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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schraubenrotor gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1, der bei einer Schraubenmaschine eingesetzt wird,
und auf eine Schraubenmaschine, wie eine Trockenvakuumpumpe, etc.,
die solche Schraubenrotoren verwendet. Ein Schraubenrotor der obigen
Art ist aus WO 97/21926 bekannt.
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Herkömmlicherweise
ist als Pumpe oder als Kompressor, die/der einen Hochgeschwindigkeits-, Langzeitdauerbetrieb
erlaubt, eine Verdrängungsschraubenmaschine
mit einem Paar von Schraubenrotoren in ihrem Gehäuse bekannt.
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In
solch einer Art von Schraubenmaschine, beispielsweise die Schraubenmaschine,
die als Trockenvakuumpumpe benutzt wird, sind die männlichen
und weiblichen Schraubenrotoren in Rückwärtsschraubenbeziehung miteinander
parallel angeordnet und miteinander vermascht, so dass sie einen
infinitesimal kleinen Abstand beabstandet sind, und, zwischen den
beiden Rotoren und dem die Rotoren umgebenden Gehäuse sind
die Arbeitskammern unterteilt von den Vermaschungsabschnitten der
Rotoren ausgebildet. Ebenso ist die Schraubenmaschine derart eingerichtet,
dass die männlichen und
weiblichen Schraubenrotoren synchron gedreht werden, wobei die männlichen
und weiblichen Schraubenrotoren im Wesentlichen in einem kontaktlosen
Zustand vermascht sind, und dadurch bewirken, dass sich das Volumen
der Arbeitskammern auf einer Ansaugseite vergrößert und auf einer Auslassseite
verkleinert.
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Ebenso
sind im Allgemeinen in der Vakuumpumpe die zwei Phasen der wesentlichen
Leistung, d.h. der Höchstdruck
und die Ablassgeschwindigkeit dessen, höchst erforderlich. In der Schraubenmaschine
wie einer Trockenvakuumpumpe, übt
der maschende Eingriff der parallel angeordneten männlichen
und weiblichen Schraubenrotoren, als auch der Abstand zwischen diesen
Rotoren und dem Gehäuse,
einen großen
Einfluss auf alle Phasen der Leistung aus. Deshalb wird in solchen
Schraubenmaschinen der Abstand zwischen den männlichen und weiblichen Schraubenrotoren
und der Abstand zwischen den beiden Rotoren und dem Gehäuse bis
zum Äußersten
klein gemacht und dabei eine Verbesserung der Leistung erstrebt.
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Ferner
hat die Schraubenmaschine einige Bauarten wie eine Lysholmbauart,
eine quadratisch gewickelte Bauart (mit einem Quinby-geformten (quadratisch-geformten)
Zahnprofil), und einer spiraxialen Bauart (mit einem spiraxialen
Schraubenzahnprofil gebildet durch Kombinieren eines Epitrochoids mit
einer archimedischen Spiralkurve). In der Lysholmbauart kommt diejenige
häufig
zum Einsatz, deren Rotoren vier oder mehr Windungen haben, wobei
der weibliche Rotor gegenüber
dem männlichen Rotor
um eine Windung vergrößert ist.
In der quadratisch gewickelten Bauart und der spiraxialen Bauart kommt
diejenige häufig
zum Einsatz, bei der die männlichen
und weiblichen Rotoren jeweils eine Windung haben.
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Im
Falle der quadratisch gewickelten Bauart oder der spiraxialen Bauart
ist im Querschnitt senkrecht zur Drehachse die Position des Schwerpunkts stark
von der Drehachse verschoben. Deshalb, um ein Koppelgleichgewicht
zu erreichen, ist es notwendig, große Hohlräume mittels Guss auszubilden,
etc., zum Öffnen
von Hohlräumen
an den Endseiten jedes der Schraubenrotoren, was den Herstellungsvorgang komplex
macht.
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Ferner
nimmt die Schraubenmaschine solch eine Rotorform an, dass bei den
Vermaschungsabschnitten der männlichen
und weiblichen Schraubenrotoren ein Unterschied der relativen Umfangsgeschwindigkeit
zwischen den beiden Rotoren entsteht. Damit passiert es in manchen
Fällen,
dass die beiden Schraubenrotoren mit einem kleinen Abstand bei den Eingriffsabschnitten
aufgrund der Hochgeschwindigkeits-, Langzeitdauerbetätigung unter
Hochlast, etc., einer thermischen Ausdehnung unterliegen, so dass sich
die beiden Rotoren gleitend berühren
und dabei Reibschweißung
zwischen den männlichen
und weiblichen Schraubenrotoren bewirken. Folglich gibt es ein Problem,
dass der Vermaschungsabstand zwischen den Rotoren auch zum Nachteil
der Pumpenleistung in gewissem Ausmaß gewährleistet sein muss, so dass
Reibschweißung
zwischen den Rotoren aufgrund thermaler Ausdehnung nicht vorkommen
kann.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Dementsprechend
zielt die Erfindung darauf ab, den Vermaschungsabstand zwischen
den Schraubenrotoren zu verringern, um die Leistung zu erhöhen, und
zusätzlich
ist es ein Ziel dieser, die Schraubenmaschine bereitzustellen, die
fähig ist,
die Reibschwei ßung
zwischen den Rotoren sogar unter Langzeithochgeschwindigkeitsdauerbetrieb
effektiv zu verhindern.
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Um
das zuvor genannte Problem zu lösen, stellt
die Erfindung einen Schraubenrotor nach Anspruch 1 bereit.
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Weil
der Stufenumfangsabschnitt vorgesehen ist, ist im Querschnitt senkrecht
zur Drehachse die Position des Schwerpunkts niemals erheblich vom
Drehmittelpunkt verschoben, und es gibt kein Bedürfnis, um komplexe Hohlräume mittels
Guss, etc., zu formen, wobei eine Reduktion der Herstellungskosten
ermöglicht
wird.
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In
jedem dieser Schraubenrotoren wird der Versatz der Position des
Schwerpunkts vom Drehmittelpunkt kleiner als im Vergleich zu der
spiraxialen Bauart eines Schraubenrotors und der quadratisch gewickelten
Bauart eines Schraubenrotors, die beide die äquivalente Auslassabschnittsfläche und
denselben Rotordurchmesser haben. Damit, weil die Windungszahl ganzzahlig
gemacht wird, um die Position des Schwerpunkts auf der Drehmittelachse
zu platzieren, gibt es kein Bedürfnis,
die komplexen Hohlräume
mittels Guss, etc. auszubilden, um ein Koppelgleichgewicht zu erreichen.
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Durch
Einrichten, dass der Stufenumfangsabschnitt in einer Bandform in
der radialen Position im Wesentlichen in der Mitte zwischen dem
Zahnkopfoberflächenabschnitt
und dem Zahnfußoberflächenabschnitt
ausgebildet ist, können
die Zahnprofile der jeweiligen Rotoren gemeinsam gebildet werden,
um so die Verarbeitung zu vereinfachen, und ebenso kann die erforderliche
Dichtleistung bei den Vermaschungsabschnitten der Schraubenrotoren
von dem Stufenumfangsabschnitt, der eine bestimmte Breite hat, ausgeübt werden.
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In
der Erfindung ist der Radius des Stufenumfangsabschnitts so festgesetzt,
dass wenn einer des Paares an männlichen
und weiblichen Rotoren mit dem Rotorgegenstück vermascht ist, von den Vermaschungsabständen zwischen
den männlichen und
weiblichen Schraubenzähnen,
der Abstand zwischen den Stufenumfangsabschnitten kleiner ist als die
Abstände
zwischen den anderen Abschnitten. In diesem Fall, wenn die männlichen
und weiblichen Schraubenrotoren miteinander vermascht sind, ist von
den Vermaschungsabständen
zwischen den männlichen
und weiblichen Schraubenzähnen
der Abstand zwischen den Stufenumfangsabschnitten kleiner als die
Abstände
zwischen den anderen Abschnitten. Damit wird der Vermaschungsabstand
zwischen den Rotoren der kleinste zwischen den Stufenumfangsabschnitten.
Dabei, jedoch, wenn die Schraubenrotoren thermischer Ausdehnung
unterliegen, grenzen zunächst
die Stufenumfangsabschnitte mit bestimmtem Radius in einem Rollkontakt
aneinander an, und deshalb kann eine Reibschweißung schwierig vorkommen im
Vergleich zu der herkömmlichen
Maschine, in welcher die Zahnabschnitte der beiden Rotoren stärkstens
dazu neigen, sich gleitend zu berühren. Ferner, weil der Vermaschungsabstand zwischen
den Rotoren an sich zwischen den Stufenumfangsabschnitten am kleinsten
gehalten werden kann, kann die Effizienz erhöht werden.
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Die
Schraubenmaschine gemäß der Erfindung
benutzt einen Schraubenrotor, wie er in Anspruch 1 oder Anspruch
2 definiert ist, und ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass – wobei
die Schraubenrotoren als die miteinander vermaschten männlichen
und weiblichen Rotoren angeordnet sind – die beiden Rotoren parallel
zueinander im Gehäuse
aufgenommen sind und einen Ansaugkanal und einen Auslasskanal bilden,
um so miteinander in einem kontaktlosen Vermaschungseingriff miteinander
vermascht zu sein, und dass, zwischen dem Gehäuse und beiden Rotoren, eine
Vielzahl von Arbeitskammern ausgebildet ist, die durch Rotation
der Schraubenrotoren in einer Axialrichtung der Drehachse versetzt
werden, und in dem mit dem Ansaugkanal kommunizierenden Übergangsabschnitt
ein vergrößertes Volumen
haben und in dem mit dem Auslasskanal kommunizierenden Übergangsabschnitt
ein verkleinertes haben.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist eine Vorderschnittansicht
von Hauptabschnitten, darstellend die schematische interne Struktur
der Schraubenmaschine gemäß einer Ausführung der
Erfindung.
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2 ist eine Querschnittsansicht
der Umgebung der Schraubenrotoren der Schraubenmaschine gemäß einer
Ausführung
der Erfindung.
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3 ist eine Vorderansicht,
darstellend die Vermaschungsbeziehung zwischen den männlichen und
den weiblichen Schraubenrotoren gemäß einer Ausführung der
Erfindung.
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4 ist eine Schnittansicht
auf eine Linie A–A
aus 3.
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5 ist eine Ausführungsschnittansicht
der Vermaschungsabschnitte, darstellend den Justierungszustand der
Vermaschungsabstände
zwischen den männlichen
und weiblichen Schraubenrotoren gemäß einer Ausführung der
Erfindung.
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6(a) bis 6(c) sind Ansichten zur jeweiligen Darstellung
der Position des Schwerpunkts im Querschnitt jedes der Schraubenrotoren
gemäß einer
Ausführung
der Erfindung. 6(a) ist
eine Querschnittsansicht des Schraubenrotors einer Ausführung desselben, 6(b) ist eine Querschnittsansicht
einer spiraxialen Bauart eines Rotors als ein vergleichendes Beispiel,
und 6(c) ist eine Querschnittsansicht
einer quadratisch gewickelten Bauart eines Rotors als weiteres vergleichendes
Beispiel.
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7 ist eine Vorderansicht,
darstellend die Vermaschungsbeziehung zwischen den männlichen und
den weiblichen Schraubenrotoren gemäß einer weiteren Ausführung der
Erfindung.
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8(a) und 8(b) sind Ansichten, darstellend die
Formen der entgegengesetzten Enden der männlichen und weiblichen Schraubenrotoren
gemäß einer
weiteren Ausführung
der Erfindung. 8(a) ist
eine linksseitige Ansicht dessen, und 8(b) eine
rechtsseitige Ansicht dessen.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Eine
bevorzugte Ausführung
der Erfindung wird nachstehend basierend auf den Zeichnungen beschrieben.
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1 bis 6 sind die Ansichten darstellend die
Schraubenrotoren und Schraubenmaschine gemäß einer Ausführung der
Erfindung. Die Schraubenmaschine der Ausführung, eine Anwendung der Erfindung
auf einer Trockenvakuumpumpe, beinhaltet das einen Ansaugkanal 11a und
einen Auslasskanal 11b bildende Gehäuse 11, die männlichen
und weiblichen Schraubenrotoren 21, 22, die parallel
so im Gehäuse 11 aufgenommen
sind, dass sie miteinander in einem kontaktlosen Vermaschungseingriff mit
einem vorbestimmten Abstand (ein infinitesimal kleiner Abstand)
vermascht sind, die Lager 23a, 23b und die Dichtelemente 24a, 24b zum
Abdichten der Lagerbohrungen, die beide zwischen dem Gehäuse 11 und
den Schraubenrotoren 21, 22 angebracht sind, das
Antriebsmittel 27, welches die an die Schraubenrotoren 21, 22 anmontierten
synchronen Zahnräder 25a, 25b hat,
um die jeweiligen Rotoren 21, 22 in den entgegengesetzten
Richtungen synchron zu drehen, und den an ein Ende des Rotors 22 gekoppelten
Motor 26.
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Der
Schraubenrotor 21 auf der weiblichen Seite und der Schraubenrotor
auf der männlichen Seite 22 haben
solche äußere Durchmesser
und axiale Längen,
so dass sie einen vorbestimmten Abstand beabstandet sind, z.B. ein
Abstand von 50 μm hinsichtlich
der inneren Wandoberfläche 11i des
Gehäuses 11.
Zwischen dem Gehäuse 11 und
den beiden Schraubenrotoren ist eine Vielzahl spiralförmiger Arbeitskammern 31 ausgebildet,
die an den Vermaschungsabschnitten der Schraubenrotoren 21, 22 voneinander
unterteilt sind, und durch die Drehung der Schraubenrotoren 21, 22 in
der axialen Richtung der Rotationsachse versetzt werden.
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Wenn
sich die Schraubenrotoren 21, 22 drehen, haben
die Arbeitskammern 31 im Übergangsabschnitt an der linken
Endseite ein vergrößertes Volumen,
wie in 1 zu sehen ist.
Während
das Volumen vergrößert ist,
wie in 2 gezeigt ist,
kommunizieren die Arbeitskammern mit dem Ansaugkanal 11a des
Gehäuses 11,
und werden nach der Vervollständigung
des Saugvorgangs auf die rechte Seite versetzt, wie in 1 zu sehen ist. Danach haben
die Arbeitskammern im Übergangsabschnitt
auf der rechten Endseite ein verkleinertes Volumen, wie in 1 zu sehen ist. Im Bereich
der Vervollständigung der
Verdichtung, wobei das Volumen der Arbeitskammem 31 unter
einen vorbestimmten Wert fällt,
kommunizieren die Arbeitskammem 31 an der rechten Endseite,
wie in 1 zu sehen ist,
mit dem Auslasskanal 11b, um entleert zu werden.
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Insbesondere,
wie in den 3 und 4 gezeigt ist, ist der Schraubenrotor 21 mit
dem Spiralschraubenzahn 211 um die Rotationsachse C1 ausgestattet.
Der Schraubenzahn 211 hat den spiralbandförmigen Zahnkopfoberflächenabschnitt 211a und
den Zahnfußoberflächenabschnitt 211c,
der die Spiralnut mit einer vorbestimmten Nutbreite 211b zwischen
den Zahnkopfoberflächenabschnitten 211a bildet.
Auch zwischen dem Zahnkopfoberflächenabschnitt 211a und
dem Zahnfußoberflächenabschnitt 211c des
Schraubenzahns 211 sind der Stufenumfangsabschnitt 221p,
die zahnkopfseitige, zum Zahnkopfoberflächenabschnitt 211a hin
gegenüber
dem Stufenumfangsabschnitt 211p abgeschrägte Fläche 211d,
und die zahnfußseitige,
zum Zahnfußoberflächenabschnitt 211c gegenüber dem
Stufenumfangsabschnitt 211p hin abgeschrägte Fläche 211e,
vorgesehen.
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Andererseits
ist der Schraubenrotor 22 mit dem Spiralschraubenzahn 221 um
die Rotationsachse C2 ausgestattet, um in Rückwärtsschraubenbeziehung mit dem
Schraubenrotor 21 zu sein. Der Schraubenzahn 221 hat
den spiralbandförmigen Zahnkopfoberflächenabschnitt 221a und
den Zahnfußoberflächenabschnitt 221c,
der die Spiralnut mit einer vorbestimmten Nutbreite von 221 b zwischen den
Zahnkopfoberflächenabschnitten 221a bildet. Ebenso
sind zwischen dem Zahnkopfoberflächenabschnitt 221a und
dem Zahnfußoberflächenabschnitt 221c des
Schraubenzahns 221 der Stufenumfangsabschnitt 221p,
die zahnkopfseitige, zum Zahnkopfoberflächenabschnitt 221a gegenüber dem
Stufenumfangsabschnitt 221p hin abgeschrägte Fläche 221d, und
die zahnfußseitige,
zum Zahnfußoberflächenabschnitt 221c gegenüber dem
Stufenumfangsabschnitt 221p hin abgeschrägte Fläche 221e,
ausgebildet.
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Die
Stufenumfangsabschnitte 211p, 221p der Schraubenrotoren 21, 22,
wie in 4 gezeigt wird,
haben jeweils im Querschnitt (Schrägquerschnitt) senkrecht zu
den Rotationsachsen C1, C2 einen festgelegten Radius rp (einen identischen
Radius zueinander) äquivalent
zu im Wesentlichen dem halben Mittelabstand zwischen Rotationsachsen
C1, C2 (ein Radius, der um das Halbfache des infinitesimalfachen
Abstandes g1 kleiner ist als 1/2 des Mittelabstands), und sind ebenso
jeweils geformt als kurvige Oberfläche einer Spiralbandform, um
den Kreisbogen eines vorbestimmten Winkelbereichs, beispielsweise,
eines identischen Winkelbereichs θ3 zueinander zu bilden. Die
Stufenumfangsabschnitte 211p, 221p haben jeweils
in dem Längsschnitt
der jeweiligen Schraubenrotoren 21, 22, wie in 5 gezeigt wird, eine flache
Kontur im Wesentlichen parallel zum Zahnkopfoberflächenabschnitt 221a und
dem Zahnfußoberflächenabschnitt 221c,
und bilden ein gestuftes Zahnprofil zusammen mit der zahnkopfseitigen
abgeschrägten
Fläche 221d und
der zahnfußseitigen
abgeschrägten
Fläche 221e.
Ferner, ähnlich zum
Winkelbereich der Stufenumfangsabschnitte 211p, 221p,
ist der Winkelbereich des Zahnkopfoberflächenabschnitts 221a des
Rotors 22 in 4 identisch
zu dem Winkelbereich 81 des Zahnkopfoberflächenabschnitts 211a im
Querschnitt des Rotors 21, und der Winkelbereich des Zahnfußoberflächenabschnitts 221c des
Rotors 22 ist identisch zum Winkelbereich θ2 des Zahnfußoberflächenabschnitts 211c im
Querschnitt des Rotors 21. Die Winkelbereiche θ1, θ2, θ3 können auf
jeden beliebigen Wert festgesetzt werden, und der Winkelbereich θ3 der Stufenumfangsabschnitte 211p, 221p kann
auf einen Wert festgesetzt sein, beispielsweise im Bereich von 5° ≤ θ3 < 180°.
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Ebenso
können
die jeweiligen verbindenden Formstücke in einer Weise festgesetzt
sein, dass die verbindenden Abschnitte zwischen den Zahnkopfoberflächenabschnitten 211a, 221a und
den Stufenumfangsabschnitten 211p, 221p der jeweiligen Schraubenrotoren 21, 22 in
verbindenden Kurven geformt sind, beispielsweise in einer kreisförmigen Bogenform,
sanft verbunden in den Querschnitten der jeweiligen Rotoren 21, 22,
wobei die verbindenden Abschnitte zwischen den Stufenumfangsabschnitten 211p, 221p und
den Zahnfußoberflächenabschnitten 211c, 221c der
jeweiligen Schraubenrotoren 21, 22 in erzeugenden
Kurven geformt sind, die von den verbindenden Kurven erhalten werden,
um sanft in den Querschnitten der jeweiligen Rotoren 21, 22 verbunden
zu werden, und die verbindenden Abschnitte zwischen den Zahnkopfoberflächenabschnitten 211a, 221a und
den Zahnfußoberflächenabschnitten 211c, 221c der
jeweiligen Schraubenrotoren 21, 22 in trochoiden
Kurven geformt sind, die von den Zahnköpfen (ein Seitenende eines
jeden Zahnkopfoberflächenabschnitts 221a, 211a)
der jeweiligen gegenüberliegenden
Schraubenrotoren 22, 21 beschrieben werden.
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Ferner,
wie in 5 gezeigt wird,
können
in den Schraubenrotoren 21, 22, die Radien der
Stufenumfangsabschnitte 211p, 221p und der Schraubenzahnprofile
(die Schraubenzahnprofile in den Längsquerschnitten der jeweiligen
Rotoren) so festgelegt werden, dass die gegenüberliegenden Rotoren, deren
männliche
und weibliche sich gegenüber
stehen, in einen Vermaschungseingriff gebracht werden, und von den
Vermaschungsabständen
zwischen den männlichen
und weiblichen Schraubenzähnen 211, 221,
der Abstand g1 zwischen den Stufenumfangsabschnitten 211p, 221p (der
Abstand zwischen den gegenüberliegenden
Oberflächen,
z.B. 20 μm)
kleiner wird als wie die Abstände
g2, g3, g4, etc., zwischen den anderen Vermaschungsabschnitten (die Abstände zwischen
den gegenüberliegenden
Oberflächen,
beispielsweise 50 μm
jeweils).
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Ferner
ist, wie in 6a gezeigt
wird, in jedem der Schraubenrotoren 21, 22 im
Schnitt senkrecht zur Rotationsachse C1, C2, die Position des Schwerpunkts
wp exzentisch um einen vorbestimmten Versatz S1 von dem Drehmittelpunkt
C1, C2. Der Versatz S1 (z.B. 4,487 mm) wird kleiner im Vergleich zu
dem Versatz S2 (z.B. 4,938 mm im Fall des Vorliegens äquivalenter
Auslassabschnittsfläche
und Rotorradius zu dem der Rotoren 21, 22) in
einer Spiraxialbauart des Schraubenrotors R10, wie in 6 gezeigt wird, oder im
Vergleich zu dem Versatz S3 (z.B. 6,032 mm im Fall des Vorliegens
der Auslassabschnittsfläche
und des Rotorradius äquivalent
zu dem jedes der Rotoren 21, 22) in einer quadratisch gewickelten
Bauart des Schraubenrotors R20, wie in 6c gezeigt wird. (Je größer der
Winkelbereich θ3 des
Stufenumfangsabschnitts 211p, 221p wird, kann der
Versatz S1 vergleichsweise kleiner gemacht werden.) Jedoch, damit
die Position des Schwerpunkts insgesamt auf der Drehmittelachsenlinie
positioniert ist, sind die Schraubenrotoren 21, 22 des
Ausführungsbeispiels
jeweils gestaltet, um die Schraubenlängen zu haben, in welcher die
Windungszahl derselben ganzzahlig gemacht ist (z.B. 3), d.h. multiple Schraubenlängen der
Windung.
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Diese
Operation wird nachstehend erklärt.
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In
der Schraubenmaschine des wie oben beschrieben eingerichteten Ausführungsbeispiels
sind zum Startzeitpunkt des oder während des normalen Betriebs
die männlichen
und weiblichen Schraubenrotoren 21, 22 in einem
kontaktlosen Vermaschungseingriff miteinander vermascht, und mit
einem infinitesimal kleinen Abstand beabstandet. Zu dieser Zeit wird
unter den Vermaschungsabständen
zwischen den männlichen
und weiblichen Schraubenzähnen 211, 221 der
Abstand g1 zwischen den Stufenumfangsabschnitten 211p, 221p kleiner
als die Abstände
g2, g3, g4, etc., der jeweiligen anderen Vermaschungsabschnitte.
Damit wird der Vermaschungsabstand zwischen den Rotoren 21, 22 zwischen
den Stufenumfangsabschnitten 211p, 221p am kleinsten. Dabei
jedoch, wenn die Schraubenrotoren 21, 22 aufgrund
eines Hochgeschwindigkeits-, Langzeitdauerbetriebs, etc. einer thermalen
Ausdehnung unterliegen, grenzen zunächst die Stu fenumfangsabschnitte 21, 22 mit
einem festgesetzten Radius in einem Rollkontakt aneinander an, und
daher entsteht Reibschweißung
vergleichsweise schwierig im Vergleich zu der herkömmlichen
Schraubenmaschine, in welcher die Zahnabschnitte 211, 221 der
beiden Rotoren 21, 22 stark dazu neigen, sich
gegenseitig gleitend zu berühren.
Deshalb ergibt sich nicht ein solches Problem, dass, wie es herkömmlich war,
der Abstand unnötig
ausgedehnt wird, um Reibschweißung
zu verhindern und dabei die Leistung der Pumpe und des Kompressors
zu opfern. Entsprechend ist es möglich,
die Schraubenmaschine mit einer höheren Leistung bereitzustellen.
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Ebenso
wird in jedem der Schraubenrotoren 21, 22 der
Versatz der Position des Schwerpunkts vom Drehmittelpunkt C1, C2
kleiner im Vergleich zu der Spiraxialbauart eines Schraubenrotors
R10 und der quadratisch gewickelten Bauart eines Schraubenrotors
R20, wobei beide die äquivalente
Auslassabschnittsfläche
und Rotordurchmesser haben. Dabei, weil die Windungszahl ganzzahlig
gemacht ist, um die Position des Schwerpunkts auf der Drehmittelachse
zu positionieren, entsteht kein Bedürfnis, die komplexen Hohlräume mittels
Guss, etc., herzustellen, um ein Koppelgleichgewicht zu erreichen.
Entsprechend ist es möglich,
die Herstellungsarbeitsleistung in solchem Ausmaß zu reduzieren, wie um einfache
flache konkave Abschnitte zu bilden.
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Ferner
ist der Stufenumfangsabschnitt 211p, 221p in einer
Bandform gebildet in der radialen Position im Wesentlichen im Mittelpunkt
zwischen dem Zahnkopfoberflächenabschnitt 211a, 221a und
dem Zahnfußoberflächenabschnitt 211c, 221c.
Damit können
die Zahnprofile der Rotoren 21, 22 gemeinsam gebildet
werden, um die Verarbeitung zu vereinfachen, und ebenso kann die
erforderliche Dichtungsleistung bei den Vermaschungsabschnitten
der Schraubenrotoren 21, 22 (zwischen den angrenzenden
Arbeitskammem 31) durch die eine festgesetzte Breite aufweisenden
Stufenumfangsabschnitte 211p, 221p ausgeübt werden.
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7 und 8 sind Ansichten zu Darstellung der Schraubenrotoren
gemäß eines
anderen Ausführungsbeispiels
der Erfindung, und jede andere Anordnung als die der Rotoren der
Schraubenmaschine ist gesamtheitlich ähnlich zu der des zuvor genannten
Ausführungsbeispiels.
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In
jedem der Schraubenrotoren 121, 122 dieses Ausführungsbeispiels
ist wie im zuvor genannten Ausführungsbeispiel
die Windungszahl ganzzahlig gemacht, um die Position des Schwerpunkts
im gesamten Rotor auf der Rotationsmittelachse zu positionieren,
und ferner sind die einfachen flachen konkaven Abschnitte ausgebildet,
um ein Koppelgleichgewicht zu erreichen. Auch wenn nämlich die
Position des Schwerpunkts im Gesamten auf der Drehmittelachse positioniert
ist, bei Berücksichtigung
des Schwerpunkts, der in der axialen Richtung beabstandet und in
der Gegenrichtung exzentrisch ist, erzeugt die Zentrifugalkraft
der beiden Abschnitte eine Kräftekopplung,
um dabei das seitliche Druckgleichgewicht der Lagerungen auf den
Seiten der entgegengesetzten Enden zu stören, d.h. ein Kräftekopplungsungleichgewicht
zu verursachen. Um eine solche Kräftekopplung auszugleichen,
um stabiles Gleichgewicht zu erreichen, ist in den Schraubenrotoren 121, 122 dieses
Ausfühnangsbeispiels
eine Vielzahl von endseitig geschlossenen und an den axial entgegengesetzten
Enden geöffneten,
zylindrischen konkaven, Abschnitten 211h1, 211h2, 221h1, 221h2, ausgebildet,
wobei zumindest einer in einer vorbestimmten radialen Position,
z. B. bei einer konstanten Tiefe, angeordnet ist. Ganz selbstverständlich kann die
Anzahl, Position, Tiefe, etc., des Konkavabschnitts zum Einstellen
des Koppelgleichgewichts entsprechend festgesetzt werden. Jede andere
Anordnung als diese ist ähnlich
zu dem des zuvor genannten Ausführungsbeispiels.
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Ebenso
kann in diesem Ausführungsbeispiel der ähnliche
Vorteil zu dem zuvor genannten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
Zusätzlich,
weil die Konkavabschnitte 211h1, 211h2, 221h1, 221h2 für das Koppelgleichgewicht
jeweils als Wölbung
in einer Kreislochform mit identischem Durchmesser geformt sind,
kann die Einstellung des Koppelgleichgewichts durch einen simplen
Herstellungsprozess herbeigeführt
werden.
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Ferner,
im zuvor genannten Ausführungsbeispiel,
werden die jeweiligen Schraubenrotoren so erklärt, dass die Gewindegangswicklungen
derselben von der Ansaugseite zur Auslassseite gleich sind. Alternativ
kann beispielsweise eine Vielzahl von Schraubenabschnitten mit verschiedenen
Wicklungen voneinander vorgesehen sein, so dass die Wicklung auf
der Kompressorseite kleiner ist als die auf der Ansaugseite, oder
die Stufen zwischen den Schraubenzähnen können kontinuierlich fortschreitend
kleiner werden, je näher
sie an der Auslassseite sind. Das heißt, es ist möglich, die
Schraubenrotoren mit variablen Windungen zu bilden.
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Gemäß der Erfindung
ist zwischen dem Zahnkopfoberflächenabschnitt
und dem Zahnfußoberflächenabschnitt
des Schraubenzahns der Stufenumfangsabschnitt vorgesehen, der in
einem beliebigen Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse einen
vorbestimmten Winkelbereich eines Kreisbogens mit einem festgesetzten
Radius bildet. Folglich, weil der Versatz einer Schwerpunktsmittelposition des
Rotors vom Drehmittelpunkt klein gemacht werden kann, besteht kein
Bedürfnis,
die komplexen Hohlräume
mittels Guss, etc., herzustellen, um ein Koppelgleichgewicht zu
erreichen.
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Wenn
die Schraubenrotoren aufgrund eines kontinuierlichen Hochgeschwindigkeitsbetriebs,
etc., oder eines ähnlichen
Falles, einer thermalen Ausdehnung unterliegen, grenzen zunächst die
Stufenumfangsabschnitte mit einem festgesetztem Radius in einem
Rollkontakt aneinander an, so dass die beiden Rotoren sich gleitend
berühren,
um dabei die Verhinderung des Vorkommens von Reibschweißung zu
ermöglichen.
Folglich ist es möglich,
das herkömmliche
Problem, dass der Vermaschungsabstand zwischen den Schraubenrotoren
auf einen großen
Wert festgesetzt werden muss, um die Reibschweißung auch zum Opfer der Ausgangsleistung zu
verhindern, zu lösen.