형 부재에 대한 수컷형 부재의 행성 운동은 그것의 절대 운동(absolute motion)에 의하여 판정된다.
유사한 용적형 스크루 머신으로 구현되는 곡선형 형상의 교접된 요소들을 갖는 용적형 스크루 머신 내에서 운동을 변환하는 공지의 방법은 다음과 같은 단점들을 가지고 있다. 즉,
- 독립적인 자유도를 갖는 구동 부재의 1 회전 당 각도 사이클의 양을 증대시킬 수 없는 운동을 구현하는 불완전한 공정으로 인한 제한된 기술적인 잠재성,
- 유사한 스크루 머신의 제한된 비(比) 동력(specific power),
- 제한된 효율
- 스크루 머신의 고정된 보디상의 반력의 존재
본 발명은 독립적인 운동 자유도로 양의 전환 에너지를 위한 추가적인 동적인 채널을 형성함으로써, 즉 회전 운동 자유도의 총량을 세 개-이중 두 개의 자유도는 독립됨-까지 증대시킴으로써 스크루 머신 내에서의 운동 변환 방법의 기술적, 기능적 잠재성을 확대하는 문제를 해결하는 데 있다. 그것은 방법의 효율을 향상시키고, 구동 샤프트의 1 회전 당 변위되는 챔버의 용적 변화의 각도 사이클의 양을 증대시키며, 그 결과는 용적형 스크루 머신의 지지체 상에서의 기계적인 반력의 감소(0까지) 및 양의 에너지 전환 공정의 강화로 이어진다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 암컷형 부재와 수컷형 부재 및 동기화 커플링 링크의 운동을 변환하는 데에는 제2의 독립적인 회전 운동 자유도가 도입된다. 행성 운동의 변환시, 축이 중심 고정축과 일치하는 부재가 그 고정된 축을 중심으로 하여 독립적인 회전 운동 자유도로서 회전 운동으로 작동된다. 이러한 목적으로 전환된 양의 에너지의 일부는 중심의 고정된 축을 중심으로 한 회전 운동을 수행하는 부재의 제2의 독립적인 기계적 회전 자유도를 통해서 전달된다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 동기화 커플링 링크와 암컷형 및 수컷형 부재의 상호 연결된 차동 회전 운동이 수행된다. 상기 세 가지 운동(회전, 공전 및 자전) 중 임의 두 가지 회전이 회전 운동 자유도로서 선택되고, 제3 회전은 그 두 가지 회전의 차동적인 함수(differential function)로서, 여기에서 행성 요소 축이 그것의 고정된 중심축을 중심으로 한 반경 E로 공전하는 것은 이 요소의 자전 및 다른 하나의 교접된 요소가 그것의 고정된 중심축을 중심으로 하여 회전하는 것과 동시에 발생된다.
본 발명에 따른 용적형 스크루 머신에서의 운동의 변환 방법은, 상기 용적형 스크루 머신의 작동 챔버 내의 작동 물질 에너지 및 기계적인 에너지의 양(陽)의 전환된 흐름에 의하여 수컷형 부재와 암컷형 부재 및 동기화 커플링 링크 형태의 스크루 교접 요소들의 상호 연결된 운동을 발생시키는 것과, 수컷형 부재와 암컷형 부재 중 하나를 두 개의 기계적인 회전 자유도-하나는 독립적인 자유도임-를 갖는 행성 운동으로 구동하는 것과, 상기 양의 전환 에너지 흐름을 상기 스크루 머신의 독립적인 기계적 회전 자유도를 통해서 전달하는 것을 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 방법은 제2의 독립적인 회전 운동 자유도로 상기 수컷형 부재와 암컷형 부재 및 동기화 커플링의 링크의 차동적으로 연결된 운동(differentially connected motion)을 발생시키고, 양의 전환된 에너지 흐름을 상기 스크루 머신의 두 개의 독립적인 기계적 회전 자유도를 통해 두 가지 흐름의 형태로 전달한다.
또한, 본 발명의 다른 한 가지 실시예에 따르면, 적어도 하나의 종속적인 회전 운동 자유도는 수컷형 부재와 암컷형 부재 및 동기화 커플링 링크의 운동을 변환하는 과정에서 발생될 수 있고, 상기 스크루 머신 내부의 양의 전환 에너지 흐름의 일부는 단위 당(per unity)의 독립적인 자유도의 수를 감소시키면서 상기 스크루 머신의 기계적인 회전의 추가의 종속적인 자유도를 통해서 운동을 변환하는 데 사용될 수 있다.
다른 한 가지 실시예에 따르면, 상기 부재들의 각속도는 다음과 같은 관계에 따라 서로 차동적으로 연결되어 결정될 수 있다.
k1ω1+k2ω2+ω3=0
식 중, ω1과 ω2는 상기 교접된 요소들의 그들 축을 중심으로 한 각속도를 나타내며,
ω3는 동기화 커플링 링크의 각속도를 나타내고,
k1과 k2 는 커플링 상수를 나타내는데,
여기에서, 교접된 요소들의 회전 각속도 값은 다음 관계로부터 정해지고,
(z-1)ω1-zω2+ω0=0
식 중, ω1은 엔벌로프 표면(enveloping surface)이 곡선형 표면 형태를 갖는 부재의 그것의 축을 중심으로 한 각속도이며,
ω2는 엔벌로프 표면이 상기 곡선형 표면이 형성된 일 군의 표면들의 내측 또는 외측 엔벌로프의 형상을 갖는 부재의 그것의 축을 중심으로 한 회전 각속도이고,
ω0는 행성 운동을 수행하는 그 부재의 축의 궤도 공전 각속도이며,
z는 정수로서 z > 1 이다.
또한, 본 발명의 다른 한 가지 실시예에 따르면, 세 가지 회전, 즉 교접된 요소들의 고정된 축을 중심으로 한 이들 요소 중 하나의 회전, 동기화 커플링 링크와 행성 운동을 수행하는 요소의 축의 공전 및 가동축을 갖는 요소의 자전 중 임의의 두 가지 회전이 서로 동기화될 수 있다.
본 발명의 회전식 스크루 머신은 비제한적인 예들을 보여주는 첨부 도면을 참조하면 더욱 완전하게 이해될 것이다.
도 1의 3차원 용적형 회전식 스크루 머신은 수컷형 부재(10)의 원형 진행 운동을 나타내는데, 즉, 수컷형 부재(10)의 축은 궤도 공전 운동만을 행할 수 있으며, 수컷형 부재(10)의 자전 운동은 없는 반면에, 암컷형 부재(20)는 자체적으로 회전할 수 있다.
축 Xm이 암컷형 부재의 고정된 축 Xf를 중심으로 하여 반경 E의 궤도에서 공전하는 수컷형 부재(10)의 원형 진행 운동은 수컷형 부재(10)의 임의의 두 점을 연결하는 직선이 그것의 초기 방향에 대하여 수평으로 이동하는 것을 특징으로 한다. 수컷형 부재(10)가 원형 진행 운동으로 이동할 때, 그것의 가동축 Xm을 중심으로 한 주속도(周速度)는 0인 바, 즉 그것의 자전 운동은 없다.
도 1의 구체화된 스크루 머신에 있어서, 수컷형 부재는 3-아크 스크루 형상 외측 표면(12)(Nm=3)으로 형성되는 반면, 암컷형 부재는 2-아크 스크루 형상의 내측 표면(22)(Nf=2)을 구비한다. 수컷형 부재(10)의 외측 표면은 수컷형 표면(12)을 형성하고, 암컷형 부재(20)의 내측 표면은 암컷형 표면(22)을 형성한다. 수컷형 표면(12)과 암컷형 표면(22)은 거리 E만큼 이격되어 있는 평행한 축 Xm 및 Xf를 갖는 나선형 표면이다. 수컷형 표면(12)과 암컷형 표면(22)은 수컷형 표면(12)과 암컷형 표면(22)의 선형 접촉부(A1, A2, A3)의 전개 및 수컷형 부재(10)와 암컷형 부재(20)의 상대적인 변위에 의하여 적어도 하나의 작동 챔버(11)를 형성한다.
수컷형 부재 축 Xm에 배치되는 중심 Om에 관하여 대칭 차수 Nm=3을 갖는 수컷형 부재(10)의 공칭 프로파일(14)은 도 2에 제시된 용적형 3차원 회전식 스크루 머신의 단면으로 표현된다. 동일한 방법으로, 암컷형 부재(20)의 공칭 프로파일(24)은 암컷형 부재 축 Xf에 배치되는 암컷형 중심 Of에 관하여 대칭 차수 Nf=2를 가지며, 따라서 Nf=Nm-1이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 수컷형 프로파일(14)은 Om을 중심으로 120도의 꼭지각을 갖는 동일한 각도의 부채꼴을 커버하는 3개의 동일한 로브(lobes)로 구성된다. 직경 방향으로 대향되는 암컷형 프로파일(24)의 두 개의 로브의 경우도 동일한 각도의 부채꼴을 커버한다. 그러한 로브의 수가 대칭 차수를 결정한다.
암컷형 부재(20)는 주축 X를 갖는 고정된 메인 보디(30)에 힌지되고 1-채널 전동 수단(31)에는 피벗 링크로서 기계적으로 연결되어 그것의 주축(X)을 중심으로 자체적으로 회전할 수 있는데, 그 주축은 여기에서는 그것의 암컷형 부재의 축 Xf와 믹싱된다.
용적형 회전식 스크루 머신은 메인 보디(30) 및 수컷형 부재(10)를 힌지 연결하는 크랭크 기관(32)을 구비하고 E와 동일한 편심도를 제공하는 크랭크형 기구(crank-like mechanism)를 더 포함한다. 실제, 크랭크 기관(32)은 메인 보디(30)에 힌지되어 있는 제1 샤프트형 단부(32')와, 이 제1 샤프트형 단부(32')와 평행하지만 거리 E만큼 떨여져 있는 제2 샤프트형 단부(32")로 구성된다. 그러므로, 제1 샤프트형 단부(32')는 크랭크 기관(32)의 구동축에 대응하는 축 X와 정렬되고, 제2 샤프트형 단부(32")는 축 Xm과 동축으로 주축 X에 대하여 거리 E만큼 오프셋되어 있는 이 크랭크 기관(32)의 피동축과 정렬된다.
수컷형 부재(10)는 이 제2 샤프트형 단부(32") 상에 힌지되며, 따라서 이 제2 샤프트형 단부(32")는 고정된 암컷형 부재 축 Xf를 중심으로 하여 공전할 수 있는 데, 즉 그것의 중심 Om이 반경 E이고 중심이 Om인 원을 그릴 수 있다.
결과적으로, 수컷형 부재(10)의 축 Xm은 주축 X와 정렬되어 있는 암컷형 부재의 축 Xf를 중심으로 하여 궤도 공전 운동을 행하는 반면, 암컷형 부재(20)는 고정된 보디(30)의 주축 X을 중심으로 자전한다.
수컷형 부재(10)의 두 개의 종속적인 자유도를 얻기 위하여, 크랭크 기관(32)과 암컷형 부재(20)가 독립적인 운동을 행할 수 있다.
엔진으로 사용되는 경우, 용적형 회전식 스크루 머신은 작동 유체의 용적 변위로부터 도출되는 에너지를 기계적인 에너지로 변환하는 반면, 예컨대 그 용적형 회전식 스크루 머신이 펌프로 사용되는 경우, 그것 역시 크랭크 기관(32)의 운동으로부터 도출되는 전동 수단(31)의 기계적인 에너지를 작동 매체의 용적 변위로 전환한다. 그러한 용적형 스크루 머신의 효율을 향상시키기 위하여, 크랭크 기관(32)과 암컷형 부재(20) 양자 모두 회전 운동을 행할 수 있다.
용적형 스크루 머신은 크랭크 기관(32) 형태의 메인 동기화 커플링 링크와, 그 크랭크 기관(32)에 평행한 크랭크 기관(34) 및 기어(36, 38, 40) 형태의 추가적인 동기화 기구를 더 포함한다.
암컷형 부재(20)와 크랭크 기관(32) 사이의 동적인 커플링은 1-채널 회전 전동 수단(31)에 의하여 구동되는 암컷형 부재(20)의 회전시에 크랭크 기관(32)을 공전시킨다.
그러나, 대칭 차수 Nf가 Nm-1이기 때문에, 요소들의 자동적인 맞물림에 의하여 동기화가 수행되지 않으며, 기어 구동을 감속 또는 배속시키는 형태로 선택될 수 있는 동적인 커플링을 마련하는 것이 필요하다.
결국, 회전식 스크루 머신은 암컷형 부재(20)의 회전시에 크랭크 기관(32)의 운동을 허용하도록 암컷형 부재(20)와 크랭크 기관(32) 사이의 동적인 커플링을 포함한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 동적인 커플링은 보디(30) 내의 피벗 링크에 힌지되어, 한편으로는 암컷형 부재(20)의 내측 링 기어(38)와 맞물릴 수 있고, 다른 한 편으로는 크랭크 기관(32)상에 마련된 기어(40)와 맞물릴 수 있는 이붙이 휠(toothed wheel)과 같은 적어도 하나의 커플링 기관(36)을 구비할 수 있다.
트로코이드형 머신(trochoidal machine)은 암컷형 부재(10)의 원형 진행 운동 및 암컷형 부재의 축 Xf를 중심으로 한 수컷형 부재의 축 Xm의 공전을 허용하는 추가적인 크랭크(34)를 더 구비한다.
각 크랭크(32, 34)는 각기 제1 크랭크형 단부(32', 34')와 제2 크랭크형 단부(32", 34")를 구비한다. 제1 크랭크형 단부(32')는 기어(40)와 연동하고, 크랭크형 단부(34')는 보디(30)와 연동하며, 제2 크랭크형 단부(32", 34")는 수컷형 부재(10) 내에 힌지되고 제1 크랭크형 단부(32', 32")와는 평행하지만 거리 E만큼 떨어져 있다. 수컷형 부재(10)는 크랭크형 단부(32", 34") 양자 모두와 연동하며, 이에 따라 수컷형 부재(10)는 원형 진행 운동을 행할 수 있는데, 즉, 그것의 축이 반경 E와 중심 Of를 갖는 원을 그릴 수 있다. 크랭크 기관(32)과 크랭크 기관(34)의 편심도 E는 같다.
커플링 기관(36, 38, 40)과 크랭크 샤프트(34)는 수컷형 부재의 자전 운동과 암컷형 부재의 회전 운동의 동기화를 허용하는 싱크로나이저를 형성한다.
크랭크 기관(32)와 수컷형 부재(20) 사이의 전동비는 기어휠(36, 38, 40), 특히 기어(38, 40)의 이빨의 수 Z38 및 Z40에 의하여 결정된다.
Z38/Z40=2 인 경우,
부재(20)의 180도의 회전 각도마다 각도 사이클(angular cycle)이 수행된다.
엔진으로 사용되는 경우, 도 1의 용적형 스크루 머신은 작동 물질의 에너지를 전동 수단(32)으로 전달되는 기계적인 에너지로 전환한다. 반대로, 그 스크루 머신이 예컨대 펌프로 사용되는 경우, 그것은 전동 수단으로부터 도출되는 기계적인 에너지를 작동 유체 에너지로 전환한다.
도 3은 수컷형 부재(110)가 원형 진행 운동을 행하여 도 1에 도시된 스크루 머신과 유사하게 작동하지만 수컷형 표면과 암컷형 표면 사이의 대칭 번호 비가 다른 용적형 3차원 회전식 스크루 머신의 다른 형태를 예시하고 있다. 여기에서, 수컷형 부재(110)의 외측 표면(112)은 횡단면(도 4 참조)에 있어서 2-아크 트로코이드(114) 형태를 갖는 반면, 암컷형 부재(120)의 내측 표면(122)은 횡단면(도 4 참조)에 있어서 3-아크 외측 엔벌로프(124)(Nf = 3) 형태이다.
여기에서도, 수컷형 부재(110)는 크랭크 기관(32) 및 크랭크(34)와 연동하여 원형 진행 운동을 수행하고 있는데, 즉, 수컷형 부재(110)의 축 Xm은 궤도 공전 운동을 수행할 수 있는 반면, 고정된 보디(30) 내에서 보디와 피벗 링크로 힌지되어 있는 암컷형 부재(120)는 자전할 수 있다.
그러나, 이 경우에는, 형상 형성 아크의 수에 있어서 암컷형 표면(124)의 경우(Nm+1)가 수컷형 표면(122)의 경우보다 더 크기 때문에, 암컷형 부재(120)와 수컷형 부재(110)는 자동 동기화를 제공하는 동적인 쌍을 형성한다.
도 3의 용적형 스크루 머신은 다음과 같은 방식으로 작동한다.
크랭크 기관(32)(도3)을 자전시키는 경우, 크랭크(34)와의 연동으로 인하여, 수컷형 부재(110)는 원형 진행 운동을 수행하고, 수컷형 부재의 축 Xm은 암컷형 부재의 축 Xf을 중심으로 반경 E의 원통을 그리지만, 수컷형 부재는 자전하지 않는다.
수컷형 부재(110)의 운동의 결과, 수컷형 표면(112)이 암컷형 부재(120)의 내측 표면(122)과 자동적으로 맞물려서, 수컷형 부재(120)를 보디(30)의 주축 X와 정렬되어 있는 그것의 축 Xf를 중심으로 크랭크 기관(32)과 동일한 방향으로 자전시킨다.
도 5는 수컷형 부재(110)가 원형 진행 운동을 하는 용적형 3차원 스크루 머신의 다른 한 가지 형태를 예시하고 있고, 도 6은 도 5의 VI-VI 선에서 취한 횡단면도인데, 이 스크루 머신은 도 3에 도시된 스크루 머신(Nm=2 및 Nf=3)과 유사하게 작동하지만, 1-채널 회전 수단(31)이 하나의 크랭크 대신 두 개의 평행한 크랭크(34)와 연결되어 있다는 점에서 다르게 연결되어 있다.
한편, 여기에서도, 수컷형 부재(110)는 적어도 두 개의 평행한 크랭크(34)와 연동하여 원형 진행 운동을 수행한다. 다른 한편으로, 여기에서는 크랭크 기관(32)이 없고, 고정 보디(30) 내에서 피벗 링크로 힌지되어 있는 것은 암컷형 부재(120)로서 1-채널 전동 수단(31)에 의하여 구동되어 회전 가능하다. 각 크랭크(34)는 보디(30) 내에 힌지되어 있는 크랭크형 단부(34')와 수컷형 부재(110) 내에 힌지되어 있는 크랭크형 단부(34")를 구비한다. 크랭크(34)는 서로 평행하며 거리 E 만큼의 간격을 두고 위치 된다. 그 수컷형 부재(110)는 그 두 개의 크랭크형 단부(34")와 연동하여 축 Xm이 반경 E 및 중심 Of를 갖는 원 내에서 공전할 때 원형 진행 운동을 수행할 수 있다. 여기에서, 이들 크랭크(34)의 편심도는 E가 되도록 선택된다.
1-채널 전동 수단(31)에 의하여 암컷형 부재(120)가 직접 구동됨에 따라, 도 3에 도시된 바와 같은 특정 크랭크 기관(32)은 불필요하다. 실제, 여기에서는 크랭크(34)가 크랭크형 기구처럼 작동한다.
도 5의 용적형 회전식 스크루 머신은 다음과 같은 방식으로 작동한다. 전동 수단(31)이 암컷형 부재(120)를 보디(30)의 주축 X와 일치하는 그것의 축 Xf을 중심으로 하여 각속도 ω1으로 회전시키면, 암컷형 부재(120)의 내측 표면(122)이 수컷형 부재(110)의 외측 표면(112)과 상호 작용하여 수컷형 부재(110)를 평행한 크랭크(34) 상에서 암컷형 부재(120)와 동일한 방향으로 원형 진행 운동시킨다. 수컷형 부재(110)가 원형 진행 운동을 수행할 때, 수컷형 부재의 축 Xm은 공전 각속도 ω0로서 반경 E 및 중심 Of를 갖는 원을 그리지만, 수컷형 부재(110)는 선회하지 않는다(ω2=0).
이 경우, ω0/ω1 = 3이고, ω2=0 이며, 회전(부재(120))시 측정된 각도 사이클은 180°이다.
도 7은 두 개의 자유도-그중 하나는 독립적임-를 갖는 3차원 용적형 회전식 스크루 머신의 다른 한 가지 형태를 나타내고 있다. 여기에서는, 도 1의 경우처럼, 암컷형 부재(20)가 원형 진행 운동을 수행할 수 있는 반면, 1-채널 회전 수단(31)에 연결된 수컷형 부재(10)는 주축 X와 동축인 그것의 축 X를 중심으로 자전할 수 있다.
여기에서도, 암컷형 프로파일(24)의 형상 형성 아크의 수가 수컷형 프로파일(14)의 것보다 작기 때문에(Nf=2 및 Nm=3, 도 8 참조), 수컷형 표면(12)과 암컷형 표면(22) 사이에 동적인 커플링을 제공하는 것이 필요하다.
수컷형 부재(10)는 일단부가 샤프트(42)로 연장되며, 그 샤프트에는 외측 링 기어(44)가 기계적으로 고정되어 있다. 수컷형 부재(10)의 타단부는 보디(30) 내에서 피벗 링크로 힌지되어 주축 X를 중심으로 회전할 수 있다. 외측 링 기어(44)는 보디(30) 내에서 피벗 링크로 힌지되어 있는 복수의 기어(46)와 연속적으로 맞물려 이들 기어(46)를 자전 운동으로서 구동시킨다. 기어(44, 46)의 이빨의 수 Z44 및 Z46는
Z44/Z46=3
이 되도록 선택된다.
각 기어(46)에는 각 기어(46)의 축(46')으로부터 거리 E 만큼 중심이 벗어난 크랭크 샤프트(48)가 마련되어 있다. 평행한 크랭크 샤프트(48)가 피벗 링크로 암컷형 부재(20) 내에 배치된다.
상기 요소(42, 44, 46)는 도 1의 스크루 머신의 크랭크 기관(32), 기어(30), 기어(36) 및 내부 링 기어(38)와 비교되어야 한다.
도 7에 도시된 용적형 스크루 머신의 작동은 암컷형 부재(20)의 원형 진행 운동으로 진행된다. 이 스크루 머신에서는, 수컷형 부재(10)가 회전 수단(31)에 의하여 구동될 때, 그 회전 수단은 기어 휠(44, 46)을 회전시키고, 따라서 크랭크 샤프트(48)를 공전시킨다. 크랭크 샤프트(48)의 회전으로 인하여, 암컷형 부재(20)의 축 Xf는 수컷형 부재의 축 Xm을 중심으로 하여 궤도 공전 운동을 수행하는데, 즉, 암컷형 부재의 중심 Of는 반경 E 및 중심 Om을 가지고 수컷형 부재(10)와 동일한 방향으로 원을 그린다.
전술한 스크루 머신들의 실시예에 있어서, 편심도 E의 선택은 동기화 기어 휠(도 1의 36, 38, 40 및 도 7의 44, 46)의 직경 값에는 아무런 영향을 주지 않는다.
도 9는 도 1의 회전식 스크루 머신과 유사하지만 3개의 자유도-그 중 두 개가 독립적임-용적형 회전식 스크루 머신을 예시하고 있다. 이 용적형 회전식 스크루 머신은 스크루 형상(2-아크)의 암컷형 부재(20)와, 3-아크 수컷형 부재(10)(도 10 참조)와, 고정된 보디(30)와, 주축 X를 갖는 보디(30) 내에서 피벗 링크로 힌지되어 있는 크랭크 기관(32)을 구비한 크랭크형 기구를 포함하며, 따라서 수컷형 부재(10)의 축 Xm은 주축 X와 정렬되어 있는 암컷형 부재 축 Xf를 중심으로 하여 공전할 수 있고, 암컷형 부재(20)는 주축 X를 중심으로 회전 수단(131)과 함께 회전할 수 있다.
대칭 차수 Nf가 Nm-1이기 때문에, 요소들의 자체적인 맞물림에 의해서 동기화가 이루어지지 않으며, 암컷형 부재와 수컷형 부재 사이에 동적인 커플링을 마련하는 것이 필요하다.
결국, 크랭크 기관(32)과 암컷형 부재(20)는 2-채널 회전 전동 수단(131)에 링크될 수 있다. 암컷형 부재(20)는 회전 전동 수단의 두 개의 채널 중 하나에 연결되는 반면, 크랭크 기관(32)는 회전 전동 수단의 두 개의 채널 중 다른 하나에 연결된다.
스크루 머신의 두 개의 독립 자유도를 갖는 전동 수단의 2-채널 연결 수단 하에서, 암컷형 부재(20) 또는 크랭크 기관(32)의 임의의 두 개의 회전 각속도가 규정될 수 있는(독립적인 자유도) 반면, 수컷형 부재(10)의 제3 자전 각속도(종속적인 자유도)는 두 개의 자유 속도의 차동적인 함수(differential function)로서 스크루 머신에 설정될 수 있다. 이 경우에, 추가적인 동기화 수단은 불필요하다.
반대로, 1-채널 전동 수단(31) 하에서(도 11 참조), 소정 머신과의 커플링은 하나의 독립적인 자유도 채널을 통해서 수행되고, 스크루 머신의 단위당 독립적인 자유도의 양을 감소킬 수 있게 하면서 세 개의 기계 요소(수컷형 부재(10), 암컷형 부재(20) 또는 크랭크 기관(32)) 중 임의의 두 개를 연결시키기 위해서는 그 스크루 머신에는 추가적인 동기화 수단이 도입되어야 한다.
추가적인 자유도는 암컷형 부재(20)의 자전 운동이다.
예를 들면, 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 수컷형 부재(10)가 암컷형 부재(20)에 견고하게 고정되어 회전 수단(131)과 함께 회전할 수 있도록 보디(30)에 힌지되어 있는 피니언(52)과 맞물리는 내측 링 기어(50)를 일 단부에서 제공한다. 행성 기어 전동부(50, 52)는 개별적으로 각각 수컷형 부재(10) 및 암컷형 부재(20)와 교접되는 반면, 크랭크 기관(32)과 암컷형 부재(20)는 2-채널 회전 수단(131)에 연결된다.
다른 기어들로 인하여, 크랭크 기관(32)이 한 방향으로 회전하면, 수컷형 부재(10)는 크랭크 기관(32)과 동일한 방향으로 중심 Of의 원을 그리는 반면, 그 수컷형 부재(10)는 반대 회전 방향으로 자전한다. 실제, 수컷형 부재 축 Xm의 궤도 공전 및 수컷형 부재(10)의 자전 운동은 방향이 반대이다.
역회전하는 용적형 3차원 회전식 스크루 머신, 즉 암컷형 부재(20)의 공전 속도와 크랭크(32)와 수컷형 부재의 축 Xm의 궤도 공전 속도가 동일하지만 방향이 반대인 회전식 스크루 머신을 얻기 위해서는, 그 다른 기어들이, 예컨대 다음과 같이 선택될 수 있다. 내측 링 기어(50)는 E의 3배, 즉 3×E와 동일한 내측 반경을 가지며, 외측 기어(52)는 2×E와 동일한 외경을 갖는다. 따라서, 각 기어(50, 52)의 이빨의 수 Z50 및 Z52의 비는
Z50/Z52 = 3/2
가 되도록 선택된다.
도 9의 역회전하는 용적형 3차원 회전식 스크루 머신의 동작은 다음과 같다. 회전 수단(131)에 의하여, 한편으로는, 크랭크 기관(32) 및 그와 동시에 암컷형 요소(20)를 회전시킬 때, 크랭크 기관(32)으로 인하여, 수컷형 부재 축 Xm은 주축 X을 중심으로 하여 궤도 공전 운동을 수행하며, 다른 한편으로, 수컷형 부재(10)의 내측 링 기어(50)의 수컷형 부재(20)에 연결된 외측 기어(52)와의 상호 작용으로 인하여, 수컷형 부재(10)가 자전 운동을 수행한다. 이들 양 운동, 즉 수컷형 부재 축 Xm의 자전 및 궤도 공전의 조합은 수컷형 부재(10)의 행성 운동을 발생시킨다.
수컷형 부재와 암컷형 부재의 교접된 표면들 사이의 챔버를 개폐하는 공정의 속도에 비례하는 스크루 머신의 효율은 그 스크루 머신의 각도 사이클의 지속기에 의하여 결정된다. 도 9에 도시된 스크루 머신에 있어서, 각도 사이클은 270도로서 이러한 형태의 공지의 스크루 머신에서보다 두 배 미만인데, 그 이유는 작동 챔버를 형성하는 두 개의 부재가 상대적으로 동시적인 운동을 하고 있을 때 그 각도 사이클이 수행되기 때문이다.
그러나, 도 9의 스크루 머신에 대하여 가장 좋은 결과는 수컷형 부재(10)의 공전 속도가 암컷형 부재(20)의 회전 속도와 같고 회전 방향이 반대일 때 얻어진다. 이 경우, 암컷형 부재(20)를 회전시키고 보디(30)상의 수컷형 부재(10)와 함께 크랭크(32)를 공전시킴에 의하여 발생되는 기계적인 강도는 동일하고 방향이 반대이며, 따라서 결과적인 모멘트는 실질적으로 없다. 이러한 종류의 스크루 머신은 진동이 회피되어야 하거나 크게 제한되어야 하는 경우에 사용된다.
도 11은 도 9의 회전식 스크루 머신과 유사하지만 세개의 자유도-그 중 하나는 독립됨-를 갖고, 1-채널 회전 수단(31)을 구비하는 용적형 회전식 스크루 머신을 예시하고 있다. 이 용적형 회전식 스크루 머신은 스크루 형상(2개의 아크)의 암컷형 부재와, 3-아크 수컷형 부재(10)(도 12 참조)와, 고정된 보디(30)와, 크랭크형 기구를 구비하고, 그 크랭크형 기구는 주축 X를 갖는 보디(30) 내에서 피벗 링크로 힌지되는 크랭크 기관(32)을 포함하며, 이에 따라 수컷형 부재(10)의 축 Xm이 주축 X와 정렬되어 있는 암컷형 부재 축 Xf를 중심으로 공전할 수 있고, 암컷형 부재(20)는 주축 X를 중심으로 자전할 수 있다.
회전 수단이 크랭크 기관(32) 및 암컷형 부재(20) 모두에 연결되는 것을 피하기 위하여, 그리고 암컷형 프로파일(24)의 형상 형성 아크의 수가 수컷형 프로파일(22)의 수보다 작기 때문에, 회전식 스크루 머신은 행성 기어 전동부를 구비한다. 양측 기어의 내측/외측 맞물림 배치에 따라, 행성 기어 전동부(50, 52)는 암컷형 부재(20)를 크랭크 기관의 운동에 대하여 동일한 방향 또는 반대 방향으로 구동한다.
이러한 추가적인 운동을 제공하기 위하여, 회전식 스크루 머신은 추가적인 싱크로나이저를 구비하는데, 이 싱크로나이저는 행성 기어 전동부를 구비한다. 이 추가적인 싱크로나이저를 운동 방향의 인버터 또는 회전형 또는 고정형 쿨리스를 구비한 쿨리스 기구 형태로 만드는 것도 가능하다.
예를 들면, 도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 수컷형 부재(10)는 그 일단부에서 내측 링 기어(50)를 제공하고, 그 링 기어(50)는 암컷형 부재(20)에 견고하게 고정되어 보디(30) 내에 힌지되는 피니언(52)과 맞물린다.
수컷형 부재(10)와 암컷형 부재(20) 사이의 다른 운동을 동기화하기 위하여, 회전식 스크루 머신은 싱크로나이저를 더 구비한다. 예를 들면, 그 수컷형 부재(10)는 그것의 타단부에서 피니언(54)를 제공하고, 이 피니언이 보디(30) 내에 고정된 내측 링 기어(56)와 맞물린다.
그 다른 기어들로 인하여, 크랭크 기관(32)이 일 방향으로 회전할 때, 수컷형 부재(10)의 축 Xm은 유사한 방향으로 회전하는데, 즉 수컷형 부재의 축 Xm은 크랭크 기관(32)과 동일한 회전 방향으로 중심 Of의 원을 그리는 반면, 수컷형 부재(10)는 반대 회전 방향으로 자전한다. 실제, 수컷형 부재의 축 Xm의 궤도 공전과 수컷형 부재(10)의 자전 운동은 방향이 반대이다.
역회전하는 용적형 3차원 회전식 스크루 머신, 즉 암컷형 부재(20)의 회전 속도와 수컷형 부재의 축 Xm의 궤도 공전 속도는 동일하지만 방향은 반대인 회전식 스크루 머신을 얻기 위하여, 그 다른 기어들은 예컨대 다음과 같이 선택될 수 있다. 내측 링 기어(50)는 E의 3배, 즉 3×E와 동일한 내측 반경을 갖고, 외측 기어(52)는 2×E와 동일한 외측 반경을 갖는다. 그러므로, 각 기어(50, 52)의 이빨의 수 Z50 및 Z52의 비는
Z50/Z52=3/2
가 되도록 선택된다.
내측 링 기어(56)는 4×E와 동일한 내측 반경을 갖고, 외측 기어(54)는 3×E와 동일한 외측 반경을 갖는다.
그러므로, 각 기어(56, 54)의 이빨의 수 Z56 및 Z54의 비는
Z56/Z54=4/3
가 되도록 선택된다.
역회전식 용적형 3차원 회전식 스크루 머신의 동작은 다음과 같이 진행된다. 크랭크 기관(32)을 회전시킬 때(1-채널 회전 수단(31)을 매개로), 한편으로는 수컷형 부재의 축 Xm이 주축 X를 중심으로 하여 궤도 공전 운동을 수행하고, 다른 한편으로, 수컷형 부재(10)의 기어(54)는 고정된 내측 링 기어(56)의 내측 표면상에서 롤링되어 수컷형 부재(10)가 자전 운동을 수행하도록 한다. 두 운동, 즉 자전 운동과 궤도 공전 운동의 조합은 수컷형 부재(10)의 행성 운동을 발생시킨다. 또한, 내측 링 기어(50)는 암컷형 부재(20)의 기어(52)를 회전시키는데, 이는 크랭크 기관의 방향에 따라 역회전으로 회전한다.
도 13은 암컷형 부재(20)의 하나의 독립적인 회전 자유도를 갖고, Nf=Nm-1 인 역회전하는 용적형 스크루 머신의 종단면도이며, 도 14는 도 13의 XIV-XIV 선에서 취한 횡단면도로서, 그 용적형 스크루 머신은 도 11의 스크루 머신(Nf=2 및 Nm = 3)과 유사하지만 1-채널 회전 수단(31)을 달리 연결한다.
수컷형 부재(10)는 주축 X와 일치하는 암컷형 부재 축 Xf를 중심으로 행성 운동을 수행할 수 있으며, 암컷형 부재(20)는 주축 X를 중심으로 회전할 수 있고, 기계적으로 1-채널 전동 수단(31)에 연결된다.
암컷형 부재(20)는 프로파일(24)을 가지며, 수컷형 부재(10)는 프로파일(14)을 갖는다. 스크루 머신은 도 11에서 설명된 것과 동일한 행성 기어 전동부(54, 56)를 구비하지만, 다른 하나의 행성 기어(150, 152)가 전술한 선행 행성 기어(50, 52)를 대체하고 있다.
양 기어의 내측/외측 교접 배치에 따라, 행성 기어 전동부(150, 152)는 Z150/Z152=3/2 의 관계를 갖는데, 식에서 Z150와 Z152는 각각 기어(150, 152)의 이빨의 수를 나타낸다. 따라서, 여기에서는 기어(152)(외측 교접)가 암컷형 부재(20)상에 배치되어 1-채널 수단(31)에 연결되고, 기어(150)(내측 교접)가 수컷형 부재(10)상에 배치된다.
독립적인 자유도는 암컷형 부재(20)의 회전이고, 종속 자유도는 수컷형 부재(10)의 운동(수컷형 부재의 자전 및 그것의 축 Xm의 공전)이다. 이들 두 개의 종속적인 운동을 발생시키기 위하여, 스크루 머신은 전술한 행성 기어 전동부(54, 56)를 구비하는 추가적인 싱크로나이저를 포함한다. 예를 들면, 행성 기어 전동부(54, 56)는 Z56/Z54=4/3 의 관계를 갖는데, 식에서 Z56와 Z54 는 각각 기어(56, 54)의 이빨의 수를 나타낸다.
상기 기어들로 인하여, 수컷형 부재(10)의 축 Xm은 수컷형 부재 축 Xm을 중심으로 한 수컷형 부재(10)의 자전 방향과 반대 방향으로 공전을 행하여 반경 E 및 중심 Of의 원을 그린다. 암컷형 부재(20)는 수컷형 부재 축 Xm의 공전과는 반대 방향으로 고정된 축 Xf를 중심으로 회전을 수행한다.
암컷형 부재(20)의 회전 속도와 수컷형 부재의 축 Xm의 회전 속도는 같지만 방향은 반대이다. 다른 기어들은, 예컨대 다음과 같이 선택될 수 있다. 내측 링 기어(150)는 3×E(E의 3배)의 내측 반경을 가지며, 외측 기어(152)는 2×E의 외측 반경을 갖는다. 내측 링 기어(56)는 4×E의 내측 반경을 가지며, 수컷형 부재(10)의 외측 기어(54)는 3×E의 외측 반경을 갖는다.
용적형 3차원 스크루 머신의 작동은 다음과 같이 진행된다. 암컷형 부재(20)와 기어(152)가 회전하는 경우, 그것들의 1-채널 회전 수단(31)에 대한 연결로 인하여, 수컷형 부재(10)와 기어(150, 54)가 주축 Xf를 중심으로 행성 운동을 수행한다. 수컷형 부재(10)의 기어(54)가 고정된 내측 링 기어(56)의 내측 표면상에서 롤링됨에 따라, 수컷형 부재(10)는 그것의 축 Xm을 중심으로 자전하며, 그것의 축 Xm은 축 X를 중심으로 공전한다. 또한, 내측 링 기어(152)는 수컷형 부재(10)의 기어(150)를 회전시켜, 수컷형 부재의 축 Xm을 암컷형 부재(20)의 속도와 동일한 각속도로서 반대 방향으로 공전시킨다.
도 13에서 설명된 스크루 머신의 각도 사이클은 암컷형 부재(20)의 각도 회전인 270°와 같다.
도 15는 세 개의 자유도와 2-채널 회전 수단(131)을 구비하는 역회전하는 용적형 3차원 회전식 스크루 머신의 다른 형태의 종방향 단면도이다. 실제, 이 스크루 머신은 수컷형 부재(110)가 행성 운동을 수행하고, 암컷형 부재(120)가 자전하는 전술한 스크루 머신(도 9)과 비교되어야 하지만, 이제는 수컷형 부재(110)가 두 개의 아크로 이루어지는 공칭 프로파일(114)을 가지며, 암컷형 부재(120)는 세 개의 아크로 이루어지는 공칭 프로파일(124)를 갖는다(도 16 참조).
이 경우, 형상 형성 아크의 수에 있어서는 암컷형 프로파일(124)에 대한 것이 수컷형 프로파일(114)에 대한 것보다 크다(Nf=Nm+1)고 하는 사실 때문에, 암컷형 부재(120)와 수컷형 부재(110)가 이들 부재 사이의 자체적인 동기화 및 동기화 커플링을 제공하는 동적인 쌍을 형성하며, 도 9의 기어 휠(50, 52)의 동적인 커플링은 불필요하다.
2-채널 전동 수단(131)의 두 개의 출구는 각각 기계적으로 암컷형 부재(120) 및 크랭크(32)에 연결되어 암컷형 부재(120)의 그것의 고정된 축 Xf를 중심으로 한 회전(제1의 독립적인 속도)과 주축 X를 중심으로 한 수컷형 부재의 축 Xm의 공전(제2의 독립적인 속도)를 발생시켜, 결과적인 모멘트가 거의 없는 역회전 머신을 형성한다.
이 스크루 머신은 도 9에 도시된 스크루 머신과 유사하게 작동한다. 수컷형 부재(110)는 크랭크(32)상에 힌지되어 크랭크 기관(32)이 회전할 때 수컷형 부재의 축 Xm을 중심으로 하여 자전을 수행하며, 보디(30)에 힌지된 암컷형 부재(120)는 주축 X를 중심으로 회전할 수 있다.
2-채널 회전 수단(131)은 암컷형 부재(120)의 회전 및 크랭크 기관(32)의 공전에 관한 두 가지의 독립적인 속도를 발생시키는데, 이들은 서로 동일하지만 방향은 반대이다.
그러므로, 크랭크(32)가 공전할 때, 수컷형 부재(110)는 행성 운동을 수행하며, 그 과정에서, 자체 동기화로 인하여, 수컷형 프로파일(114)은 암컷형 프로파일(124)과 상호 작용하며, 그 후 수컷형 부재(110)는 가동축 Xm을 중심으로 회전한다(제3의 종속적인 속도). 수컷형 부재(110)는 암컷형 부재(120)와 동일한 방향으로 자전한다. 도 15의 스크루 머신의 각도 사이클은 수컷형 부재(120) 또는 크랭크 기관(32)의 각도 회전의 180도와 같다.
도 9 및 도 15에 도시된 스크루 머신에는 세 개의 자유도-그 중 두 개는 독립됨-가 있고 양의 전환 에너지 전달은 독립적으로 회전 또는 공전되는 두 개의 기계적인 채널을 통해서 2-채널 수단(131)에 의하여 수행된다.
상기 세 가지 운동(동기화 커플링 링크 또는 수컷형 부재 또는 암컷형 부재의 회전, 공전 또는 자전) 중 임의의 두 가지 운동의 각속도가 서로 독립적인 것으로 규정될 수 있다. 각 회전의 초기 단계 및 방향이 정해지고, 상기 각속도의 값들은 다음 식과 일치하게 선택된다.
k1ω1+k2ω2+ω3=0
식 중, ω1과 ω2는 상기 교접된 부재들의 그들의 축을 중심으로 한 각속도를 나타내며,
ω3는 동기화 커플링 링크의 각속도를 나타내고,
k1과 k2 는 커플링 상수를 나타내며,
여기에서, 교접된 부재들의 회전 각속도 값은 다음 관계로부터 정해지는데,
(z-1)ω1-zω2+ω0=0
식 중, ω1은 엔벌로프 표면(enveloping surface)이 곡선형 표면 형태를 갖는 부재의 그것의 축을 중심으로 한 각속도이며,
ω2는 엔벌로프 표면이 상기 곡선형 표면이 형성된 표면 그룹의 내측 또는 외측 엔벌로프의 형상을 갖는 부재의 그것의 축을 중심으로 한 회전 각속도이고,
ω0는 행성 운동을 수행하는 그 부재의 축의 궤도 공전 각속도이며,
z는 정수로서 z > 1 이다.
도 17은 세 개의 자유도와 1-채널 회전 수단(31)을 갖는 다른 한 가지 형태의 실시예인 역회전식 용적형 3차원 회전식 스크루 머신의 종단면도이다. 실제, 이 스크루 머신은 수컷형 부재(10)가 행성 운동을 수행하고, 암컷형 부재(20)가 자전하는 도 11의 전술한 스크루 머신과 비교되어야 하지만, 이제 수컷형 부재(110)는 두 개의 아크로 구성되는 공칭 프로파일(114)을 가지며, 암컷형 부재(120)는 세 개의 아크로 구성되는 공칭 프로파일(124)을 갖는다.
암컷형 부재(120)와 크랭크 기관(32) 사이에 인버터(58)가 배치되어 암컷형 부재(20)의 자전 운동과 수컷형 부재 축 Xm의 주축 X를 중심으로 한 공전 운동 사이의 운동 방향을 역전시켜, 결과적인 모멘트가 거의 없는 역회전식 스크루 머신을 형성할 수 있다.
이 스크루 머신은 도 11에 도시된 스크루 머신과 유사하게 작동한다. 수컷형 부재(110)는 크랭크 기관(32)과 연동하여 주축 X를 중심으로 한 행성 운동을 수행하며, 암컷형 부재(120)는 보디(30) 내에 힌지되어 주축(X)를 중심으로 자전할 수 있다. 암컷형 부재(120)는 운동 방향 인버터(58)를 통해서 크랭크 기관(32)과 기계적으로 연결된다. 인버터(58)는 암컷형 부재(120) 및 크랭크 기관(32)에 대하여, 예컨대 수컷형 축 Xm의 궤도 공전에 대하여 동일한 속도를 유도하지만, 두 운동은 반대 방향으로 발생한다.
크랭크 기관(32)을 회전시킬 때(1-채널 회전 수단(31)을 매개로), 수컷형 부재(110)는 행성 운동을 수행하며, 수컷형 프로파일(114)이 암컷형 프로파일(124)과 상호 작용할 때 발생하는 자체 동기화로 인하여, 암컷형 부재가 자전한다. 인버터(58)를 통한 크랭크 기관(32)의 회전으로 암컷형 부재(120)는 이 크랭크 기관(32)의 회전 속도와 동일한 각속도로 반대 방향으로 회전한다. 수컷형 부재(110)는 암컷형 부재(120)가 회전하는 방향과 동일한 방향으로 자전한다.
도 19는 수컷형 부재(110)가 행성 운동을 행하는 용적형 3차원 스크루 머신으로서, 도 9에 도시된 스크루 머신과 유사하게 작동하지만 속도비가 다른 형태의 스크루 머신을 예시하고 있다. 도 19에서는, 하나의 독립적인 자유도, 즉 암컷형 부재(120)의 회전이 있다. 수컷형 부재(110)의 자전 및 공전은 종속적인 운동이다. 수컷형 부재(110)의 자전 각속도는 -3 임의단위(arbitrary units)이고, 그것의 축 Xm의 공전 각속도는 +3 임의단위인데, 즉 그 각속도들은 값은 같지만 방향은 반대이다. 암컷형 부재(120)의 그것의 고정된 축 Xf를 중심으로 한 회전 각속도는 -1 임의단위이다. 여기에서, 수컷형 부재(110)의 외측 표면(112)은 단면도에 있어서 2-아크 트로코이드(Nm = 2) 형태를 갖는 반면, 암컷형 부재(120)의 내측 표면(122)은 3-아크 외측 엔벌로프(Nf=Nm+1=3)의 형태를 갖는다.
여기에서도, 수컷형 부재(110)는 크랭크 기관(59)에 기계적으로 견고하게 연결되고, 그 크랭크 기관의 메인 크랭크(59")는 지점(62)에서 수컷형 부재(110)에 기계적으로 견고하게 연결된다. 수컷형 부재의 중심 Om이 좌표계의 초기 위치로서 취해지는 경우, 상기 지점(62)은 좌표(0; E)를 갖는다. 크랭크 기관(59)의 크랭크 핀(59')은 메인 크랭크(59")로부터 2E의 거리만큼 연장되고 암컷형 부재 축 Xf를 따라 배치된다.
메인 크랭크(59")와 크랭크 핀(59')상에는, 직선형 홈, 예컨대 고정된 보디(30)에 마련된 쿨리스(61) 내에서 슬라이드 가능하게 두 개의 슬라이더(60)가 힌지된다. 이들 쿨리스(61)의 종축은 직각이다.
크랭크 기관(59), 슬라이더(60) 및 쿨리스(61)는 조합되어, 암컷형 부재의 고정된 축 Xf을 중심으로, 수컷형 부재(110)와 함께 크랭크 기관(59)의 보디(30)에 대한 행성 운동을 발생시키도록 의도된 궁극적인 쿨리스 기구를 형성한다. 암컷형 부재(120)는 보디(30) 내에 힌지되고 1-채널 전동 수단(31)에 기계적으로 연결되며, 따라서 그것의 고정된 축 Xf를 중심으로 하여 이 전동 수단에 의하여 회전될 수 있다.
그러나, 이 경우에는, 암컷형 표면(122)이 형상 형성 아크의 수에 있어서 수컷형 표면(112)보다 크기 때문에(Nf=Nm+1), 암컷형 부재(120)와 수컷형 부재(110)는 쿨리스 기구(59, 60, 61)를 사용 가능하도록 자체 동기화만으로 동적인 쌍을 형성하여 수컷형 부재(110)의 행성 운동을 제공한다.
도 19의 용적형 회전식 스크루 머신은 다음과 같은 방식으로 작동한다. 1-채널 회전 수단(31)이 암컷형 회전 부재(120)를 그것의 고정된 축 Xf를 중심으로 회전시키는 경우, 곡선형 표면(122, 112)의 연동 및 크랭크 기관(59)과 슬라이더(60)와 쿨리스(61)의 연동으로 인하여, 수컷형 부재(110)가 행성 운동을 수행하는데, 즉 수컷형 부재 축 Xm은 반경 E와 중심 Of의 원 내에서 공전하며, 슬라이더(60)는 쿨리스(61) 내에서 진폭 4E의 왕복 운동을 수행한다. 수컷형 부재(110)가 동일한 속도로 자전 및 공전하기 때문에, 수컷형 표면(112)의 암컷형 부재(120)의 내측 표면(122)과의 자동적인 맞물림이 이루어져, 수컷형 부재(110)의 그것의 가동 축 Xm을 중심으로 한 자전과, 암컷형 부재(120)의 그것의 고정 축 Xf-보디(30)의 주축 X와 일치함-를 중심으로 한 회전이 동일한 방향으로 이루어지게 한다.
도 19의 스크루 머신의 각도 사이클은 암컷형 부재(120)의 90도의 회전 각도와 동일하다.
그러한 종류의 용적형 3차원 회전식 스크루 머신의 효율을 향상시키기 위하여, 기계적으로, 또는 작동 매체를 통해서 서로 결합될 수 있는 수컷형 부재와 암컷형 부재의 수를 증가시키는 것도 또한 가능하다. 추가적인 수컷형 부재와 암컷형 부재가 상기 수컷형 부재 및 암컷형 부재와 일렬로 배치될 수도 있고, 또한 도 20에 예시되어 있는 바와 같이 그것들의 표면이 기계적으로 접촉하여 추가적인 챔버를 형성하도록 상기 수컷형 부재와 암컷형 부재 내부에 동축으로 배치될 수 있다.
도 20을 참조하면, 이 도면에서는 예컨대 4개의 부재(500, 600, 700, 800)가 서로 맞물려 있다. 제1의 2-아크 부재(500)(수컷형)가 제1의 3-아크 부재(600)의 내측 3-아크 프로파일(624)(이들 그룹의 외측 엔벌로프) 내에 맞물려 있다. 이 제1의 3-아크 부재(600)는 제1의 2-아크 부재(500)에 대해서는 암컷형 부재이지만 제2의 2-아크 부재(700)에 대해서는 수컷형 부재인데, 이 수컷형 부재(600)의 외측 프로파일(614)(이들 그룹의 내측 엔벌로프)은 상기 제2의 2-아크 부재(700)의 내측 프로파일(724) 내에 맞물려 있다. 그것은 수컷형 부재이기도 하면서 암컷형 부재이기도 한 이 제2의 2-아크 부재(700)의 경우에도 동일하게 발생하며, 그 제2의 2-아크 부재의 외측 프로파일(714)(2-아크 초기 트로코이드)는 최소 3-아크 부재(800)의 내측 3-아크 프로파일(824)(이 그룹의 외측 엔벌로프) 내에 맞물려 있다. 이 특별한 경우에 있어서는, 부재(700)가 부재(500)에 기계적으로 연결될 수 있고, 부재(600)는 부재(800)에 연결될 수 있으며, 작동 챔버(11)의 수는 3개에서 9개로 증가되었다.
그 용적형 3차원 회전식 스크루 머신은 메인 수컷형 및 암컷형 부재와 일렬로 배치되어(예시되지 않음) 이들 부재에 기계적으로 견고하게 연결되는 적어도 하나의 부가적인 수컷형 및 암컷형 부재를 구비하여, 여기에서 추가적인 작동 챔버를 형성할 수 있다.
또한, 전술한 용적형 3차원 스크루 머신은 모두 원통형 표면으로 이행되는 암컷형 및 수컷형 표면을 구비할 수 있다.
이제, 그러한 용적형 3차원 회전식 스크루 머신의 작동 챔버에서 매체가 어떻게 변위되고 있는지 설명하겠다.
동기화 커플링 링크 및 적어도 두 세트의 감싸는(enclosing) 교접 부재 및 삽입되는(enclosed) 교접 부재의 상호 연결된 회전 운동이 수행된다. 그 초기 상태에서 상기 세트들의 부재들은 함께 모든 작동 챔버를 형성하는 수컷형 부재와 암컷형 부재 사이에 소정 세트의 용적을 형성할 수 있도록 그들 공통의 고정된 축을 중심으로 하여 서로에 대하여 회전한다. 이들 용적은 사이클로이드(cycloid) 또는 트로코이드 형상으로 만들어지거나 또는 상기 표면들의 단편(fragments)형상으로 만들어진 표면들에 의하여 한정되는데, 이들은 함께 전체 작동(변위) 챔버를 형성한다.
상기 세 가지 운동(수컷형 부재의 자전 및 궤도 공전, 그리고 암컷형 부재의 회전) 중 두 가지 운동은 서로 독립된다.
예를 들어, 도 21을 참조하면, 7개의 요소(10n)가 함께 고정되어 정점(A1, A2, A3)을 갖는 도 11의 3-아크 수컷형 부재(10)을 형성하며, 수컷형 프로파일(12)은 외측 표면(Nm=3)의 형태로 만들어진다. 7개의 요소(20n)은 또한 함께 내측 표면을 형성하는 암컷형 부재(20)를 형성한다. 암컷형 부재(20)의 각 요소는 암컷형 부재 축 Xf에 관하여 대칭 차수 Nf를 갖는 원통형 표면에 의하여 반경 방향으로 한정되는 (예컨대, Nf=Nm-1=2의 2-아크 에피트로코이드(epitrochoid) 형상의) 횡단면을 갖는다. 내외측 표면의 교점의 수 z는 3이다(z=3). 축 Xm 및 Xf는 거리 E(편심도)만큼 서로 떨어져 있다.
도 21은 또한 스크루 머신의 길이 L에 따른 각각의 수컷형 부재(10) 또는 암컷형 부재(20)를 구성하는 7개의 요소의 7개의 각도 위치(a, b, c, d, e, f, g)를 선도로서 예시하고 있다. 암컷형 부재와 수컷형 부재는 각각 그것들의 축 Xm 및 Xf 둘레로 일방향으로 회전된다. 주기 Pm은 전체 작동 챔버가 형성되는 b-f로, 즉 작동 챔버의 단부의 면적의 모든 변동 주기가 수행되는 전술한 부분으로 나타나는데, 즉 그 주기 Pm은 작동 챔버의 완전한 개폐에 대응한다.
교접된 세트의 암컷형 부재와 수컷형 부재의 쌍방 회전(birotative turn) 주기의 비는 Nm/Nf=3/2와 같다. 수컷형 부재와 암컷형 부재는 총 3개의 작동 챔버를 형성하고 단부가 공간적인 시프트(spatial shift) Pm/3으로 변동하는 3개의 영역(SA1A2, SA2A3, SA3A1)을 한정한다.
전체 용적의 회전 주기 b-f 또는 축방향 주기에서의 그 부재들의 회전 각도 비는 프로파일(14, 24)의 형상 형성 아크들의 대칭 차수의 비에 비례하여 선택되며, 따라서 암컷형 부재(20)(트로코이드)이 z회 회전하면, 수컷형 부재(10)(내측 엔벌로프)는 z-1회 회전하게 되어, 폐쇄 횡단면 면적 SA1A2, SA2A3, SA3A1 을 갖는 모든 변위 챔버를 형성할 수 있다.
초기 위치로서 취해진 위치 b에서, 폐쇄 면적 SA2A3 이 최소값을 갖는다. 위치 c에서, 수컷형 부재(10)의 요소들(10n)은 그것들의 수컷형 부재 축 Xm을 중심으로 하여 시계 방향으로 각도 Ψm=90°에 걸쳐 회전되고, 암컷형 부재(20)의 요소들(20n)은 Xf 축 둘레로 Ψf=135°의 각도에 걸쳐 회전된다. 회전 각도비 Ψf/Ψ m는 3/2이다.
위치 d에서, 초기 위치 b에 대한 회전 각도는 수컷형 부재(10)의 경우 180°이고, 암컷형 부재(20)의 경우 270°이다. 예를 들면, 폐쇄 면적 SA2A3 은 위치 d에서 최대값을 갖는다.
수컷형 부재(10)와 암컷형 부재(20)가 전술한 회전을 수행할 때, 수컷형 부재와 암컷형 부재의, 각 회전에서 비두께(specific thickness) 및 나란한 위치와 관련하여 조합적으로 취해지는 모든 요소들은 용적이 분별 단계로서 3차원적으로 변화하고 작동 챔버의 용적의 축방향 운동이 가능하도록 전체 작동 챔버를 형성한다.
요소들의 수를 무한대로 증대시키고 그것들의 축방향 두께를 0까지 감소시켜곡선형 교접 표면들을 형성함에 있어서, 수컷형 부재(10)와 암컷형 부재(20) 사이의 모든 작동 챔버의 용적의 축을 따른 3차원 변화가 매끄럽게 나타난다.
요소들의 수에 따라, 아크의 수 및 회전 운동 속도와 방향, 그리고 전체 용적의 축방향 주기가 달라지게 된다.
교접된 쌍의 수컷형 요소(10n)와 암컷형 요소(20n)는 자립형(self-sufficient)이다. 챔버로부터 챔버로의 축방향 운동 과정은 다른 작동 매체의 여러 가지 다른 열역학적 변환(압축, 팽창 등)을 수행하는데, 그것이 하나의 작동 챔버(11)로부터 다른 하나의 작동 챔버로의 용적의 축방향 운동 과정이 단부벽, 추가적인 보디, 가스 분배 요소, 밸브 등을 사용하지 않고 수행될 수 있는 이유이다.
도 21에는 3개의 그러한 용적이 있고, 그들 사이의 공간적인 위상 천이(phase shift)는 120°이다. 도 22의 개략도는 수컷형 부재(10)가 암컷형 부재(20) 내에서 행성 운동을 하고 있고, 그 암컷형 부재(20)는 스크루 머신의 주축을 중심으로 하여 회전하고 있는 용적형 회전식 스크루 머신에 있어서의 온동 변환 방법을 설명한다.
대칭 차수가 Nm인 수컷형 부재는 공전하는데, 즉 그것의 축 Xm이 암컷형 부재 축 Xf를 중심으로 하여, 각도 θ에 걸쳐 각속도 ω0=+ω로, 반경이 E인 부분 원통을 그린다. 또한, 고정된 암컷형 부재(20)에서, 수컷형 부재(10)는 그것의 축 Xm을 중심으로 +ω/3의 각속도로 그것의 궤도 공전 운동과 동일한 방향으로 자전하며, 따라서 3개의 정점(A1, A2, A3)은 암컷형 부재(20)와 계속해서 접촉하면서 암컷형 부재의 에피트로코이드 프로파일(24)상에서 슬라이드한다. 암컷형 부재(20)의 내측 표면은 대칭 차수 Nm-1(예컨대, 2-아크 에피트로코이드)의 원통형 표면에 의해서 반경 방향으로 한정된다.
수컷형 부재(10)의 행성 운동에 있어서, 암컷형 부재(20)는 정지되어 있는 반면, 횡단면 내에서 고려되는 작동 용적들은 원을 그리고, 전체 작동 용적들은 요소들의 종축을 따라 축방향 운동을 수행한다.
초기 위치에서, 수컷형 부재(10)는 그 수컷형 부재의 축 Xm을 중심으로 b-f의 스크루 회전 주기(Pm)를 가지며, 암컷형 부재(20)는 그것의 축 Xf를 중심으로 주기 Pm=3/2의 주기(Pm)를 갖는다. 도 21에서, 주기 b-f는 작동 챔버의 완전한 개폐 주기이다. 암컷형 부재(20)가 고정되어 있는 경우, 수컷형 부재의 축 Xm의 공전 각속도는 ω0=ω이며, 수컷형 부재(10)의 그것의 가동 축 Xm을 중심으로 한 자전 각속도는
ω2=ω0/3=ω/3
이다.
본 발명에 따르면, 암컷형 및 수컷형 부재와 동기화 커플링 링크의 세 가지 운동 중 독립적인 임의의 두 가지 운동이 결정될 수 있으므로, 본 발명자들은 ω0 = +ω에서 (도 21에 도시되지 않은 크랭크 기구에 의해서 수행되는) 수컷형 부재(10)의 축 Xm의 역회전 공전 및 ω1=-ω에서 고정된 축을 중심으로 한 암컷형 부재(20)의 추가적인 회전을 결정하였는데, 즉 +ω에서의 수컷형 부재의 축 Xm과 암컷형 부재의 축 Xf를 중심으로 한 크랭크 기구의 공전이 연속해서 행해진다.
종속적인 각속도 ω2는 가동축 Xm을 중심으로 한 수컷형 부재(10)의 자전으로서, 전술한 수식 (z=3에서):(3-1)(-ω)-3ω2+ω=0 에 의해서 결정된다. 그러므로,
ω2=-ω/3
이다.
고정된 암컷형 부재(20)에서 운동을 변환하는 행성법에 있어서의 수컷형 부재와 암컷형 부재 사이의 하나의 폐쇄된 용적의 축방향 이동의 각도 사이클은 암컷형 부재(20)의 축 Xf를 중심으로 한 수컷형 부재 축 Xm의 540° 공전마다 수행된다.
본 발명에 따르면, 회전(부재(20)) 또는 공전(크랭크)시에 측정되는 각도 사이클은 θ=270°이며, 자전(부재(10))에서 측정되는 각도 사이클은 ψ=θ/Nm=90°이다.
본 발명자들은, 세 가지 회전 운동이 이루어지는 경우, 수컷형 요소들의 추가적인 독립된 회전 운동 자유도가 초래되고, 그것들 중 두 가지가 독립적으로 선택된다는 것을 알았다. 각 회전의 초기 위상 및 방향이 정해지고, 상기 켤레 요소 세트의 회전 각속도 값은 다음 수학식들과 일치하게 선택된다.
K1ω2+K2ω2+ω3=0
(z-1)ω1-zω2+ω0=0
식 중, ω1, ω2 는 암컷형 부재와 수컷형 부재의 그들 축을 중심으로 한 자전 속도이고,
ω3 는 동기화 커플링 링크의 회전 속도이며,
K1, K2 는 커플링 상수이고,
ω0 는 암컷형 부재 축 Xf를 중심으로 회전하는 수컷형 축 Xm의 공전 운동의 각속도이며,
z는 상기 암컷형 부재 표면과 수컷형 부재 표면의 내측 및 외측 엔벌로프의 교점들(A1, A2, A3)의 갯수로서 1 보다 큰 정수일 수 있다.
독립 각속도 중 임의의 두 가지는 임의의 방법으로 선택될 수 있으며, 상수 및 제3 종속 속도는 전술한 수학식에 의해서 결정된다.
두 가지의 독립된 속도의 값과 z 값을 특정한 후, 그것들을 전술한 수학식에 대입하여 종속적인 속도 값과 상수를 얻는다.
교접 요소들의 회전 운동의 추가적인 자유도를 생성하기 위하여, 양 부재의 추가적인 쌍방 회전 운동이 도입된다. 도 22에 도시되어 있는 바와 같이, 수컷형 부재(10)와 암컷형 부재(20)는 그것들의 중심 Om 및 Of를 중심으로 하여 한 방향으로(수컷형 부재의 축의 공전과 반대로), 수컷형 부재(10)의 경우에는 -2/3ω의 각속도로, 그리고 암컷형 부재(20)의 경우에는 ω1=ω의 각속도로 추가로 회전한다.
이 경우, 수컷형 부재(10)는
ω2=ω/3 - 2ω/3=-ω/3 인 그것의 중심 Om을 중심으로 한 주속의 전체 속도(overall speed)와,
Of에 관하여 ψ=-θ/Nm의 회전각을 얻는다(도 22의 각도 ψ는 수컷형 부재의 중심 Om을 가로지르는 축 Xm을 중심으로 한 둘레 방향 회전 또는 자전을 나타내며, 각도 θ는 암컷형 부재 중심 Of를 가로지르는 고정축 Xf를 중심으로 한 암컷형 부재의 회전각을 나타낸다). 수컷형 부재의 중심 Om은 원 ω0=+ω 및 각도 θ 내에서 그것의 행성 운동을 구속하고, 암컷형 부재(20)에는 속도 ω1=-ω이 부여된다. 이는, 이 경우에, 삼각 수컷형 부재의 정점(A1, A2, A3)이 하이포트로코이드(hypotrochoid)를, 그리고 동시에 암컷형 부재의 중심 Of를 중심으로 하여 회전하는 암컷형 부재의 에피트로코이드를 따라 -ω의 각속도로 슬라이드하게 되는 것을 나타낸다.
소정 운동을 회전 운동, 행성 운동, 원형 진행 운동의 다른 조합으로 변환하는 다른 형태가 가능하다. 역회전 변형예의 경우, 본 발명자들은 ω0=+1, ω1=-1, 그리고 z=3의 내측 엔벌로프를 갖는 수컷형 부재를 결정한다. 결과적으로, 전술한 수학식에서의 이들 값들의 치환은 k=-1, ω2=-1/3을 제공한다.
도 22에 도시되어 있는 바와 같이, 각도 사이클은 암컷형 부재의 축 Xf를 중심으로 한 암컷형 부재의 -270°의 회전각으로 감소한다. 그것은 사이클의 각도 지속기가 운동을 3개의 정점을 갖는 수컷형 부재와 암컷형 부재의 정지 에피트로코이드로 변환하는 공지의 가장 흡사한 행성법과 비교하여 절반으로 감소되고, 따라서 주어진 회수의 공전마다 수행되는 사이클의 수가 2배 증가된다고 하는 사실을 나타내는 것으로, 이는 또한 용적형 스크루 머신의 열역학적 사이클을 강화시킨다.
또한, 도 22에 도시되어 있는 바와 같이 동일한 속력으로 반대 방향으로, 즉 역회전으로 회전하는 수컷형 부재(10)의 축과 암컷형 부재(20)는 그 스크루 머신의 지지부상에서의 모멘트와 반작용 모멘트의 조합된 모멘트를 현저히(0까지) 감소시킨다.
수컷형 부재(10)의 행성 운동은 다음과 같이 표현될 수 있다.
식 중, 및 는 수컷형 부재의 공전 및 자전 속도의 단위 벡터이다.
암컷형 부재와 수컷형 부재의 쌍방 회전(birotation)은 다음과 같이 표현된다.
식 중, 는 암컷형 부재(20)의 회전각 속도 회전의 단위 벡터이다.
비로테이션 운동과 행성 운동을 더하면, 다음을 얻을 수 있다.
선행 수학식들로부터, 일 군의 커브의 내측 및 외측 엔벌로프 형태의 행성 운동을 수행하는 부재의 단부 부분의 프로파일과 그 부재의 그것의 고정된 축을 중심으로 회전하는 초기 곡선 형태의 프로파일을 수행하면, 행성 운동을 행하는 요소의 축의 공전 각속도에 대한 후자의 각속도 관계가 k이고, 행성 부재의 그것의 축의 공전 각속도에 대한 행성 부재의 자전 운동 각속도의 관계는
이다.
그러므로, 예로서, z=3, 외측 엔벌로프를 갖는 수컷형 부재의 행성 운동 및 암컷형 부재와 수컷형 부재의 그들의 축을 중심으로 한 추가적인 회전으로 다음과 같은 결과를 얻는다.
1) 암컷형 부재의 중심 Of를 중심으로 한 수컷형 부재의 축의 공전의 γ=90°인 각도 사이클, 그리고 θ=45°, k=-5, k1=-5 및 k2=-3.
2) 수컷형 부재의 그 수컷형 부재 중심 Om을 중심으로 한 수컷형 부재의 자전의 γ=90°인 각도 사이클, 그리고 θ=135°, k=-1, k1=-1 및 k2=-1/3.
다음과 같은 운동 전환 형태가 가능하다.
1) 암컷형 부재와 수컷형 부재 사이에 운동의 전달이 없는 경우. 이 경우, 이들 부재의 운동은 교접 요소들의 동적인 상호 작용없이 동기화 링크에 의하여 정해진다.
2) 상호 작용하는 교접 부재들에 의한 회전 전달이 있는 경우. 이 경우, 암컷형 부재와 수컷형 부재의 곡선형 표면들이 기계적으로 접촉하여 동적인 쌍을 형성하고, 상기 쌍으로 암컷형 부재와 수컷형 부재 사이에 운동의 전달이 수행된다.
임의의 수의 추가적인 암컷형 부재와 수컷형 부재의 동적인 교접(kinematics conjugation)이 가능한데, 이들 부재는 회전 운동 및 행성 운동이 가능하게 추가적인 동기화 수단에 장착되고, 여기에서는 메인 요소들과 부가적인 요소들이 서로 나란히 또는 서로의 공동 내에 나란히 배치될 수 있다.

Claims (22)

  1. 주축 X를 갖는 보디와, 수컷형 부재(10; 110; 500; 600; 700)와 그 수컷형 부재를 감싸는 암컷 형 부재(20; 120; 600; 700; 800)로 이루어지는 두 개의 부재를 구비하는 용적형 회전식 스크루 머신으로서, 상기 수컷형 부재(10; 110; 500; 600; 700)의 외측 표면이 수컷형 표면(12; 112)을 형성하고, 상기 암컷형 부재의 내측 표면은 암컷형 표면(22; 122)을 형성하며, 상기 수컷형 표면(12; 112)과 암컷형 표면(22; 122)은 상호 평행하고 거리 E만큼의 간격을 두고 배치되는 개별적인 축 Xm 및 Xf를 구비하는 나선형 표면들이며, 상기 수컷형 표면(12; 112)과 암컷형 표면(22; 122)은 상기 수컷형 표면(12; 112)과 암컷형 표면(22; 122)의 선형 접촉부(A1, A2, A3)의 형성 및 상기 수컷형 부재(10; 110; 500; 600; 700)와 암컷형 부재(20; 120; 600; 700; 800) 상대적인 변위에 의하여 적어도 하나의 작동 챔버(11)를 형성하고, 상기 수컷형 표면(12; 112)과 암컷형 표면(22; 122)은 또한 그 기구의 횡단면의 공칭 프로파일(nominal profile)에 의해서 상기 축 Xm 및 Xf를 중심으로 하여 형성되며, 상기 수컷형 표면(12; 112)의 상기 프로파일은 상기 수컷형 부재의 축 Xm 상에 배치되는 중심 Om에 관하여 대칭 차수 Nm을 갖는 수컷형 프로파일(14; 114; 514; 614; 714)을 형성하고, 상기 암컷형 표면(22; 122)의 프로파일은 상기 암컷형 부재의 축 Xf 상에 배치되는 중심 Of에 대하여 대칭 차수 Nf를 갖는 암컷형 프로파일(24; 124; 624; 724; 824)를 형성하며, 상기 회전식 스크루 머신은 상기 주축 X와 상기 축 Xm 및 Xf 중 하나와의 사이에 편심도 E를 발생시키는 크랭크형 기구(32; 34; 48; 59)를 구비하는 메인 동기화 커플링(main synchronizing coupling)을 더 구비하는 것인 회전식 스크루 머신에 있어서,
    상기 수컷형 부재(10; 110; 500; 600; 700)와 상기 암컷형 부재(20; 120; 600; 700; 800) 중 제1 부재가 상기 보디(30) 내에 힌지되어 있고, 회전 운동에 따라 그것의 고정된 축(Xm; Xf)을 중심으로 하여 자체적으로 회전 가능하며,
    상기 크랭크형 기구(32; 34; 48; 59)는 상기 수컷형 부재(10; 110; 500; 600; 700)와 상기 암컷형 부재(20; 120; 600; 700; 800) 중 제2 부재에 연결되어 상기 제2 부재의 축(Xf; Xm)이 반경으로 상기 거리 E를 갖는 궤도 공전 운동(orbital revolution motion)에 따라 상기 제1 부재의 고정된 축(Xm; Xf)을 중심으로 하여 회전할 수 있도록 하고,
    상기 회전식 스크루 머신은 상기 자전 운동(swiveling motion)과 상기 궤도 공전 운동을 서로에 대하여 동기화시켜 상기 수컷형 표면(12; 112)과 상기 암컷형 표면(22; 122)이 함께 맞물리도록 하는 메인 싱크로나이저(34, 40, 36, 38; 44, 46, 48; 54, 56; 58)를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 스크루 머신.
  2. 제1항에 있어서, 상기 크랭크형 기관(32; 59) 또는 상기 제1 부재(10; 110; 500; 600; 700; 20; 120; 600; 700; 800)에 연결되는 회전 전동 수단(31; 131)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 스크루 머신.
  3. 제2항에 있어서, 상기 회전 전동 수단(131)은 2-채널 회전 수단(131)인 것을 특징으로 하는 회전식 스크루 머신.
  4. 선행 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수컷형 표면(12; 122)과 암컷형 표면(22; 122)은 기계적으로 접촉하여 상기 제1 부재(10; 110; 500; 600; 700)와 제2 부재(20; 120; 600; 700; 800) 사이의 운동 전달을 허용하는 동적인 쌍(kinematic pair)을 형성하는 것을 특징으로 하는 회전식 스크루 머신.
  5. 선행 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 보디에 연결되어 상기 제2 부재(20; 120; 600; 700; 800; 10; 110; 500; 600; 700)가 그것의 축을 중심으로 하여 회전할 수 있도록 하는 부가적인 싱크로나이저(50, 52)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 스크루 머신.
  6. 제5항에 있어서, 상기 부가적인 싱크로나이저는 행성 기어 전동부(50, 52)를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 스크루 머신.
  7. 제5항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 크랭크형 기관(32; 34; 48; 59)에 연결되고, 또한 상기 수컷형 부재(10; 110; 500; 600; 700) 또는 암컷형 부재(20; 120; 600; 700; 800) 중 하나에 연결되는 회전 전동 수단(31; 131)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 스크루 머신.
  8. 선행 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 싱크로나이저는 양 부재(10; 500; 600; 700; 20; 600; 700; 800)의 동적인 커플링 기구(40, 36, 38; 44, 46, 48)를 또한 구비하고, 상기 동적인 커플링 기구는 상기 보디(30) 내에 힌지되는 적어도 하나의 커플링 기구(36; 46)를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 스크루 머신.
  9. 제8항에 있어서, 상기 동적인 커플링 기구는 기어 전동부(40, 36, 38; 44., 46, 48)를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 스크루 머신.
  10. 선행 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 싱크로나이저는 행성 기어 전동 부(54, 56)를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 스크루 머신.
  11. 선행 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 싱크로나이저는 인버터(58)를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 스크루 머신.
  12. 선행 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 싱크로나이저는 쿨리스 기구(coulisse mechanism)(59, 60, 61)를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 스크루 머신.
  13. 선행 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수컷형 부재 및 암컷형 부재와 일렬로 배치되는 적어도 하나의 부가적인 수컷형 부재 및 암컷형 부재(500; 600; 700; 600; 700; 800)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 스크루 머신.
  14. 선행 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수컷형 부재 및 암컷형 부재의 표면이 기계적으로 접촉하여 부가적인 챔버(11)를 형성하도록 상기 수컷형 부재 및 암컷형 부재(500; 600; 700; 600; 700; 800) 내부에 배치되거나 감싸는 제3 부재를 적어도 더 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 스크루 머신.
  15. 선행 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 암컷형 대칭 차수 Nf는 Nm-1 인 것을 특징으로 하는 회전식 스크루 머신.
  16. 제1항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 암컷형 대칭 차수 Nf는 Nm+1 인 것을 특징으로 하는 회전식 스크루 머신.
  17. 선행 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수컷형 표면과 암컷형 표면은 원통형 표면으로 이행될 수 있는 것을 특징으로 하는 회전식 스크루 머신.
  18. 용적형 스크루 머신에서 운동을 변환하는 운동 변환 방법으로서,
    (a) 상기 용적형 스크루 머신의 작동 챔버 내의 작동 물질 에너지 및 기계적인 에너지의 양(positive)의 전환된 흐름에 의하여 수컷형 부재와 암컷형 부재 및 동기화 커플링 링크 형태의 스크루 교접 요소들의 상호 연결된 운동을 발생시키는 단계;
    (b) 수컷형 부재와 암컷형 부재 중 하나를 두 개의 기계적인 회전 자유도를 갖는 행성 운동으로 구동하는 단계로서, 이들 2개의 회전 자유도 중 하나는 다른 부재의 고정된 중심축에 대하여 독립적인 자유도인 것인, 행성 운동으로 구동하는 구동 단계; 및
    (c) 상기 양의 전환 에너지 흐름을 상기 스크루 머신의 독립적인 기계적 회전 자유도를 통해서 전달하는 단계를 포함하는 것인 운동 변환 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 운동 변환 방법은 제2의 독립적인 회전 운동 자유도로 상기 수컷형 부재와 암컷형 부재 및 동기화 커플링의 링크의 차동적으로 연결된 운동(differentially connected motion)을 발생시키고, 상기 양의 전환 에너지 흐름을 상기 스크루 머신의 두 가지 독립적인 기계적 회전 자유도를 통한 두 가지 흐름의 형태로 전달하는 것인 운동 변환 방법.
  20. 제18항 및 제19항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제3의 적어도 하나의 종속적인 회전 운동 자유도는 수컷형 부재와 암컷형 부재 및 동기화 커플링 링크의 운동을 변환하는 과정에서 발생될 수 있고, 상기 스크루 머신 내부의 양의 전환 에너지 흐름의 일부는 단위 당 독립적인 자유도의 수(the number of independent degrees of freedom per unity)를 감소시키면서 상기 스크루 머신의 추가의 종속적인 기계적 회전 자유도를 통해서 운동을 변환하는 데 사용될 수 있는 것인 운동 변환 방법.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 부재들의 각속도는 다음과 같은 표현식에 따라 결정될 수 있으며,
    k1ω1+k2ω2+ω3=0
    식 중, ω1과 ω2는 상기 켤레 부재의 그들 축을 중심으로 한 각속도를 나타내며,
    ω3는 동기화 커플링 링크의 각속도를 나타내고,
    k1과 k2 는 커플링 상수를 나타내며,
    여기에서, 켤레 부재들의 회전 각속도 값은 다음 표현식으로부터 정해지고,
    (z-1)ω1-zω2+ω0=0
    식 중, ω1은 엔벌로프 표면(enveloping surface)이 곡선형 표면 형태를 갖는 부재의 그것의 축을 중심으로 한 각속도이며,
    ω2는 엔벌로프 표면이 상기 곡선형 표면이 형성된 일 군의 표면들의 내측 또는 외측 엔벌로프의 형상을 갖는 부재의 그것의 축을 중심으로 한 회전 각속도이고,
    ω0는 행성 운동을 수행하는 그 부재의 축의 궤도 공전 각속도이며,
    z는 정수로서 z > 1 인 운동 변환 방법.
  22. 제18항 내지 제21항 중 어느 하나의 항에 있어서, 세 가지 회전, 즉 교접된 요소들 중 하나의 그것들의 고정된 축을 중심으로 한 회전, 동기화 커플링 링크와 행성 운동을 행하는 부재의 축의 공전 및 가동축을 갖는 부재의 자전 중 임의의 두 가지가 서로 동기화될 수 있는 것인 운동 변환 방법.
KR1020057000891A 2002-07-17 2003-07-14 용적형 회전식 스크루 머신 및 용적형 스크루 머신에서의 운동 변환 방법 KR20050056938A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02291806A EP1382853B1 (en) 2002-07-17 2002-07-17 Rotary screw machine and method of transforming a motion in such a machine
EP02291806.4 2002-07-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050056938A true KR20050056938A (ko) 2005-06-16

Family

ID=29762720

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057000891A KR20050056938A (ko) 2002-07-17 2003-07-14 용적형 회전식 스크루 머신 및 용적형 스크루 머신에서의 운동 변환 방법
KR1020057000848A KR20050056935A (ko) 2002-07-17 2003-07-14 용적형 회전식 스크루 머신에서의 운동 변환 방법 및 회전식 스크루 머신

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057000848A KR20050056935A (ko) 2002-07-17 2003-07-14 용적형 회전식 스크루 머신에서의 운동 변환 방법 및 회전식 스크루 머신

Country Status (15)

Country Link
US (2) US7540728B2 (ko)
EP (2) EP1382853B1 (ko)
JP (3) JP2005533216A (ko)
KR (2) KR20050056938A (ko)
CN (2) CN100473834C (ko)
AT (1) ATE318374T1 (ko)
AU (6) AU2003281083A1 (ko)
CA (2) CA2492345A1 (ko)
DE (1) DE60209324T2 (ko)
ES (1) ES2259070T3 (ko)
IL (2) IL166224A (ko)
MX (2) MXPA05000634A (ko)
RU (2) RU2336436C2 (ko)
UA (2) UA83632C2 (ko)
WO (6) WO2004007967A1 (ko)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60209324T2 (de) * 2002-07-17 2006-11-09 Elthom Enterprises Ltd. Rotierende Schraubenmaschine und Methode zur Umwandlung einer Bewegung in einer solchen Maschine
US20070014681A1 (en) * 2003-09-24 2007-01-18 Normand Beaudoin Retrorotating, post-rotating and birotating prime movers
US20070264147A1 (en) * 2004-01-14 2007-11-15 Elthom Enterprises Limited Method of Transforming Energy in a Rotary Screw Machine of Volumetric Type
US20080310982A1 (en) * 2007-06-12 2008-12-18 General Electric Company Positive displacement flow separator with combustor
US20100071458A1 (en) * 2007-06-12 2010-03-25 General Electric Company Positive displacement flow measurement device
RU2008148909A (ru) * 2008-12-12 2010-06-20 Андрей Викторович Бродовский (RU) Роторно-поршневая машина объемного действия
US8083508B2 (en) * 2010-01-15 2011-12-27 Blue Helix, Llc Progressive cavity compressor having check valves on the discharge endplate
US8764424B2 (en) 2010-05-17 2014-07-01 Tuthill Corporation Screw pump with field refurbishment provisions
EP2505335A3 (de) * 2011-03-31 2013-07-03 EBE Reineke & Eckenberg GbR Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines strangförmigen Profils oder Schlauches aus Kunststoff- oder Kautschukmasse
US10087758B2 (en) 2013-06-05 2018-10-02 Rotoliptic Technologies Incorporated Rotary machine
US9670727B2 (en) * 2013-07-31 2017-06-06 National Oilwell Varco, L.P. Downhole motor coupling systems and methods
EP3108142B1 (en) 2014-02-18 2017-11-15 Vert Rotors UK Limited Rotary positive-displacement machine
US11035364B2 (en) 2015-05-29 2021-06-15 Sten Kreuger Pressure changing device
US10001123B2 (en) * 2015-05-29 2018-06-19 Sten Kreuger Fluid pressure changing device
CN105351009B (zh) * 2015-09-28 2017-12-15 南京航空航天大学 锥形压缩膨胀一体机及方法
JP6139637B2 (ja) * 2015-11-06 2017-05-31 中国特殊株式会社 二重螺旋ポンプ
CN106996307B (zh) * 2017-03-20 2019-03-05 无锡市海鸿精工机械制造有限公司 涡轮、气体压缩方法及装置、涡轮气动静压高速马达
EP3850189A4 (en) 2018-09-11 2022-06-15 Rotoliptic Technologies Incorporated SEALING IN HELICAL TROCHOIDAL LATHES
US11815094B2 (en) 2020-03-10 2023-11-14 Rotoliptic Technologies Incorporated Fixed-eccentricity helical trochoidal rotary machines
US11802558B2 (en) 2020-12-30 2023-10-31 Rotoliptic Technologies Incorporated Axial load in helical trochoidal rotary machines
CN114278567B (zh) * 2021-12-28 2023-02-21 安徽杰博恒创航空科技有限公司 一种用于空气压缩机的散热装置

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1968113A (en) * 1930-08-02 1934-07-31 Comstock & Wescott Rotary engine or the like
US2085115A (en) * 1934-05-02 1937-06-29 Moineau Rene Joseph Louis Gear mechanism
US2525265A (en) * 1945-09-13 1950-10-10 Robbins & Myers Glandless pump
US3168049A (en) * 1961-09-26 1965-02-02 Mono Pumps Africa Pty Helical gear pumps
US3208391A (en) * 1963-04-23 1965-09-28 Flygts Pumpar Ab Screw pump
GB1024874A (en) * 1963-10-04 1966-04-06 Birmingham Small Arms Co Ltd Improvements in or relating to rotary piston internal combustion engines
US3299822A (en) * 1965-03-31 1967-01-24 Mono Pumps Ltd Helical gear pump
US3910733A (en) * 1969-09-18 1975-10-07 Leslie H Grove Rotary mechanism having at least two camming elements
FR2146526A5 (ko) 1971-07-16 1973-03-02 Leroy Marcel
US3975120A (en) * 1973-11-14 1976-08-17 Smith International, Inc. Wafer elements for progressing cavity stators
JPS54129212A (en) * 1977-12-28 1979-10-06 Orszagos Koolaj Gazipari Multiipurpose axial flow apparatus
JPS54108110A (en) * 1978-02-06 1979-08-24 Kuchiejiyuda Robinson Rotary engine
DE2932728C2 (de) * 1979-08-13 1984-01-26 Danfoss A/S, 6430 Nordborg Rotationskolbenmaschine, insbesondere Motor
US4424013A (en) * 1981-01-19 1984-01-03 Bauman Richard H Energized-fluid machine
FR2506861A1 (fr) * 1981-06-01 1982-12-03 Girette Bernard Perfectionnements aux pompes ou moteurs hydrauliques a engrenages helicoidaux (turbines a vis)
US4639202A (en) * 1985-02-06 1987-01-27 Mahanay Joseph W Gerotor device with dual valving plates
ATE69485T1 (de) * 1985-07-22 1991-11-15 Inst Burovoi Tekhnik Schraubenvorrichtung.
US5139400A (en) * 1989-10-11 1992-08-18 Ide Russell D Progressive cavity drive train
US5108273A (en) * 1990-08-30 1992-04-28 Robbins & Myers, Inc. Helical metering pump having different sized rotors
FR2683001B1 (fr) * 1991-10-23 1994-02-04 Andre Leroy Machine volumetrique axiale.
US6093004A (en) * 1998-02-12 2000-07-25 Zenergy Llc Pump/motor apparatus using 2-lobe stator
RU2140018C1 (ru) * 1998-05-13 1999-10-20 Бродов Михаил Ефимович Способ преобразования движения в машине объемного расширения (вытеснения) и объемная машина горбаня-бродова
US6195990B1 (en) * 1999-01-13 2001-03-06 Valeo Electrical Systems, Inc. Hydraulic machine comprising dual gerotors
DE19945871A1 (de) * 1999-09-24 2001-03-29 Leybold Vakuum Gmbh Schraubenpumpe, insbesondere Schraubenvakuumpumpe, mit zwei Pumpstufen
EP1370748A1 (fr) * 2001-03-15 2003-12-17 Normand Beaudoin Machines poly inductives et turbines differentielles
AU2003229184A1 (en) * 2002-05-17 2003-12-02 Normand Beaudoin Retro-mechanical, post-mechanical, bi-mechanical traction engines
DE60209324T2 (de) * 2002-07-17 2006-11-09 Elthom Enterprises Ltd. Rotierende Schraubenmaschine und Methode zur Umwandlung einer Bewegung in einer solchen Maschine
US20070014681A1 (en) * 2003-09-24 2007-01-18 Normand Beaudoin Retrorotating, post-rotating and birotating prime movers
US7264452B2 (en) * 2004-12-29 2007-09-04 Sbarounis Joaseph A Rotor position control for rotary machines

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005104239A (ru) 2005-08-27
IL166223A0 (en) 2006-01-15
EP1382853B1 (en) 2006-02-22
DE60209324T2 (de) 2006-11-09
IL166224A (en) 2010-04-15
DE60209324D1 (de) 2006-04-27
RU2005104242A (ru) 2005-09-10
WO2004007967A1 (en) 2004-01-22
UA83632C2 (ru) 2008-08-11
US20060018779A1 (en) 2006-01-26
IL166223A (en) 2008-11-03
US20060127259A1 (en) 2006-06-15
MXPA05000634A (es) 2005-08-19
UA83802C2 (ru) 2008-08-26
IL166224A0 (en) 2006-01-15
WO2004007965A1 (en) 2004-01-22
JP2005533216A (ja) 2005-11-04
MXPA05000633A (es) 2005-08-19
CN100478570C (zh) 2009-04-15
RU2336436C2 (ru) 2008-10-20
KR20050056935A (ko) 2005-06-16
US7553138B2 (en) 2009-06-30
AU2003250438A1 (en) 2004-02-02
JP2005533215A (ja) 2005-11-04
ATE318374T1 (de) 2006-03-15
CN1668850A (zh) 2005-09-14
AU2003247102A1 (en) 2004-02-02
CA2492345A1 (en) 2004-01-22
CN1668851A (zh) 2005-09-14
RU2336437C2 (ru) 2008-10-20
JP2010159765A (ja) 2010-07-22
WO2004007962A1 (en) 2004-01-22
JP4410104B2 (ja) 2010-02-03
CN100473834C (zh) 2009-04-01
AU2003281083A1 (en) 2004-02-02
EP1382853A1 (en) 2004-01-21
WO2004007964A1 (en) 2004-01-22
US7540728B2 (en) 2009-06-02
AU2003281084A1 (en) 2004-02-02
CA2492349A1 (en) 2004-01-22
EP1527281A1 (en) 2005-05-04
AU2003281080A1 (en) 2004-02-02
WO2004007968A1 (en) 2004-01-22
WO2004007963A1 (en) 2004-01-22
AU2003247068A1 (en) 2004-02-02
ES2259070T3 (es) 2006-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20050056938A (ko) 용적형 회전식 스크루 머신 및 용적형 스크루 머신에서의 운동 변환 방법
JP3853355B2 (ja) 回転ピストン機械
RU2140018C1 (ru) Способ преобразования движения в машине объемного расширения (вытеснения) и объемная машина горбаня-бродова
JP2007518918A (ja) 容量形ロータリースクリューマシンにおけるエネルギ変換方法
CA2300812C (en) Rotary piston machine
JPH09502242A (ja) 可変比動力伝達装置
RU2513057C2 (ru) Роторная гидромашина
WO2005005836A1 (en) Volume screw machine of rotary type
CN112178001A (zh) 一种液压摆线马达
CN113497498A (zh) 连环转子变容泵
WO2005005781A1 (en) Volume screw machine of rotary type
RU2133832C1 (ru) Способ преобразования движения в кулисном механизме и кулисный механизм горбаня-бродова
CN211351852U (zh) 连环转子变容泵
WO2005078239A1 (en) Rotary screw machine
CN2076187U (zh) 可进行刚性谐和减速或角度分割的驱动结构
WO2005078269A1 (en) Rotary screw machine of volumetric type for use as an external combustion engine
RU135021U1 (ru) Роторная гидромашина
RU2331770C2 (ru) Способ преобразования энергии во вращательной винтовой машине объемного типа
WO2005005838A1 (en) Rotary screw compressor with multiple stages
MXPA06008018A (en) Method of transforming energy in a rotary screw machine of volumetric type
KR20070001923A (ko) 용적 타입 회전식 추진기 내의 에너지 변환방법
WO2003056157A1 (fr) Processus de fonctionnement d'un moteur a combustion interne a piston rotatif et moteur mettant en oeuvre ledit processus
EA004837B1 (ru) Ротативная машина голубева в.и.

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application