JPS61190184A - スクリュ−ロ−タの製造方法 - 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】 弦術分団 本発明は、スクリュー圧縮機のスクリューロータに関し
、詳しくは、雌雄両ロータをタイミングギ′ヤ等の同期
装置により両ロータを互いに接触しないように同期回転
せしめるタイプの無潤滑式スクリュー圧縮機におけるロ
ータに関する。

従米技暫 上記タイプの圧縮機は、油冷却タイプの圧縮機に較べる
と、ロータは昇温し易＜　２０　（１”Ｃ以上にもなる
。従って、このタイプの圧縮機の設計においては、両ロ
ータの熱膨張を十分考慮して運転中に両ロータが干渉す
ることのないようにしなければならない。

従来は、運転中の両ロータの熱膨張による干渉を回避す
るため、両ロータの軸間距離（ＣＩ））を十分数るよう
にしている。すなわち、今、両ロータの線膨張係数をβ
、設定上昇温度をＴとして膨張量Δβを次式： ％式％ で求め、雄ロータの歯先円と雌ロータの歯底円間の離隔
寸法（歯面間隙間）が、上記膨張量に、運転中最低必要
とされる安全隙間を加えた値になるように、両ロータの
細心位置を決定している。

ところで、圧縮効率を大ならしめるためには、両ロータ
間のシールラインにおける歯面間隙間を最小として圧縮
空気の吸気側への漏れを少なくすることが重要であるが
、この歯面間隙間は、両ロータの軸心位置のみならず両
ロータの膨張した状態の歯形により決定される。

ところが、前記したように、従来は、歯面間隙間を最小
ならしめるため、両ロータの膨張歯形を考慮することは
なかった。したがって、従来は常温時におけるロータ歯
形をいくら理想形状としても、運転時すなわち昇温時に
おいては圧縮効率が悪化せざるを得なかった。

因に、第３図（Ｉ）、（ＩＩ）に示すように、雌雄ロー
タＦ、Ｍは両者共に、常温時歯形（実線で示す）と昇温
時歯形（一点鎖線で示す膨張歯形）とは大巾に異る。そ
して、図に明らかなように、熱膨張は均等に生ずるもの
ではなく、大概、各歯形点か軸心に近い程、該歯形点の
膨張量は少いと云えるが、厳密には、有限要素法等の数
学的手法により各歯形点の膨張量を求めることができる
。

本発明０技物的Ｗ顆 したがって、本発明の解決すべべ技術的課題は、無潤滑
式スクリュー圧縮磯において、運転時における雌雄両ロ
ータの熱膨張歯形を考慮して常温時における両ロータの
歯形を決定することにより圧縮機の圧縮効率を向−１ニ
させることに存する。

本発明外に旨 本発明は、雌雄各ロータ表面に焼付防市川コーティング
被膜を塗布してなるスクリュー圧縮機のスクリューロー
タに適用される。

本発明に係るスクリューロータは、常温において歯面間
隙間が［（）」となるように配置した雌雄ロータを想定
するとともに、運転時に生ずる熱膨張に起因する上記両
ロータの軸直角断面歯形における各歯形点の干渉量を算
出し、該各歯形点の干渉量に、運転時に最低限与えるベ
ト安全隙間を加算した値を常温時の両ロータ間における
各歯形点間の歯面間隙間として保持するように両ロータ
歯形を決定してなることを特徴とし、かつ上記歯面間隙
間が上記両ロータの焼付防止コーティング被膜の総輪断
面膜厚より小さい歯形点については、上記歯面間隙間を
上記焼付防止コーティング被膜の総軸断面膜厚と等しい
値にすることを特徴としている。

上記構成によれば、常温時のロータ歯形を、・運転時の
熱膨張を考慮して決定しているので、運転時には、両ロ
ータ間のシールラインにおける歯面間隙間は安全隙間す
なわち許容される最低寸法となり、そのため理想的なシ
ールラインを形成することができ、以って圧縮効率の向
上を図ることができる。

また、上記構成では、設定すべき歯面間隙間が両ロータ
に塗布される焼付防止コーティング被膜の総輪断面膜厚
より小さい歯形点については、上記歯面間隙間を上記焼
付防止コーティング被膜の総輪断面膜厚と等しい値にし
ているので、両口夕の圧縮機ハウノングに対する組（＝
Ｉけの際にも、両ロータのコーティング被膜を干渉させ
ることなく組付けられる。

罰例 以下に、第１，２図に示した本発明の１実施例について
詳細に説明する。

第１図（Ｉ）に、無潤滑式スクリュー圧縮磯の要部軸断
面を示している。この圧縮機に使用される雌雄両ロータ
Ｆ、Ｍは一般に非対称型と呼ばれる歯形を有する。図中
、実線は、常温時（２０℃）に雄ロータＭの歯先円Ｃｍ
と雌ロータＦの歯底円Ｂｆとの間の寸法すなわち歯面間
隙間が「０］になるように配置した各ロータの歯形を示
し、一方、図中破線は、圧縮機の運転中に生ずる各ロー
タの熱膨張、および運転中に雄ロータの外周円と雌ロー
タの歯底円との間に最低与えるべき安全隙間を考慮した
上で決定した雌ロータの歯形を示している。

第１図中実線で示された常温時の各ロータ歯形は次のと
おりである。

舞旦二名ｍ形 雌ロータＦは、その各歯のピッチ円Ｐｆの外側にアデン
ダムＡｆを有しかつ下記のロータ歯形を有する。

（前進歯形） ピッチ円（Ｐｆ）と、雌雄ロータの各中心点（Ｏｆ。

Ｏｍ）を結ぶ線との交点（０１）を中心とする半径（Ｓ
Ｒ，）の円弧（ｄ２−８２）と、 半径（ｏｌｅ２）の延長線上に中心点（０２）を有する
半径（ＳＲ２）の円弧（ｅ２−ｆ２　）と、半径（０２
−ｆ２）の上の点（Ｏ９）を中心とする半径ＳＲ３の円
弧（ｆ２ｇ２）と、 歯先円（Ｃｆ）上の円弧（ｇ２ａ２）と、を順に接続し
てなる。

但し、点（ｄ２）は中心点（Ｏｆ、　Ｏｍ）を結ぶ線上
の点でかっ歯底円（Ｂｆ）上の点である。

点（［２）はピッチ円（Ｐｆ）より内側に位置している
。

（追従側歯形） 雄ロータ（Ｍ）の円弧（ｄ、　−ｅｌ　）によって創成
される創成曲線（ｄ２−ｃ２）と、 ７一 点（０５）を中心とする半径（ＳＲ５）の円弧（ｃ２−
１＋２）と、 ピッチ円（Ｐｆ）Ｊ：の点（０７）を中心とする半径（
ＳＲ？）の円弧（１１２−ａ２）と、を順に接続してな
る。

但し、点（ｌ］２）はピッチ円（Ｐｆ）上の点である。

雄ロータ歯形 雄ロータＭは、その各歯底のピッチ円Ｐｍの内側に上記
アデンダムＡｆに対応するデデンダムＤｍを有しかつ下
記のロータ歯形を有する。

（前進側歯形） ピッチ円（Ｐｍ）と、雌雄ロータの各中心点（ｏｒ。

Ｏｍ）を結ぶ点との交点（【０）を中心としかつ」二記
半径（ＳＲ，）に等しい半径の円弧（ｄ、　−ｅ、　）
と、雌ロータ（Ｆ）の上記円弧（ｅ２　　ｒ２）によっ
て創成される創成曲線（ｅ、　−ｆ、　）と、雌ロータ
（Ｆ）の円’Ａ（ｆ２−ｇ２）によって創成される創成
曲線（Ｌｇ＋）と、 歯底円（Ｂｉ上の円弧（ｇ＋ａ＋）と、を順に接続して
なる。

一費一 但し、点（ｄｌ）は中心点（Ｏｆ、　Ｏｍ）を結ぶ線上
の点でかつ歯底円（Ｂ「）上の点である。

点（ｆｌ）はピッチ円（Ｐｍ）より外方に位置している
。

（追従側歯形） 中心点（Ｏｆ、　Ｏｍ）を結ぶ線上の点（Ｏｌ）を中心
とする半径（ＳＲ，）の円弧（ｄ、　−ｃ、　）と、雌
ロータ（Ｆ）の上記円弧（ｂ２−ｃ２）により創成され
る創成曲線（ｃｌ−ｂｌ）と、 ピッチ円（Ｐｎ）上の点（０８）を中心とする半径（Ｓ
Ｒ，）の円弧（ｂｌ−ａｌ）と、 を順に接続している。

但し、点（ｂ、）はピッチ円上の点である。

雌雄各ロータの歯形は上記のとおりであるが、この実施
例においては、さらに、両ロータ細心間距離は６７ＩＩ
Ｉ＋６、雄ロータＭの歯数は５枚、その歯先円Ｃｍの径
寸法は９０ＩＩＩＩ１１、そのピッチ円Ｐｍの径寸法は
６０，９０９ｍ、雌ロータＦの歯数は６枚、その歯先円
Ｃｆの径寸法は７６ＩＩＩＩａ、そのピッチ円Ｐｆの径
寸法は７３．０９１に夫々設定している。

さて次に、圧縮機の運転時における各ロータの熱膨張を
考慮して常温時の各ロータ歯形を決定するため、第２図
（Ｉ−Ｖｌ）に示すように、第１図に示した常温時のロ
ータＭ、Ｆが熱膨張した歯形を算出し、該膨張歯形の仮
想ロータを回転させて各歯形点の干渉量を算出する。尚
、上記膨張歯形は各ロータが２００℃になった場合を想
定している。

〈第２図（■）〉 第２図（Ｉ）は第１図と同一のロータ噛み合い状態を示
しており、今この状態を各ロータ回転角ｒＯＪとする。

この回転状態では点ｄ１とｄ２とが接触してシールライ
ンの一点を形成する。点ｄ１〜ｄ２間の干渉量ε１゛は
１６０μｍとなる。

〈第２図（ＩＩ）＞ 第２図（１１）は、各ロータ回転角カ弓２°である場合
のロータ噛み合い状態を示している。この状態では、点
１〕１　　とｂ２とが接触してシールラインの一点を形
成する。点ｂｌ−ｂ２開の干渉量ε２゛は６０μｍとな
る。

〈第２図（ＩＩＩ）＞ 第２図（Ｈｌ）は、各ロータ回転角が２４°である場合
のロータ噛み合い状態を示している。この状態では点ａ
、とａ２とが叉点ｇｌ　とｇ２とが夫々接触して夫々シ
ールラインの一点を形成する。

点ａ、　　と８２間の干渉量ε３゛および点ｇ１　とｇ
２開の干渉量ε４゛は夫々１６０μｍとなる。

〈第２図（ＩＶ）＞ 第２図（ｎ）は、各ロータ回転角が４８°である場合の
ロータ噛み合い状態を示している。この状態では点ｄ、
と０２とが接触してシールラインの一点を形成する。点
ｄ１　と０２間の干渉量ε５゛は１３０μｍとなる。

〈第２図（■）〉 第２図（Ｖ）は、各ロータ回転角が５４°である場合の
ロータ噛み合い状態を示している。この状態では点ｆ、
　　とｒ２とが接触してシールラインの一点を形成する
。点ｆ、と１２間の干渉量ε６゛は６０μｍとなる。

〈第２図（ｖｒ）＞ 第２図（ｖｒ）は、各ロータ回転角が６６°である場合
のロータ噛み合い状態を示している。この状態では点ｅ
１　　とｅ２　とが接触してシールラインの一点を形成
する。点ｅ１　と０２間の干渉量ε７゛は６０μｍとな
る。

上記の如くして両ロータの歯形間の熱膨張による干渉量
ε、゛〜ε７゛が求まれば、この干渉量ε１゛〜ε７゛
に基づいて、該干渉量ε１゛〜ε７゛を吸収し得るよう
に第１図中実線で示した常温時の各ロータ歯形を修正す
ればよい。この歯形修正は、雌雄ロータの何れか一方の
みについて行うことも、あるいは両ロータを共に行うこ
ともでとるが、本実施例では、雄ロータＭの歯形を基本
歯形としてこの修正は行なわず、雌ロータＦの歯形のみ
を修正・　　　している。すなわち、本実施例は、雌雄
両ロータの熱膨張による干渉を雌ロータの歯形修正によ
り吸収するようにしている。

ところで、雌ロータの修正歯形を求める場合、雌雄両ロ
ータの熱膨張を考慮するだけでは不十分である。すなわ
ち、この種の圧縮機においては、製作誤差等を考慮して
、運転時、ロータ歯面間に僅かの安全隙間が保持される
ように歯形設計される必要がある。この安全隙間は、一
般に歯直角断面において２０μｍ程度である。また、こ
の種のロータの歯面には、一般に焼付防止用コーティン
グが行なわれるが、上記雌ロータ歯形を修正するに当っ
てはこのコーティングの膜厚をも考慮しなければならな
い。このコーティング膜厚は一般に歯直角断面において
３５μｆｆｌ〜４５μＭである。

つまり、歯面間隙間は少なくともコーティングをし得る
だけの大きさとする必要がある。

表１に、各雌ロータ歯形点ａ２〜ｇ２における歯面間隙
間εの具体的な算出法を示している。以下、この表１に
ついて説明する。

く以下余白〉 ＝１２− 表１において、Ｎｏ、　　１　　は、各雌ロータ歯形点
ａ２〜ｇ２について、軸直角断面における前記熱膨張干
渉量ε゛を示している。Ｎｏ、２は、各雌ロータ歯形点
ａ２〜ｇ２について、Ｎｏ、　　１　　に示した各熱膨
張干渉量ε゛を歯直角断面における熱膨張干渉量に換算
した値を示している。Ｎｏ、　　３は、歯直角断面にお
ける安全隙間、２０μｍｆｌをＮｏ。

２における各熱膨張干渉量に加算した値を示している。

Ｎｏ、４では、歯直角断面におけるコーティング膜厚、
３５μｍ（雌雄両ロータの総合コーティング膜厚は３５
μｍ×２）を考慮し、Ｎｏ。

３における各位が７０μｍ（３５μｗ×２）以下である
場合（Ｂロータ歯形点ｂ２．ｓ　　ｅ２　ｔ　　’ｆ２
）につき、数値を７０μ石に修正している。Ｎｏ。

５は、Ｎｏ、４　における各位を換算した軸直角断面に
おける値、つまり求めるべき歯面間寸法ε（ε、〜ε７
）を示している。尚、歯面間隙間ε１〜ε７は！１１図
（ＩＩ）に表示している。

さて、第１図（ＩＩ）における破線歯形、つまり、本実
施例において求めるべ柊雌ロータ修正歯形は実線歯形に
対して次のように表わされる。尚、修正歯形におけるａ
２゛〜ｇ２１は、実線歯形の各点ａ２〜Ｆｉ２に対応す
る点を示す。

・点ａ２゛〜ｂ２゛間は、点ａ２゛で歯面間隙間ε３を
、また点ｂ２“で歯面間隙間ε２を有する円弧である。

・点ｂ２゛〜ｃ２゛間は、点ｂ２゛で歯面間隙間ε２を
、また点０２′で歯面間隙間ε１　を有する円弧である
。

・点ｃ２゛〜ｄ２１間は、点ｃ２゛で歯面間隙間ε５を
また点ｄ２で歯面間隙間ε１を有する修正創成曲線であ
る。

・点ｄ２１〜ｅ２１間は、点ｄ２１で歯面間隙間ε。

を、また点ｅ２゛で歯面間隙間ε７を有する円弧である
。

・点ｅ２゛〜ｆ２１間は、点ｅ２で歯面間隙間ε１を、
また点ｆ２で歯面間隙間ε６を有する円弧である。

・点１２〜ｇ２間は、点ｆ２で歯面間隙間ε６を、また
点ｇ２で歯面間隙間ε、を有する円弧である。

」二記歯形（破線歯形）の雌ロータおよび実線歯形の雄
ロータの各歯面に膜厚３５μｍの焼付防止用コーティン
グを行った−にで、これらのロータを圧縮機に組み込む
場合、各ロータのコーティング被膜の表面間隙間は、理
論上、点ｂ１〜１）２゛間、点ｅｌ〜ｅ２’間および点
ｒ、　−ｆ２’間において「０」になり、その他の点に
おけるコーティング被膜表面間隙間はｒＯＪ以上の適当
な寸法となる。従って、ロータ組付時においても、ロー
タのコーティング被膜間の干渉は生ぜず、ロータ組付作
業に何ら支障がない。そして、このようにしてロータの
組付を終えた圧縮機を運転し、ロータ温度が初期設定温
度２００℃になると、シールラインにおける各歯面間隙
間は、すべて理論的には安全隙間に等しくなり、以って
圧縮効率は非常に良好となる。尤も、各ロータ歯面には
コーティング被膜が存在するので、コーティング被膜間
隙間は」二記安全隙間よりも狭くなっている。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明の実施例を示し、第１図（））は雌
雄ロータの南面間隙■肝０．１の想定常温時実線歯形と
雌ロータの求められるべき破線歯形を示す要部軸直角断
面説明図、第１図（ＩＩ）は第１図（■）における実線
雌ロータ歯形と破線雌ロータ歯形間の歯面間隙間を示す
要部断面説明図、第２図（Ｉ）〜（Ｖｌ）は第１図にお
ける実線歯形の両ロータを回転された場合の各回転角に
おける歯形干渉を示すための説明図、第３図（１）、　
（ＩＩ）は雄ロータおよび雌ロータの熱膨張量を一般的
に示す説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、雌雄各ロータ表面に焼付防止用コーティング被膜を
   塗布してなるスクリュー圧縮機のスクリューロータにお
   いて、 常温において歯面間隙間が［０」となるように配置した
   雌雄ロータを想定するとともに、運転時に生ずる熱膨張
   に起因する上記両ロータの軸直角断面歯形における各歯
   形点の干渉量を算出し、該各歯形点の干渉量に、運転時
   に最低限与えるべき安全隙間を加算した値を常温時の両
   ロータ間における各歯形点間の歯面間隙間として保持す
   るように両ロータ歯形を決定してなることを特徴とし、
   かつ上記歯面間隙間が上記両ロータの焼付防止コーティ
   ング被膜の総軸断面膜厚より小さい歯形点については、
   上記歯面間隙間を上記焼付防止コーティング被膜の総軸
   断面膜厚と等しい値にすることを特徴とするスクリュー
   圧縮機のスクリューロータ。