JP4461016B2 - ヘリカルスクリューロータコンプレッサ - Google Patents

Description

本発明は、二つの平行な端壁間にバレル壁を備え、さらに第１端部に入口ポートをまた第２端部に出口ポートを備え、内部が二つの平行な相互に交わるシリンダの形状であるロータハウジングを有するヘリカルスクリューロータコンプレッサに関する。コンプレッサはまた、相互にかつロータハウジングと共動する二つのロータを有し、これらのロータは、端壁に取り付けられるロータ軸と、ロータハウジングの端壁に隣接した平行な端面でロータハウジングにおける軸を包囲するロータ本体とを備えている。ロータ本体は、各々クラウン、クラウンの第１側部における第１すなわち先導側面及びクラウンの第２側部における第２すなわちトレーリング側面を備えた相互に分離した螺旋状ローブを有する。

このようなコンプレッサは当業者には周知である。

近年、スクリューコンプレッサ用のロータはますます、金属シャフトに中間溝で分離されたヘリカルローブを備える高分子本体を取り付けて作られるようになってきている。このようなロータは例えば特許文献1及び特許文献２に記載されている。これらの高分子本体は、金属シャフトに直角に向いた平坦な平行端面を備えている。ローブは螺旋状にのびているので、ローブの第1側面すなわちフランク面は一方の端面と鋭角を成し、またヘリカルローブの第２側面すなわちフランク面は上記の端面と鈍角を成している。ローブ材料の厚さは、ローブの第1側面すなわちフランク面が上記の端面と鋭角を成す領域において比較的薄く、その結果ローブは比較的弱くなる。これはおそらく、ロータがヘリカルスクリューコンプレッサにおける能動的構成要素として用いられる際に、ロータ本体のローブ部片が弛んで破れるからである。これは特に最高圧力の掛かるロータの端部、言い換えればコンプレッサの出口ポートに見られる。この種の損傷は、コンプレッサの効率の低下に繋がる。これは、コンプレッサの高圧側における出口スペースとそれの高圧室との間の接続が予定したより早く開放され、それに伴って出口スペースからコンプレッサ室内へある条件の下で気体が流れ得るためである。破れた破片すなわちチップやスライバなどは気体系統を汚染することになり最悪の場合にはコンプレッサの重大な損傷又は破壊にも繋がることになる。ロータが高分子材料より非常に強くしかも脆くない金属から成る場合には、このような損傷は僅かである。
WO０１／２８７４６ WO０１／２８７４７

本発明の目的は、ロータ本体が運転中に受ける力に対して従来の場合より一層耐え得る高分子ロータ本体を有するヘリカルスクリューロータコンプレッサを提供することにある。

この目的は、本発明によれば、二つのロータの少なくとも一方のロータ本体が出口端部で変更される、請求項１の前文に定義した種類のヘリカルスクリューロータコンプレッサによって達成される。この変更は、出口の位置する端面においてロータローブのそれぞれのトレーリングフランク面をべべリングすなわち面取りすることにある。

以下、添付図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。

ヘリカルスクリューコンプレッサの構造及び動作原理について図１及び図２を参照して以下簡単に説明する。

コンプレッサ１００は二つの相互に係合するスクリューロータを有し、そのうちの第１ロータ１０１牡ロータであり、第２ロータは牝ロータ１０２である。これらのロータ１０１、１０２は作動室に回転可能に取り付けられ、作動室は第１端壁１０３、第２端壁１０４、及びこれら端壁１０３、１０４間にのびるバレル壁１０５で画定されている。図２に見られるように、バレル壁の形状は二つの相互に交差するシリンダの形状にほぼ相応している。コンプレッサは第１端壁１０３に入口ポート１０８を備え、また第２端壁１０４に入口ポート１０９を備えている。

牡ロータ１０１はロータ本体２２を備え、このロータ本体２２は多数のローブ１０６及びロータ２２に沿って螺旋状にのびる中間ローブ溝１１１を備えている。同様に、牝ロータ１０２はロータ本体２３を備え、このロータ本体２３は多数のローブ１０７及びロータ２３に沿って螺旋状にのびる中間ローブ溝１１２を備えている。牡ロータ１０１における各ローブ１０７の主要部分は牝ロータ１０２と接触する円の外側に位置し、一方、牝ロータ１０２における各ローブ１０７の主要部分は上記の接触円の内側に位置している。牝ロータ１０２は通常、牡ロータ１０１より多いローブを備えている。典型的な組み合わせでは、牡ロータ１０１は四つのローブを備え、牝ロータは六つのローブを備えている。

圧縮すべき気体、通常空気は入口ポート１０８を介してコンプレッサの作動スペースに供給され、そしてロータと室壁で画定したＶ字形の作動室において圧縮される。各室は、ロータ１０１、１０２が回転する際に、図１の右側へ移動する。作動室の容積は、入口ポート１０８との連通が遮断された後、その周期の後部分中に連続して減少する。気体はそれと伴って圧縮され、出口ポート１０９を通ってコンプレッサから出て行く。出口圧力と入口圧力との比は、入口ポートとの連通の遮断直後の作動室の容積と出口ポート１０９との連通の開始時の容積との内蔵容積関係で決められる。

図１の牡ロータは軸２１を有し、その周りにロータ本体２２が配置されている。ロータ本体２２の第１端面３は第１端壁１０３に近接して位置し、第２端面２８は第２端壁１０４に近接して位置している。ロータ本体２３のローブ１０７は図１に直線状に示すクラウン１５を備えている。

図１の牝ロータ１０２は軸２６を備え、この軸の周りにロータ本体２３が配置されている。ロータ本体２３の第１端面２７は第２端壁１０４に近接して位置している。ロータ本体２３のローブ１０７は図１に直線状に示すクラウン１５を備えている。

図３は、コンプレッサの出口端部から見て、ロータ本体の中間部分においてロータ軸２１に対して直角の牡ロータ１０１のローブ１０６の断面図である。断面領域は符号３´で示されている。ローブ１０６は頂部すなわちクラウン５、クラウン５から脚部７へのびる先導第１フランク面すなわち側面１、及びクラウン５から第２脚部８へのびる従属すなわちトレーリング第２フランク面すなわち側面２を備えている。ローブ１０６はロータの回転につれて矢印Ｐの方向に動く。ローブ５は領域３´を超えてロータ本体２３に沿って螺旋状にのびている。先導第１フランク面１は領域３´と鈍角を成し、またトレーリング第２フランク面２は領域３´と鋭角を成している。

図４には、ロータローブ１０６のコンプレッサ出口端部における端面３を示している。この端面３は図３における領域３´と平行な平面に位置しており、領域３´と同じ方向に見られる。ロータ本体２３のローブ１０６は、トレーリング第２フランク面すなわち側面の形状及び広がりと端面において異なっている。破線すなわち点線で示すフランク面２は図３におけるフランク面２（実線で示している）に対応している。図４におけるローブ１０６のトレーリングフランク面は符号２ａで示されている。図４で斜線を施した領域１４は端面から離れたロータ本体２３における平面すなわち領域３´に対して端面３におけるトレーリング第２フランク面の広がりの差を示している。この斜線を施した領域は端面３とトレーリング第２フランク面２との間に画定した鋭角の頂点に対応している。端面３のフランク面線２ａとローブ１０６のフランク面線２との間に位置する斜線を施した領域１４は、平坦、丸又は他の形状でもよく、あるいはまたロータ軸線に平行でもよい。重要なことは、公知のロータの場合にローブ１０６のトレーリング第２フランク面２と端面３との成す鋭角の頂点に位置する材料のストリングが取り除かれるか又はロータがそのようなストリングなしで製造されることにある。

図５には、上から見たロータ本体の部分を示す。ローブ１０６のクラウンは図５でも符号５で示されている。図５からわかるように、トレーリング第２フランク面２の広がりは端面３からある距離で始まっている。また、“除去”すなわち存在しないストリングはローブ１０６の脚部８までのローブ１０６のクラウン５の広がりに相応していることもわかる。 ロータローブのこの変更の目的は、材料の厚さの薄い部分が端面に存在しないことを保証することにある。例えば、オリジナルな尖った先端はベベールされすなわち面取りされ又は丸くなった形状あるいはロータ軸線に平行な平坦面にされ得る。

本発明は単に牡ロータ１０１の形状に関して説明してきたが、牝ロータ１０２も同様にして変更され得ることは理解される。

二つのヘリカルスクリューロータを備えた公知のヘリカルスクリューコンプレッサの概略縦断面図。 図１の線II−IIに沿った断面図。 ロータの端部から離れて沿って、コンプレッサの出口端部から見た牡ロータにおけるローブの拡大断面図。 コンプレッサの出口端部から見た牡ロータの端面における図３に示すものと同じロータを示す図。 コンプレッサの出口端部におけるロータの端部において上から見た図３に示す牡ロータの部分図。

Claims (6)

1. 第１端壁（１０３）及び第２端壁（１０４）を備え、第１端壁（１０３）及び第２端壁（１０４）が互いに並行でありかつバレル壁（１０５）によって接続され、バレル壁（１０５）の内部が二つの平行な相互に交わるシリンダの形状であり、さらに、第１端部に入口ポート（１０８）をまた第２端部に出口開口（１０９）を備えるロータハウジング（１０３、１０４、１０５）と、
   相互にかつロータハウジング（１０３、１０４、１０５）と共動し、各々コンプレッサハウジングの端壁（１０３、１０４）に取り付けられたそれぞれの軸（２１；２６）及びそれぞれの軸（２１；２６）を取り囲むそれぞれのロータ本体（２２；２３）を備える二つのロータ（１０１、１０２）と
   を有し、ロータ本体（２２；２３）がロータハウジングの端壁（１０３、１０４）の間に平行な端面（４、３）を備え、ロータ本体（２２；２３）が、クラウン（それぞれ５；１５）、クラウン（５）の第１側部における第１すなわち先導側面（１）及びクラウン（５）の第２側部における第２すなわちトレーリング側面（２）をもつ相互に分離した螺旋状ローブ（１０６、１０７）を備えるヘリカルスクリューロータコンプレッサにおいて、
   螺旋状ローブ（１０６、１０７）の第２すなわちトレーリング側面（２）が出口開口（１０９）における第２端面に隣接してべベルすなわち面取りされていることを特徴とするヘリカルスクリューロータコンプレッサ。
2. ロータ本体（２２；２３）が高分子材料から成ることを特徴とする請求項１に記載のヘリカルスクリューロータコンプレッサ。
3. ロータ本体（２２；２３）が熱可塑性材料から成ることを特徴とする請求項２に記載のヘリカルスクリューロータコンプレッサ。
4. ロータ本体（２２；２３）が熱硬化性材料から成ることを特徴とする請求項２に記載のヘリカルスクリューロータコンプレッサ。
5. べベルすなわち面取りが端面（３、４）に垂直であることを特徴とする請求項１に記載のヘリカルスクリューロータコンプレッサ。
6. ロータ軸（２１、２６）が鋼で構成されることを特徴とする請求項１に記載のヘリカルスクリューロータコンプレッサ。

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