旋转活塞式机器
专利汇可以提供旋转活塞式机器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且旋转 活塞 式机器，具有一支承于一个安装在固定不动的壳体(1)内的 曲轴 的轴颈(5、5′)上的并通过一固定装置(8、9、10、11)固定、防止其相对于壳体明显改变 角 度 位置 的旋转活塞(6)，它在其圆周上形成至少一对中凹和中凸表面(12、13；12′、13′)，它与壳体的包围旋转活塞的圆周表面(3)上的一对相配的中凸和中凹表面(14、15；14′、15′)在曲轴的一个旋转角度范围内产生形成空腔的 啮合 ，在这个角度范围内空腔的大小发生变化，其中固定装置具有一设置在离曲轴(M1)一定距离处的支承装置(9、10、11)，用它旋转活塞(6)可绕一平行于曲轴(M1)的轴线(9)旋转和可朝曲轴方向移动地支承在壳体(1)上，并且其中曲轴(M1)和支承装置(9、10、11)的枢 轴承 (9)之间的距离是可调的。，下面是旋转活塞式机器专利的具体信息内容。
1.旋转活塞式机器
a)具有一旋转活塞(6)，所述旋转活塞支承于一个装在固定不动 的壳体(1)内的曲轴的曲颈(5、5′)上并通过一固定装置(8、9、 10、11)防止其相对于壳体明显改变角度位置地固定，它在其圆周上 形成至少一对中凹和中凸表面(12、13；12′、13′)，所述至少一对表 面与壳体的包围旋转活塞的圆周表面(3)上的一对相配的中凸和中凹 表面(14、15；14′、15′)在曲轴的一个旋转角度范围内实现形成空腔 的啮合，在这个角度范围内空腔的大小发生变化，
b)其中固定装置具有一设置在离曲轴(M1)一定距离处的支承装 置(9、10、11)，用它旋转活塞(6)在壳体(1)上可以绕一平行于 曲轴(M1)的轴线(9)旋转并可朝曲轴方向移动地支承，以及
c)其中曲轴(M1)和支承装置(9、10、11)的枢轴承(9)之间 的距离是可调的。
2.按权利要求1的旋转活塞式机器，其特征为：旋转活塞(6)通 过一固定杆(8)与支承装置(9、10、11)连接。
3.按权利要求1的旋转活塞式机器，其特征为：旋转活塞(6)通 过一臂(20)离开一定距离地携带曲颈轴承(19)。
4.按权利要求1的旋转活塞式机器，其特征为：支承装置(9、10、 11)作为用于可移动地支承的装置具有一活塞/气缸装置(10、11)。
技术领域
背景技术
由所述资料可以看到，在这种类型的机器中活塞支承在一支承在 壳体内的曲轴的连杆颈上，并在那里作平行转动，这时在其旋转过程 中保持其相对于壳体的角度位置。这种旋转下面称作平行旋转。
其次如在所述资料中详细介绍的那样，活塞在其圆周上具有一对 或多对中凸和中凹表面，它们在壳体周壁上相配的中凹和中凸表面产 生和脱离形成空腔的啮合。在空腔啮合期间在一个空腔中活塞的中凸 表面沿周壁的中凹表面紧密地滑动，活塞的中凹表面沿周壁的中凸表 面紧密地滑动，并封闭成一空腔，它在所述资料的情况下还与壳体侧 壁侧向密封。在空腔啮合期间在旋转时空腔的体积发生变化，并且有 利地具有很大的压缩比。
如所述资料中所述，这种类型的机器可用于不同的目的，例如用 作泵、内燃机和特别是空气压缩机，它在一级内，亦即在一个空腔内 可以实现非常大的压缩。
在活塞支承在曲轴上时开始活塞相对于曲轴的角度位置是不确定 的。也就是说需要一个固定装置，它防止在曲轴旋转时活塞相对于壳 体的角度位置的变化。在所述已知结构中为此目的设有一个或多个其 他偏心轴，活塞支承在这些偏心轴上，并环形角度同步地设置这些轴。
已知结构的缺点是需要多个支承在活塞内的曲轴。它们必须相互 离开一定距离地支承。因此在活塞内需要很大的位置。并大大限制了 设计可能性。此外曲颈在活塞内的轴承，因为它们相互必须离开一定 距离，必须设置在活塞边缘上，亦即在在其圆周上形成的空腔的附近， 而且那里热负荷很大。这造成机器的耐久性问题。
由DE 3231756A1已知一种具有权利要求1特征组b的旋转活塞 式机器。这是一种具有螺线形活塞的机器，它如同在所述已知结构中 一样平行旋转地驱动。在这份资料的图3和4中表示，一离曲轴一定 距离设置的支承装置用作用于活塞平行导向的固定装置。这种支承装 置在结构方面明显地比来自第一种所述的资料的由附加的曲轴组成的 支承装置简单。它也仅仅产生一接近于平行的具有轻微的倾侧分量的 旋转运动，但是它在相应地选择曲轴和支承装置之间的大的距离时是 可以容忍的，或者可以通过活塞上和/或周壁上形成空腔的表面的小的 形状变化补偿，从而不出现不密封问题。这在形成空腔的壁区的布局 方面得到大得多的设计自由度。此外在功率相同的情况下机器可以做 得比较小，并得到热力学方面的好处。按DE3231756A1的图3和4 两者择一地设计支承装置，其中活塞既可以可旋转地支承在一平行移 动的滑动件上，也可以可纵向移动地支承在一可旋转地支承的滑动件 内。
所有上述已知结构具有活塞运动的固定不变的运动原理的缺点。
发明内容
用权利要求1特征组c可以通过调整曲轴和支承装置的枢轴承之 间的距离这样地调整活塞的运转运动原理，使得在距离较大时运动更 接近于无倾侧的严格的平行旋转，或在距离较短时产生较大的倾侧运 动。随着倾侧运动的加大或在偏离与空腔面积相匹配的正常长度时产 生空腔的不密封性。这可以有利地加以利用，以便使机器例如在空运 转时可以以高的不密封性运转，亦即消耗小的力圆形地运转。
设置权利要求2的特征是有利的，在这种结构时活塞可以以已知 方式按开头所述的资料设计。固定杆装在合适的部位上并引向离得远 的支承装置。
曲颈在活塞内最好设置在一热负荷小的部位，亦即离形成空腔的 壁一定距离处。因此最好设有由DE19500774A1所知的权利要求3的 特征。从而使曲颈轴承完全从活塞中移出并设置在活塞旁边。由此可 以特别有效地解决曲颈轴承处的发热问题，如果例如曲颈轴承设置在 一有新鲜空气流过的部位上的话。
最好设有权利要求4的特征。一活塞/气缸装置得到对于支承装置 所必要的移动可能性。在这种结构时也可以用简单的方法设置枢轴承， 要不通过固定杆在活塞内的按连杆轴承的方式的旋转支承，要不通过 气缸在壳体上的旋转支承。由此得到这样的优点，即可以采用活塞/气 缸装置作为进一步的压缩或膨胀腔，例如作为压缩机的再压缩级。
附图说明
附图中唯一的图形表示按本发明的旋转活塞式机器的垂直于曲轴 的剖面。
具体实施方式
在侧壁4和平行于它的另一侧壁内支承一带有中心M1的曲轴， 它具有一带有中心M2的径向错开的曲颈5。在曲轴旋转时，带有其 中心M2的曲颈5在虚线表示的圆形曲线上绕曲轴的中心M1旋转。
在曲颈5上支承一旋转活塞6。在旋转活塞上一个孔7内固定一 固定杆(Haltestange)8。固定杆8的自由端通过具有平行于曲轴的轴线 的枢轴承9支承在一往复运动活塞10内，往复运动活塞在一气缸11 内运行，气缸固定在壳体1上。而且以其气缸轴对准曲轴的区域。
如果曲颈5绕M1旋转，显然在固定杆8在往复运动活塞10内绕 枢轴承9略微回转的情况下得到往复运动活塞10在气缸11内的往复 运动。因此活塞/气缸装置10、11构成一用于旋转活塞6的支承装置， 支承装置使旋转活塞相对于壳体1基本上角度不变地固定，其中旋转 活塞在其平行旋转时仅仅产生轻微的倾侧运动。它取决于曲轴和支承 装置9、10、11之间的距离。在距离大时倾侧运动小到可以忽略不计， 从而得到一接近于真正的平行旋转。
在旋转活塞6圆周上设有一第一表面对，它由一中凸表面12和一 相邻的中凹表面13组成。与此相配在壳体1圆周面3上形成一带有一 中凹表面14和一中凸表面15的第一表面对。在曲颈5的所示位置上 在曲颈绕曲轴顺时针旋转时正好在表面对12、13和14、15之间通过 在A处中凸表面12在中凹表面14上和在B处中凹表面13在中凸表 面15上的密封以及通过侧壁4封闭一空腔。在曲颈5继续旋转时旋转 活塞的中凸表面12在周壁的中凹表面14上紧密地滑动。同样旋转活 塞的中凹表面13在周壁的中凸表面15上滑动。在壁之间形成的空腔 不断减小其体积，因为密封点A和B相向运动。在曲颈5转过一定转 角后旋转活塞6从周壁3上抬起，空腔打开，以便在图中所示的位置 重新封闭具有大的体积的空腔。
因此在所述的曲颈5绕曲轴顺时针旋转时得到一始终重新以大的 体积封闭的空腔，然后体积减小和打开。这种结构可以用作压缩机。 这时具有较低压力的气体通过入口16流入壳体1的内腔2，被包容在 封闭的空腔内，并随着旋转活塞6的继续旋转而压缩。这里典型的最 小空腔体积位于一个部位，在这个部位上设一排气阀17，它可以是简 单的向外开启的单向阀，并连接在一高压通道18上，压缩的气体通过 此通道经过合适的连接装置输出。
在所示实施例中在旋转活塞6和壳体1上分别设有另一对表面， 它以同样的方式形成第二个空腔。上面的解释同样也适用于这个空腔。 这个空腔的部分配备上述空腔的图形标记，其特征是分别加一撇。在 本实施例中第二空腔相位错开地工作。当一个空腔封闭并压缩时，另 一个空腔打开，并可通过入口16′吸入新鲜气体。
对于旋转活塞6可能的结构方案和空腔形成的细节以及这种结构 用作压缩机、内燃机等等的可能性参考EP0644981B1的内容。那里所 表示的所有方案这里也可以运用。
在本发明的所示实施形式中用于不可旋转地支承旋转活塞6的支 承装置9、10、11通过往复运动活塞10和气缸11构成。这种活塞/气 缸装置可以用作压缩腔或膨胀腔，其中往复运动活塞10下方的气缸腔 做得带有未画出的进气和排气通道以及相应的阀门。在采用所示结构 作为压缩机时例如在旋转活塞6上通过表面对形成的两个空腔可以做 得具有不同的大小，并作为预和再压缩级工作，而活塞/气缸装置10、 11用作第三再压缩级。
但是固定杆8自由端上的支承装置可以用完全不同的方法形成， 这里只需要确保，那里既允许倾侧运动，又允许朝向曲轴M1方向的 往复运动。在所示活塞/气缸装置10、11方面一种简单的选择方案是， 例如固定杆8刚性固定在往复运动活塞10上，气缸11可回转地支承 在壳体1上。支承装置也可以做得具有相同的运动原理，但是没有构 成活塞/气缸装置。
因为和已知结构不同按本发明的旋转活塞6的结构仅仅支承在一 个曲颈5上，它可以设置在活塞上任何一个部位。特别是它可以设置 得离形成空腔的表面12、13和12′、13′很远。从而减少从非常热的空 腔到曲颈5的轴承和曲轴的热传递，并减小它们的热负荷。在一种结 构方案中曲轴可以设置在旋转活塞6之外很好地隔热的部位上。这在 附图中用虚线表示。曲轴在M1′处支承在一周壁3的侧向鼓肚3′上。 曲颈5′支承在一轴承套19内，它以一臂20或旋转活塞6的另一延伸 长度固定在旋转活塞上。在这个部位，在新鲜空气区域内和远离形成 空腔的表面处，曲轴很好地隔热。
曲颈也可以以未画出的方法设置在尽可能远离旋转活塞6的热负 荷大的区域的其他部位上。这里曲颈轴承19和支承装置9、10、11之 间的距离最好应选择得尽可能大，以减小旋转活塞6的倾侧运动。因 此曲轴轴承最好设置在旋转活塞的背面支承装置的一侧。
如上所述，在所示的按本发明的旋转活塞机器中产生旋转活塞6 的近似的平行旋转，但是与一轻微的循环倾侧运动相叠加。在图纸平 面内一个空腔的做得接近于圆弧形的形成空腔的表面12、13；14、15 以及另一空腔的带一撇的相应表面相对于由EP0644981B1已知的精 确圆形必须略微地改变，以便在按本发明的带有叠加的倾侧运动的平 行旋转始终密封地封闭空腔。在曲轴中点M1相对于支承装置9、10、 11的距离一定时得到待计算的曲线形状。这样所示机器便以最佳的空 腔密封工作。
但是也可以改变曲轴和支承装置9、10、11之间的距离。为此例 如固定杆8可以做得可在旋转活塞6的孔7内调整，从而使它例如可 以从终点位置8′调整到8″。在从位置8′调整到8″时支承装置离曲轴 的距离减小，从而使倾侧运动加大。如果在旋转活塞6和周壁3上的 形成空腔的表面按位置8′计算，那么在位置8″时不可能再完全密封。
但是这可以有利地用于一定的目的。在空腔不完全密封时压缩机 的功率消耗下降，得到一圆的运转。因此这种调整例如适合于作为空 运转调整。
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