JPH04501901A - ベーン形圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ベーン形圧縮機 技術状況 本発明は、請求の範囲ｌの上位概念部により特定される形式の、ベーン形圧縮機 またはベーン形コンプレッサに関する。

ドイツ連邦共和国特許公開公報第２２２３１５６号により既に公知のこの形式の ベーン形圧縮機においては、各々の低圧力室の流入開口部が、回転子の全長に亙 って分配されて軸線方向に互いに間隔をおいて設けられ、軸線方向の供給通路へ 接続されているため、冷却媒体が半径方向に低圧力室中に流入する。一方の端面 側で閉じられた供給通路は、もう一方の端面側で、ケーシング切欠きの、駆動軸 の近（に位置する境界壁面を越えて延び、そこで環状の室へ開口する。該室は、 装置からの冷却媒体の戻し流のために設けた半径方向の接続管部と接続されてい る。従って、膨張し、冷却され、油成分をより豊かに含んだ冷却媒体が流入する と、ケーシングと回転子との、駆動軸に近い前方部分が、駆動軸とは離れた後方 部分よりも強力に冷却される。またケーシングと回転子との周囲にも不均一な温 度分配が起こる。実験により明らかなように、この強度に不均一な温度分配は、 しばしばこの形式のベーン形圧縮機の故障の原因となっている。

さらには、この公知のベーン形圧縮機では、圧力側で油が冷却媒体から分離され 、この高圧の油は横倒の境界壁面を介して供給される封止手段として使用される 。このためには境界壁面中に切欠きが設けられている。該切欠きは、油分離器に より供給される油貯蔵室に開口する孔と接続されている。油貯蔵室内に発生する 高圧力により、油は孔の中に押し込まれ、そこから該切欠きを介して回転子の端 面とその横の境界壁面との間へ導かれる。高圧下の油による封止作用では、高圧 下の冷却媒体の温度すなわち、いわゆる高熱気体温度よりも油温度が僅かにしか 低くなく、それによって油の粘性は比較的に少なくなり、もはや熱を吸収するこ とができないという欠点を甘受しなければならない。

また、この高温の油が回転子のベーン案内スリットにおける、案内溝底面とベー ンとにより仕切られた中空室の、ベーン下面にも流入することによって、回転子 も比較的に熱くなる６ 発明の利点 請求項１の特徴部分にに載した特徴を有する本発明によるベーン形圧縮機は上記 の従来のものに対して、回転子軸と同軸的に位置する別々の供給室から冷却媒体 を供給することにより同様な供給路が生じ、それによってケーシングのほぼ均等 な加熱が得られるという利点を有する０回転子を取り囲むケーシング中央部全体 に亙って均等に熱を分配することは、はぼ同じ温度の冷却媒体が低圧力室の両端 側において軸線方向に供給されることにより達成される０回転子の前端および後 端における温度は以上により同じ水準に保たれ、回転子中央部に向かって温度は 僅かしか上昇しなくなる。

総じてほぼ均等な温度分配がベーン形圧縮機全体において達成される。

請求項２以降に記載された退室によっては、請求項１に記載のベーン形圧縮機を 利点をもって発展、改良することが可能である。

中空の回転子軸に関する本発明の有利な実施態様によれば、前後の両供給室間の 連絡がそれぞれ回転子の端面の手前で行われているので、装置からの冷却媒体の 戻し導管は一つの供給室の中央に接続させることが可能となる。この場合には、 冷却媒体の流れは、第１の供給室内で一部はそこから延びている供給通路へ、ま た一部は中空の回転子軸を通ってもう一方の供給室へと分配される。第２の供給 室において冷却媒体の流れはさらに、そこから分岐して延びる供給通路に冷却媒 体を供給するための部分流に分割される。それにより、低圧力室の前後からこれ に冷却媒体を流すことが容易に行われるばかりでなく、軸のシールも吸い込み圧 力とより低い温度とのみによって、負荷されるようになる。

冷却媒体を独立した部分流に分割し偏向させることによって油の分離が行われる ０本発明の別の実施１１１４１によれば、第１の供給室内で冷却媒体の流れが分 割される際に発生するせき圧によって、油を多く含んだ冷却媒体は適当な手段で ベーン案内スリットの、スリット底面とベーン底面とによって仕切られた中空室 に導かれ、適当な手段で、高圧力室を通過する間にベーンが、ベーン案内スリッ トの中へ押し込まれる際に、中空室中にある冷却媒体が回転子の端面のところで 流出することができ、潤滑作用と封止作用とが良好に達成されるのみばかりでな く、ベーン端面の摩擦熱が低温の油で吸収されるようになっている。低圧力室と 高圧力室との間のシールは、より低温の、ひいてはより粘性の高い油によって行 われるため、ベーン形圧縮機内の温度水準は総じて比較的に低くなる。

ベーン案内スリット中の中空室へ油を供給する適当な手段は、本発明の別の実施 態様によれば、第１の供給室のすぐ横に位置している境界壁の、回転子に面した 端面上に円弧状の凹所が設けられ、該凹所が境界壁を貫通し、はぼ軸方向に設け られた孔を介して第１の供給室と連絡しており、ベーンが低圧力域を通過する間 、それぞれ、ベーン案内スリット中の中空室と連通する。

ベーン案内スリットの中空室中にある油を多く含んだ冷却媒体を押し出すのに適 した手段は、本発明の別の実施態様によれば、以下の通りである。すなわち、境 界壁の、回転子に対面している両端面上に、円弧状の溝が設けられ、ベーンが高 圧力域を通過する間、線溝がそれぞれベーン案内スリット中の中空室と連通する ようになっている。

円弧状の凹所または溝をベーン案内スリットの中空室と連通させることは、本発 明の有利な実施態様によれば次のようにして合目的的に実現される。すなわち、 半径方向に僅かな幅を有する当該の凹所または溝は、その中心側の長手方向の縁 をもって、ベーン案内スリットのスリット底面から延びる回転軌道上に位置し、 周方向で見て低圧力室または高圧力室の最低でも一つの部分領域に互って延在し ている。

図面 以下、本発明を図面中に記載した実施例を基に詳細に説明する。

第１図は、ベーン形圧縮機の長手方向の断面図、第２図は、第１図のＨ−■線に 沿った断面図である。

実施例の説明 第１図の長手方向の断面図および第２図の横断面図に示されたベーン形圧縮機ま たはベーン形コンプレッサは、実質的に３つの部分、すなわち、左側の端面蓋１ １と、右側の端面［１２と、ケーシング中央部１３とより構成されたケーシング １０を有している。ケーシング中央部１３は内部にケーシング切欠き１４を設け である。該ケーシング切欠き１４の、軸方向で見て側方の境界壁面１５．１６は 、端面蓋１１．１２によって形成しである。第２図に見られるように、ケーシン グ中央部１３の内壁面１７は、ベーン形圧縮機の行程曲面を同時に構成する楕円 形の導曲面を有している。

ケーシング内室１４中には円筒形の回転子１８が設けられており、該回転子の直 径は、上記楕円の小さい方の軸の長さから僅かな回転遊びを除いた長さに相当す る。このようにして回転子１８の円周面１９とケーシング中央部１３の内壁面１ ７との間には２つの三日月形の作業室２１．２２が形成される０回転子１８の長 さは、回転子が両端の端面蓋１１．１２の境界壁面１５．１６に沿って僅かな遊 びしかおかないで回転できるように選ばれている。

回転子１８は、回転子軸２０上に配置されており、本実施例においては、該回転 子軸２０は回転子１８と一体に構成しである１回転子軸２０は両端面ｌ［１１， １２中に設けた２つの針弐軸受２３．２４により支承しである０回転子軸２０の 一端、第１図においては左端は駆動軸２５に相対回転不能に固定されている。駆 動軸２５によって回転子軸２０、ひいては回転子１８が回転させられる。端面蓋 １１と駆動軸２５との間には半径方向の封止作用に役立つシール２６が配置され ている。

回転子１８中にはおよそ半径方向に走る複数の、ここでは５つのスリット２７が 設けられ、該スリット中にはそれぞれ１枚ずつのベーン２８が、緊密にかつ滑動 できるように案内されている。該ベーン２８は外縁２９でケーシング中央部１３ の内壁面１７に当接し、作業室２１．２２を独立した室に分割している。三日月 形をした両作業室２１．２２の各々には、吸い込み室もしくは低圧力室３０．３ １と高圧力室３２．３３とを有している。各々の低圧力室は、相互に向かい合っ た端面側に２つの流入開口部を有する０図面では、該流入開口部はそれぞれ端面 蓋１１．１２の両方の側方の境界壁面１５．１６中に設けである流入開口部３４ ．３５（第１図）、また流入開口部３５．３６（第２図）として見ることができ る。したがって各境界壁面１５もしくは１６にはそれぞれ、２つの流入開口部３ ５及び３６もしくは３４が存在することになる。流入開口部３４ないし３６は、 端面１［１１，１２中を走る供給通路の開口口となっている。該供給通路は第１ 図では供給通路３８．３９．４０として示しである。

境界壁面１５もしくは１６上にある流入開口部３４もしくは３５及び３６に通じ る供給通路３８もしくは３９．４０は、各々、回転子軸２０に対して同軸の供給 室４１もしくは４２に開口している。この場合、供給通路３８もしくは３９．４ ０は所属の供給室４１もしくは４２からほぼ半径方向に分岐している。同じ供給 室４１もしくは４２に開口しているすべての供給通路３８もしくは３９．４０は 回転子軸を中心にして対称的に両端面蓋１１．１２中を延びており、ひいては同 じ長さを有している。右の端面蓋１２中に設けである第１の供給室４２は、その 片側において、回転子軸２０の自由端で部分的に制限されるように配置されてい る。該供給室４２は、第１図中矢印４３によって表した冷却媒体戻し導管に直接 接続されている。装置から戻ってきた、膨張し、再冷却された冷却媒体は、軸線 方向に、第１の供給室４２に流入する。左の端面蓋１１中に設けである第２の供 給室４１は環状の室として形成され、回転子軸２０を取り囲んでいる０回転子軸 ２０は、第２の供給室４１の範囲にまで達する袋孔４４を有しており、該袋孔４ ４は回転子軸２０の自由端において、第１の供給室４２に開口している０袋孔４ ４と交差し、回転子軸２０を貫通する半径方向の孔４５を介して、袋孔４４は第 ２の供給室４１と連通している。

各高圧力室３２．３３は、半径方向の流入開口部４６もしくは４７（第２図）を 通って圧力通路４８もしくは４９と連通している。流出開口部４６．４７は。

図示の実施例では舌形弁として構成され、図面には概略的にしか示されていない 流出弁５１．５２を有している１図面には詳細に記載していないが、両圧力通路 ４８．４９は１つの共通の集合室５３（第１図）に通じ、該集合室は圧力接続管 部５４に連通している。該圧力接続管部５４を介して圧縮された冷却媒体は図中 に矢印５５によって表したように、装置へ流出する。

回転子１８とベーン２８との封止と潤滑とのためには、供給通路３９．４０及び 袋孔４４中に冷却媒体が流入する際に生じるせき圧を有効利用して、僅かな分量 の冷却媒体が、第１の供給室４２からベーン案内スリット２７中にあってスリッ ト底面５７と、ベーン底面５８とで仕切られた中空室５６の中へ直接流入する。

中空室５６がこのように満たされる現象は、個々のベーンが低圧力室３０を通過 する間中起こる。その間に、中空室５６の容積はベーン２８が中心から外側に向 かって滑り出ることによって拡大される。このためには右側の端面蓋１２の境界 壁面１６上には円弧状の凹所５９．６０が、半径方向に僅かな幅をもって設けら れている。該凹所５９．６０は第２図中では破線で描いである。該凹所はその中 心側の長手方向の縁６１．６２をもって、ベーン案内スリット２７のスリット底 面５７から延びる回転軌道上に位置し、周方向で見て、低圧力室３０．３１の全 域または一部分に亙っている。

各凹所５９．６０は端面１１２中をほぼ軸方向に走っている孔６３．６４を介し て、第１の供給室４２と連通している。このようにして、ベーン２８が低圧力室 ３０．３１を通過するごとに、ベーン案内スリット２７中の中空室５６は凹所５ ９．６０と連通する。従って第１の供給室４２中のせき圧により、孔６３．６４ および凹所５９．６０を通って冷却された、油を多く含んだ冷却媒体は中空室５ ６内に押し込まれる。

ベーン２８が高圧力室３２．３３を通過する間、ベーン２８はベーン案内スリッ ト２７中により深く押し込められ、中空室５６の容積は、高圧力室３２．３３の 端で最小まで小さくなる。中空室５６中にあった冷却媒体は両端面蓋１１．１２ の両境界壁面１５．１６上にある円弧状の溝の中に押し出され、ここから回転子 １８の端面と端面ｌ［１１，１２の境界壁面１５．１６とに沿って、両作業室２ １．２２中に入る。上記の面の間で冷却媒体は封止作用及び潤滑作用を発揮する 。

僅かな量の冷却媒体は中空室５６より、ベーン表面に沿って直接作業室２１．２ ２中に入る。この冷却媒体も封止作用、潤滑作用、冷却作用を発揮する。当該溝 の内、第２図では、右側の端面蓋１２境界壁面１６上にある溝６５．６６が破線 で描いである。線溝はその中心側の長手方向の縁６７もしくは６８をもって、ベ ーン案内スリット２７のスリット底面５７から延びる回転軌道上にほぼ位置し、 周方向で見て、それぞれ高圧力室３２．３３の全域または一部分に亙っている。

線溝６５．６６は凹所５９．６０と同様に半径方向に僅かな幅をもっている。

本発明は、断面が楕円形のケーシング切欠き１４を有する図示のベーン形圧縮機 に限定されるもので番よない０本発明は回転子が円筒状に構成されたケーシング 切欠き内に偏心して配置されてしする単流式のベーン形圧縮機についても同様に 利点をもって実施可能である。

Ｆｉｇ、２ 国際調査報告 国際調査報告 ＰＣＴ／ＤＥ　８９１００７１７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ケーシング切欠き中に設けられた円筒形の回転子を有し、該回転子がケーシ ング中に回転可能に支承された、駆動軸により駆動された回転子軸上に位置し、 該回転子の端面壁面がケーシング切欠きの、横の境界壁面に対して僅かな遊びを おいて該境界壁面に沿って回転するようになっており、半径方向に延び、長手方 向に一貫した回転子中のスリット中で案内されたベーンを有し、該ベーンがケー シング切欠きの内壁面と回転子の円周面との間に形成された少なくとも１つの作 業室を低圧力室と高圧力室とに分割し、低圧力室が流入開口部を介して、膨張し た冷却媒体を導く供給通路と連通し、高圧力室が流出弁を備えた流出開口部を介 して、圧力通路と連通するようにしたベーン形圧縮機において、各々の低圧力室 （３０、３１）中に冷却媒体が軸方向に互いに反対方向から流れ込むように、低 圧力室（３０、３１）の互いに向き合った端面側における流入開口部（３４ない し３６）が、両方の側方の境界壁面（１５、１６）上に設けられており、同一の 境界壁面（１５、１６）上に設けた流入開口部（３４もしくは３５、３６）に連 通する供給通路（３８、３９、４０）かほぼ同じ長さを有して、有利には回転子 軸（２０）に対して対称であり、冷却媒体で満たされた共通の供給室（４１、４ ２）から分岐し、それそれ１つの供給室（４１、４２）が境界壁面（１５、１６ ）の、回転子（１８）とは反対側に、回転子軸（２０）と同軸に設けられている ことを特徴とするベーン形圧縮機。 ２　供給通路（３８、３９、４０）が個々の供給室（４１、４２）からほぼ半径 方向に分岐していることを特徴とする、請求項１記載のベーン形圧縮機。 ３　回転子軸（２０）の、駆動軸（２５）とは反対側の自由端が、軸方向の流入 方向で冷却媒体の戻し導管（４３）に接続可能な第１の供給室（４２）を制限し ており、第２の供給室（４１）が環状の室として回転子軸（２０）を取り囲んで おり、回転子軸（２０）が、回転子軸（２０）の自由端において開口しかつ回転 子軸（２０）中の少なくとも１つの半径方向の孔（４５）を介して環状の供給室 （４１）と連通する袋孔（４４）を有することを特徴とする、請求項１または２ 記載のベーン形圧縮機。 ４　供給通路（３９、４０）中に冷却媒体が流入する際に生じるせき圧を有効利 用して僅かな分量の冷却媒体が、第１の供給室（４２）から直接、ベーン案内ス リット（２７）中のベーン底面（５８）とスリット底面（５７）とによって制限 された中空室（５６）の中に導かれ、ベーン（２８）がベーン案内スリット（２ ７）中に押し込まれた際に、当該の僅かな分量の冷却媒体が回転子の端面に導か れ、そこから少なくとも１つの作業室（２１、２２）に流出するようにしたこと を特徴とする、請求項３記載のベーン形圧縮機。 ５　ケーシング切欠き（１４）の、第１の供給室（４２）のすぐ横に位置する境 界壁面上に円弧状の凹所（５９、６０）を有し、境界壁面（１６）を貫通する、 有利には軸方向に設けられた孔（６３、６４）を介して、該凹所（５９、６０） が第１の供給室（４２）と連通しており、ベーン（２８）が低圧力室（３０、３ １）を通過する間、ベーン案内スリット（２７）中の、ベーン底面（５８）とス リット底面（５７）とで仕切られた中空室（５６）と通過するようになっている ことを特徴とする、請求項４記載のベーン形圧縮機。 ６　ケーシング切欠き（１４）の両境界壁面上に円弧状の溝（６５、６６）が設 けられ、ベーン（２８）が高圧力室（３２、３３）を通過する間、該溝（６５、 ６６）が、ベーン案内スリット（２７）中のベーン底面（５８）とスリット底面 （５７）とによって仕切られた中空室（５６）と連通するようになっていること を特徴とする、請求項４または５記載のベーン形圧縮機。 ７　半径方向に僅かな幅を有する凹所（５９、６０）または溝（６５、６６）が 、その中心側の長手方向の縁（６１または６２）をもって、ベーン案内スリット （２７）のスリット底面（５７）から延びる回転軌道上にほぼ位置し、周方向で 見て、低圧力室（３０、３１）または高圧力室（３２、３３）の少なくとも１つ の部分領域に亙って延在するようにしたことを特徴とする、請求項５または６記 載のベーン形圧縮機。