專利名稱：可壓縮介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)活塞機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可壓縮介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)活塞機，它具有兩個密封在一個共用殼體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)活塞，可彼此以受控方式轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)活塞具有多個彼此成對接合的盤狀部分，盤狀部分的厚度在壓力側(cè)的方向上減小，每個盤具有由沿以各旋轉(zhuǎn)活塞的軸線為中心的圓弧的準線形成、并且分別由一個界面區(qū)域相連接的至少一個表面區(qū)域和一個中心區(qū)域。
氣體的真空泵或往復(fù)式泵的旋轉(zhuǎn)活塞通常以螺旋軸對的形式制成。為了移位或壓縮的目的，這些螺旋軸具有可變的螺距。大家知道氣體的螺旋壓縮機具有兩個彼此嚙合的螺旋，其螺距朝著壓力側(cè)恒定地減小。雖然這種壓縮機能夠?qū)崿F(xiàn)高的壓縮比，但是帶有可變俯仰軸線(pitch axes)的螺旋軸對的制造卻是一個技術(shù)難題，特別是當螺旋應(yīng)盡可能無間隙地彼此嚙合以便保持低的壓力損失時。這就是說，這種類型的壓縮機的制造成本很高。
另一方面，大家知道所謂的羅茨式鼓風機具有兩個彼此嚙合的盤狀旋轉(zhuǎn)活塞?？諝馔ㄟ^量完全對著旋轉(zhuǎn)活塞的轉(zhuǎn)動軸線出現(xiàn)，因而這種壓縮機只適于空氣量大而壓縮比低的情形。為了實現(xiàn)較高的壓縮比，必須將幾個這種類型的壓縮機單元串列連接或組裝起來以形成多級羅茨式泵。
為了避免制造具有可變螺距的螺旋軸的難題，已經(jīng)有人提出研制作為無級(diminishing-step)旋轉(zhuǎn)活塞的那種旋轉(zhuǎn)活塞。
DE-2934065公開了在本說明書開頭提到的那種旋轉(zhuǎn)活塞機中的這種旋轉(zhuǎn)活塞。在這種旋轉(zhuǎn)活塞機中，主軸具有由分段凹槽(graduatedrecesses)形成的準螺紋狀槽，分段凹槽設(shè)有與主軸軸線成直角的圓周，在螺旋線中彼此相隨。在這種槽中，在由兩主軸軸線限定的平面內(nèi)嚙合對置的主軸中的一相應(yīng)形狀的螺紋式梳，該螺紋式梳每匝限定一個槽容積，因而當主軸彼此滾動時，上述梳使槽容積位移，從而使可壓縮介質(zhì)從進口移至出口，槽容積變化，進口和出口之間的需要壓差得以實現(xiàn)。主軸在其橫剖面中具有一個半圓形輪廓，該輪廓上帶有由中心區(qū)域和兩個形成臺階的界面區(qū)域限定的切口。外表面區(qū)域和內(nèi)部中心區(qū)域的扇形角相同，即，180°。這種旋轉(zhuǎn)活塞機的缺點在于階狀圓周數(shù)目多，這些階狀圓周是形成準螺紋狀槽所必需的，其制造需要的機加工工藝繁多。另一個缺點是為了減小級間的壓力損失所需要的界面精度高。
DE-2944714公開了無級旋轉(zhuǎn)活塞的一種簡化結(jié)構(gòu)。這個在先的出版物提出旋轉(zhuǎn)活塞的層疊結(jié)構(gòu)，每個轉(zhuǎn)動體包括多個單盤，這些單盤具有相同的表面形狀，即，表面區(qū)域和中心區(qū)域分別具有180°的扇形角，但是具有改變的厚度或直徑。這種結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)活塞之間沒有密封作用，會引起氣體回流及低的壓縮比，應(yīng)由高速運轉(zhuǎn)來補償，但是，這又會引起熱及機械問題，而且噪音水平高。
在先的出版物AT-261792也描述了一種這種類型的旋轉(zhuǎn)活塞機，其中無級旋轉(zhuǎn)活塞包括具有相同橫截面的單盤。每個盤具有兩個彼此完全相對的外部表面區(qū)域和兩個完全相對的內(nèi)部中心區(qū)域，它們的扇形角都是相同的(90°)。由于盤的這種設(shè)計和在轉(zhuǎn)子中的這種偏置布置，相對的盤之間的間隙寬度必須保持盡可能小。因此，為了形成盤間的密封作用，表面和中心區(qū)域由展開為外擺線的界面相互連接。因此，它們的形狀及機器的外部同步裝置必須很精確，從而使制造成本很高。雖然上述先有出版物借助倒圓的形狀可減小邊緣末端的熱負荷，但是卻不能避免氣體回流。
本發(fā)明涉及高壓縮比的旋轉(zhuǎn)活塞機、特別是真空泵的制造，其中端部真空設(shè)計得優(yōu)于旋轉(zhuǎn)葉輪泵，大致類似于多級羅茨式泵的端部真空。其制造成本應(yīng)低于多級泵，也低于螺旋泵。另外，為了降低能耗及工作溫度，要形成可壓縮介質(zhì)或氣體的內(nèi)部壓縮。最后，在運轉(zhuǎn)中的噪音水平要盡可能低。
上述目的是由一種本文開頭所述的那種旋轉(zhuǎn)活塞機實現(xiàn)的，其中各盤的表面區(qū)域和中心區(qū)域的扇形角是不相同的，盤具有沿活塞軸周期性反復(fù)出現(xiàn)的各種橫向外形輪廓，每個盤與同一旋轉(zhuǎn)活塞的兩個相鄰的盤偏置一個角度，使這三個盤具有一條通過它們的中心區(qū)域的一個剖面的公共準線，并形成一個腔。
用于采用了這種結(jié)構(gòu)，在各個未組裝的旋轉(zhuǎn)活塞中形成一個分級的螺旋節(jié)距(graducted spiral pitch)，在兩個腔間帶有橫向的中間部分。在軸向上形成一個腔順序，帶有可選擇的可變?nèi)莘e，即，通過在盤狀部分上可選擇的厚度變化，可選擇地可變內(nèi)部壓縮。
各種橫向外形輪廓的盤狀部分的順序的使用意味著，采用規(guī)定數(shù)目的腔，部分(sections)的總數(shù)可以保持得小于帶有現(xiàn)有技術(shù)的隱級式活塞(diminishing-step piston)的旋轉(zhuǎn)活塞機的情形。
采用數(shù)目少的部分，每個旋轉(zhuǎn)活塞就能夠被制成一件，這就可顯著改善尺寸穩(wěn)定性，比單盤的疊置的熱臨界值低。如果旋轉(zhuǎn)活塞機由于其使用方式而工作溫度低，那么，旋轉(zhuǎn)活塞也可以由單一輪廓的盤順序構(gòu)成，這些盤相互疊放，這可以節(jié)約制造成本。
在下文中，除非另有規(guī)定，術(shù)語“盤”用于各個輪廓的盤，以及整體式活塞的盤狀部分。
按照本發(fā)明的排量機(displacement machine)是無接觸的和恒定轉(zhuǎn)動的。彼此相對轉(zhuǎn)動的兩個旋轉(zhuǎn)活塞之間的間隙可分為三種類型a.相對的盤狀部分的表面區(qū)域/中心區(qū)域這些線性間隙是由活塞的圓筒形區(qū)域的制造精度和兩轉(zhuǎn)動軸線之間的距離確定的。采用當前的制造技術(shù)可達到低的間隙值。
b.相互疊放的盤狀部分的前面區(qū)域/前面區(qū)域使用現(xiàn)代生產(chǎn)機器也可以將這些平的間隙的寬度保持在低的水平上。沿著旋轉(zhuǎn)活塞之間的流動方向，大的間隙的長度可實現(xiàn)良好密封，因而實現(xiàn)良好的終端真空。
c.相對的部分，特別是末端/凹形側(cè)面的界面區(qū)域/界面區(qū)域采用按照本發(fā)明的盤狀部分的偏置，這些間隙的寬度不是決定性的，可以在毫米范圍內(nèi)，這顯著地便利于界面的制造。由于這些間隙的寬度也決定旋轉(zhuǎn)活塞之間的允許的角度間隙，這種允許的角度間隙很大，這意味著可降低對旋轉(zhuǎn)活塞機的同步裝置的要求，并使它們的選擇或?qū)崿F(xiàn)變得較為簡單。
當旋轉(zhuǎn)活塞反向轉(zhuǎn)動時，理論的擺線形彎曲界面區(qū)域，即，分別連接表面區(qū)域和中心區(qū)域的，即，盤狀形狀部分的外圓柱和內(nèi)圓柱的平行六邊形區(qū)域沒有任何對于工作來說重要的臨界密封功能，因而描述了一種理論上的最大輪廓。界面區(qū)域的一種形狀輪廓可被制得比這種理論上的最大輪廓稍小或稍許扁平，并且使制造更為容易，例如，可推薦一種沒有底切(undercut)和/或?qū)嶋H上是直的輪廓，這在操作中是有效的。因此，也增大了工作中允許的角度間隙。
為了實用的目的，一個盤的外表面區(qū)域的扇形角大于中心區(qū)域的扇形角，該盤的兩個相鄰的盤部的外表面區(qū)域的扇形角都小于中心區(qū)域的扇形角。
為了實用的目的，在一個盤狀部分的外表面區(qū)域的和中心區(qū)域的扇形角之間的差是大的。對于一個帶有小的外表面區(qū)域的盤來說，這種表面區(qū)域的扇形角最好小于90°，最為推薦的值是60°。這樣的一個盤面對另一旋轉(zhuǎn)活塞的一個盤，外表面區(qū)域的扇形角相應(yīng)大于270°，分別大于300°。
各旋轉(zhuǎn)活塞的腔最好設(shè)計成使一個盤的界面區(qū)域分別與相鄰盤的界面區(qū)域，形成一個具有公共準線的連續(xù)界面區(qū)域。
按照本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)活塞機的同步裝置可以被選擇成使兩個附加軸向旋轉(zhuǎn)活塞(extra-axial rotary pistons)具有相反的轉(zhuǎn)動方向。旋轉(zhuǎn)活塞的外徑、中心圓柱的直徑和平動則可被選擇成使活塞彼此滾動而無滑動，盤狀部分的表面區(qū)域相對于相對部分的中心區(qū)域滾動。如果一個盤狀部分的表面區(qū)域和中心區(qū)域的數(shù)目分別等于另一旋轉(zhuǎn)活塞的相對部分的相應(yīng)數(shù)目，那么，應(yīng)選擇1∶1的平動。但是，如果數(shù)目改變，那么，必須相應(yīng)地選擇平動。
在帶有非對稱能量分布的其它實施例中，兩個附加軸向旋轉(zhuǎn)活塞具有相同的轉(zhuǎn)向。
在另外的結(jié)構(gòu)緊湊的實施例中，兩個旋轉(zhuǎn)活塞是在內(nèi)軸向的(intra-axial)，即，被設(shè)計成帶有一個附加G轉(zhuǎn)子的外部轉(zhuǎn)子和內(nèi)部轉(zhuǎn)子。
在幾個旋轉(zhuǎn)活塞結(jié)構(gòu)中，各旋轉(zhuǎn)活塞的盤狀部分只有兩個交錯的表面部外形輪廓。
另外，附加軸向旋轉(zhuǎn)活塞的表面/外部柱面和中心柱面的直徑可以是分別相等的，第一活塞的部分具有一個表面部分外形輪廓，而第二活塞的相對部分具有在與活塞軸線成直角的相同平面內(nèi)的另一表面部分外形輪廓。
兩個旋轉(zhuǎn)活塞也可設(shè)計成具有不同直徑的主要轉(zhuǎn)子和輔助轉(zhuǎn)子，因而可改變軸輸出-高達100％-這對于同步裝置的運行是有利的。
在旋轉(zhuǎn)活塞的一些這樣的實施例中，帶有各種表面切割外形輪廓的部分的順序與圓形鎖緊盤交錯，因而各活塞具有帶有三個或更多不同外形輪廓的部分。
對照以下附圖閱讀對幾個推薦實施例的詳細描述，本專業(yè)技術(shù)人員可進一步理解本發(fā)明的進一步的特征和優(yōu)點。


圖1是按照本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)活塞的第一實施例的側(cè)視圖，帶有編號為0至13的14個疊放的盤；圖2是第一實施例的相應(yīng)的第二旋轉(zhuǎn)活塞的側(cè)視圖；圖3是從圖1和2的組裝后的旋轉(zhuǎn)活塞的抽吸側(cè)看去的平面圖，圖2中的部分“0”已被略去；圖4是示意地表示第一實施例的功能的剖面/活動圖，即，旋角圖；圖5是按照本發(fā)明第三實施例的一對帶有11個部分的旋轉(zhuǎn)活塞的側(cè)視圖，主要轉(zhuǎn)子具有編號為0至10的11個部分；圖6是通過圖5的組裝后的旋轉(zhuǎn)活塞的部分1的橫剖圖；圖7是通過圖5的部分2的橫剖圖；圖8是示意地表示第三實施例的功能的剖面/旋角圖；圖9是示意地表示第四實施例的功能的剖面/旋角圖；圖10是示意地表示第五實施例的功能的剖面/旋角圖；圖11是按照第六實施例的一對旋轉(zhuǎn)活塞的側(cè)視圖，具有編號為0至16的17個部分；圖12是通過圖11的組裝后的旋轉(zhuǎn)活塞的部分1的橫剖圖；圖13是通過圖11的組裝后的旋轉(zhuǎn)活塞的部分2的橫剖圖；圖14是通過圖11的組裝后的旋轉(zhuǎn)活塞的部分3的橫剖圖；圖15是通過圖11的組裝后的旋轉(zhuǎn)活塞的部分4的橫剖圖；圖16是示意地表示第六實施例的功能的剖面/流動圖，即，旋角圖；圖17是示意地表示第七實施例的前9個部分及其相互作用的剖面/流動圖；圖18是通過圖17的實施例的外部轉(zhuǎn)子的部分1的橫剖圖；圖19是通過圖17的實施例的外部轉(zhuǎn)子的部分2的橫剖圖；圖20是通過圖17的實施例的內(nèi)部轉(zhuǎn)子的部分1的橫剖圖；圖21是通過圖17的實施例的內(nèi)部轉(zhuǎn)子的部分2的橫剖圖；圖22是圖17的實施例的鐮刀形G轉(zhuǎn)子的橫剖圖；圖23是第八實施例的內(nèi)部轉(zhuǎn)子的剖面和圍繞內(nèi)部轉(zhuǎn)子的外部轉(zhuǎn)子的部件的通過軸線的局部剖視圖。
按照圖1至4所示的第一實施例，旋轉(zhuǎn)活塞不在軸線上(extra-axially)、與軸線平行地(parallel-axially)裝在一個殼體(未畫出)內(nèi)，該殼體有兩個圓孔，具有外部的同步裝置。旋轉(zhuǎn)活塞具有相反的轉(zhuǎn)向。旋轉(zhuǎn)活塞具有14個盤狀部分，即，為介質(zhì)進口和出口而設(shè)置的兩個端部部分(0，13)，以及成形部分(1-12)，這些成形部分具有兩個不同的交錯的成形輪廓，每一個部分具有一個外部表面區(qū)域(m1)，具有小扇形角，分別與一個具有大扇形角的表面區(qū)域(M1)的部分交錯。在圖示實施例中，這些扇形角分別具有稍小于36°和稍小于144°的值，因而使角間隙保持不變。圖3和4表示一個部分相關(guān)于下一個的逐漸轉(zhuǎn)動的角位，即，從一個部分至相同的下下個(next-but-one)部分72°，一個部分的界面區(qū)域(z1)在軸向上看去，分別設(shè)置在另一成形輪廓的相鄰部分的界面區(qū)域的上方、下方。按照這種方式，一個腔由相鄰部分的中心區(qū)域(K1′、K1′)的一部分和界面區(qū)域(z1′)圍成，因而形成一個可變?nèi)莘e的軸向腔序列，內(nèi)部壓縮是由成形部分的厚度變化實現(xiàn)的為了實現(xiàn)內(nèi)部壓縮，各部分軸向膨脹，因而各腔從進口至出口逐漸減小。
在旋轉(zhuǎn)活塞之間形成的間隙容積無關(guān)重要，而在旋轉(zhuǎn)活塞之間的大的間隙深度形成很好的終端真空。如圖1至4所示，在旋轉(zhuǎn)活塞之間有三種間隙a.柱面/柱面；b.橫向區(qū)域/橫向區(qū)域c.末端/凹形側(cè)面。
后一種間隙決定允許的角間隙，不是關(guān)鍵的，即，可以在毫米范圍內(nèi)，這可提供為實現(xiàn)同步裝置的許多可能性。采用這個實施例的旋轉(zhuǎn)活塞，可以實現(xiàn)1∶4的壓縮比，從而可顯著節(jié)約能耗，減少熱量蓄積。因此，成形部分的總數(shù)隨著腔的規(guī)定數(shù)目和壓縮而減少。
在圖1所示的實施例中，部分1和2具有相同的厚度。從部分2至部分3，厚度以大約1.4的系數(shù)減小；另一方面，部分3和4的厚度是相同的，等等。采用這種部分厚度的分布，其中一個旋轉(zhuǎn)活塞和另一個旋轉(zhuǎn)活塞的兩個接續(xù)的和相對的部分具有相同的厚度，因而能量分配在每個旋轉(zhuǎn)活塞上遞減大約50∶50％。部分的厚度也可以按照可選擇的和幾何的規(guī)律從一個部分至下一個部分減少。
在附圖中未分開表示的第二實施例中，兩個旋轉(zhuǎn)活塞的盤狀部分具有與圖3和4所示相同的橫剖面成形輪廓和相同的角位移。與第一實施例的不同之處在于各部分的厚度分布。部分1，3，7等是厚的部分，厚度從最厚的部分1至壓力側(cè)的最后部分逐漸減小。部分0，2，4，6等都是薄的盤。采用了這種結(jié)構(gòu)，一個旋轉(zhuǎn)活塞起到主要轉(zhuǎn)子的作用，而另一個旋轉(zhuǎn)活塞起到輔助轉(zhuǎn)子的作用。在主要轉(zhuǎn)子和輔助轉(zhuǎn)子之間的能量分配可以相差達大約85∶15％。
圖5至15所示的實施例在軸線外、與軸線平行地裝在一個帶有外部同步裝置的殼體(未畫出)的兩個圓孔中。它們是非對稱的，軸輸出變化大，高達100∶0％。活塞部分的各種成形輪廓的最小數(shù)目取決于成形序列的布置。
在圖5，6，7，8所示的第三實施例中，主要轉(zhuǎn)子和輔助轉(zhuǎn)子的直徑改變很大。如圖6至8所示，主要轉(zhuǎn)子具有兩個交錯的、不同的成形輪廓，一個成形輪廓具有小扇形角的外部表面區(qū)域(m3)，與一個成形輪廓交錯，該成形輪廓的外部表面區(qū)域(M3)具有大的扇形角。相同的交錯也適用于輔助轉(zhuǎn)子。如圖5的實例所示，主要轉(zhuǎn)子具有11個盤狀部分。該主要轉(zhuǎn)子具有5個厚的部分1，3，5，7，9，其厚度在壓力側(cè)的方向上逐漸減小，其外部表面區(qū)域(m3)具有小的扇形角。這5個部分構(gòu)成泵部分P1-P5。它們被6個部分0，2，4，6，8，10分開并包圍，它們只具有短斜(short-angled)的中心區(qū)域切口(k3)，并分別構(gòu)成一個控制部分S，控制部分將氣體送至下一個泵部分。
例如，從P1至P5，5個泵部分的厚度可以從大致70毫米分別減少三分之一直至13毫米的厚度，而每個控制部分S具有10毫米的厚度。主要轉(zhuǎn)子的總長度則大致為240毫米。在圖8中表示一個實施例，其中主要轉(zhuǎn)子的中心直徑與輔助轉(zhuǎn)子的外部直徑相同。采用1∶1的平動，轉(zhuǎn)子彼此滾動而沒有一個在另一個上的滑動。在這種條件下，主要轉(zhuǎn)子和輔助轉(zhuǎn)子之間的能量分配為大致75∶25％。
在圖9所示第四實施例中，主要轉(zhuǎn)子和輔助轉(zhuǎn)子的直徑也改變很大。主要轉(zhuǎn)子也具有兩個在橫剖面中的不同的、交錯的成形輪廓，這與第三實施例類似。但是，輔助轉(zhuǎn)子具有三個不同的成形輪廓，即，按照下述序列-由一個簡單的中心盤構(gòu)成的部分1，-一個部分2，其形式為具有低角切口的外部圓柱(externalcylinder with low-angle cutout)，-一個部分3，它也由一個中心盤構(gòu)成，-一個部分4，它由一個完全的外部圓柱盤構(gòu)成，并構(gòu)成一個鎖緊盤。
采用主要轉(zhuǎn)子和輔助轉(zhuǎn)子的這種布置，基本100％的能量分配在主要轉(zhuǎn)子上，而0％的能量分配在輔助轉(zhuǎn)子上。
圖10以圖的形式表示第五實施例。主要轉(zhuǎn)子具有兩個不同的、交錯的橫向輪廓，每個輪廓具有兩個相同的外部表面區(qū)域和兩個相同的中心區(qū)域，彼此完全相對。表面區(qū)域和中心區(qū)域的有關(guān)扇形角與前述各實施例一樣，在部分之間是改變的。輔助轉(zhuǎn)子只有一個外部表面區(qū)域和一個中心區(qū)域，交錯地具有大、小角度。同步裝置構(gòu)制成使輔助轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為主要轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的兩倍。采用這種結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)高度非對稱的能量分配，即，大致85％分配在主要轉(zhuǎn)子上，大致15％分配在輔助轉(zhuǎn)子上。
上述五個實施例都具有許多優(yōu)點-采用的部分的數(shù)目小，使旋轉(zhuǎn)活塞可以制成整體的，這可以顯著改善工作中的尺寸穩(wěn)定性；-在旋轉(zhuǎn)活塞之間沿流動方向大的間隙長度可形成良好的密封，從而形成良好的終端真空；-大的允許間隙可便于制造和組裝，以及同步裝置的使用。
在第三、第四和第五實施例中，主要轉(zhuǎn)子的界面區(qū)域被構(gòu)制成沒有底切，這就使得在制造過程中可減少加工步序的數(shù)目。
在非對稱的各實施例中，主動旋轉(zhuǎn)活塞和從動旋轉(zhuǎn)活塞的功率百分率變化很大，這也為同步裝置的選擇和實施提供了便利。
采用各成形盤構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)活塞，各種部件的數(shù)目由于使用了相同的控制和鎖緊盤而被減小。
圖11至15表示第六實施例的旋轉(zhuǎn)活塞對。第六實施例包括一個無接觸的、平行于軸線的、雙軸線的、在軸線外的、恒定轉(zhuǎn)動的排量機器，具有一個帶有兩圓孔和外部同步裝置的殼體，兩個旋轉(zhuǎn)活塞具有相同的轉(zhuǎn)向。
直徑改變很大的旋轉(zhuǎn)活塞構(gòu)制成主要轉(zhuǎn)子和輔助轉(zhuǎn)子。主要轉(zhuǎn)子和輔助轉(zhuǎn)子都具有至少二種不同的形狀。在圖12至15所示的實施例中，主要轉(zhuǎn)子和輔助轉(zhuǎn)子具有四種不同的形狀，它們構(gòu)成四種不同的盤的類型的部分對的序列，即-一個初始部分(圖12)，在該初始部分中，主要轉(zhuǎn)子具有一個大角度表面區(qū)域(M6)；中心區(qū)域的扇形角可被保持得較小，或者，如圖12所示，它甚至可以被省略，因而該部分的外部表面區(qū)域只是被一個鐮刀形的非對稱切口中斷。該部分用作初始控制盤S，設(shè)置得與輔助轉(zhuǎn)子的初始部分相對，所述輔助轉(zhuǎn)子簡單地由一個中心圓柱盤構(gòu)成；-主要轉(zhuǎn)子的一個第二部分P(圖13)具有一個扇形角大于180°的中心區(qū)域(K6)；一個極短的外部表面區(qū)域(m6)；以及兩個稍長的擴展的界面區(qū)域(z6)。輔助轉(zhuǎn)子的一個第二部分與其相對，具有扇形角大于180°的外部表面區(qū)域(M6′)，帶有極小的中心區(qū)域(K6′)，如圖13所示，該中心區(qū)域也可完全或基本完全沒有，在中心圓柱的切線上連續(xù)地并入兩個界面區(qū)域(z6′)。這個部分構(gòu)成序列的實際的泵級；-主要轉(zhuǎn)子的第三部分(圖14)，其形式與第一部分相同，但是，平面對稱地(plani-symmetrically)布置。如圖12和14所示。相對的輔助轉(zhuǎn)子的第三部分形成為一個簡單的中心圓柱盤；-主要轉(zhuǎn)子的第四部分(圖15)是簡單的中心盤，用作可壓縮介質(zhì)的通道K。輔助轉(zhuǎn)子的第四部分與其相對，帶有用作鎖緊盤的不中斷的外部表面區(qū)域。
圖11表示一個實施例的全部結(jié)構(gòu)，該實施例具有17個盤狀部分，即，兩個端部盤(E)，0和16；三個由剛才描述的四個部分構(gòu)成完全序列S-P-S-K，1至4，5至8，9至12；一個不完全序列，S-P-S，即，帶有一個初始控制盤13、一個泵級14和一個第二控制盤15。
主要轉(zhuǎn)子的控制盤S可以全部由薄盤構(gòu)成，這是由于它們只用于使介質(zhì)從一個泵級P進入隨后的通道K，再進入下一個泵級。泵級和通道級的軸向擴展的分級可以服從由其功能決定的各種數(shù)學法則。作為實例，表格1表示兩種分級1其中最厚的級即泵級1的厚度被任意設(shè)定為1。
表格1
從實例1中可以看出，在序列P1，K1，P2，K2等中各級的厚度逐漸減小，而在實例2中，一方面是泵級的，另一方面是通道級的厚度減小，但是其厚度是交錯的。例如，對于厚度P1＝49mm，以及8mm的控制盤厚度來說，在實例2的分級中，形成大約240mm的主要轉(zhuǎn)子的總長度。
第六實施例的功能表示在圖16的圖中。因此，在活塞同向轉(zhuǎn)動的在軸線外(extra-axial)的排量機器中實現(xiàn)一種軸向的腔序列?；钊S的輸出變化大，即，能量分配極度不對稱，高達100∶0％。該實施例具有下述優(yōu)點-沒有底切的輪廓使制造極為簡單；特別是易于進行整體式制造；-很大的允許間隙有利于制造和組裝；-沿流動方向的大的間隙長度可形成良好的終端真空；-相同的轉(zhuǎn)向和大的允許間隙為同步裝置提供了附加的可能性；與輔助轉(zhuǎn)子的低功率有關(guān)，甚至可以使用齒帶。
在上述第六實施例中，兩個旋轉(zhuǎn)活塞基本呈圓筒形，具有平行的轉(zhuǎn)動軸線。形成盤狀部分的表面區(qū)域、中心區(qū)域和界面區(qū)域的準線是圓柱形準線，母線平行于轉(zhuǎn)動軸線。本專業(yè)技術(shù)人員可以認識到，當使用按照本發(fā)明的活塞部分的橫剖面輪廓和角度偏置時，旋轉(zhuǎn)活塞也可以呈圓錐形，其運行限定盤的圓周區(qū)域的準線是圓錐的準線，因而盤的圓周是圓錐形的，其直徑在壓力側(cè)的方向上逐漸減小。兩活塞的轉(zhuǎn)動軸線則是不平行的，具有一個交點。采用這些實施例，直徑的變化可用作盤厚度變化的附加措施，或者用作盤厚度變化的替代方案。
圖17至22表示第七實施例，即，一種無接觸的、軸線平行的(parallel-axial)、雙軸向的(bi-axial)，內(nèi)部軸向的(inner-axial)的恒定轉(zhuǎn)動的排量機器。這種機器具有一個中空的外部轉(zhuǎn)子、一個內(nèi)部轉(zhuǎn)子和一個在外部轉(zhuǎn)子和內(nèi)部轉(zhuǎn)子之間的鐮刀形的G轉(zhuǎn)子。這些轉(zhuǎn)子具有相同的轉(zhuǎn)向，如圖17所示。外部轉(zhuǎn)子(A)和內(nèi)部轉(zhuǎn)子(I)具有多個盤狀部分，它們彼此成對地接合，其厚度在壓力側(cè)的方向上逐漸減小，每個盤具有至少一個表面區(qū)域和一個中心區(qū)域，是由沿圓弧畫出的準線形成的，圓弧的中心在各轉(zhuǎn)子的軸線上，表面區(qū)域和中心區(qū)域由界面區(qū)域(z7)或(z7′)連接。如圖17至22所示，外部轉(zhuǎn)子和內(nèi)部轉(zhuǎn)子的盤具有反復(fù)出現(xiàn)的成形輪廓，沿活塞軸線周期地反復(fù)出現(xiàn)-在這個實施例中是交錯的。各盤的表面區(qū)域(m7，k7)，或(m7，K7)，(m7′，K7′)和(M7′，k7′)的扇形角是不同的，每個盤相對于同一轉(zhuǎn)子的兩個相鄰的盤偏置，使這三個盤具有通過它們的中心區(qū)域和界面區(qū)域的一個部分的一條公共準線，并形成一個腔。
這個實施例實現(xiàn)了在一個內(nèi)部軸向(inner-axial)機器中的軸向腔序列。使用1∶1的同步裝置。該同步裝置可以布置在外部轉(zhuǎn)子內(nèi)部。為此可以使用一種簡單的無潤滑劑的耦合器。這個實施例可實現(xiàn)緊湊的結(jié)構(gòu)，具有良好的散熱性能，以及與上述在軸線外的(extra-axial)的各實施例相同的優(yōu)點。
第八實施例也包括一個無接觸的、雙軸線的、內(nèi)部軸線的(inner-axial)、恒定轉(zhuǎn)動的排量機器，它具有一個外部轉(zhuǎn)子、一個內(nèi)部轉(zhuǎn)子和一個在外部轉(zhuǎn)子和內(nèi)部轉(zhuǎn)子之間的鐮刀形的G轉(zhuǎn)子。這些轉(zhuǎn)子具有相同的轉(zhuǎn)向。使用1∶1的轉(zhuǎn)換(translation)。與第七實施例對比，兩轉(zhuǎn)動軸線布置成傾斜軸線，因而轉(zhuǎn)子的直徑沿圓錐形路徑變化。
外部轉(zhuǎn)子和內(nèi)部轉(zhuǎn)子具有多個彼此成對接合的部分，與上述第七實施例相對比，它們不是具有平的橫向區(qū)域的圓柱盤，而是彎曲的部分，即，是球杯部分。
在一個橫剖面中，外部轉(zhuǎn)子和內(nèi)部轉(zhuǎn)子的兩個接續(xù)的部分的成形輪廓與圖18至22所示情形相似。這就是說，在一個內(nèi)部軸向的(inner-axial)、傾斜軸線的機器中實現(xiàn)了一個軸向腔序列，轉(zhuǎn)子以1∶1的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動。
彼此滑動的兩個部分的前部區(qū)域之間的間隙是兩個球形區(qū)域(Ku，Ku′)之間的間隙，如圖23所示。沿流動方向的大的間隙長度也對該實施例提供了良好的密封及良好的終端真空。
內(nèi)部壓縮通過轉(zhuǎn)子直徑的變化而出現(xiàn)，并可借助成形部分的厚度的附加變化而增大或減小，而且如果需要，取決于使用排量泵或真空泵可局部調(diào)節(jié)。這種結(jié)構(gòu)很緊湊，零部件少，散熱良好。同步裝置可構(gòu)制成簡單的、無需潤滑的耦合器，例如，分別在排量機器和真空泵內(nèi)的萬向節(jié)。
權(quán)利要求
1.用于可壓縮介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)活塞機，具有至少兩個密封在一個公共殼體內(nèi)，能夠以受控方式彼此轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)活塞，這兩個旋轉(zhuǎn)活塞具有多個盤狀部分，所述盤狀部分彼此成對接合，其厚度和/或直徑在壓力側(cè)的方向上減小，每個盤具有至少一個表面區(qū)域和一個中心區(qū)域，由沿圓弧畫出的準線形成，所述圓弧的中心在有關(guān)旋轉(zhuǎn)活塞的軸線上，分別由一個界面區(qū)域連接，其特征在于各盤的表面區(qū)域的和中心區(qū)域的扇形角是不同的，所述盤具有沿活塞軸線周期性重復(fù)出現(xiàn)的各種橫向成形輪廓，每個盤相對于同一活塞的兩個相鄰的盤偏置一個角度，使這三個盤具有通過它們的中心區(qū)域的一個部分的一條公共準線。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)活塞機，其特征在于帶有一個其扇形角大于中心區(qū)域的扇形角的表面區(qū)域的盤的兩個相鄰的盤，所具有的表面區(qū)域的扇形角小于中心區(qū)域的扇形角。
3.如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)活塞機，其特征在于一個盤的界面區(qū)域分別與相鄰盤的一個界面區(qū)域形成一個具有公共準線的連續(xù)界面區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的旋轉(zhuǎn)活塞機，其特征在于兩個旋轉(zhuǎn)活塞是在軸線外(extra-axially)安裝的，具有平行的軸線，所述盤具有外部表面區(qū)域和內(nèi)部中心區(qū)域，它們分別是由一個外部圓柱和一個中心圓柱的準線形成的，盤狀部分的厚度在壓力側(cè)的方向上減小。
5.如權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)活塞機，其特征在于同步裝置構(gòu)制成使兩個旋轉(zhuǎn)活塞的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向相反。
6.如權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)活塞機，其特征在于兩個旋轉(zhuǎn)活塞的外部表面區(qū)域和中心區(qū)域的直徑是分別相等的。
7.如權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)活塞機，其特征在于一個旋轉(zhuǎn)活塞的每個第二盤的外部表面區(qū)域的扇形角小于90°，特別是小于60°。
8.如權(quán)利要求7所述的旋轉(zhuǎn)活塞機，其特征在于在壓力側(cè)的方向上，盤的厚度每兩個盤以恒定的系數(shù)減小。
9.如權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)活塞機，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)活塞具有各種外徑，主要轉(zhuǎn)子具有小扇形角的外部表面區(qū)域的各部分的厚度分別大于主要轉(zhuǎn)子具有大扇形角的表面區(qū)域的各部分的厚度。
10.如權(quán)利要求9所述的旋轉(zhuǎn)活塞機，其特征在于主要轉(zhuǎn)子的中心區(qū)域的直徑等于輔助轉(zhuǎn)子的外部表面區(qū)域的直徑。
11.如權(quán)利要求9所述的旋轉(zhuǎn)活塞機，其特征在于主要轉(zhuǎn)子的每個盤分別具有兩個完全相對的中心區(qū)域和兩個外部的完全相對的表面區(qū)域，輔助轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與主要轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的兩倍相同。
12.如權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)活塞機，其特征在于同步裝置構(gòu)制成使旋轉(zhuǎn)活塞的轉(zhuǎn)向相同，旋轉(zhuǎn)活塞具有不同的外徑，主要轉(zhuǎn)子的具有小扇形角的部分的厚度分別大于主要轉(zhuǎn)子的具有大扇形角的部分的厚度。
13.如權(quán)利要求9至12中任一項所述的旋轉(zhuǎn)活塞機，其特征在于周期性反復(fù)出現(xiàn)的橫向成形輪廓序列包括只由中心圓柱和/或鎖緊盤構(gòu)成的盤。
14.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)活塞機，其特征在于設(shè)有內(nèi)部軸向地(inner-axially)被支承的旋轉(zhuǎn)活塞，即，一個外部轉(zhuǎn)子、一個內(nèi)部轉(zhuǎn)子和一個G轉(zhuǎn)子，所述外部轉(zhuǎn)子具有多個成對彼此接合的盤狀部分，其厚度和/或直徑在壓力側(cè)的方向上減小，外部轉(zhuǎn)子和內(nèi)部轉(zhuǎn)子的每個盤具有至少一個表面區(qū)域和一個中心區(qū)域，它們由沿著以各自轉(zhuǎn)子軸線為中心的圓弧畫出的準線形成，并由一個界面區(qū)域連接，各盤的表面區(qū)域和中心區(qū)域的扇形角是不同的，所述盤具有沿轉(zhuǎn)子軸線周期性重復(fù)出現(xiàn)的各種橫向成形輪廓，每個盤相對于同一轉(zhuǎn)子的兩個相鄰的盤偏置一個角度，使這三個盤具有通過一個部分的公共準線并形成一個腔。
15.如權(quán)利要求14所述的旋轉(zhuǎn)活塞機，其特征在于同步裝置構(gòu)制成使轉(zhuǎn)子有相同的轉(zhuǎn)向，帶有1∶1的轉(zhuǎn)換(translation)。
16.如權(quán)利要求14或15所述的旋轉(zhuǎn)活塞機，其特征在于帶有扇形角大于中心區(qū)域的扇形角的表面區(qū)域的一個盤，其相鄰的兩個盤具有其扇形角小于中心區(qū)域的扇形角的表面區(qū)域。
17.如權(quán)利要求16所述的旋轉(zhuǎn)活塞機，其特征在于一個盤的界面區(qū)域分別與一相鄰盤的界面區(qū)域構(gòu)成一個帶有公共準線的連續(xù)的界面區(qū)域。
18.如權(quán)利要求12所述的旋轉(zhuǎn)活塞機，其特征在于所述轉(zhuǎn)子以平行的軸線被安裝，所述準線是圓柱準線，在壓力側(cè)的方向上，各部分的厚度減小。
19.如權(quán)利要求14至17中任一項所述的旋轉(zhuǎn)活塞機，其特征在于所述轉(zhuǎn)子的軸線布置成傾斜軸線，所述準線是圓錐準線，轉(zhuǎn)子各部分的厚度在壓力側(cè)的方向上減小，其中外部轉(zhuǎn)子和內(nèi)部轉(zhuǎn)子的部分是球杯狀的而非盤狀的。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于可壓縮介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)活塞機，它具有密封在公共殼體內(nèi)、能夠以受控方式彼此轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)活塞。旋轉(zhuǎn)活塞具有多個成對彼此接合的盤狀部分，盤狀部分的厚度和/或直徑在壓力側(cè)的方向上減小。每個盤具有由一中間表面(z1′)相連的一個外部表面(M1，m1)和一個內(nèi)部表面(K1′，k1′)，各盤的外部表面和內(nèi)部表面的扇形角是不同的。所述盤具有沿著活塞軸線周期性重復(fù)出現(xiàn)的橫向成形輪廓，每個盤相對于同一轉(zhuǎn)子的兩個相鄰的盤偏置一個角度，使這三個盤具有一個共用的表面部分并形成一個腔。
文檔編號F04C23/00GK1492971SQ02805356
公開日2004年4月28日 申請日期2002年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月23日
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