JP2003254268A - Screw rotor and screw machine - Google Patents

Screw rotor and screw machine

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JP2003254268A
JP2003254268A JP2002057048A JP2002057048A JP2003254268A JP 2003254268 A JP2003254268 A JP 2003254268A JP 2002057048 A JP2002057048 A JP 2002057048A JP 2002057048 A JP2002057048 A JP 2002057048A JP 2003254268 A JP2003254268 A JP 2003254268A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a screw machine in which performance is improved by reducing a mesh clearance between screw rotors, and seizure between the rotors is also effectively prevented even in a long time and high speed continuous operation. <P>SOLUTION: The screw rotors have screw threads with a helical crest portion and a root portion forming a helical groove between crest portions, around a rotation axis, are used in a male-female pair in a reverse thread relation, and have pitch circumference portions forming an arc of a constant radius and in a given angle range on an arbitrary cross section perpendicular to the rotation axis, between the crest portion and root portion of the screw threads. Both rotors have two or more threads of thread parts, and a plurality of pitch circumference portions. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スクリュー機械に
適用されるスクリューロータ、および、それを用いたド
ライ式真空ポンプ等のスクリュー機械に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a screw rotor applied to a screw machine, and a screw machine such as a dry vacuum pump using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、高速・長時間の連続運転ができる
ポンプや圧縮機として、ハウジング内に一対のスクリュ
ーロータを有する容積移送型スクリュー機械が知られて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a positive displacement screw machine having a pair of screw rotors in a housing is known as a pump or a compressor capable of continuous operation at high speed for a long time.

【0003】この種のスクリュー機械、例えばドライ式
真空ポンプとして使用されるスクリュー機械では、互い
に逆ねじの関係にある雌雄のスクリューロータを平行配
置するとともに両ロータを微小クリアランスを隔てて噛
み合わせ、両ロータとこれらのロータを取り囲むハウジ
ングとの間に、両ロータの噛合い部で仕切られた作業室
を形成している。また、雌雄スクリューロータを同期回
転させることで、雌雄スクリューロータをほぼ非接触状
態としながら、その作業室の容積を吸気側で増大させ、
排気側で減少させるようになっている。
In this type of screw machine, for example, a screw machine used as a dry type vacuum pump, male and female screw rotors having mutually opposite threads are arranged in parallel, and both rotors are meshed with each other with a minute clearance. A working chamber is formed between the rotor and a housing that surrounds these rotors, and is partitioned by the meshing portions of both rotors. Further, by rotating the male and female screw rotors synchronously, the volume of the working chamber is increased on the intake side while the male and female screw rotors are in a substantially non-contact state,
It is designed to be reduced on the exhaust side.

【0004】また、真空ポンプにおいては、一般に、そ
の到達圧力と排気速度という2つの重要性能が高度に要
求されるが、ドライ式真空ポンプのようなスクリュー機
械では、平行配置される雌雄のスクリューロータの噛合
い、並びに両ロータとハウジングの間のクリアランスが
いずれの性能にも大きく影響する。したがって、このよ
うなスクリュー機械では、雌雄のスクリューロータの隙
間間隔やハウジングとのクリアランスを極力小さくする
ことで、その性能の向上が図られている。
Further, in vacuum pumps, generally, two important performances, that is, ultimate pressure and evacuation speed, are highly required. In a screw machine such as a dry type vacuum pump, male and female screw rotors arranged in parallel are provided. And the clearance between both rotors and the housing have a great influence on any performance. Therefore, in such a screw machine, the performance is improved by minimizing the clearance between the male and female screw rotors and the clearance with the housing.

【0005】なお、前記スクリュー機械には、リショル
ム型、角ねじ型(クインビー形(角形)の歯形を有する
もの)、スパイラキシャル型(エピトロコイドとアルキ
メデス螺線で合成したスパイラキシャルスクリュー(sp
iraxial screw)歯形を有するもの)といった形式のも
のがありる。
The screw machine includes a Rishorum type screwdriver, a square screw type screwdriver (having a Quinnby type (square type) tooth profile), and a spiral type screw (spiraxial screw (sp) which is composed of epitrochoid and Archimedes spiral.
iraxial screw) has a tooth profile).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のスクリュー機械にあっては、雌雄のスクリューロー
タの条数を排気室の密閉のために一条にしているため、
軸断面上でロータの重心が軸上に無く回転に対するバラ
ンスが悪いため、雌雄のスクリューロータの隙間間隔や
ハウジングとのクリアランスが非常に小さい場合、両ス
クリューロータを大負荷で高速回転させると振動を生
じ、ロータ同士あるいはロータとケーシングが頻繁に接
触することとなった。そのため、ロータ間やロータとハ
ウジング間の焼付きが発生した。これを避けるために必
要以上に雌雄のスクリューロータの隙間間隔やハウジン
グとのクリアランスを大きくしなければならなくなった
り、回転数を大幅に制限したりしなければならないとい
う問題があった。
However, in the above-mentioned conventional screw machine, since the number of male and female screw rotors is one to seal the exhaust chamber,
Since the center of gravity of the rotor is not on the shaft in the axial cross section and the balance against rotation is poor, if the clearance between the male and female screw rotors or the clearance with the housing is very small, vibration will occur when both screw rotors are rotated at high speed with a large load. As a result, the rotors or the rotor and the casing frequently come into contact with each other. Therefore, seizure occurred between the rotors and between the rotor and the housing. In order to avoid this, there has been a problem that the clearance between the male and female screw rotors and the clearance with the housing must be increased more than necessary, and the number of rotations must be significantly limited.

【0007】これを避けるためには、回転軸と直交する
横断面においてその重心位置が回転中心から大きくずれ
ないように偶力バランスをとるためにスクリューロータ
の端面に開口する鋳抜き穴等によって大きな空洞を形成
する必要があり、製造工程が複雑になってしまうという
問題も発生した。
In order to avoid this, in a cross section orthogonal to the rotation axis, a large hole is formed in the end surface of the screw rotor in order to balance the couple so that the center of gravity of the cross section does not largely deviate from the center of rotation. There is also a problem that it is necessary to form a cavity, which complicates the manufacturing process.

【0008】そこで本発明は、スクリューロータ間の噛
合隙間を小さくして性能向上を図り、これと併せて、長
時間の高速連続運転であってもロータ間の焼付きを有効
に防止できるスクリュー機械を提供することを目的とす
るものである。
Therefore, the present invention aims to improve the performance by reducing the meshing gap between the screw rotors, and in addition to this, it is possible to effectively prevent the seizure between the rotors even during a high-speed continuous operation for a long time. It is intended to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、回転軸の周りに、螺旋状の歯先面部およ
び該歯先面部の間に螺旋状の溝を形成する歯元面部を有
するスクリュー歯を設け、互いに逆ねじの関係となる雌
雄一対で使用され、前記スクリュー歯の歯先面部と歯元
面部の間に、前記回転軸と直交する任意の横断面上で一
定半径を有する所定角度範囲の円弧となるピッチ円周部
を設けたスクリューロータにおいて、前記両ロータのネ
ジ部をいずれも2条以上にした。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a tooth top surface portion which forms a spiral tooth top surface portion and a spiral groove between the tooth top surface portions around a rotation axis. Provided with a screw tooth having a pair of male and female having a reverse screw relationship with each other, between the tooth tip surface portion and the tooth root surface portion of the screw tooth, a constant radius on an arbitrary cross section orthogonal to the rotation axis. In the screw rotor provided with the pitch circumferential portion that is an arc having a predetermined angle range, each of the screw portions of both rotors has two or more threads.

【0010】このような構成にすることにより、回転軸
と直交する断面上において重心位置が回転中心から大き
くはずれてしまうことはなく、ロータの全長にわたっ
て、いずれの軸直角断面においてもその重心は回転中心
軸付近にあることになり、極めて良好な回転バランスを
得ることができる。従って、鋳抜き等による複雑な空洞
を形成する必要がなくなり、製造コストの低減が可能と
なり、さらに回転軸を中心にバランスよく回転している
ので雌雄のスクリューロータの隙間間隔やハウジングと
のクリアランスを極めて狭くすることができ、ポンプ内
の密封度を向上することができ、排気側からの外気の逆
流も抑制されより効率の良い真空ポンプを形成すること
ができる。
With this structure, the center of gravity does not deviate significantly from the center of rotation on the cross section orthogonal to the rotation axis, and the center of gravity rotates over the entire length of the rotor in any cross section perpendicular to the axis. Since it is near the central axis, it is possible to obtain a very good rotational balance. Therefore, it is not necessary to form a complicated cavity by casting or the like, and it is possible to reduce the manufacturing cost, and since it rotates in a well-balanced manner around the rotating shaft, the clearance between the male and female screw rotors and the clearance with the housing can be reduced. The vacuum pump can be made extremely narrow, the degree of sealing in the pump can be improved, the backflow of the outside air from the exhaust side can be suppressed, and a more efficient vacuum pump can be formed.

【0011】また、前記雌雄のスクリュー歯の噛合隙間
のうちピッチ円周部間の隙間が、他の部分の隙間より小
さくなるようにすることにより、スクリューロータが熱
膨張したときには、同一半径のピッチ円周部同士が最初
に当接して転がり接触することになり、両ロータの歯部
が摺接してしまう従来機に比べ、焼付きが生じ難い。
Further, by making the gap between the pitch circumferential portions of the meshing gap of the male and female screw teeth smaller than the gaps of other portions, when the screw rotor thermally expands, the pitch of the same radius is obtained. Seizure is less likely to occur as compared with a conventional machine in which the circumferential portions first come into contact with each other and make rolling contact with each other, and the tooth portions of both rotors make sliding contact.

【0012】さらに、前記ピッチ円周部を軸断面におい
て複数個設けることにより、両ロータが接触したとき
に、軸方向の接触点を増やすことができ接触時に生じる
ロータの焼き付きをロータ全体に分散することができ特
定の場所のみの温度上昇によるロータの膨張接触を防止
することができるようになり、雌雄のスクリューロータ
の隙間間隔やハウジングとのクリアランスを極めて狭く
できる。
Further, by providing a plurality of the pitch circumferential portions in the axial cross section, the contact points in the axial direction can be increased when the two rotors come into contact with each other, and the seizure of the rotor caused at the time of contact is dispersed throughout the rotor. It is possible to prevent expansion contact of the rotor due to temperature rise only at a specific place, and it is possible to extremely narrow the gap between the male and female screw rotors and the clearance with the housing.

【0013】前記ピッチ円周部が、前記歯先面部と前記
歯元面部とのほぼ中間の半径位置に帯状に形成されるよ
うにすると、各ロータの歯形を共通化して加工を容易化
することができるとともに、一定幅をもつピッチ円周部
によってスクリューロータの噛合い部における所要のシ
ール性能が発揮できる。
If the pitch circumferential portion is formed in a band shape at a radial position substantially in the middle between the tooth crest surface portion and the tooth root surface portion, the tooth profile of each rotor can be made common to facilitate machining. In addition, the required pitch sealing performance can be achieved at the meshing portion of the screw rotor due to the pitch circumferential portion having a constant width.

【0014】前記スクリュー歯型をトロコロイド歯形又
はエピトロコロイド歯形としたことを特徴とする。この
ような構成にすることにより、移送室の機密性を上げる
ことができ、排気能力を向上することができる。
It is characterized in that the screw tooth profile is a trocoloid tooth profile or an epitrocolloid tooth profile. With such a configuration, the airtightness of the transfer chamber can be increased and the exhaust capacity can be improved.

【0015】本発明におけるスクリュー機械は、上記ス
クリューロータを互いに噛み合う雌雄のロータとし、吸
気口および排気口を形成したハウジング内に、両ロータ
を非接触噛合状態で噛み合うよう平行に収納して、該ハ
ウジングと両ロータとの間に、前記スクリューロータの
回転によって前記回転軸の軸方向に移送される複数の作
業室を形成したことを特徴とする。
In the screw machine according to the present invention, the screw rotors are male and female rotors that mesh with each other, and both rotors are housed in parallel in a housing having an intake port and an exhaust port so as to mesh with each other in a non-contact meshing state. A plurality of working chambers that are transferred in the axial direction of the rotation shaft by the rotation of the screw rotor are formed between the housing and both rotors.

【0016】この発明では、スクリューロータが熱膨張
したときには、一定半径のピッチ円周部同士が最初に当
接して転がり接触することで焼付きが生じ難くなる。し
かも、ロータ間の噛合い隙間自体はピッチ円周部間で狭
くしておくことができるから、効率の向上が可能とな
る。
According to the present invention, when the screw rotor is thermally expanded, the pitch circumferential portions having a constant radius first come into contact with each other to make rolling contact, so that seizure hardly occurs. Moreover, since the meshing gap itself between the rotors can be narrowed between the pitch circumferential portions, the efficiency can be improved.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面に基づいて説明する。図1〜図6は本発明の一実
施形態に係るスクリューロータおよびスクリュー機械を
示す図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 6 are views showing a screw rotor and a screw machine according to an embodiment of the present invention.

【0018】本実施形態のスクリュー機械は、本発明を
ドライ式真空ポンプに適用したものである。図1は本発
明を実施したドライ式真空ポンプの要部正面断面図であ
る。吸気口11aおよび排気口11bを形成したハウジ
ング11と、このハウジング11内に所定のクリアラン
ス(微小隙間)をもって非接触噛合状態で互いに噛み合
うよう平行に収納された雌雄のスクリューロータ21、
22と、これらハウジング11およびスクリューロータ
21、22の間に介装された軸受23a、23bおよび
軸穴封止用のシール部材24a、24bと、両ロータ2
1、22を逆方向に同期回転させるようスクリューロー
タ21、22に一体的に装着された同期歯車25a、2
5bおよびロータ22の一端に連結されたモータ26を
有する駆動手段27と、を具備している。
The screw machine of this embodiment is one in which the present invention is applied to a dry vacuum pump. FIG. 1 is a front sectional view of a main part of a dry type vacuum pump embodying the present invention. A housing 11 having an intake port 11a and an exhaust port 11b formed therein, and a male and female screw rotor 21 housed in the housing 11 in parallel so as to mesh with each other in a non-contact meshing state with a predetermined clearance (a minute gap),
22, bearings 23a and 23b interposed between the housing 11 and the screw rotors 21 and 22, seal members 24a and 24b for sealing shaft holes, and both rotors 2
Synchronous gears 25a, 2 mounted integrally on the screw rotors 21, 22 so as to synchronously rotate 1, 2 in opposite directions.
5b and a drive means 27 having a motor 26 connected to one end of the rotor 22.

【0019】雌側スクリューロータ21と雄側スクリュ
ーロータ22とは、ハウジング11の内壁面11iに対
して所定のクリアランス、例えば50ミクロンの隙間を
隔てる外径寸法および軸方向長さを有しており、ハウジ
ング11と両スクリューロータ21、22との間には、
スクリューロータ21、22の噛合部分で互いに仕切ら
れ、かつスクリューロータ21、22の回転によって回
転軸の軸方向に移送される複数の螺旋形状の作業室が形
成されている。
The female-side screw rotor 21 and the male-side screw rotor 22 have a predetermined clearance with respect to the inner wall surface 11i of the housing 11, for example, an outer diameter dimension and an axial length that separate a gap of 50 microns. Between the housing 11 and both screw rotors 21 and 22,
A plurality of spiral-shaped working chambers are formed which are partitioned from each other by the meshing portions of the screw rotors 21 and 22 and are transferred in the axial direction of the rotation shaft by the rotation of the screw rotors 21 and 22.

【0020】スクリューロータ21には、図2に示すよ
うに、回転軸C1の周りに、螺旋状のスクリュー歯21
1が設けられており、そのスクリュー歯211は、螺旋
帯状の歯先面部211aと、その歯先面部211aの間
に螺旋状の所定溝幅の溝211bを形成する歯元面部2
11cと、を有している。また、スクリュー歯211の
歯先面部211aと歯元面部211cの間には、ピッチ
円周部211pと、このピッチ円周部211pより歯先
面部211a側の歯先側傾斜面211dと、ピッチ円周
部211pより歯元面部211c側の歯元側傾斜面21
1eと、が設けられている。
As shown in FIG. 2, the screw rotor 21 has helical screw teeth 21 around the rotation axis C1.
1 is provided, and the screw tooth 211 has a tooth top surface portion 2 a that forms a spiral belt-shaped tooth top surface portion 211 a and a spiral groove 211 b having a predetermined groove width between the tooth top surface portions 211 a.
11c. Further, between the tooth top surface portion 211a and the tooth root surface portion 211c of the screw tooth 211, a pitch circumferential portion 211p, a tooth tip side inclined surface 211d closer to the tooth tip surface portion 211a than the pitch circumferential portion 211p, and a pitch circle. Root-side inclined surface 21 on the root surface 211c side of the peripheral portion 211p
1e are provided.

【0021】一方、スクリューロータ22には、スクリ
ューロータ21とは逆ねじの関係となるように、その回
転軸C2の周りに、螺旋状のスクリュー歯221が設け
られており、そのスクリュー歯221は、螺旋帯状の歯
先面部221aと、その歯先面部221aの間に螺旋状
の所定溝幅の溝221bを形成する歯元面部221c
と、を有している。また、スクリュー歯221の歯先面
部221aと歯元面部221cの間には、ピッチ円周部
221pと、このピッチ円周部221pより歯先面部2
21a側の歯先側傾斜面221dと、ピッチ円周部22
1pより歯元面部221c側の歯元側傾斜面221e
と、が設けられている。
On the other hand, the screw rotor 22 is provided with spiral screw teeth 221 around its rotation axis C2 so as to have a reverse screw relationship with the screw rotor 21, and the screw teeth 221 are , A tooth top surface portion 221c that forms a spiral belt-shaped tooth top surface portion 221a and a spiral groove 221b having a predetermined groove width between the tooth top surface portion 221a.
And have. In addition, between the tooth crest 221a and the tooth crest 221c of the screw tooth 221, a pitch circumferential portion 221p, and the tooth crest 2 from the pitch circumferential portion 221p.
21a side tooth tip side inclined surface 221d and pitch circumferential portion 22
Root-side inclined surface 221e on the root-face portion 221c side from 1p
And are provided.

【0022】また、各スクリューロータ21、22の歯
先面部211a、221aとピッチ円周部211p、2
21pの間の接続部は、各ロータ21、22の横断面上
で滑らかにつながる、例えば円弧状の接続曲線となり、
各スクリューロータ21、22のピッチ円周部211
p、221pと歯元面部211c、221cの間の接続
部は、各ロータ21、22の横断面上で滑らかにつなが
るよう前記接続曲線により求められた創生曲線となり、
各スクリューロータ21、22の歯先面部211a、2
21aと歯元面部211c、221cの間の接続部は、
各ロータ21、22の横断面上で、相手側スクリューロ
ータ22、21の歯先(歯先面部221a、211aの
一側端部)が描くトロコイド曲線となるよう、それぞれ
の接続形状が設定されている。
Further, the tooth crests 211a and 221a of the screw rotors 21 and 22 and the pitch circumferential portions 211p and 2p are formed.
The connection portion between 21p is a connection curve that is smoothly connected on the cross section of each rotor 21, 22 and has, for example, an arc shape,
Pitch circumferential portion 211 of each screw rotor 21, 22
The connection between p, 221p and the root surface portions 211c, 221c is a creation curve obtained by the connection curve so as to be smoothly connected on the cross section of each rotor 21, 22,
Tooth crests 211a, 2 of each screw rotor 21, 22
21a and the tooth root surface portions 211c and 221c are connected by
On the cross-section of each rotor 21, 22, each connection shape is set so as to form a trochoidal curve drawn by the addendum (one side end portion of the addendum surface portion 221a, 211a) of the counterpart screw rotor 22, 21. There is.

【0023】図3は本件発明におけるスクリューロータ
の一実施例を示す軸直角歯型曲線図である。図3におい
て301及び302は2条の互いに噛み合ったロータで
あり、両ロータは、図中最も外側の点線で示した両ロー
タの歯先の回転円筒で形成される8字形断面形状のロー
タ室を有するケーシング内に収納されている。ロータの
回転により切り欠き部303及び304により形成され
る空間305が吸気側から排気側に移送されることによ
り真空排気する。306、307、308、309、3
10及び311はピッチ円部である。図9のように2条
の場合は切り欠き部303及び304の各々の回転軸に
対して対角側の306及び309にピッチ円部を配置す
ることによりバランスを良くすることができる。さらに
308と307及び310と311の様に別に一対の回
転軸に対して対角位置にピッチ円部を設けることによ
り、さらに重心を回転中心に近づけることができ、両ス
クリューロータが接触するポイントを増やすことがで
き、接触による力が分散される。
FIG. 3 is a curve diagram of a right-angled tooth profile showing an embodiment of the screw rotor according to the present invention. In FIG. 3, reference numerals 301 and 302 designate two rotors that mesh with each other. Both rotors are rotor chambers having an 8-shaped cross section formed by rotating cylinders of the tips of the rotors shown by the outermost dotted lines in the figure. It is housed in a casing that has. The space 305 formed by the cutouts 303 and 304 is transferred from the intake side to the exhaust side by the rotation of the rotor, so that vacuum exhaust is performed. 306, 307, 308, 309, 3
10 and 311 are pitch circles. In the case of two threads as shown in FIG. 9, the balance can be improved by arranging the pitch circles on the diagonal sides 306 and 309 with respect to the respective rotation axes of the cutouts 303 and 304. Further, by providing a pitch circle portion at a diagonal position with respect to a pair of rotating shafts like 308 and 307 and 310 and 311, the center of gravity can be brought closer to the center of rotation, and the points where both screw rotors come into contact are determined. It can be increased and the force due to contact is dispersed.

【0024】図4に示すように、スクリューロータ2
1、22は、互いに雌雄が逆となる相手側ロータに噛み
合うとき、雌雄のスクリュー歯211、221の噛合い
隙間のうちピッチ円周部211p、221p間の隙間g
1(対向面間の隙間、例えば20μm)が、他の噛合部分
の隙間g2、g3、g4(対向面間の隙間、例えば50μ
m)等より小さくなるよう、ピッチ円周部211p、2
21pの半径およびスクリュー歯形(各ロータ縦断面に
おけるスクリュー歯形状)が設定されている。
As shown in FIG. 4, the screw rotor 2
When the male and female screw rotors 1 and 22 mesh with each other, the gap g between the pitch circumferential portions 211p and 221p among the meshing gaps of the male and female screw teeth 211 and 221.
1 (gap between facing surfaces, eg, 20 μm) is the gap g2, g3, g4 of other meshing parts (gap between facing surfaces, eg, 50 μm)
m) etc., the pitch circumferential portion 211p, 2
A radius of 21p and a screw tooth profile (screw tooth profile in each rotor vertical section) are set.

【0025】上述のように構成された本実施形態のスク
リュー機械では、通常の運転開始時又は運転中、雌雄の
スクリューロータ21、22同士が微小クリアランスを
隔てた非接触噛合状態で噛合う。このとき、雌雄のスク
リュー歯211、221の噛合い隙間のうちピッチ円周
部211p、221p間の隙間g1が、他の各噛合部分
の隙間g2、g3、g4等より小さくなることから、ロー
タ21、22間の噛合い隙間がピッチ円周部211p、
221p同士の間で狭くなるものの、スクリューロータ
21、22が高速・長時間連続運転等によって熱膨張し
たときには、一定半径のピッチ円周部211p、221
p同士が最初に当接して転がり接触することになり、両
ロータ21、22の歯部211、221が摺接してしま
う従来機に比べ、焼付きが生じ難い。また、接触した場
合においても、軸垂直断面上においてピッチ円部の数を
増やすことにより、ロータの接触によって発生する発熱
を分散することができ、よって、ロータの部分的に大き
くなる熱膨張も抑えることができ、雌雄のスクリューロ
ータの隙間間隔やハウジングとのクリアランスを極めて
狭くできる。従って、従来のように、焼付き防止のため
に不必要にクリアランスを拡大し、ポンプ性能や圧縮機
性能を犠牲にする、ということがなくなる。よって、高
性能のスクリュー機械を提供することができる。
In the screw machine of the present embodiment constructed as described above, the male and female screw rotors 21 and 22 mesh with each other in a non-contact meshing state with a small clearance at the time of normal operation start or operation. At this time, the gap g1 between the pitch circumferential portions 211p and 221p of the meshing gaps between the male and female screw teeth 211 and 221 is smaller than the gaps g2, g3, g4, etc. of the other meshing portions. , 22 is the pitch gap 211p,
Although it becomes narrower between 221p, when the screw rotors 21 and 22 thermally expand due to high-speed / long-time continuous operation or the like, pitch circumferential portions 211p and 221 having a constant radius are formed.
As a result, seizure is less likely to occur as compared with a conventional machine in which the teeth p of the rotors 21 and 22 come into sliding contact with each other because the teeth of the rotors 21 and 22 come into rolling contact with each other. Further, even in the case of contact, it is possible to disperse the heat generated by the contact of the rotor by increasing the number of pitch circles on the cross section perpendicular to the axis, and thus suppress the partial thermal expansion of the rotor. Therefore, the clearance between the male and female screw rotors and the clearance with the housing can be extremely narrowed. Therefore, unlike the conventional case, the clearance is unnecessarily enlarged to prevent the seizure, and the pump performance and the compressor performance are not sacrificed. Therefore, a high-performance screw machine can be provided.

【0026】また、スクリューロータ21、22は、2
条以上に構成されていることにより、重心位置の回転中
心C1、C2からのオフセットが極めて小さくなるから、
リード数を整数にして重心位置を回転中心軸上に位置さ
せることと相俟って、偶力バランスをとるための鋳抜き
等による複雑な空洞を形成する必要がなくなり、簡単な
浅い凹部を形成する程度に加工工数を減らすことができ
る。
Further, the screw rotors 21 and 22 are 2
With the above configuration, the offset from the center of rotation C1 and C2 at the center of gravity becomes extremely small.
Combined with positioning the center of gravity on the center axis of rotation by setting the number of leads to an integer, it is not necessary to form a complicated cavity by casting or the like to balance the couple, and a simple shallow recess is formed. The number of processing steps can be reduced to the extent that

【0027】また、ピッチ円周部211p、221p
が、歯先面部211a、221aと歯元面部211c、
221cとのほぼ中間の半径位置に帯状に形成されてい
るので、ロータ21、22の歯形を共通化して加工の容
易化を図ることができるとともに、一定幅をもつピッチ
円周部211p、221pによってスクリューロータ2
1、22の噛合い部(隣接作業室間)における所要のシ
ール性能が発揮されることになる。
Further, the pitch circumferential portions 211p, 221p
Of the tooth crests 211a, 221a and the tooth crests 211c,
Since it is formed in a strip shape at a radial position approximately in the middle of 221c, the tooth shapes of the rotors 21 and 22 can be made common to facilitate the processing, and the pitch circumferential portions 211p and 221p having a constant width can be used. Screw rotor 2
The required sealing performance is achieved at the meshing portions 1 and 22 (between the adjacent work chambers).

【0028】なお、上述の実施形態においては、各スク
リューロータをねじのリードが吸気側から排気側まで等
しいものとして説明したが、例えば圧縮側のリードが吸
気側より小さくなるよう、互いにリードの異なる複数の
スクリュー部を設けたもの、あるいは、排気側に近付く
ほどスクリュー歯間のピッチが無段階に徐々に狭くなっ
ていくようなものであってもよい。すなわち、不等リー
ドのスクリューロータとすることもできる。
In the above embodiments, the screw rotors have been described as having the same screw lead from the intake side to the exhaust side. However, the leads on the compression side are different from each other so that the leads on the compression side are smaller than the intake side. A plurality of screw parts may be provided, or the pitch between the screw teeth may be gradually reduced steplessly as the screw side is closer to the exhaust side. That is, a screw rotor having unequal leads can be used.

【0029】図5は本件発明のスクリュー歯形を3条に
した時の軸垂直断面図である。図5において401及び
402は3条の互いに噛合ったロータであり、両ロータ
は、図中最も外側の点線で示した両ロータの歯先の回転
円筒で形成される8字形断面形状のロータ室を有するケ
ーシング内に収納されている。ロータの回転により切り
欠き部403及び404により形成される空間405が
吸気側から排気側に移送されることにより真空排気す
る。406、407、408、409.410及び41
1はピッチ円部である。3条の場合でも切り欠き部40
3及び404の各々に対して各辺の406、407及び
409、410にピッチ円部を配置することによりバラ
ンスを良くすることができる。さらに別に一組のピッチ
円部408及び411を設けることにより、さらに重心
を回転中心に近づけることができ、両スクリューロータ
が接触するポイントを増やすことができ、接触による力
が分散される。従ってロータの接触によって発生する発
熱を分散することができ、よって、ロータの部分的に大
きくなる熱膨張も抑えることができ、雌雄のスクリュー
ロータの隙間間隔やハウジングとのクリアランスを極め
て狭くできる。
FIG. 5 is a sectional view perpendicular to the shaft when the screw tooth profile of the present invention has three threads. In FIG. 5, 401 and 402 are three rotors meshed with each other, and both rotors are 8-shaped rotor chambers formed by rotating cylinders of the tips of both rotors shown by the outermost dotted lines in the figure. It is housed in a casing having. The space 405 formed by the cutouts 403 and 404 is transferred from the intake side to the exhaust side by the rotation of the rotor, so that vacuum exhaust is performed. 406, 407, 408, 409.410 and 41
1 is a pitch circle part. Notch 40 even in the case of 3 articles
A good balance can be achieved by arranging pitch circles at 406, 407 and 409, 410 on each side for each of 3 and 404. Further, by providing another pair of pitch circles 408 and 411, the center of gravity can be brought closer to the center of rotation, the points where both screw rotors make contact can be increased, and the force due to contact can be dispersed. Therefore, it is possible to disperse the heat generated by the contact of the rotors, thus suppressing the partial thermal expansion of the rotors, and it is possible to make the gap between the male and female screw rotors and the clearance with the housing extremely narrow.

【0030】また、本実施例の歯形はトロコロイド歯形
又はエピトロコロイド歯形とすることにより前記両スク
リューロータとハウジングで形成される排気位相空間の
気密性を上げることができる
Further, by making the tooth profile of this embodiment a trochoroidal tooth profile or an epitrocolloidal tooth profile, the airtightness of the exhaust phase space formed by the both screw rotors and the housing can be improved.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によれば、スクリューを2条以上
にすることにより、連続・高速運転時にスクリューロー
タのバランスを良くし、また熱膨張したとき等に、一定
半径のピッチ円周部同士を最初に当接させて転がり接触
させ、両ロータの歯部が摺接することにより焼付きが生
じるのを防止することができる。さらにこのピッチ円周
部を複数設けることにより、さらなる焼付きが生じるの
を防止することができ、排気性能を犠牲にしても焼付き
防止のためにスクリューロータの噛合い隙間を大きく設
定しなければならないという従来の問題を解消すること
ができる。また、歯形をトロコロイド歯形又はエピトロ
コロイド歯形にすることにより両スクリューで形成され
る位相空間の気密性を向上することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, the number of screws is two or more so that the balance of the screw rotor is improved during continuous and high-speed operation, and when the thermal expansion is performed, the pitch circumferential portions having a constant radius are joined to each other. It is possible to prevent seizure due to the tooth portions of both rotors making sliding contact with each other by first bringing them into contact with each other for rolling contact. Further, by providing a plurality of pitch circumferential portions, it is possible to prevent further seizure, and even if the exhaust performance is sacrificed, the meshing gap of the screw rotor must be set large in order to prevent seizure. It is possible to solve the conventional problem of not becoming. In addition, the airtightness of the phase space formed by both screws can be improved by making the tooth profile a trocolloid tooth profile or an epitrocolloid tooth profile.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係るスクリュー機械の概
略の内部構造を示す要部正面断面図である。
FIG. 1 is a front cross-sectional view of an essential part showing a schematic internal structure of a screw machine according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態に係る雌雄のスクリューロ
ータの噛合状態を示す正面図である。
FIG. 2 is a front view showing a meshed state of the male and female screw rotors according to the embodiment of the present invention.

【図3】図2のA−A断面図である。3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図4】本発明の一実施形態に係る雌雄のスクリューロ
ータの噛合隙間の設定状態を示す模式断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a setting state of the meshing gap of the male and female screw rotors according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施形態に係る雌雄のスクリュー
ロータの噛合状態を示す正面図である。
FIG. 5 is a front view showing a meshed state of male and female screw rotors according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ハウジング 11a 吸気口 11b 排気口 21 雌側スクリューロータ 22 雄側スクリューロータ 25a、25b 同期歯車 26 モータ 121、122 スクリューロータ 121h1、121h2、122h1、122h2 凹部 211、221 スクリュー歯 211a、221a 歯先面部 211c、221c 歯元面部 211d、221d 歯先側傾斜面 211e、221e 歯元側傾斜面 211p、221p ピッチ円周部 11 housing 11a intake port 11b exhaust port 21 Female screw rotor 22 Male side screw rotor 25a, 25b Synchronous gear 26 motor 121, 122 screw rotor 121h1, 121h2, 122h1, 122h2 recesses 211,221 screw teeth 211a, 221a Tip surface part 211c, 221c Tooth root surface portion 211d, 221d Tooth tip side inclined surface 211e, 221e Tooth root side inclined surface 211p, 221p pitch circumference

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】回転軸の周りに、螺旋状の歯先面部および
該歯先面部の間に螺旋状の溝を形成する歯元面部を有す
るスクリュー歯を設け、互いに逆ねじの関係となる雌雄
一対で使用され、前記スクリュー歯の歯先面部と歯元面
部の間に、前記回転軸と直交する任意の横断面上で一定
半径を有する所定角度範囲の円弧となるピッチ円周部を
設けたスクリューロータにおいて、前記両ロータの各ネ
ジ部をいずれも2条以上にしたことを特徴とするスクリ
ューロータ。
1. A screw tooth having a spiral tooth top surface portion and a tooth root surface portion forming a spiral groove between the tooth top surface portions is provided around a rotation shaft, and the male and female members are in a reverse screw relationship with each other. A pair of pitch circumferential portions, which are used in a pair, are provided between the addendum surface portion and the tooth root surface portion of the screw tooth and have an arc of a predetermined angle range having a constant radius on an arbitrary cross section orthogonal to the rotation axis. In the screw rotor, each screw portion of both rotors has two or more threads.
【請求項2】前記雌雄のスクリュー歯の噛合隙間のうち
ピッチ円周部間の隙間が、他の部分の隙間以下になるよ
うにしたことを特徴とする請求項1に記載のスクリュー
ロータ。
2. The screw rotor according to claim 1, wherein a gap between pitch circumferential portions of a meshing gap of the male and female screw teeth is set to be equal to or smaller than a gap of other portions.
【請求項3】前記ピッチ円周部を前記横断面上において
複数個設けたことを特徴とする請求項1、2および3に
記載のスクリューロータ。
3. The screw rotor according to claim 1, 2 or 3, wherein a plurality of the pitch circumferential portions are provided on the cross section.
【請求項4】前記ピッチ円周部が、前記歯先面部と前記
歯元面部とのほぼ中間の半径位置に帯状に形成されたこ
とを特徴とする請求項1および2に記載のスクリューロ
ータ。
4. The screw rotor according to claim 1, wherein the pitch circumferential portion is formed in a band shape at a radial position substantially in the middle between the tooth crest surface portion and the tooth root surface portion.
【請求項5】前記スクリュー歯型をトロコロイド歯形又
はエピトロコロイド歯形としたことを特徴とする請求項
1、2、3又は4に記載のスクリューロータ。
5. The screw rotor according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the screw tooth profile is a trocoloid tooth profile or an epitrocolloid tooth profile.
【請求項6】請求項1、2、3、4又は5に記載のスク
リューロータを使用し、吸気口および排気口を形成した
ハウジング内に、両ロータを非接触噛合状態で噛合うよ
う平行に収納して、該ハウジングと両ロータとの間に、
前記スクリューロータの回転によって前記回転軸の軸方
向に移送される複数の排気室を形成したことを特徴とす
るスクリュー機械。
6. The screw rotor according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, wherein both rotors are parallel to each other in a non-contact meshing state in a housing having an intake port and an exhaust port formed therein. After storing, between the housing and both rotors,
A screw machine comprising a plurality of exhaust chambers that are transferred in the axial direction of the rotating shaft by the rotation of the screw rotor.
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