(57)【要約】回転型の容積式スクリュー装置の構造容積をより効率的に使用するために、各セットにおいて、少なくとも1つの要素の回転運動を生成させる、内部スクリュー表面をもつ雌要素、および外部スクリュー表面をもつ雄要素の複数のセット(80,70;60,50)が提供される。異なるセット(80,70;60,50)で要素の運動が同期をとられた場合、動的にバランスのとれた機械を提供することができる。
2005533215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容積式スクリュー装置内の運動を変換する方法であって、前記装置が、各セットが第1軸(中心Oを通る)を中心とする内部スクリュー表面(180,160)を有する第1要素(80,60)と、第2軸(中心Om2,Om1を通る)を中心とする外部スクリュー表面(270,250)を有する第2要素(70,50)とを含む、共役要素(80,70;60,50)の少なくとも2つのセットを持ち、共役要素の内部セット(50,60)が共役要素の外部セット(80,70)の第2要素の少なくとも1つのキャビティ内に同軸状に配置され、
第1および第2軸(中心O;Om1,Om2を通る)が平行で、各セットの第1および第2要素の少なくとも1つが、その軸の周りで回転可能であり、
各セット内の少なくとも1つの要素の回転運動を生成させることを含む方法。
【請求項２】
前記要素の運動が、動的にバランスのとれた機械をもたらすように同期することを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項３】
各セットが、機械の主軸に一致する軸を中心とする要素を含み、各セットのそれぞれの第2要素が主軸に一致しない軸を中心にして置かれ、一致しない軸が、一致しない軸の互い同士に関する距離関係、および主軸に関する一致しない軸との距離関係を維持するように主軸の周りで回転することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の方法。
【請求項４】
共役要素の各セットの前記第1軸が一致するが第2軸が一致せず、または共役要素の各セットの前記第2軸が一致するが第1軸が一致しないこと、かつ、
一致しない軸(中心Om1,Om2を通る)が、一致する軸(中心Oを通る)の周りで、
一致しない軸(中心Om1,Om2を通る)の互い同士に関する距離関係、および一致する軸(中心Oを通る)に関する一致しない軸(中心Om1,Om2を通る)との距離関係を維持するように回転することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の方法。
【請求項５】
共役要素の異なるセットの要素のそれぞれの軸の周りの運動が、同期することを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の方法。
【請求項６】
a)第1軸の周りの共役要素の1つのセットの第1要素の回転と、
b)第2軸の周りの共役要素の1つのセットの第2要素の回転と、
c)第2軸の周り第1軸の回転または第1軸の周り第2軸の回転とを含む、回転の第1群の中で、少なくとも2つの回転が、
d)第1軸の周りの共役要素の他のセットの第1要素の回転と、
e)第2軸の周りの共役要素の他のセットの第2要素の回転とを含む回転の第2群のそれぞれのものと互いに機械的に同期することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の方法。
【請求項７】
共役要素の第1および第2セットそれぞれが、遊星的に運動する要素を含み、共役要素の第1および第2セットの遊星的に運動する要素の軸の回転が同期し、遊星的に運動する要素のそれぞれの軸に関する回転が同期する請求項6に記載の方法。
【請求項８】
共役要素の第1および第2セットのそれぞれが差動運動を含み、第1および第2セットの第1要素の軸の回転が同期し、第1および第2セットの第2要素の軸の回転が同期する請求項6に記載の方法。
【請求項９】
共役要素の第1セットが遊星運動を含み、共役要素の第2セットが差動運動を含み、第1および第2セットの第1要素の軸の回転が同期し、第1および第2セットの第2要素の軸の回転が同期する請求項6に記載の方法。
【請求項１０】
共役要素の第1セットが遊星運動を含み、第2セットが、差動運動をもたらすための同期結合リンク(Om1-O;Om2-O)を含み、共役要素の第1セットの要素の軸の回転が、共役要素の第2セットの同期式結合リンクの回転と同期する請求項6に記載の方法。
【請求項１１】
第1要素(80,70,60)の曲線内部表面(180,170,160)が、第2要素(70,60,50)の曲線外部表面(270,260,250)に機械的に接触して、それによって前記運動の伝達を実行することを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１２】
各セットが内部スクリュー表面(180,160)を有する第1要素(80,60)と、その内に囲まれた外部スクリュー表面(270,250)を有する第2要素(70,50)とを含む、共役要素(80,70;60,50)の少なくとも2つのセットを含む回転型の容積式スクリュー装置であって、共役要素(80,70)の外部セットと、各共役要素(60,50)の内部セットが共役要素(80,70)の別のセットの要素(70)のキャビティ内に配置される少なくとも1つの共役要素(60,50)の内部セットとを含む容積式スクリュー装置。
【請求項１３】
共役要素の異なるセットの回転可能な要素が、前記要素の同期運動をもたらすように機械的に互いに結合されることを特徴とする請求項12に記載のスクリュー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転型の容積式スクリュー装置(volume screw machine)における運動を変換する方法に関し、またそのような回転型スクリュー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転型の容積式スクリュー装置は、共役スクリュー要素、すなわち、囲む(雌)スクリュー要素と囲まれる(雄)スクリュー要素とを含む。第1(雌)スクリュー要素は、内部スクリュー表面(雌表面)をもち、第2(雄)スクリュー要素は、外部スクリュー表面(雄表面)を持つ。スクリュー表面は非円筒形で、要素を径方向に制限する。それらは、平行で通常一致せず長さE(偏心率)で離間されているそれぞれの軸を中心に配置される。
【０００３】
その種類の3次元型の回転式スクリュー装置は、固定した雌要素に囲まれた雄要素が雌要素に関して遊星運動をする米国特許第5,439,359号から知られている。
【０００４】
この遊星運動の第1構成要素は、雄表面の軸を駆動し、したがって、この軸に雌表面の周りで軌道公転運動に対応する半径Eをもつ公転の円筒を描かせる。すなわち、第2(雄)要素の軸が、第1(雌)要素の軸の周りを回転するが、後者の軸は機械の主軸である。
【０００５】
この遊星運動の第2の成分は、そのスクリュー表面の軸の周りを回転させるように雄要素を駆動する。この第2の成分(周辺回転)も、旋回運動と呼ぶことができる。
【０００６】
遊星運動をもたらす代わりに、差動運動をもたらすこともできる。通常、同期式結合リンクがこのために使用される。しかし、適切なスクリュー表面を与えることによって、機械を自己同期させることもできる。
【０００７】
上記した種類の容積式の回転スクリュー装置は、作動媒体を膨張、排気また圧縮することによって、作動物質(媒体)、気体または液体のエネルギーをエンジン用の機械エネルギーに、またはその逆に圧縮機、ポンプ等用の機械エネルギー変換することが知られている。それらは、特に、石油、ガスまたは地熱の掘削のダウンホールモータで使用される。
【０００８】
多くの場合、スクリュー表面は、例えば、仏国特許FR-A-997957および米国特許第3,975,120号から知られているようなサイクロイド(トロコイド)形状をもつ。モータで使用されるような運動の変換は、パリのEdition TECHNIPより出版のV.Tiraspolskyi、「Hydraulical Downhole Motors in Drilling」、the course of drilling、258〜259頁に記載されている。
【０００９】
従来のスクリュー装置内で運動を変換する方法の効率は、機械内で起こる熱力学過程の強さによって決定され、それは一般化されたパラメータ「角周期」によって特徴づけられる。周期は、独立の自由度をもつ要素として選択された任意の回転する要素(雄、雌または同期式リンク)の回転角に等しい。
【００１０】
角周期は、雄および雌要素によって形成される作動チャンバの断面積の変化の全体の周期(または全体の開および閉)、ならびに内部スクリュー表面をもった機械内の1つの周期Pmまたは外部スクリュー表面をもった機械内の1つの周期Pfによる作業チャンバの軸運動が起こる、独立の自由度をもつ部材の回転角に等しい。
【００１１】
同様の容積式機械で実現された曲線形状の共役要素をもつ回転型の容積式スクリュー装置内の運動を変換する既知の方法は以下の欠点をもつ。
独立の自由度をもつ駆動部材の1回転当たりの角周期の量を増加させることができない運動を構成する不完全な過程のための限定された技術的可能性
同様のスクリュー装置の限定された比出力
限定された効率
機械の固定された本体への反力の存在
【特許文献１】米国特許第5,439,359号明細書
【特許文献２】仏国特許FR-A-997957明細書
【特許文献３】米国特許第3,975,120号明細書
【非特許文献１】パリのEdition TECHNIPより出版のV.Tiraspolskyi、「Hydraulical Downhole Motors in Drilling」、the course of drilling、258〜259頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、スクリュー装置内の運動を変換する方法の技術的また機能的な潜在的可能性を広げるという問題を解決し、スクリュー装置の比出力および能力を向上させ、全体の熱損失を低減させ、容積式スクリュー装置の支持体への反力を減少させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、各セットが内部スクリュー表面を有する第1要素と、その中に囲まれた外部スクリュー表面を有する第2要素とを含む共役要素の少なくとも2つのセットを含む回転型スクリュー装置を提供し、スクリュー装置は共役要素の外部セットと、共役要素の少なくとも1つの内部セットを含み、各共役要素の内部セットが共役要素の他のセットの要素のキャビティ内に配置される。共役要素のセットは、互いのキャビティ内に同軸状に置かれる。
【００１４】
1つの要素が、2つの異なるセットの部分であり得ることに留意されたい。そのような要素は外部スクリュー表面と内部スクリュー表面の両方をもつことができ、それによって、共役要素の外部セット用の第2要素になり、同時に共役要素の内部セット用の第1要素になる。好ましくは、要素は、互いのキャビティ内で係合される。
【００１５】
したがって、容積式スクリュー装置内で運動を変換する方法は、第1および第2要素の軸が平行で、各セットの第1および第2要素の少なくとも1つが、その軸の周りで回転可能である上述の型のような機械を利用する。本発明によれば、各セットの少なくとも1つの要素の回転運動がもたらされる。好ましい実施形態では、各セットの少なくとも1つの要素の遊星運動がもたらされる。
【００１６】
したがって、本発明は、同時により多くの作業(排気)チャンバ、および駆動軸の回転当たりのより多くの作業周期を提供し、機械の構造容積をより効率的に使用し、それによって効率を上げる。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態によれば、要素の運動は、動的にバランスのとれた機械を提供するように同期をとられる。この目的のために、回転可能な要素を機械的に結合するのが賢明である。
【００１８】
この実施形態は機械がより安定して働くという利点をもち、全体の機械構造を安定させるために、より少ない努力しか必要でない、すなわち機械の支持体は重すぎる必要はなくまた精巧でありすぎる必要はない。
【００１９】
上述のように、(第1群を形成する)異なるセットの要素のいくつかの軸は、(機械の主軸と)一致するが、他の要素の軸は、主軸と一致せず、大部分は互い同士と一致しない。多くの場合、共役要素の各セットの第1軸は、互い同士で一致し、または共役要素の各セットの第2軸と一致する。ごくまれに、機械の実施形態が、共役要素の第1セットの第1要素の軸が、共役要素の他のセットの第2要素の軸と一致する構造を備えている。好ましい実施形態によれば、一致しない軸は、一致する軸の周りで(主軸の周りで)、一致しない軸が、互い同士に関して、また一致する軸(主軸)に関して距離関係を維持するように公転する。
【００２０】
その特徴を提供することによって、要素を、全体構造の質量中心(要素のスライスの重心)を主軸に置くように配置することができる。一致しない軸の距離関係を維持する場合、質量中心が移動するのを、すなわち動くのを防ぐことが可能である。したがって、一致しない軸をもつ要素の質量関係が維持され、一致する軸をもつ要素は、いずれにしてもその質量中心を主軸に置く。
【００２１】
それぞれの軸の周りの共役要素の異なるセットの要素の運動も同期するように、すなわち、要素の旋回が同期するように(それらの公転の同期に加えて)、その方法をさらに発展させることができる。
【００２２】
そのような同期をもたらすためにいくつかの可能な手段がある。
【００２３】
一般に、a)第1軸の周りの共役な要素の1つのセットの第1要素の回転、b)第2軸の周りの共役な要素の1つのセットの第2要素の回転、c)第2軸の周りの第1軸の回転あるいは第1軸の周りの第2軸の回転を含む第1群の回転の2種類の回転を選択することができる。それから、これら2種類の回転を、d)第1軸の周りの共役な要素の他のセットの第1要素の回転、e)第2軸の周りの共役な要素の他のセットの第2要素の回転を含む第2群の回転の対応するものとそれぞれ(機械的に)同期をとることができる。
【００２４】
一般的に説明されてきたこの実施形態を、4つの異なる特定の好ましい実施形態に分けることができる。
【００２５】
本発明による第1の好ましい実施形態では、共役要素の第1および第2セットがそれぞれ、遊星的に運動する要素を含み、第1および第2セットの遊星的に運動する要素の軸の回転は同期がとられ(公転は同期がとられ)、遊星的に運動する要素のそれらの軸の周りの回転は同期がとられる(旋回は同期がとられる)。
【００２６】
第2の好ましい実施形態では、共役要素の第1および第2セットがそれぞれ、差動運動を含み、第1および第2のセットの第1要素の軸の回転が同期をとられ(公転が同期をとられ)、第1および第2のセットの第2要素の軸の回転が同期をとられる(他の公転も同期をとられる)。
【００２７】
本発明による第3の好ましい実施形態では、共役要素の第1セットが遊星運動を含み、共役要素の第2セットが差動運動を含み、第1および第2セットの第1要素の軸の回転が同期がとられ(公転が同期をとられ)、第1および第2セットの第2要素の軸の回転が同期をとられる(他の公転も同期をとられる)。
【００２８】
本発明による第4の好ましい実施形態では、共役要素の第1セットが、遊星運動を含み、第2セットが、差動運動をもたらす同期式結合リンクを含み、共役要素の第1セットの要素の軸の回転が、共役要素の第2セットの同期式結合リンクの回転と同期をとられる。
【００２９】
上述の実施形態のすべてにおいて、群の要素の間の運動の伝達を、第1および第2共役要素の曲線の包絡表面を機械的に接触させることによって行い、それによって対偶を形成することができる。
【００３０】
上述の種類のスクリュー装置が要素の3つの異なるセットを含む場合、第1番目に、a)その中央固定軸の周りの、3つの要素の1つのセットの第1要素(外部包絡面用の雌または内部包絡面用の雄)の回転(または不動状態)、およびその中央固定軸の周りの、3つの要素の1つのセットの第3要素(シンクロナイザ)の回転(または不動状態)、b)同期式結合リンク上のその中央固定軸の周りの、1つのセットの第2要素(最初のトロコイド)の軸の公転、c)同期式結合リンク(クランク)または第1のものと同軸の第3(雄)共役スクリュー要素の助けによる1つのセットの第2要素の旋回を含む3種類の状態を選択することができる。第2番目に、上述の3種類の状態それぞれを、d)その中央固定軸の周りの、3つの共役要素の他のセットの第1要素(外部包絡面用の雌または内部包絡面用の雄)の回転(または不動状態)、およびその中央固定軸の周りの、3つの共役要素の他のセットの第3要素(シンクロナイザ)の回転(または不動状態)、e)同期式結合リンク上のその固定中央軸の周りの、他のセットの第2要素(最初のトロコイド)の軸の公転、f)他のセットの第2要素の旋回を含む状態の第2群のそれぞれ1つと(機械的に)同期をとることができる。
【００３１】
本発明は、図面に関して記載された以下の本発明の好ましい実施形態の説明からより容易に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図1は、本発明による回転型スクリュー装置を示す断面図を示す。3次元容積式スクリュー装置の効率および生産能力を向上させるために、この機械は、雄要素(囲まれる要素、すなわち外部スクリュー表面を含む要素)および雌要素(囲む要素、すなわち内部スクリュー表面を含む要素)の単一のセットより多くをもつ。むしろ、一方の共役要素80,70および他方の60,50の2つのセットが、他方の中に一方が係合される、すなわち、共役スクリュー要素の内部セット50,60が、スクリュー要素の第2セットのスクリュー要素70のキャビティの中に配置される。スクリュー要素は、互いのキャビティの中に同軸状に(「ねじ込まれて」)設置される。実際、スクリュー要素70が、第1の囲む(雌)要素としても働き、共役要素50,60の他のセットの第1要素60が、囲まれる(雄)要素としても働くので、スクリュー要素の3つのセットと言うこともできる。したがって、要素70および60も、共役要素のセットを形成する。
【００３３】
対称次数nf=3をもつ内部スクリュー表面(内部の囲む表面)180を備える外部要素80(雌要素)およびそれと共役で、対称次数nm=2をもつ最初のトロコイドの形状の外部スクリュー表面(外部の囲まれる表面)270を備える要素70(雄要素)が作業チャンバ40を形成する。これらの要素を、第1要素80の端部セクションの中心Oが、スクリュー装置の中央の長手方向軸Zと一致するように配置される内部的に共役なスクリュー要素の主要なセットとして考えることができ、第2要素70の中心Om2は、距離E2(偏心率)だけ軸Zから偏っている。固定した本体9に対して第1および第2要素80,70の運動を制御するために、それらは、制御装置22のそれぞれ出口22'および22''に機械的に連結される。
【００３４】
対称次数nf=3を持つ外部包絡面の形状の内部スクリュー表面160を備える第1要素60(雌要素)、および対称次数nm=2をもつ最初のトロコイドの形状の外部スクリュー表面250を備える内部第2要素50(雄要素)が作業チャンバ20を形成する。これらの要素を、第1要素60の端部セクションの中心Oが、スクリュー装置の中央の長手方向軸Zと一致するように配置される内部的に共役なスクリュー要素の追加のセットとして考えることができ、第2要素50の中心Om1は、距離E1(偏心率)だけ軸Zから偏っている。固定した本体9に対して要素60,50の運動を制御するために、それらは、制御装置のそれぞれ出口21'および21''に機械的に連結される。
【００３５】
要素70の追加の内部スクリュー表面170および要素60の追加の外部スクリュー表面260は、図1の作業チャンバの全体の数が9になるように、追加の作業チャンバ30を形成する(要素80および60の内部では、図に示された状況に関して、要素70および50が動かされた場合、3つの作業チャンバが設けられる)。
【００３６】
一般の場合、共役スクリュー要素の対の数はいくつであってもよいが、機械の全体の寸法によって制限される。
【００３７】
第1の2つの弧の要素50(内部雄要素)は、要素60の内部の3つの弧の輪郭160(3つの弧の輪郭の形状のファミリの外部包絡面)と共役である。3つの弧の要素60のこの内部輪郭160は、要素50の2つの弧の輪郭250に対しては雌要素であるが、内部輪郭170(2つの弧の最初のトロコイド)をもつ第2の2つの弧の要素70に対しては雄要素である。要素60の外部の3つの弧の輪郭260(ファミリの内部包絡面)は、要素70の内部輪郭170と共役である。雄でも雌でもあり、外部輪郭270(最初の2つの弧のトロコイド)が、最後の3つの弧の要素80の内部3つの弧の輪郭180(ファミリの外部包絡面)に係合している第2の2つの弧の要素70でも同じことが起こる。
【００３８】
この特定の場合、要素70は、要素50に機械的に連結されて、それぞれ中心Om2,Om1を通る軸の周りを旋回し、要素60は、作業チャンバ20,30,40の数が、3から9に増加するように、要素80に機械的に剛性に連結される。内部および外部表面250,160,260,170,270,180は、これらの作業チャンバ20,30,40を形成するように機械的に接触する。
【００３９】
要素50および70を機械的に連結するために、2つの要素50または70の1つを、要素50の本体全体を通る同期式結合リンクOm1-OまたはOm2-Oのクランクに蝶番でとり付けることができるが、両方の要素50,70を同時にとり付けることはできない。連結は、中心Om1,Om2がすべての場合で中央長手方向の軸Zの様々な側で、Om1-O-Om2の1つの線上に配置されるように、行われ、したがって、要素50,70が静的また動的にバランスのとれた要素の回転システムを形成する。そのバランスを、要素50,70の質量を、すなわち要素70の質量中心(要素のスライスの重心)が、中心Om2を通る軸に配置され、要素50の質量中心が、中心Om1に配置され、一緒に考えられた場合に要素50および70の質量中心が、中心Oに配置されるように選択することによって、もたらすことができる。言い換えれば、要素50,70の結合された運動が、一緒に考えられた場合に要素50および70の質量中心が常に中心Oに留まり移動しないように行われる。
【００４０】
要素の相互連結された運動をセットで生成させ、かつ同時に異なるセットの要素の運動と同期をとるために、制御装置21,22が導入される。制御装置21,22の出口21',21''および22',22''が、それぞれ要素50,60および70,80に機械的に連結される。本発明によれば、制御装置は、1つの自由度が独立な2つの自由度をもつ運動を生成させることできる。すなわち、それらは別の固定要素の周りでセットの1つの要素の遊星運動を生成させることができる。あるいは、制御装置は、3つの自由度をもつ運動を生成させることができる、すなわち、これらの制御装置は、その固定軸の周りの1つの要素、また第1要素の固定軸の周りの他の要素の軸の遊星運動の公転の任意の回転構成要素の差動的に連結された回転、あるいは、第2要素のそれ自体の軸の周りの旋回、ならびに、第1要素の固定軸の周りの同期式結合リンクOm1-Oの回転を生成させることができる。言い換えれば、2つの自由度を独立のものとして選択することができる3つの自由度をもつセット要素の運動を生成させることができる。
【００４１】
本発明では、機械の要素の運動を変換の4つの異なる変形がある。
a)遊星運動(円漸進運動を含めて)を行う要素の軸の公転を生成、およびその要素に類似した他のセットの要素の軸の第1同期公転の生成
b)1つの2つのスクリュー要素の差動運動の生成、および他のセットの2つの類似したスクリュー要素の同期差動運動の生成
c)1つのセットで遊星運動を行うスクリュー要素の軸の公転の生成、および他のセットで差動運動を行うスクリュー要素の軸の同期公転の生成
d)要素50,60の内部セットの外部要素60および内部セットの同期式結合リンクOm1-Oの差動運動の生成、または、一方で、外部セット70,80の外部要素および外部セットの同期式結合リンクOm2-Oの差動運動の生成、他方で、他のセットのスクリュー要素の対の同期差動運動の生成
【００４２】
変形例a)に関して、要素50および70の2つの遊星運動の同期は以下のように行われる。同期をとり同位相で作用する制御装置21および22は、要素50および70に等しい各速度ωsおよび等しい回転位相をもった旋回を生成させ、要素60および80は、固定して保持される。自己同期によって、要素50および70は、同期して遊星運動を行い、その間に表面250および270が、表面160および180を転がり、要素50および70の質量中心が、バランスがとれたシステムとしてE1およびE2の半径の円運動をし、公転が角速度ωre=-2ωsで行われる。不動表面260の頂点が、可動表面170上を滑動する。
【００４３】
変形例b)に関して、一方で要素50および60のならびに他方で要素70および80の2つのセット(対)の2つの差動運動の同期は以下のように行われる。制御装置21および22は同期をとり同位相で作用し、等しい角速度および回転位相をもった要素50および70の、最終角速度ωsをもった旋回(または速度0の旋回、すなわち円漸進運動を提供する)を生成するが、一方、要素60および80は、速度ωs/2で固定軸Zの周りに回転する。自己同期によって、要素50および70は、同期して遊星(または円漸進)運動を行い、その間に表面250および270が、表面170および180を転がり、要素50および70(Om1,Om2)の質量中心が、バランスがとれたシステムとしてE1およびE2の半径の円運動をし、公転が角速度ωre=-ωs/2で行われる。可動要素60の表面260の頂点が、要素70の可動表面170上を滑動する。
【００４４】
変形例c)に関して、一方のセット50および60の遊星運動を実行するスクリュー要素50の軸の公転の生成、ならびに他方のセット70,80の差動運動を実行するスクリュー要素70の軸の同期公転の生成は、変形例a)およびb)に記載されたのと同じようであるが、要素60および70を接触させないようになされることに留意されたい。
【００４５】
次に、変形例d)に移ると、要素70および80の差動運動を伴う、要素60の差動運動および同期式結合リンクOm1-Oの同期は、以下のように行われる。例えば、制御装置21および22は、2つの要素60および80ならびに同期式結合リンクOm1-Oに同期のとれた同位相の逆の回転、すなわち逆方向で、等しい角速度-ωro=ωreを生成し、要素50の表面250が、要素60の表面160を転がるので、角速度ωs=-2ωreをもった要素50の旋回がもたらされる。この場合、可動表面260の頂点が、可動表面170上を滑動する。さらに、要素50は、同期をとって同位相で旋回を要素70に伝達することが必要であるが、要素70は可動要素80の表面180を転がる。中心Om1およびOm2に一致する要素50および70の質量中心は、バランスのとれたシステムとして半径E1およびE2の円運動をし、公転はωreの角速度行われ、公転の全プロセスの間、これらの中心は1つの線Om1-O-Om2上に配置される。
【００４６】
雄および雌の共役要素の曲線の包絡表面を機械的に接触させることによって、セットの要素の間の運動の伝達が実行され、それによって、対偶を形成することができる。
【００４７】
雌―雄共役要素の対の角周期Tiは、Ti=2π/[nm,f|(ωf/ωi)-(ωm/ωi)|]の式で表され、この式でωf,ωmは、自己の中心の周りの雌および雄の角速度、ωiは、独立要素、例えば公転運動を行い、その回転角がTiの値を定義する要素の角速度、nm,fは対称次数で、nmは外部包絡面を伴う内トロコイド方式用、nfは内部包絡面を伴う外トロコイド方式用である。
【００４８】
前記変形例に関しては、
a)固定要素80を備える要素70(輪郭270)の遊星運動の内トロコイド方式(外部包絡面180)は、以下のパラメータで定義される。ωf(80)=0; ωre(70)=1; nm(70)=2; nf(80)=3; ωm(70)=ωs(70)=ωre(70)(1-(nf/nm))=1(1-3/2)=-0.5; Τi(re70)=2π/2(0+0.5)=2π;  固定要素60を備える要素70(輪郭170)の遊星運動の外トロコイド方式(内部包絡面260)は、以下のパラメータで定義される。ωm(60)=0; ωre(70)=1; nm(60)=3; nf(70)=2; ωf(70)=ωs(70)=ωre(70)(1-(nm/nf))=1(1-3/2)=-0.5; Τi(re 70)=2π/2(-0.5-0)=2π;
【００４９】
前記変形例に関しては、
b)差動運動:要素70の遊星運動(輪郭270)および要素80の回転は、以下のパラメータで定義される。ωf(ro,80)=-1; ωre(70)=1; nm(70)=2; nf(80)=3; ωm(70)=ωs(70)=(ωf-ωre)(nf/nm)+ωre=(-1-1)(3/2)+1=-2; Ti(re,70)=2π/2(-1+2)=π;  差動運動:要素70の遊星運動(輪郭170)および要素60の回転は、以下のパラメータで定義される。ωm(ro,60)=-1; ωre,70=1; nm(60)=3; nf(70)=2; ωf(s,70)=ωs(70)=(ωm-ωre)(nm/nf)+ωre=(-1-1)(3/2)+1=-2; Ti(re,70)=2π/2(-2+1)=π;  上のことから、要素の差動運動の場合、角周期が2倍遅くなり、したがって方法の効率が向上することが明らかである。
【００５０】
チャンバ40,30および20の各セット内のZ軸に沿った作動媒体の軸の運動の方向は、中心Om1,Om2の公転の方向によって定義され、したがって、作動媒体の運動に同じ方向を選択するために、制御装置21,22は中心Om1,Om2の公転に同じ方向を与え、チャンバ40,30および20内で作動媒体の運動を反対方向に選択するために、制御装置21,22は中心Om1,Om2の公転に反対方向を与える。
【００５１】
作動媒体は要素のセットの作業チャンバ内のZ軸に沿って運ばれることに留意されたい。軸運動の方向が変えられた場合、セット内で遊星運動を実行する要素の中心Oｍ1,Oｍ2の公転の方向を変えなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による方法を実行するために使用される本発明による回転型の容積式スクリュー装置を示す断面図を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
80,70;60,50  2対の共役要素
180,170,160  曲線内部表面
270,260,250  曲線外部表面
【図１】
2005533215.tif 000003
【国際調査報告】
2005533215.tif 000004
2005533215.tif 000005