JP2001020886A - 圧縮性媒体用の容積式機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転子およびギヤホイールの「零位置」をシ
ンクロリゾルバによって簡単、迅速、かつ正確に設定す
ることができる、冒頭に示した種類の容積式機械を提供
する。 【解決手段】 プロファイルドボディ（４）として構成
され、回転中に輪郭が相互にギヤホイール方式で係合
し、かつ相互に対して接触することなく動作する回転子
を備え、回転子（４）の軸（３）の各々がそれ自体の電
動機（６）によって駆動され、軸（３）の角位置がシン
クロリゾルバ（８）によって決定され、それによって電
動機（６）が電子的に同期し、軸（３）が非常時同期化
用のギヤホイール（７）を装備している圧縮性媒体用の
容積式機械は、ギヤホイール（７）の少なくとも１つが
その軸（３）のシンクロリゾルバの回転子に直接接続さ
れ、両方が一緒に１つのユニットとして解放可能に軸
（３）に接続されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転子を備えた少
なくとも２つの軸を有し、回転子がプロファイルドボデ
ィとして構成され、回転中に該回転子の輪郭が相互にギ
ヤホイール方式で係合し且つ相互に対して接触すること
なく動作し、軸の各々が該各軸自体の電動機によって駆
動され、軸の角位置がシンクロリゾルバによって決定さ
れ、該シンクロリゾルバの信号に基づいて電動機が電子
的に同期し、軸がギヤホイールを有しており、該ギヤホ
イールが相互に係合し、かつギヤホイールの角クリアラ
ンスがプロファイルドボディの角クリアランスより小さ
い、圧縮性媒体用の容積式機械に関し、特に乾式運転真
空ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】長い間、そのような容積式機械の回転子
はギヤホイールによって同期させることが一般的であ
り、電動機は通常１機しか設けられなかった。しかし、
ギヤホイールに注油する必要があったので、ポンプされ
る媒体の汚染は、回転子および実ポンプ空間に対する歯
車の密封における非常に高レベルの複雑さによって防ぐ
ことしかできなかった。しかし、対応するシールは摩耗
するので、シールを交換するために、ほぼ定期的な間隔
でポンプを分解しなければならなかった。

【０００３】これらの問題は、冒頭（ＵＳ−５ ８３６
７４６）に示した種類のポンプでは、回転子の各々を該
回転子自体の電動機によって駆動し、かつこれらを電子
的に同期させることによって回避される。２つの軸の角
位置はシンクロリゾルバによって連続的に決定される。
シンクロリゾルバの信号は電子ユニットに供給され、こ
れは、回転子が接触することができないような方法で、
２つの電動機を同期して駆動する。同期化が正確に作動
しない悪い運転条件下で、回転子の表面の損傷につなが
る回転子の接触が起きないことを確実にするために、こ
のポンプの各軸にギヤホイールが設けられている。２つ
のギヤホイールは相互に係合し、プロファイルドボディ
より小さい角クリアランスを有する。したがって、電子
的同期化が失敗すると、正常な動作時には接触すること
なく作動するギヤホイールが最初に接触する。しかし、
プロファイルドボディは、ギヤホイールより大きい角ク
リアランスを持つので、まだ接触するおそれはない。

【０００４】この種の容積式機械の１つの問題は、動作
中に回転子およびギヤホイールの両方のフランクが最大
可能な距離をあけるように、回転子およびギヤホイール
を設定することにおいて起こる。理想的には、回転子お
よびギヤホイールの位置は、回転子が相互に対して、接
触が発生する２つの角位置の間の中心に位置する角位置
を取るようにするべきである。同じことはギヤホイール
にも当てはまる。正常な動作中、容積式機械は次いでこ
の「零位置」で作動する。しかし、この設定は達成が非
常に困難である。ポンプ動作中に逆流が生じるプロファ
イルドボディ間の間隙ができるだけ小さくなるように、
ギヤホイール間および回転子間の角クリアランスはごく
小さいものであり、またごく小さくする必要があるの
で、機械的手段による設定作業は面倒かつ不正確であ
る。

【０００５】冒頭に示した容積式機械（ＵＳ−５，１４
７，５５１Ａ）では、ギヤホイールが接触する角位置の
平均へのギヤホイールの設定が事実上行われる。しか
し、この引用例は、回転子のフランクが接触する２つの
角設定の平均がギヤホイールの対応する角位置の平均と
一致するように、いかにしてこの重要な設定を達成する
ことができるかを示していない。しかし、それができて
初めて問題の無い動作が可能になる。引用例は、ギヤホ
イールの角位置の平均をどのように設定するかを示すだ
けである。次いで、回転子の平均値とギヤホイールの平
均値が一致することを想定している。実際、回転子が接
触するので、片側のギヤホイールのクリアランスが反対
側のそれより大きくてはならない、と記載されている。
しかし、そのような問題が発生するのは、回転子および
ギヤホイールの中心点が一致しない場合だけである。こ
の問題が発生するとしたら、これは回転子とギヤホイー
ルとの間の相対角調整によってのみ起こり得るが、その
ような調整に関する情報は、引用例には示されていな
い。さらに、ギヤホイールは機械内の奥に配置されて、
角センサは対応する軸のおおよそ端付近に配置され、対
応する角センサのギヤホイールと回転子は相互に直接接
続しないので、そのような調整は不可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、回転
子およびギヤホイールの「零位置」をシンクロリゾルバ
によって簡単、迅速、かつ正確に設定することができ
る、冒頭に示した種類の容積式機械を作成することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る解決策は、
ギヤホイールの少なくとも１つを軸のシンクロリゾルバ
の回転子に直接接続し、両方を一緒に１つのユニットと
して軸に解放可能に接続することにある。

【０００８】本発明による「零位置」およびフランクク
リアランスの設定は、次の方法で行われる。ギヤホイー
ルおよびシンクロリゾルバが解放可能に固定される一方
の回転子が、最初に安定して保持される。次いでギヤホ
イールは、この一方の回転子の軸に対して相対的に回転
運動を実行することができる。次いで、他方の回転子
が、プロファイルドボディのフランクが接触する位置ま
で両回転方向に回転する。２つの接触角が測定され、固
定されたギヤホイールを有する回転子が、これら２つの
角度間の中心位置に設定され、安定して保持される。

【０００９】最初の回転子は、同様に、依然として安定
して保持される。しかし、最初の回転子のギヤホイール
は今、各々の場合に他方の回転子のギヤホイールと接触
する位置まで、両方向に回転する。接触角が同様に再び
確定される。次いで、ギヤホイールはこれらの２つの接
触位置の間の中心値に設定され、対応する軸に堅固に接
続される；該ギヤホイールは特に締付けボルトによって
堅固に締結される。したがって、回転子またはプロファ
イルドボディ、およびギヤホイールは両方とも、それら
が接触する、または接触するであろう２つの位置の間の
中心位置に厳密に配置される。これが、同期化を実行す
るために使用される零位置であり、連続運転中に２つの
軸、回転子、およびギヤホイールの相対位置ができるだ
けこの値に一致するように、制御が実行される。

【００１０】ギヤホイールは特に容易にアクセスできる
ので、該ギヤホイールを１つの軸端に取り付けると、最
初緩められているギヤホイールをその軸に締め付けるこ
とが容易になり、有利である。

【００１１】容積式機械は、電動機の回転速度用の差動
制御を備えることが有利である。よく同期化された運転
は、フランククリアランスおよび「零位置」の設定によ
る本発明に係る同期化によって、すでに達成されてい
る。２つの回転子が独立に指定された要求値に対して同
期するのではなく、むしろ主として角位置の差に基づい
て同期が行われるならば、運転上の挙動がさらに改善さ
れる。例えば、液体がポンプ空間に浸透すると、液体の
密度は気体に比べて約１０００倍なので、回転子は大幅
に減速するが、減速は両方の回転子にほぼ均等に生じ
る。万一相違が発生した場合には、それに対する補正
は、同期化によって達成することができる。同期化が外
部から指定される値に対して行われる場合には、これは
当てはまらない。しかし、希望する回転速度の入力を可
能にするために、追加の外部制御は言うまでもなく行わ
れる。しかし、同じ意味で両方の電動機に作動するこの
制御は比較的遅いので、急速な回転速度差は、差動制御
によって回避される。

【００１２】電動機が永久磁石回転子を備えた三相電動
機である場合、それが駆動装置には特に好都合であるこ
とが明らかになった。

【００１３】以下では、添付の図面を参照しながら、有
利な実施形態を用いて、本発明を説明する。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１に示すように、多数の部品か
ら作成されたポンプハウジング１内で、２つの軸３が軸
受２によって支持される。相互に係合し、接続部１３を
介してポンプされる媒体を上からポンプ空間５内に誘導
し、かつ下部で図示されていない開口を介して媒体を排
出させるプロファイルドボディ４が軸３に固定される。
軸３およびプロファイルドボディ４は電動機６によって
駆動され、各軸３に別個の電動機６が設けられる。相互
に係合する２つのギヤホイール７が、軸３の底に設けら
れる。電動機６は、シンクロリゾルバ８によって電子的
に同期される。悪い運転条件の場合、電子的同期化が充
分でなければ、ギヤホイール７は、回転子４より小さい
角クリアランスを持つので、最初に接触する。ギヤホイ
ール７は通常接触しないので、これらのギヤホイールは
注油なしですますことができる。

【００１５】図２は、図１の表現からの抜粋を拡大して
示す。右側の軸３で、ギヤホイール７はシンクロリゾル
バ回転子９に接続され、これは軸３に対して相対的に回
転することができる。次いで、ギヤホイール７は、締結
要素１３によって軸３に固定可能である。シンクロリゾ
ルバ８の回転子１１はスリーブ９に配置され、他方、シ
ンクロリゾルバ８の固定子１２は、ハウジングに対して
固定されるように配置される。

【００１６】回転子４およびギヤホイール３の両方の理
想的な位置つまり零位置を設定するために、図１の右側
の回転子４およびその軸３を最初に安定して保持し、右
側のギヤホイール７を回転することができるように、ボ
ルト１０を緩める。次いで左側の軸３を、回転子４が接
触するまで両方向に回転させ、これらの２つの接触角を
シンクロリゾルバ８によって決定する。次いで左側の軸
３を、これらの２つの接触位置の間の平均値に設定す
る。右側の回転子の左側の軸３は、安定して保持され続
ける。次いで、右側にあるギヤホイール７を、それが左
側のギヤホイールと接触するまで、両方向に動かす。２
つの接触角を、右側のシンクロリゾルバ８によって測定
する。次いでギヤホイール７をこれらの角度の間の平均
値に設定し、ボルト１０によって締め付ける。したがっ
て、２つの回転子４および２つのギヤホイール３は、接
触点の間の中心位置に配置される。次いで、運転は相対
角度のこの値に同期される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る容積式機械の断面図である。

【図２】シンクロリゾルバの本発明に係る構成の拡大図
である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロファイルドボディ（４）として構成
   され、回転中に輪郭が相互にギヤホイール方式で係合し
   且つ相互に対して接触することなく動作する回転子
   （４）を備えた少なくとも２つの軸（３）を有し、前記
   軸（３）の各々が前記各軸自体の電動機（６）によって
   駆動され、軸（３）の角位置がシンクロリゾルバ（８）
   によって決定され、前記シンクロリゾルバ（８）の信号
   に基づいて電動機（６）が電子的に同期し、軸（３）が
   ギヤホイール（７）を有しており、前記ギヤホイール
   （７）が相互に係合し、前記ギヤホイール（７）の角ク
   リアランスがプロファイルドボディ（４）の角クリアラ
   ンスより小さい、圧縮性媒体用の容積式機械、特に乾式
   運転真空ポンプであって、ギヤホイール（７）の少なく
   とも１つが軸（３）のシンクロリゾルバ（８）の回転子
   （１１）に直接接続され、両方が一緒に１つのユニット
   として解放可能に軸（３）に接続されることを特徴とす
   る、圧縮性媒体用の容積式機械。
2. 【請求項２】 ギヤホイール（７）が１つの軸端に取り
   付けられることを特徴とする、請求項１に記載の容積式
   機械。
3. 【請求項３】 電動機（６）の回転速度の差動制御を有
   することを特徴とする、請求項１又は２に記載の容積式
   機械。
4. 【請求項４】 電動機（６）が永久磁石回転子を備えた
   三相電動機であることを特徴とする、請求項１乃至３に
   記載の容積式機械。