JP2020029819A - ルーツブロワ - Google Patents

Abstract

【課題】ベアリング２１、タイミングギヤ２４及びメカニカルシール１８の耐久寿命を伸ばすことのできる軸封部を備えたルーツブロワ１０を提供すること。【解決手段】オイルシール１７とメカニカルシール１８で密閉した中間室１２ａに窒素ガスあるいは大気等の不活性ガスを導入して加圧することにより、中間室１２ａに溜まったドレン１６をドレン排出口１２ｃからハウジング１２の外部へ排出する。ドレン１６がベアリング２１やタイミングギヤ２４に侵入し、ベアリング２１やタイミングギヤ２４の潤滑油に混入して、潤滑油が劣化するのを防止できるので、ベアリング２１やタイミングギヤ２４の耐久寿命を伸ばすことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、ルーツブロワに関し、より詳しくはロータの回転軸の軸封部に関する。

ルーツブロワは、一対の円弧面を有する長円形のロータ室及びロータ室の中間面の一側に開口する吸込口と、他側に開口する吐出口を形成したケーシングと、ロータ室内で互いに逆方向へ回転される一対のロータを備え、各ロータの回転軸がベアリングで回転可能にケーシングに支承されている。この回転軸のロータ室から突出する部位にはロータ室の流体がロータ室外部へ漏れ出るのを防止するため軸封部が設けられている。

ルーツブロワの一形式として、特開平６−１０１６７４号公報には軸封部にオイルシールを採用したルーツブロワが開示されている。
また、実開昭４７−２２５２０号公報には軸封部としてメカニカルシールを採用したルーツブロワが開示されている。

特開平６−１０１６７４号 実開昭４７−２２５２０号公報

オイルシールは組み付け作業が容易であるため、製造コストを低減できるものの、運転経過に伴いオイルシールのリップ部が摩耗してロータ室の流体のリークが発生する。ロータ室から蒸気などの凝縮性ガスまたは腐食性ガスがリークしてドレンが発生すると、ベアリングやタイミングギヤの潤滑油にドレンが混入し、潤滑油が劣化する。その結果、ベアリングやタイミングギヤの耐久寿命が短くなって早期に破損する。
また、リーク量を低減させるためオイルシールを複数枚使用すると、回転軸に対する抵抗が増加し、発熱及び動力増加が発生する。

一方、メカニカルシールを採用した軸封部はオイルシールに比べ、リークが少ないものの、リークを完全に無くすことはできず、メカニカルシールの摺接面に介在する潤滑油にドレンとなった腐食性ガスが混入すると潤滑油が劣化し、メカニカルシールの耐久寿命も短くなる。
また、メカニカルシールは回転軸への組み付け作業が甚だ面倒で手間がかかるため製造コストが高くなる。

本発明はかかる問題点に鑑み、ベアリング、タイミングギヤ及びメカニカルシールの耐久寿命を伸ばすことのできる軸封部を備えたルーツブロワを提供することを第１の目的とする。
また、製造コストの低減が可能な軸封部を備えたルーツブロワを提供することを第２の目的とする。

請求項１に記載の発明は、
一対の円弧面を有する長円形のロータ室及びロータ室の中間面の一側に開口する吸込口と、他側に開口する吐出口を形成したケーシングと、ロータ室内で互いに逆方向へ回転される一対のロータと、各ロータの回転軸をケーシングに回転可能に支えるベアリングと、ロータ室から外部に突出する回転軸に軸封部を備えたルーツブロワであって、
ロータ室から外部に突出する回転軸に被せるようにケーシングにハウジングを固定し、
ハウジングの内部に回転軸を囲むようにドレンを溜める中間室を形成し、
軸封部をオイルシールとメカニカルシールで構成するとともに、ロータ室寄りにオイルシールを設け、オイルシールの外側にメカニカルシールを設けて、中間室をオイルシールとメカニカルシールで密閉し、
中間室に連通する不活性ガス導入口とドレン排出口をハウジングに形成し、
メカニカルシールの外側にベアリングと潤滑油を溜める潤滑油カバーを設け、
運転時に不活性ガス導入口から不活性ガスを中間室に導入して加圧し、又は中間室を減圧するようにしたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のルーツブロワにおいて、
前記メカニカルシールを、回転軸と平行方向にスプリングで付勢されたシールリングと、シールリングの外側で回転軸に嵌合し、シールリングの先端部が圧接するカラーと、カラーを回転軸に固着するセットスクリューで構成し、
カラーの所定の取付位置の外側にカラーを取付位置に位置決めする専用治具と、セットスクリューの取付工具が入るスペースを設けたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のルーツブロワにおいて、
専用治具が円筒構造を有し、内面には回転軸に形成した軸段部に当接する治具段部と、回転軸に形成した軸ネジ部に螺合する治具ネジ部が設けられ、軸ネジ部に治具ネジ部をネジ付けて専用治具を回転軸にセットし、治具段部が軸段部に当接するまで専用治具をねじ込むことによりカラーを所定の取付位置にセットすることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のルーツブロワにおいて、
ベアリングをベアリングケースに格納し、ベアリングケースをボルトでハウジングに固定したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、オイルシールとメカニカルシールで密閉した中間室に不活性ガスを導入して加圧するので、中間室に溜まったドレンをドレン排出口からハウジングの外部へ排出できる。
そのため、ドレンがベアリングやタイミングギヤに侵入し、ベアリングやタイミングギヤの潤滑油に混入して、潤滑油が劣化するのを防止できるので、ベアリングやタイミングギヤの耐久寿命を伸ばすことができる。

中間室を密閉するオイルシールをロータ室寄りに設けたので、中間室に導入した不活性ガスがロータ室に侵入してロータ室内の凝縮性ガスや腐食性ガスに混入するのを防止できる。
また、中間室を減圧してロータ室の圧力より低くすれば、不活性ガスのロータ室への漏れを極力抑えることができるとともに、潤滑油カバーから漏れた潤滑油がロータ室に侵入するのを防止できる。

請求項２に記載の発明によれば、専用治具を用いてメカニカルシールを回転軸に組み付けることができるので、メカニカルシールの組み付け作業が容易、迅速に実施でき、製造コストの低減を図ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、専用治具を回転軸にねじ込むことでメカニカルシールのカラーを所定位置にセットできるので、メカニカルシールの組み付け作業がより容易、迅速に実施でき、製造コストの低減を図ることができる。

請求項４に記載の発明によれば、ベアリングを格納したベアリングケースをボルトでハウジングに組み付けるので、専用治具や取付工具を用いるために必要なスペースを確保でき、またベアリングの組み付け作業が容易、迅速に実施でき、製造コストの低減を図ることができる

本発明の実施例に係るルーツブロワを示す一部破断した正面図である。 図１の２−２線から切断した断面図である。 図１の３−３線から切断した断面図である。 同ルーツブロワのハウジングの内部構造を示す断面図である。 同ルーツブロワのメカニカルシールを示す部分拡大断面図である。 専用治具を示す部分拡大断面図である。

以下に本発明を図面に基づき説明する。図１、図２及び図３には本発明の一実施例に係るルーツブロワ１０が示されている。図１に示すように、当該ルーツブロワ１０はケーシング１１と、ケーシング１１の左右両面に固着され、ケーシング１１と一体を成すハウジング１２を備えている。

図２に示すように、ケーシング１１の内部には一対の円弧面を有する長円形のロータ室１１ａと、ロータ室１１ａの中間面の一側に開口する吸込口１１ｂと、他側に開口する吐出口１１ｃが形成され、吐出口１１ｃに吐出管１３が接続されている。ロータ室１１ａには互いに逆方向へ回転される一対のロータ１４が格納されている。

ロータ１４の回転軸１５はケーシング１１の側面からロータ室１１ａの外部に突出し、突出する回転軸１５を覆うようにハウジング１２がケーシング１１に固定されている。図３及び図４に示すように、ハウジング１２の内部には回転軸１５を囲むようにドレン１６を溜める中間室１２ａが形成されている。この中間室１２ａはロータ室１１ａに近接して設けたオイルシール１７と、オイルシール１７の外側に設けたメカニカルシール１８で密閉され、オイルシール１７とメカニカルシール１８で回転軸１５のロータ室１１ａから外部へ突出する部位の軸封部が構成されている。また、ハウジング１２は中間室１２ａに連通する不活性ガス導入口１２ｂとドレン排出口１２ｃが形成されている。

図５に拡大して図示するように、メカニカルシール１８は回転軸１５と平行方向にスプリング１８ａで付勢されたシールリング１８ｂと、シールリング１８ｂの外側で回転軸１５に嵌合し、シールリング１８ｂの先端部が圧接するカラー１８ｃと、カラー１８ｃを回転軸１５に固着するセットスクリュー１８ｄで構成されている。そして、カラー１８ｃは円筒状の専用治具１９と、取付工具２０を使用して回転軸１５に固定されている。

図６に示すように、回転軸１５には、カラー１８ｃの所定の取付位置の外側に軸段部１５ａと軸ネジ部１５ｂが形成されている。一方、専用治具１９の内面には治具段部１９ａと治具ネジ部１９ｂが形成されている。
メカニカルシール１８の取付手順は以下の通りである。
シールリング１８ｂを回転軸１５に被せるとともに、ハウジング１２に形成した凹所１２ｄに格納し、続いてカラー１８ｃを回転軸１５に被せた後、専用治具１９を回転軸１５に被せ、治具ネジ部１９ｂを軸ネジ部１５ｂにねじ込むと、カラー１８ｃが専用治具１９の先端部で内側へ押し込まれる。そして、軸段部１５ａに治具段部１９ａが当接するとカラー１８ｃが所定の取付位置に位置決めされるので、取付工具２０でセットスクリュー１８ｄをネジ付けて、カラー１８ｃを回転軸１５に固定する。

回転軸１５をケーシング１１に回転可能に支承するベアリング２１はメカニカルシール１８の外側に設けられている。ベアリング２１は円筒状のベアリングケース２１ａの内周面に嵌着され、ベアリングケース２１ａがボルト２２でハウジング１２に固定されている。そして、回転軸１５にベアリングナット２３がネジ付けられている。
このようにベアリングケース２１ａを用いることにより専用治具１９を回転軸１５にセットし、取付工具２０を用いるために必要にスペースをメカニカルシール１８の外側に確保している。

回転軸１５にはタイミングギヤ２４が取り付けられ、タイミングギヤ２４を覆うように潤滑油カバー２５がハウジング１２に取り付けられ、潤滑油カバー２５の内部に潤滑油が溜められている。

本実施例に係るルーツブロワ１０の構造は以上の通りであって、駆動モータ（図示略）でロータ１４を回転させると、凝縮性ガス若しくは腐食性ガスを含んだ流体が吸引口１１ｂからロータ室１１ａへ吸引され、ロータ室１１ａで圧縮されて吐出管１３から排出される。
しかして、本実施例によれば、オイルシール１７とメカニカルシール１８で密閉した中間室１２ａに窒素ガスあるいは大気等の不活性ガスを導入して加圧することにより、中間室１２ａに溜まったドレン１６をドレン排出口１２ｃからハウジング１２の外部へ排出できる。そのため、ドレン１６がベアリング２１やタイミングギヤ２４に侵入し、ベアリング２１やタイミングギヤ２４の潤滑油に混入して、潤滑油が劣化するのを防止できるので、ベアリング２１やタイミングギヤ２４の耐久寿命を伸ばすことができる。

中間室１２ａを密閉するオイルシール１７をロータ室１１ａ寄りに設けたので、中間室１２ａに導入した不活性ガスがロータ室１１ａに侵入してロータ室１１ａ内の凝縮性ガスや腐食性ガスに混入するのを防止できる。
さらにまた、中間室１２ａを減圧してロータ室１１ａの圧力より低くすれば、不活性ガスのロータ室１１ａへの漏れを極力抑えることができるとともに、潤滑油カバー２５から漏れた潤滑油がロータ室１１ａに侵入するのを防止できる。

専用治具１９を用いてメカニカルシール１８を回転軸１５に組み付けることができるので、メカニカルシール１８の組み付け作業が容易、迅速に実施でき、製造コストの低減を図ることができる。

ベアリング２１を嵌着したベアリングケース２１ａをボルト２２でハウジング１２に組み付けるので、専用治具１９や取付工具２０を用いるために必要なスペースを確保でき、またベアリング２１の組み付け作業が容易、迅速に実施でき、製造コストの低減を図ることができる

１０…ルーツブロワ
１１…ケーシング
１１ａ…ロータ室
１１ｂ…吸込口
１１ｃ…吐出口
１２…ハウジング
１２ａ…中間室
１２ｂ…不活性化ガス導入口
１２ｃ…ドレン排出口
１４…ロータ
１５…回転軸
１５ａ…軸段部
１５ｂ…軸ネジ部
１６…ドレン
１７…オイルシール
１８…メカニカルシール
１８ａ…シールリング
１８ｂ…カラー
１８ｃ…セットスクリュー
１９…専用治具
１９ａ…治具段部
１９ｂ…治具ネジ部
２０…取付工具
２１…ベアリング
２１ａ…ベアリングケース
２２…ボルト
２４…タイミングギヤ
２５…潤滑油カバー

Claims (4)

1. 一対の円弧面を有する長円形のロータ室及びロータ室の中間面の一側に開口する吸込口と、他側に開口する吐出口を形成したケーシングと、ロータ室内で互いに逆方向へ回転される一対のロータと、各ロータの回転軸をケーシングに回転可能に支えるベアリングと、ロータ室から外部に突出する回転軸に軸封部を備えたルーツブロワであって、
   ロータ室から外部に突出する回転軸に被せるようにケーシングにハウジングを固定し、
   ハウジングの内部に回転軸を囲むようにドレンを溜める中間室を形成し、
   軸封部をオイルシールとメカニカルシールで構成するとともに、ロータ室寄りにオイルシールを設け、オイルシールの外側にメカニカルシールを設けて、中間室をオイルシールとメカニカルシールで密閉し、
   中間室に連通する不活性ガス導入口とドレン排出口をハウジングに形成し、
   メカニカルシールの外側にベアリングと潤滑油を溜める潤滑油カバーを設け、
   運転時に不活性ガス導入口から不活性ガスを中間室に導入して加圧し、又は中間室を減圧するようにしたことを特徴とするルーツブロワ。
2. 前記メカニカルシールを、回転軸と平行方向にスプリングで付勢されたシールリングと、シールリングの外側で回転軸に嵌合し、シールリングの先端部が圧接するカラーと、カラーを回転軸に固着するセットスクリューで構成し、
   カラーの所定の取付位置の外側にカラーを取付位置に位置決めする専用治具と、セットスクリューの取付工具が入るスペースを設けたことを特徴とする請求項１に記載のルーツブロワ。
3. 専用治具が円筒構造を有し、内面には回転軸に形成した軸段部に当接する治具段部と、回転軸に形成した軸ネジ部に螺合する治具ネジ部が設けられ、軸ネジ部に治具ネジ部をネジ付けて専用治具を回転軸にセットし、治具段部が軸段部に当接するまで専用治具をねじ込むことによりカラーを所定の取付位置にセットすることを特徴とする請求項２に記載のルーツブロワ。
4. ベアリングをベアリングケースに格納し、ベアリングケースをボルトでハウジングに固定したことを特徴とする請求項２に記載のルーツブロワ。

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