JP3810874B2 - Fluid machinery - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、車両のス−パ−チャ−ジャに用いられる流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平６−３１７２７５号公報に図９のようなスクリュ−式のコンプレッサ２０１が記載されている。
【０００３】
このコンプレッサ２０１は増速ギヤ組２０３とタイミングギヤ組２０５とを備え、入力軸の回転は増速ギヤ組２０３で増速され、更にタイミングギヤ組２０５を介して一対のスクリュ−ロ−タ２０７、２０９を回転させる。各スクリュ−ロ−タ２０７、２０９の軸２１１、２１３は両端をそれぞれベアリング２１５、２１７とベアリング２１９、２２１とによってコンプレッサケ−シング２２３に支承されている。又、ベアリング２１５、２１７とベアリング２１９、２２１との内側には、各軸２１１、２１３とコンプレッサケ−シング２２３との間にメカニカルシ−ル２２５、２２５が配置され、ロ−タ室に対するガス洩れとオイルの侵入とを防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コンプレッサ２０１ではシ−ル手段が接触面積の狭いリップで摺動するメカニカルシール２２５であり、摺動部での発熱量が多い。従って、グリ−スやオイルが劣化し易く、グリ−スやオイルによって潤滑されるベアリング２１５、２１７、２１９、２２１の耐久性と、コンプレッサ２０１の耐久性に問題が出易い。
【０００５】
そこで、この発明は、シ−ル性とベアリングの耐久性とに優れた流体機械の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の流体機械は、スクリュ−状に形成された凸部、あるいは軸方向に形成された凸部で互いに噛み合う一対のロ−タと、各ロ−タを回転可能に内包し、流体の流入口及び流出口を有するケ−シングと、ケ−シングとの間で各ロ−タの軸を支承するベアリングと、これらのロ−タとケ−シングとの間に配置され流体の洩れを防止するシ−ル手段とを備え、前記ベアリングが、グリ−スで潤滑され、前記シ−ル手段が、ロ−タとケ−シングとの間でこのグリ−スをシ−ルするラビリンスシ−ルであり、該ラビリンスシ−ルが、ロ−タ又はケ−シングにラビリンスリングを配置して形成され、該ラビリンスリングが、板材を巻き重ねて成形されていることを特徴とする。
【０００７】
このように、請求項１の流体機械は、各ロ−タ軸を支承するベアリングを、例えば、グリ−スを封入したグリ−ス室内に配置してグリ−ス潤滑にすると共に、各ロ−タとケ−シングとの間に、ベアリングに隣接して、流体の洩れを防止するラビリンスシ−ルを配置した。
【０００８】
このように、非接触式のシ−ル手段であるラビリンスシ−ルを用いるから、従来例と異なって、シ−ルの摺動による発熱が生じない。
【０００９】
従って、高温によるグリ−スの劣化が生じないから、ロ−タ軸のベアリングと流体機械の耐久性がそれだけ向上する。
【００１０】
ラビリンスシ−ルは、相手側部材との間に繰り返し形成される大小の隙間によって流体圧を速度に変換しエネルギ−を吸収してシ−ル性を得るが、エネルギ−吸収によるこのシ−ル性に加えて、ラビリンスシ−ルの狭い隙間に、オイルより流動性の低いグリ−スが満たされることによって、シ−ル性の大幅な向上が期待できる。
【００１１】
更に、ロ−タがスクリュ−状の凸部を有するスクリュ−式の流体機械は圧縮型のものであり、それだけシ−ルに掛かる負担が大きくなるが、このようにグリ−スを扱うことによってラビリンスシ−ルのシ−ル性が大きく向上するから、流体圧の高いスクリュ−式の流体機械でも充分なシ−ル性が得られる。
【００１３】
ラビリンスシ−ルは、例えば、ロ−タ軸とケ−シングとを加工して形成してもよいが、ラビリンスリングをロ−タ、又は、ケ−シングに取り付けることによって、ラビリンスシ−ルを構成すれば、上記のように充分なシ−ル性と耐久性とを有する流体機械を、それだけ低コストで構成することができる。
【００１５】
これに加えて、例えば、帯板のような板材を巻き重ねてラビリンスリングを成形する請求項３の構成では、段数の多いラビリンスシ−ルが低コストで容易に得られる。
【００１６】
従って、ラビリンスシ−ルの段数を充分に増やすことにより、低コストで流体機械のシ−ル性を大きく改善することができる。
【００１７】
又、巻き重ね構造のラビリンスリングは径の拡大と縮小が可能であるから、組付けが極めて容易である。従って、組付けを容易にするために周辺部材に与える制約が小さいから、設計と加工と組付け上有利であり、それだけ低コストにできる。
【００１８】
請求項２記載の流体機械は、請求項１に記載の流体機械であって、ロ−タの軸上に段差部を形成し、この段差部をベアリングとラビリンスシ−ルとの間に設けたことを特徴とする。
【００１９】
ロ−タ軸に段差部を設けたことにより、通路の形状が複雑になってグリ−スが漏れにくくなり、シ−ル性が向上する。
【００２０】
又、段差部の大径部で遠心力が大きくなり、グリ−スが飛ばされるから、グリ−スの洩れを防止する効果とシ−ル性とが更に向上する。
【００２１】
更に、ロ−タ軸に段差部を設けたことによってケ−シング側との間に大小の隙間が形成されれば、ラビリンスシ−ルの段数が増えたことと等価になるから、それだけ流体機械のシ−ル性が向上する。
【００２２】
請求項３記載の流体機械は、請求項１に記載の流体機械であって、ロ−タの軸に鍔を一体又は別体に設け、この鍔をベアリングとラビリンスシ−ルとの間に配置すると共に、隙間を介して鍔が貫入する凹部をケ−シングに設けたことを特徴とする。
【００２３】
鍔部で遠心力が大きくなり、グリ−スが飛ばされるから、グリ−スの洩れ防止効果とシ−ル性とが更に向上する。
【００２４】
又、ロ−タ軸に鍔部を設けケ−シング側に隙間を設けたことによって、グリ−スの通路形状が複雑になると共に、ラビリンスシ−ルの段数が増えたことと等価になるから、それだけグリ−スが漏れにくくなり、流体機械のシ−ル性が向上する。
【００２５】
請求項４記載の流体機械は、請求項１に記載の流体機械であって、ロ−タの軸にベアリング側へ屈曲した屈曲部を一体又は別体に設け、この屈曲部をベアリングとラビリンスシ−ルとの間に設けたことを特徴とする。
【００２６】
ベアリング側へ屈曲した屈曲部をロ−タ軸に設けたことにより、遠心力を受けたグリ−スがこの屈曲部に突き当たってベアリング側に跳ね返されると共に、通路の形状が複雑になってグリ−スが漏れにくくなるから、それだけ流体機械のシ−ル性が向上する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１乃至図５によって本発明の第１実施形態を説明する。この実施形態は請求項１の特徴を備えており、図１はこの実施形態を用いたス−パ−チャ−ジャ１を示している。左右の方向はこれら各図での左右の方向であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００２８】
図１のように、ス−パ−チャ−ジャ１は、入力プ−リ３、電磁クラッチ５、タイミングギヤ組７、スクリュ−式コンプレッサ９（実施形態の流体機械）などから構成されている。
【００２９】
入力プ−リ３はベアリング１１によってコンプレッサケ−シング１３に支承されている。入力プ−リ３はベルトを介してクランクシャフト側の出力プ−リに連結されており、エンジンの駆動力によって回転駆動される。
【００３０】
電磁クラッチ５は、電磁コイル１５とそのリ−ド線１７、電磁コイル１５のヨ−ク１９、ア−マチャ２１、ばね２３、フランジ部材２５などから構成されている。
【００３１】
ヨ−ク１９は支持部材２７によってケ−シング１３に固定されている。
【００３２】
ア−マチャ２１はばね２３とビス２９、２９とによってフランジ部材２５に連結されている。フランジ部材２５は入力側のロ−タ軸３１にスプライン連結され、ナット３３で固定されている。
【００３３】
電磁コイル１５が励磁されると、ばね２３が撓んでア−マチャ２１が入力プ−リ３に吸着し、エンジンの回転がロ−タ軸３１に伝達される。電磁コイル１５の励磁を停止すると、ばね２３の力によってア−マチャ２１が入力プ−リ３から離れ、ロ−タ軸３１がエンジンから切り離される。
【００３４】
こうして、電磁クラッチ５によりエンジンとス−パ−チャ−ジャ１との断続が行われる。
【００３５】
ロ−タ軸３１とケ−シング１３との間にはシ−ル３５が配置されてケ−シング１３外部へのオイル洩れを防止している。
【００３６】
コンプレッサ９は雄型と雌型のスクリュ−ロ−タ３７、３９を備えており、雄型のスクリュ−ロ−タ３７はロ−タ本体４１の軸孔にロ−タ軸４３を固定して構成されており、雌型のスクリュ−ロ−タ３９はロ−タ本体４５の軸孔に前記のロ−タ軸３１を圧入して構成されている。
【００３７】
各ロ−タ本体４１、４５はケ−シング１３のロ−タ室４７に収容されており、ロ−タ本体４１、４５には互いに噛み合うスクリュ−状の歯４９、５１（凸部）が形成されている。
【００３８】
歯厚の厚い雄型スクリュ−ロ−タ３７の歯４９には空洞部５３が形成されており、慣性モ−メントを低減し、加速時などにス−パ−チャ−ジャ１のレスポンスを向上させている。
【００３９】
各スクリュ−ロ−タ３７、３９のロ−タ軸４３、３１は、右端部を背面合わせに配置した２個のアンギュラ−ボ−ルベアリング５５によって、又、左端部をニ−ドルベアリング５７によって、それぞれケ−シング１３に支承されている。
【００４０】
ロ−タ軸３１、４３の右端部には、ボ−ルベアリング５５、５５の左側に、一対のシ−ル６１、６１が配置され、ロ−タ室４７に対するエア洩れとオイルの侵入とを防止している。ボ−ルベアリング５５、５５とシ−ル６１、６１はケ−シング１３のギヤ室６３に封入されたオイルで潤滑される。
【００４１】
ロ−タ軸３１、４３の左端部には、ニ−ドルベアリング５７の右側に、ラビリンスリング６５、６５を用いたラビリンスシ−ル６７が設けられており、ロ−タ室４７からのエア洩れを防止している。
【００４２】
ケ−シング１３には、ロ−タ軸３１、４３の左端部に、ベアリングキャップ６９が装着され、グリ−ス室７１を形成している。このグリ−ス室７１にはグリ−スが封入されておりニ−ドルベアリング５７とラビリンスシ−ル６７を潤滑している。
【００４３】
図２、３に拡大して示したように、ラビリンスシ−ル６７は、各ロ−タ軸３１、４３に設けられた周溝７３と、この周溝７３の内部に直列方向に重ねて配置された２個のラビリンスリング６５とから構成されている。
【００４４】
図４、５のように、各ラビリンスリング６５は帯板を２回巻き重ねて形成されており、各端部７５の間には適度な間隔が設けられている。
【００４５】
このように、２回巻きのラビリンスリング６５を２個直列に重ねたことによって、ラビリンスシ−ル６７はラビリンスリングを４枚重ねた４段構成になっている。
【００４６】
又、巻き重ねたラビリンスリング６５は径の拡大と縮小とが可能であるから、各ラビリンスリング６５、６５は、先ず、径を拡大して各ロ−タ軸３１、４３の端部に取り付け、次に、周溝７３まで移動させると径が縮小して周溝７３に装着され、この状態で各ロ−タ軸３１、４３と共にケ−シング１３に組付ける。
【００４７】
図２、３のように、各ラビリンスリング６５の断面には面取りが施されており、ロ−タ軸３１、４３及びケ−シング１３との間に大きい隙間と小さい隙間とを交互に形成している。
【００４８】
各ロ−タ軸３１、４３が回転すると、ラビリンスシ−ル６７は、各ラビリンスリング６５の内周側とロ−タ軸３１、４３との間に形成されたこれら大小の隙間で、矢印７７のように、グリ−スの膨張と収縮とを繰り返し、グリ−スのエネルギ−を吸収することによって吸気が外部に漏れないようにシ−ルする。
【００４９】
又、膨張と収縮によるシ−ル性は、矢印７９のように、各ラビリンスリング６５の外周側とケ−シング１３との間でも得られる。
【００５０】
図１のように、タイミングギヤ組７は大径と小径のタイミングギヤ８１、８３から構成されており、ケ−シング１３のギヤ室６３に配置されている。
【００５１】
大径のタイミングギヤ８１は雌型スクリュ−ロ−タ３９のロ−タ軸３１の外周に圧入されており、小径のタイミングギヤ８３はテ−パ−リング固定機構８５を介して雄型スクリュ−ロ−タ３７のロ−タ軸４３に連結されている。
【００５２】
このテ−パリング固定機構８５は、各スクリュ−ロ−タ３７、３９を互いに接触しない状態で噛み合わせ、更にタイミングギヤ８３をタイミングギヤ８１に噛み合わせた後、ナット８７を締め付けてテ−パ−リング８９をタイミングギヤ８３とロ−タ軸４３との間に押し込み、タイミングギヤ８３をロックして各スクリュ−ロ−タ３７、３９を回転方向に位置決めする。
【００５３】
プ−リ３から入力したエンジンの駆動力は、タイミングギヤ組７を介してコンプレッサ９のスクリュ−ロ−タ３７、３９を回転駆動する。駆動されたコンプレッサ９は各スクリュ−ロ−タ３７、３９の左端側に設けられた吸入口（流入口）から吸入した吸気を、スクリュ−ロ−タ３７、３９とロ−タ室４７の間で軸方向右方に圧送し、右端側に設けられた吐出口９１（流出口）から吐き出して、エンジンを過給する。
【００５４】
こうして、ス−パ−チャ−ジャ１が構成されている。
【００５５】
上記のように、ス−パ−チャ−ジャ１では、各ロ−タ軸３１、４３を支承するニ−ドルベアリング５７を、グリ−スを封入したグリ−ス室７１に配置してグリ−ス潤滑にすると共に、ニ−ドルベアリング５７に隣接してラビリンスシ−ル６７を配置した。
【００５６】
このように、非接触式のラビリンスシ−ル６７を用いたことにより、従来例と異なって、この箇所では摺動による熱が発生せず、高温によるグリ−スの劣化が生じないから、ニ−ドルベアリング５７とス−パ−チャ−ジャ１の耐久性が大きく向上する。
【００５７】
又、ラビリンスシ−ル６７において、ラビリンスリング６５とロ−タ軸３１、４３及びケ−シング１３との狭い隙間に、オイルより流動性の低いグリ−スが満たされることによって、シ−ル性が大きく向上する。
【００５８】
又、圧縮型のスクリュ−式コンプレッサ９では、吸気が高圧になりシ−ルの負担が大きくなるが、このようにグリ−スを扱うことによってラビリンスシ−ル６７のシ−ル性が向上するから、充分なシ−ル性が得られる。
【００５９】
又、ラビリンスリング６５を巻き重ね構造にしたから、段数（４段）の多いラビリンスシ−ル６７が低コストで得られる。
【００６０】
従って、ラビリンスシ−ル６７の段数を充分に増やすことにより、コンプレッサ９は低コストで充分なシ−ル性が得られる。
【００６１】
更に、巻き重ね構造のラビリンスシ−ル６５は径の拡大と縮小が可能であるから、段差のあるロ−タ軸３１、４３に対しても、上記のように、組付けが極めて容易であると共に、組付けを容易にするためにロ−タ軸３１、４３やケ−シング１３のような周辺部材に与える制約が小さいから、これらの設計と加工と組付け上有利であり、それだけ低コストに構成することができる。
【００６２】
次に、図６によって本発明の第２実施形態を説明する。この実施形態は請求項１、２の特徴を備えている。
【００６３】
第２実施形態は、ラビリンスシ−ル６７付近の構成が第１実施形態のス−パ−チャ−ジャ１と異なるだけであり、従って、以下の説明と図６の中で第１実施形態の部材と同機能の部材には同一の符号を与えて引用すると共に、同機能部材の重複説明は省く。
【００６４】
図６のように、各ロ−タ軸３１、４３には、ニ−ドルベアリング５７とラビリンスシ−ル６７との間に、大径部９３（段差部）が形成されている。
【００６５】
このように、各ロ−タ軸３１、４３に大径部９３を設けたことによって、グリ−スの通路が複雑になってグリ−スが漏れにくくなる。
【００６６】
又、大径部９３によってケ−シング１３との間に狭い隙間９５が形成され、ラビリンスシ−ル６７の段数が増えたことと等価になるから、それだけコンプレッサ９のシ−ル性が向上する。
【００６７】
又、大径部９３で遠心力が大きくなり、グリ−スが飛ばされるから、グリ−スの洩れを防止する効果が更に向上する。
【００６８】
これに加えて、第２実施形態は、非接触式のラビリンスシ−ル６７を用いたことによる摺動熱とグリ−スの劣化防止と、ニ−ドルベアリング５７とス−パ−チャ−ジャ１の耐久性向上など、第１実施形態と同様の効果を得る。
【００６９】
次に、図７によって本発明の第３実施形態を説明する。この実施形態は請求項１、３の特徴を備えている。
【００７０】
第３実施形態は、ラビリンスシ−ル６７付近の構成が第１、２実施形態と異なるだけであり、従って、図７と以下の説明の中で第１、２実施形態の部材と同機能の部材には同一の符号を与えて引用すると共に、同機能部材の重複説明は省く。
【００７１】
図７のように、各ロ−タ軸３１、４３の大径部９３にはリング状の鍔９７が固定されており、ケ−シング１３には隙間を介してこの鍔９７が貫入する凹部９９が設けられている。
【００７２】
このように、ロ−タ軸３１、４３に鍔９７を固定したことにより、鍔９７で大きくなる遠心力によってグリ−スが飛ばされるから、グリ−スの洩れ防止効果とシ−ル性とが更に向上する。
【００７３】
又、ロ−タ軸３１、４３に鍔９７を設けケ−シング１３に凹部９９を設けたことによって、グリ−スの通路が複雑になると共に、ラビリンスシ−ル６７の段数が増えたことと等価になる。
【００７４】
従って、それだけグリ−スが漏れにくくなり、コンプレッサ９のシ−ル性が向上する。
【００７５】
これに加えて、第３実施形態は第１、２実施形態と同様の効果を得る。
【００７６】
次に、図８によって本発明の第４実施形態を説明する。この実施形態は請求項１、４の特徴を備えている。
【００７７】
第４実施形態は、ラビリンスシ−ル６７付近の構成が第１、２、３実施形態と異なるだけであり、従って、図８と以下の説明の中で第１、２、３実施形態の部材と同機能の部材には同一の符号を与えて引用すると共に、同機能部材の重複説明は省く。
【００７８】
図８のように、各ロ−タ軸３１、４３の大径部９３には、ニ−ドルベアリング５７側に屈曲した屈曲リング１０１（屈曲部）が固定されている。
【００７９】
このように、屈曲リング１０１をロ−タ軸３１、４３に固定したことによって、矢印１０３のように、グリ−スが遠心力を受けて屈曲リング１０１に突き当たり、ニ−ドルベアリング５７側に跳ね返されると共に、グリ−スの通路形状が複雑になる。
【００８０】
従って、それだけグリ−スが漏れにくくなり、コンプレッサ９のシ−ル性が向上する。
【００８１】
これに加えて、第４実施形態は第１、２、３実施形態と同様の効果を得る。
【００８２】
なお、本発明の流体機械は、スクリュ−ロ−タを用いるスクリュ−式の流体機械に限らず、繭型断面のロ−タを用いるル−ツ式の流体機械でもよい。
【００８３】
又、ラビリンスリングは、巻き重ね構成のラビリンスリングの他に、例えば、打ち抜きで加工し、面取りを施したリングを必要枚数重ねて用いてもよい。
【００８４】
又、本発明の流体機械は、コンプレッサやブロワ−だけでなく、流体圧を与えて回転を取り出す流体圧モ−タとして用いてもよい。
【００８５】
【発明の効果】
請求項１の流体機械は、ロ−タ軸を支承するベアリングをグリ−ス潤滑にすると共に、流体の洩れを防止する非接触式のラビリンスシ−ルをこのベアリングに隣接配置したことによって、シ−ルの摺動による発熱と高温によるグリ−スの劣化とが発生せず、ベアリングと流体機械の耐久性が大きく向上する。
【００８６】
又、ラビリンスシ−ルの狭い隙間に、オイルより流動性の低いグリ−スが満たされることによって、シ−ル性が大きく向上する。
【００８７】
又、グリ−スを扱うことによってこのようにラビリンスシ−ルのシ−ル性が向上するから、流体圧の高いスクリュ−式の流体機械でも充分なシ−ル性が得られる。
【００８８】
また、ラビリンスリングをロ−タ軸やケ−シングに取り付けてラビリンスシ−ルを構成することによって、充分なシ−ル性と耐久性とを有する流体機械を、低コストで構成することができる。
【００８９】
また、板材を巻き重ねてラビリンスリングを成形するこの構成では、段数の多いラビリンスシ−ルが低コストで得られるから、ラビリンスシ−ルの段数を充分に増やすことにより、流体機械のシ−ル性を大きく改善することができる。
【００９０】
又、巻き重ね構成のラビリンスリングは径の拡大と縮小とが可能であるから、組付けが極めて容易である。
【００９１】
従って、組付けを容易にするために周辺部材に与える制約が小さく、設計と加工と組付け上有利であり、それだけ低コストに構成できる。
【００９２】
請求項２記載の流体機械は、請求項１と同等の効果を得ると共に、ロ−タ軸に段差部を設けたことにより、通路が複雑になってグリ−スが漏れにくくなり、シ−ル性が向上する。
【００９３】
又、段差部の大径部に生じる大きな遠心力によってグリ−スが飛ばされ、グリ−スの洩れ防止効果とシ−ル性とが更に向上する。
【００９４】
又、段差部を設けたことによってケ−シング側との間に大小の隙間が形成されれば、ラビリンスシ−ルの段数が増えたことと等価になり、それだけ流体機械のシ−ル性が向上する。
【００９５】
請求項３記載の流体機械は、請求項１と同等の効果を得ると共に、鍔部に生じる大きな遠心力によってグリ−スが飛ばされ、グリ−スの洩れ防止効果とシ−ル性とが更に向上する。
【００９６】
又、ロ−タ軸に鍔部を設けケ−シング側に隙間を設けたことによって、グリ−スの通路が複雑になると共に、ラビリンスシ−ルの段数が増えたことと等価になり、それだけグリ−スが漏れにくくなり、流体機械のシ−ル性が向上する。
【００９７】
請求項４記載の発明は、請求項１と同等の効果を得ると共に、ベアリング側へ屈曲した屈曲部をロ−タ軸に設けたことにより、遠心力を受けたグリ−スがこの屈曲部に突き当たってベアリング側に跳ね返されると共に、通路が複雑になってグリ−スが漏れにくくなり、それだけ流体機械のシ−ル性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図２の要部を更に拡大した図面である。
【図４】本発明の各実施形態に用いられるラビリンスリングの正面図である。
【図５】図４のＡ矢視図である。
【図６】本発明の第２実施形態の要部を示す断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態の要部を示す断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態の要部を示す断面図である。
【図９】従来例の断面図である。
【符号の説明】
９ スクリュ−式コンプレッサ（流体機械）
１３ コンプレッサケ−シング（ケ−シング）
３１、４３ ロ−タ軸
３７、３９ スクリュ−ロ−タ（ロ−タ）
４９、５１ スクリュ−状の歯（凸部）
５７ ニ−ドルベアリング（ベアリング）
６５ 板材を巻き重ねたラビリンスリング
６７ ラビリンスシ−ル
９１ 吐出口（流出口）
９３ 大径部（段差部）
９７ 鍔
９９ 凹部
１０１ 屈曲リング（屈曲部）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid machine used for a supercharger of a vehicle, for example.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-317275 describes a screw-type compressor 201 as shown in FIG.
[0003]
The compressor 201 includes a speed increasing gear set 203 and a timing gear set 205. The rotation of the input shaft is increased by the speed increasing gear set 203, and a pair of screw rotors 207, 209 is rotated. The shafts 211 and 213 of the screw rotors 207 and 209 are supported on the compressor casing 223 by bearings 215 and 217 and bearings 219 and 221 at both ends, respectively. Further, inside the bearings 215 and 217 and the bearings 219 and 221, mechanical seals 225 and 225 are disposed between the shafts 211 and 213 and the compressor casing 223, so that gas leaks to the rotor chamber. And oil intrusion is prevented.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the compressor 201, the sealing means is a mechanical seal 225 that slides with a lip having a small contact area, and a large amount of heat is generated at the sliding portion. Therefore, grease and oil are likely to deteriorate, and problems with the durability of the bearings 215, 217, 219, and 221 lubricated with the grease and oil and the durability of the compressor 201 are likely to occur.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a fluid machine that is excellent in sealability and bearing durability.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The fluid machine according to claim 1 includes a pair of rotors that mesh with each other at a convex portion formed in a screw shape or a convex portion formed in an axial direction, and each rotor rotatably. A casing having a plurality of inlets and outlets, a bearing for supporting the axis of each rotor between the casings, and a fluid leakage disposed between the rotor and the casing A labyrinth that seals the grease between the rotor and the casing, wherein the bearing is lubricated with grease. sheet - Rudea is, the labyrinth sheet - le is Russia - motor or Ke - formed by arranging the labyrinth ring Thing, the labyrinth rings, characterized in that it has been formed to overlap winding the sheet material .
[0007]
In this way, the fluid machine according to claim 1 arranges the bearings supporting the respective rotor shafts in, for example, a grease chamber in which grease is enclosed, and provides grease lubrication. A labyrinth seal was placed between the cylinder and the casing adjacent to the bearing to prevent fluid leakage.
[0008]
Thus, since the labyrinth seal which is a non-contact type seal means is used, heat generation due to the sliding of the seal does not occur unlike the conventional example.
[0009]
Accordingly, since the grease does not deteriorate due to high temperature, the durability of the rotor shaft bearing and the fluid machine is improved accordingly.
[0010]
Labyrinth seals convert fluid pressure into speed and absorb energy by large and small gaps formed with the mating member to obtain a sealing property. In addition to the properties, the narrow clearance of the labyrinth seal is filled with grease having a lower fluidity than oil, so that a significant improvement in sealability can be expected.
[0011]
Furthermore, a screw type fluid machine in which the rotor has a screw-like convex part is of a compression type, and the burden on the seal increases accordingly. By handling the grease in this way, Since the sealing performance of the labyrinth seal is greatly improved, a sufficient sealing performance can be obtained even in a screw type fluid machine having a high fluid pressure.
[0013]
The labyrinth seal may be formed, for example, by machining a rotor shaft and a casing, but the labyrinth seal is attached by attaching the labyrinth ring to the rotor or the casing. If comprised, the fluid machine which has sufficient sealing property and durability as mentioned above can be comprised at low cost that much.
[0015]
In addition to this, for example, in the configuration of claim 3 in which a labyrinth ring is formed by winding a plate material such as a strip, a labyrinth seal having a large number of steps can be easily obtained at low cost.
[0016]
Therefore, by sufficiently increasing the number of stages of the labyrinth seal, the sealing performance of the fluid machine can be greatly improved at a low cost.
[0017]
Further, since the labyrinth ring having a winding structure can be enlarged and reduced in diameter, it is very easy to assemble. Therefore, since the restrictions given to the peripheral members for facilitating the assembly are small, it is advantageous in design, processing and assembly, and the cost can be reduced accordingly.
[0018]
The fluid machine according to claim 2 is the fluid machine according to claim 1, wherein a step portion is formed on the rotor shaft, and the step portion is provided between the bearing and the labyrinth seal. It is characterized by that.
[0019]
By providing the stepped portion on the rotor shaft, the shape of the passage becomes complicated and the grease is difficult to leak, and the sealing property is improved.
[0020]
In addition, since the centrifugal force increases at the large diameter portion of the stepped portion and the grease is blown off, the effect of preventing leakage of the grease and the sealing property are further improved.
[0021]
Furthermore, if a large and small gap is formed between the rotor shaft and the casing side by providing a stepped portion, this is equivalent to an increase in the number of labyrinth seals. The sealing property is improved.
[0022]
A fluid machine according to claim 3 is the fluid machine according to claim 1, wherein a flange is provided integrally or separately on the shaft of the rotor, and the flange is disposed between the bearing and the labyrinth seal. In addition, the casing is provided with a recess into which the ridge penetrates through the gap .
[0023]
Since the centrifugal force increases at the buttocks and the grease is blown off, the grease leakage preventing effect and the sealability are further improved.
[0024]
In addition, by providing a flange on the rotor shaft and providing a gap on the casing side, the shape of the grease passage becomes complicated, which is equivalent to an increase in the number of labyrinth seals. Therefore, the grease is less likely to leak, and the sealing performance of the fluid machine is improved.
[0025]
A fluid machine according to claim 4 is the fluid machine according to claim 1, wherein a bent portion bent toward the bearing side is provided integrally or separately on the shaft of the rotor, and the bent portion is provided with the bearing and the labyrinth chassis. -It is provided between
[0026]
By providing the rotor shaft with a bent portion bent to the bearing side, the grease subjected to centrifugal force hits the bent portion and bounces back to the bearing side, and the shape of the passage becomes complicated and the grease As a result, the sealing of the fluid machine is improved accordingly.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment has the features of claim 1 and FIG. 1 shows a supercharger 1 using this embodiment. The left and right directions are the left and right directions in these drawings, and members and the like that are not given reference numerals are not shown.
[0028]
As shown in FIG. 1, the supercharger 1 includes an input pulley 3, an electromagnetic clutch 5, a timing gear set 7, a screw type compressor 9 (fluid machine of the embodiment), and the like.
[0029]
The input pulley 3 is supported on the compressor casing 13 by a bearing 11. The input pulley 3 is connected to the output pulley on the crankshaft side via a belt, and is rotationally driven by the driving force of the engine.
[0030]
The electromagnetic clutch 5 includes an electromagnetic coil 15 and a lead wire 17 thereof, a yoke 19 of the electromagnetic coil 15, an armature 21, a spring 23, a flange member 25, and the like.
[0031]
The yoke 19 is fixed to the casing 13 by a support member 27.
[0032]
The armature 21 is connected to the flange member 25 by a spring 23 and screws 29 and 29. The flange member 25 is splined to the input-side rotor shaft 31 and fixed by a nut 33.
[0033]
When the electromagnetic coil 15 is excited, the spring 23 is bent and the armature 21 is attracted to the input pulley 3, and the rotation of the engine is transmitted to the rotor shaft 31. When the excitation of the electromagnetic coil 15 is stopped, the armature 21 is separated from the input pulley 3 by the force of the spring 23, and the rotor shaft 31 is disconnected from the engine.
[0034]
Thus, the electromagnetic clutch 5 connects and disconnects the engine and the supercharger 1.
[0035]
A seal 35 is disposed between the rotor shaft 31 and the casing 13 to prevent oil leakage to the outside of the casing 13.
[0036]
The compressor 9 includes male and female screw rotors 37, 39. The male screw rotor 37 has a rotor shaft 43 fixed to a shaft hole of the rotor body 41. The female screw rotor 39 is configured by press-fitting the rotor shaft 31 into the shaft hole of the rotor main body 45.
[0037]
The rotor main bodies 41 and 45 are accommodated in a rotor chamber 47 of the casing 13, and the rotor main bodies 41 and 45 are formed with screw-like teeth 49 and 51 (convex portions) that mesh with each other. Has been.
[0038]
A cavity 53 is formed in the tooth 49 of the thick male screw rotor 37 to reduce the inertia moment and improve the response of the supercharger 1 during acceleration. I am letting.
[0039]
The rotor shafts 43 and 31 of the screw rotors 37 and 39 are respectively provided with two angular ball bearings 55 with the right ends thereof arranged back to back, and the left ends with needle bearings 57. Each is supported by the casing 13.
[0040]
A pair of seals 61, 61 are arranged on the left side of the ball bearings 55, 55 at the right end of the rotor shafts 31, 43 to prevent air leakage and oil intrusion into the rotor chamber 47. is doing. The ball bearings 55 and 55 and the seals 61 and 61 are lubricated with oil sealed in the gear chamber 63 of the casing 13.
[0041]
A labyrinth seal 67 using labyrinth rings 65 and 65 is provided on the right side of the needle bearing 57 at the left end of the rotor shafts 31 and 43 so that air leakage from the rotor chamber 47 occurs. Is preventing.
[0042]
A bearing cap 69 is attached to the casing 13 at the left end portion of the rotor shafts 31 and 43 to form a grease chamber 71. The grease is sealed in the grease chamber 71 and lubricates the needle bearing 57 and the labyrinth seal 67.
[0043]
As shown in enlarged views in FIGS. 2 and 3, the labyrinth seal 67 is arranged so as to overlap with the circumferential groove 73 provided in each of the rotor shafts 31 and 43 and in the circumferential groove 73 in the series direction. And two labyrinth rings 65 formed.
[0044]
As shown in FIGS. 4 and 5, each labyrinth ring 65 is formed by winding a belt plate twice, and an appropriate interval is provided between the end portions 75.
[0045]
Thus, by laminating two labyrinth rings 65 wound in series, the labyrinth seal 67 has a four-stage configuration in which four labyrinth rings are stacked.
[0046]
In addition, since the labyrinth ring 65 wound up can be enlarged and reduced in diameter, the labyrinth rings 65 and 65 are first attached to the end portions of the rotor shafts 31 and 43 by expanding the diameter. Next, when it is moved to the circumferential groove 73, the diameter is reduced and mounted on the circumferential groove 73. In this state, it is assembled to the casing 13 together with the rotor shafts 31 and 43.
[0047]
2 and 3, the cross section of each labyrinth ring 65 is chamfered, and a large gap and a small gap are alternately formed between the rotor shafts 31 and 43 and the casing 13. ing.
[0048]
When the rotor shafts 31 and 43 rotate, the labyrinth seal 67 is a gap between the inner peripheral side of each labyrinth ring 65 and the rotor shafts 31 and 43. As described above, the expansion and contraction of the grease is repeated, and the energy of the grease is absorbed to prevent the intake air from leaking to the outside.
[0049]
Further, the sealing property due to expansion and contraction can be obtained between the outer peripheral side of each labyrinth ring 65 and the casing 13 as indicated by an arrow 79.
[0050]
As shown in FIG. 1, the timing gear set 7 includes large-diameter and small-diameter timing gears 81 and 83 and is disposed in the gear chamber 63 of the casing 13.
[0051]
The large-diameter timing gear 81 is press-fitted into the outer periphery of the rotor shaft 31 of the female screw rotor 39, and the small-diameter timing gear 83 is a male screw via a taper ring fixing mechanism 85. The rotor 37 is connected to the rotor shaft 43.
[0052]
The taper fixing mechanism 85 meshes the screw rotors 37 and 39 without contacting each other, and further meshes the timing gear 83 with the timing gear 81, and then tightens the nut 87 to tighten the taper. The ring 89 is pushed between the timing gear 83 and the rotor shaft 43, and the timing gear 83 is locked to position the screw rotors 37 and 39 in the rotational direction.
[0053]
The engine driving force input from the pulley 3 rotationally drives the screw rotors 37 and 39 of the compressor 9 via the timing gear set 7. The driven compressor 9 receives the intake air sucked from the suction ports (inlet ports) provided on the left end side of the screw rotors 37 and 39 between the screw rotors 37 and 39 and the rotor chamber 47. Is pumped to the right in the axial direction and discharged from a discharge port 91 (outlet) provided on the right end side to supercharge the engine.
[0054]
In this way, the supercharger 1 is configured.
[0055]
As described above, in the supercharger 1, the needle bearing 57 for supporting the rotor shafts 31 and 43 is disposed in the grease chamber 71 in which the grease is enclosed, and the grease is placed in the grease. A labyrinth seal 67 was disposed adjacent to the needle bearing 57.
[0056]
In this way, by using the non-contact type labyrinth seal 67, unlike the conventional example, no heat is generated by sliding at this point, and grease does not deteriorate due to high temperature. -The durability of the dollar bearing 57 and the supercharger 1 is greatly improved.
[0057]
Further, in the labyrinth seal 67, the narrow gap between the labyrinth ring 65 and the rotor shafts 31, 43 and the casing 13 is filled with grease having a lower fluidity than oil, so that the sealing property is improved. Is greatly improved.
[0058]
Further, in the compression-type screw compressor 9, the intake air becomes high pressure and the burden on the seal increases, but the seal performance of the labyrinth seal 67 is improved by handling the grease in this way. Therefore, a sufficient sealing property can be obtained.
[0059]
Further, since the labyrinth ring 65 is wound, a labyrinth seal 67 having a large number of stages (four stages) can be obtained at low cost.
[0060]
Therefore, by sufficiently increasing the number of stages of the labyrinth seal 67, the compressor 9 can obtain a sufficient seal performance at low cost.
[0061]
Furthermore, since the labyrinth seal 65 having a winding structure can be enlarged and reduced in diameter, it is very easy to assemble the rotor shafts 31 and 43 having steps as described above. In addition, since there are few restrictions on peripheral members such as the rotor shafts 31 and 43 and the casing 13 in order to facilitate assembly, these are advantageous in design, processing and assembly, and the cost is reduced accordingly. Can be configured.
[0062]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment has the features of claims 1 and 2.
[0063]
The second embodiment is different from the supercharger 1 of the first embodiment only in the configuration in the vicinity of the labyrinth seal 67. Therefore, in the following description and FIG. The members having the same functions as those of the members are referred to with the same reference numerals, and redundant description of the members having the same functions is omitted.
[0064]
As shown in FIG. 6, each rotor shaft 31, 43 is formed with a large-diameter portion 93 (stepped portion) between the needle bearing 57 and the labyrinth seal 67.
[0065]
Thus, by providing the large-diameter portion 93 on each of the rotor shafts 31 and 43, the grease passage becomes complicated and the grease is difficult to leak.
[0066]
In addition, a narrow gap 95 is formed between the large-diameter portion 93 and the casing 13, which is equivalent to an increase in the number of stages of the labyrinth seal 67, so that the seal performance of the compressor 9 is improved accordingly. .
[0067]
Further, since the centrifugal force is increased at the large diameter portion 93 and the grease is blown, the effect of preventing the leakage of the grease is further improved.
[0068]
In addition, in the second embodiment, the non-contact type labyrinth seal 67 is used to prevent sliding heat and grease deterioration, and the needle bearing 57 and the supercharger are used. The same effects as those of the first embodiment, such as an improvement in durability of No. 1, are obtained.
[0069]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment has the features of claims 1 and 3.
[0070]
The third embodiment is different from the first and second embodiments only in the configuration near the labyrinth seal 67. Therefore, the third embodiment has the same function as the members of the first and second embodiments in FIG. 7 and the following description. The members are referred to with the same reference numerals, and redundant description of the functional members is omitted.
[0071]
As shown in FIG. 7, a ring-shaped flange 97 is fixed to the large-diameter portion 93 of each of the rotor shafts 31 and 43, and a recess 99 into which the flange 97 penetrates the casing 13 through a gap. Is provided.
[0072]
As described above, since the flange 97 is fixed to the rotor shafts 31 and 43, the grease is blown by the centrifugal force that is increased by the flange 97, so that the effect of preventing leakage of the grease and the sealing property are obtained. Further improvement.
[0073]
Further, by providing the flanges 97 on the rotor shafts 31 and 43 and the recesses 99 on the casing 13, the grease passage becomes complicated and the number of stages of the labyrinth seal 67 increases. Become equivalent.
[0074]
Accordingly, the grease is less likely to leak, and the sealing performance of the compressor 9 is improved.
[0075]
In addition, the third embodiment obtains the same effects as the first and second embodiments.
[0076]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment has the features of claims 1 and 4.
[0077]
The fourth embodiment is different from the first, second, and third embodiments only in the configuration near the labyrinth seal 67. Therefore, the members of the first, second, and third embodiments in FIG. 8 and the following description. The members having the same function are quoted with the same reference numerals, and redundant description of the members having the same function is omitted.
[0078]
As shown in FIG. 8, a bent ring 101 (bent portion) that is bent toward the needle bearing 57 side is fixed to the large diameter portion 93 of each of the rotor shafts 31 and 43.
[0079]
In this way, by fixing the bending ring 101 to the rotor shafts 31 and 43, as shown by the arrow 103, the grease receives a centrifugal force and hits the bending ring 101 and bounces back to the needle bearing 57 side. In addition, the shape of the grease passage becomes complicated.
[0080]
Accordingly, the grease is less likely to leak, and the sealing performance of the compressor 9 is improved.
[0081]
In addition to this, the fourth embodiment obtains the same effects as the first, second, and third embodiments.
[0082]
The fluid machine of the present invention is not limited to a screw type fluid machine using a screw rotor, and may be a roots type fluid machine using a rotor having a saddle-shaped cross section.
[0083]
In addition to the labyrinth ring having a winding configuration, the labyrinth ring may be used, for example, by stacking a required number of rings that are processed by punching and chamfered.
[0084]
The fluid machine according to the present invention may be used not only as a compressor and a blower but also as a fluid pressure motor that applies fluid pressure to extract rotation.
[0085]
【The invention's effect】
In the fluid machine according to claim 1, the bearing for supporting the rotor shaft is grease lubricated, and a non-contact labyrinth seal for preventing fluid leakage is disposed adjacent to the bearing. -Heat generation due to sliding of the balls and deterioration of the grease due to high temperatures do not occur, and the durability of the bearing and the fluid machine is greatly improved.
[0086]
In addition, the sealability is greatly improved by filling a narrow gap in the labyrinth seal with a grease having lower fluidity than oil.
[0087]
Further, since the seal performance of the labyrinth seal is improved by handling the grease, sufficient seal performance can be obtained even in a screw type fluid machine having a high fluid pressure.
[0088]
In addition, by configuring the labyrinth seal by attaching the labyrinth ring to the rotor shaft or casing, a fluid machine having sufficient sealability and durability can be configured at low cost. .
[0089]
Further, in this configuration in which a labyrinth ring is formed by winding plate materials, a labyrinth seal having a large number of stages can be obtained at a low cost. Can greatly improve the performance.
[0090]
In addition, since the labyrinth ring having a winding structure can be enlarged and reduced in diameter, it is very easy to assemble.
[0091]
Therefore, the restrictions given to the peripheral members for facilitating the assembly are small, which is advantageous in terms of design, processing and assembly, and can be configured at a lower cost.
[0092]
The fluid machine according to claim 2 has the same effect as that of claim 1 and is provided with a step portion on the rotor shaft, so that the passage becomes complicated and the grease is difficult to leak. Improves.
[0093]
Further, the grease is blown off by the large centrifugal force generated in the large diameter portion of the stepped portion, and the grease leakage preventing effect and the sealability are further improved.
[0094]
In addition, if a large or small gap is formed between the casing and the stepped portion, it is equivalent to an increase in the number of labyrinth seals, and the sealing performance of the fluid machine is increased accordingly. improves.
[0095]
The fluid machine according to claim 3 obtains the same effect as that of claim 1, and the grease is blown off by the large centrifugal force generated in the collar portion, so that the grease leakage preventing effect and the sealing property are further improved. improves.
[0096]
In addition, by providing a flange on the rotor shaft and providing a gap on the casing side, the grease passage becomes complicated and is equivalent to an increase in the number of labyrinth seals. The grease is less likely to leak and the sealing property of the fluid machine is improved.
[0097]
The invention according to claim 4 achieves the same effect as that of claim 1, and the bent portion bent toward the bearing is provided on the rotor shaft, so that the grease subjected to the centrifugal force is applied to the bent portion. At the same time, it is bounced back to the bearing side, and the passage becomes complicated, making it difficult for the grease to leak, and the sealing performance of the fluid machine is improved accordingly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
3 is an enlarged view of the main part of FIG. 2;
FIG. 4 is a front view of a labyrinth ring used in each embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view taken in the direction of arrow A in FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a main part of a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a main part of a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a main part of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional example.
[Explanation of symbols]
9 Screw type compressor (fluid machine)
13 Compressor casing (casing)
31, 43 Rotor shaft 37, 39 Screw rotor (rotor)
49, 51 Screw-shaped teeth (convex part)
57 Needle bearing
65 Labyrinth ring with rolled plate material 67 Labyrinth seal 91 Discharge port (outlet)
93 Large diameter part (step part)
97 鍔 99 Concave portion 101 Bending ring (bending portion)

Claims (4)

スクリュ−状に形成された凸部、あるいは軸方向に形成された凸部で互いに噛み合う一対のロ−タと、各ロ−タを回転可能に内包し、流体の流入口及び流出口を有するケ−シングと、ケ−シングとの間で各ロ−タの軸を支承するベアリングと、これらのロ−タとケ−シングとの間に配置され流体の洩れを防止するシ−ル手段とを備え、前記ベアリングが、グリ−スで潤滑され、前記シ−ル手段が、ロ−タとケ−シングとの間でこのグリ−スをシ−ルするラビリンスシ−ルであり、該ラビリンスシ−ルが、ロ−タ又はケ−シングにラビリンスリングを配置して形成され、該ラビリンスリングが、板材を巻き重ねて成形されていることを特徴とする流体機械。A pair of rotors that mesh with each other with a convex part formed in a screw shape or with a convex part formed in the axial direction, and a rotor that rotatably includes each rotor and has a fluid inlet and outlet. A bearing for supporting the axis of each rotor between the casing and the sealing means disposed between the rotor and the casing to prevent fluid leakage; wherein said bearing, glyceraldehyde - scan lubricated with the sheet - le means, Russia - motor and Ke - the grease between the single - scan the sheet - Le labyrinth sheet - Rudea is, the labyrinth A fluid machine , wherein a seal is formed by arranging a labyrinth ring on a rotor or casing, and the labyrinth ring is formed by winding a plate material . 請求項１に記載の流体機械であって、ロ−タの軸上に段差部を形成し、この段差部をベアリングとラビリンスシ−ルとの間に設けたことを特徴とする流体機械。 2. The fluid machine according to claim 1, wherein a step portion is formed on the rotor shaft, and the step portion is provided between the bearing and the labyrinth seal . 請求項１に記載の流体機械であって、ロ−タの軸に鍔を一体又は別体に設け、この鍔をベアリングとラビリンスシ−ルとの間に配置すると共に、隙間を介して鍔が貫入する凹部をケ−シングに設けたことを特徴とする流体機械。 The fluid machine according to claim 1, wherein a flange is provided integrally or separately on the rotor shaft, the flange is disposed between the bearing and the labyrinth seal, and the flange is interposed through the gap. A fluid machine characterized in that a recess is provided in the casing. 請求項１に記載の流体機械であって、ロ−タの軸にベアリング側へ屈曲した屈曲部を一体又は別体に設け、この屈曲部をベアリングとラビリンスシ−ルとの間に設けたことを特徴とする流体機械。 2. The fluid machine according to claim 1, wherein a bent portion bent toward the bearing side is provided integrally or separately on the shaft of the rotor, and the bent portion is provided between the bearing and the labyrinth seal. A fluid machine characterized by

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