JP2023513151A - 歯車及びこのような歯車を備えた圧縮機装置 - Google Patents
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Abstract
Description
具体的には、本発明は、例えば圧縮機要素と駆動装置との間の歯車箱又は歯車動力伝達装置に使用することができる歯車に関する。
結果的に、装置は振動に関連した問題を生じる傾向がある。圧縮機要素及び/又は駆動装置で発生した振動は、伝達装置を通って伝わる可能性がある。これらの振動は、共振の発生と相まって主に駆動装置のアンバランス及び圧縮機要素の作用力の脈動によって引き起こされる。
この問題の1つは、トルク及び軸の曲げ及び軸受の圧縮の組み合わせ、トルク-横方向「モード形」又はトルクと軸方向モード形の組み合わせ、又は螺旋歯車メッシュを有する歯車対の使用である。
可撓性カップリングは、駆動装置及び圧縮機要素のねじり系の間の動的切り離しを保証する。
さらに、可撓性カップリングは、両者の間の整列を簡素化し、振動の減衰をもたらすことにもなる。
-可撓性カップリングは追加のコストをもたらし、
-歯車伝達装置のサイズが大きくなり、
-浮動歯車が別個の軸受を必要とするので余分な軸受を備える必要があり、
-可撓性カップリングは全動力を伝達する必要があるので摩耗しやすく、可撓性材料は時間とともに劣化するため壊れる傾向があり、可撓性カップリング手段は定期的に交換する必要があり、
-新型モータ自体はより高い回転数を可能にするのに対して最大許容回転数が制限される、
という欠点である。
このような直接カップリングは非常に剛であり、その結果、全てのモード形が結合されることになる。
上記の組み合わされたトルク-横方向モード形、すなわちトルクと軸の曲げの組み合わせは、歯車にいわゆるガタツキを生じさせる。
駆動装置と圧縮機要素との間の動力学的な結合を解除するために動力伝達装置に使用されるスポーク付き歯車は、すでに知られている。
このような歯車は、特定のモード形が励起されないようにその固有振動数をシフトさせるという結果をもたらす。
スポーク付き歯車はあまり弱くできないため、特定のモード形に関して、このことは常に可能とは限らない。さらに、始動時には、低いモード形を通過することが依然として必要である。
この軸の振動及び曲げは、スポークを備える歯車を変形させることになる。
この変形は、ブロックと歯車との間の粘弾性材料を圧縮することになり、これによる減衰が生じることになり、ブロックは、歯車の変形が制限されたままであることを保証することになる。
この実施形態では、歯車とブロックとの間に追加の粘弾性材料が存在しないことに留意されたい。
このような実施形態でも、上述したような減衰効果を得ることができる。
実際の実施形態では、粘弾性材料は、スポークとブロックとの間に取り付けられる。この材料は、張力で荷重がかけられ、結果的に減衰性を提供することになる。
粘弾性体の性質及び組成、並びに粘弾性体の初期圧縮量は選択することができる。初期圧縮量は、スポークの間の自由空間にブロックを取り付ける際の粘弾性材料の圧縮である。
このようなパッドは、言うなればブロックと歯車との間に置くことができる。O-リングは、ブロックの周りに取り付けることができる。
実際の実施形態では、ハブにのみ、又はリムにのみ結合される部分スポークを追加することができる。次に、ブロック又は部分ブロックは、完全スポークと部分スポークとの間に配置される。
粘弾性材料は、異なる部分ブロックの間に取り付けることもでき、これにより追加の減衰性を提供することができる。
歯車とブロックとの間には、流体で満たされる溝がある。
その結果、スクイズフィルムダンパーが形成され、ねじり振動を減衰させることになる。
-ガスを圧縮するための圧縮機要素と、
-圧縮機要素を駆動するための駆動装置と、
-駆動装置と圧縮機要素の間の動力伝達装置と、
を備える圧縮機装置にさらに関し、動力伝達装置は、本発明による歯車を備える。
歯車は、駆動装置の軸及び圧縮機要素の軸の両方に取り付けることができる。
駆動装置12は、例えば電気モータである。
この場合、駆動歯車9は、雄ロータ5に取り付けられているが、雌ロータ4に取り付けることもできる。
歯車13、14は、典型的には、その関連するリム16に縦切り歯車メッシュ15を備えている。前記歯車9、10は、斜めの歯車メッシュを備えている。明らかに、すべての歯車9、10、13、14が縦切り歯車メッシュを有すること、又はそれらがすべて斜めの歯車メッシュを有すること、又は他の組み合わせも可能である。
電気モータ12と被駆動ロータ5との間の伝達は、完全に駆動歯車9、10によって行われる。
図示の実施例におけるスポーク17は、本発明では必須ではないが、梁状であり、一定の断面を有する。
ブロック20は、例えば、アルミニウム又はポリウレタンで作られていることが好ましいが、他の金属又は合成樹脂も可能である。
粘弾性材料21は、この場合、必須ではないがゴム製である。このゴムは、天然又は合成とすることができるが、他の材料、例えばネオプレンも適用可能である。
粘弾性材料21は、材料21にせん断による減衰を生じさせ、モード形における振動を低減させることになる。
この粘弾性材料21は、材料21における引張荷重によって減衰を引き起こすことになる。
また、粘弾性材料21は、ブロック20とリム16の間、及びブロック20と歯車ハブ18との間にのみ配置され、それによって、スポーク17とブロック21との間に粘弾性材料21が設けられない場合がある。
図4及び図5の例では、粘弾性材料21は、複数のOリング22、この場合は4つのOリング224の形態をとる。しかし、これはまた、1、2、3、又は5以上のOリングとすることができる。
この目的のために、ブロック20は、好ましくは、この目的のために設けられた溝23又は凹部を備える。
試験により、いわゆる予荷重が動作を改善することが示されている。
このような実施形態は、図3に示すような実施形態に相当するが、粘弾性材料21が存在しないことになる点で異なる。
動作時、駆動装置12は、第2の駆動歯車10を駆動することになる。また、歯車の動作は、第1の駆動歯車9を動かすことになる。
励起されたモード形の影響を受けて、第2の駆動歯車10は幾分変形することになる。
モード形が減衰される程度は、第2の駆動歯車10の相対的な変形、使用される減衰材料及び予荷重に依存する。
この場合、2つの部分ブロック20a、20bが設けられている。
上記の実施形態と同様に、自由空間19の半分が満たされている。もちろん、より少ない又はより多い、又はすべての自由空間19が満たされることも可能である。
図8は、スポーク17と平行に分割されたブロック20の断面を示す。
粘弾性体21は、異なる部分ブロック20a、20bの間に取り付けられている。
パッド24は、ブロック20の間、又はブロック20と歯車10との間に取り付けることができ、関連するブロック20又は部分ブロック20a、20bの周りに取り付けられる。
また、パッド24は、異なる別個のストリップで構成することも可能である。
この場合でも、パッド24の形態の粘弾性材料21は、少なくとも部分的に圧縮される。
多数の部分ブロック20a,20bを設けることにより、粘弾性材料21のOリング22又はパッド24を間に挟んだ一種のラメラ形状(lamella-shaped)の部分ブロック20a、20bが得られる。
また、ブロック20は、ディスク25とともに全体を形成することも可能であり、これは、それらが一体の材料で作られていることを意味する。
このような構造は、図6から8の変形例に適用することも可能である。
図9から推測されるように、ディスク25は、歯車10の隣に配置される。また、ディスク25が歯車10に接して配置することも可能である。
図10aの場合、ブロック20は、歯車ハブ18に直接接触している。これは、ブロック20と歯車ハブ18との間に粘弾性材料21が配置されていないことを意味する。
この場合、ブロック20は、歯車ハブ18の一部でもある、換言すると、歯車ハブ18と共に全体を形成する。
粘弾性材料21は、ブロック20とスポーク17との間、及びブロック20とリム16との間に取り付けられている。
部分スポーク28がリム16にのみ結合することは排除されない。
この場合、このような部分スポーク28は4本である。
粘弾性材料21は、ブロック20とリム16の間、ブロック20と歯車ハブ18の間、ブロック20とスポーク17との間、及び/又はブロック20と部分スポーク28との間に取り付けられる。
ここでは、溝29は、歯車10とブロック20の間に配置される。
溝の幅又は厚さは、好ましくは1ミリメートル未満である。
溝29は、流体で満たされている。
この流体は粘性特性を有し、例えばオイルであるが、オイルである必要はない。
歯車10の回転時に溝29内のオイルが効果的に残るのを保証するために、歯車10は、溝29を閉じるための、この場合、歯車10の各側面に1つの2つカバープレート31を備える。
1つのカバープレート31のみを備えることも可能である。
しかしながら、カバープレート31又はカバープレート31は、流体のためのドレン流路又はドレン開口を備えることができる。図12cは、そのようなドレン経路32を概略的に示す。
このようなドレン経路32は、溝29ごとに設けられることが好ましい。
また、カバープレート31に設けられた異なるドレン経路32が特定の点に集まり、それによって、この点から1つの接合経路がカバープレート31の他方の側面に続くことは排除されない。
ノズル33は、ここでは、溝29の膨出部30の高さに配置されることになる。これは、図12に概略的に示されている。
カバープレート31は、オイルが溝29内に留まることを保証し、それによってオイルはドレン経路32を通って流出することができる。次に、流出したオイルは、ノズル33を用いて新しいオイルを注入することにより迅速に補充される。
新鮮なオイルを注入し、ドレン流路32からオイルを排出することにより、常に新鮮で低温のオイルが溝29に存在ことが保証され、減衰性が常に最適化されるようになっている。
この利点は、減衰が必要なときにのみオイルが歯車10に注入され、不必要にオイルが注入されないようにすることである。
Claims (26)
- 歯車メッシュ(15)を支持するリム(16)と、対応する歯車ハブ(18)との間に延びるスポーク(17)を備え、前記リム(16)と前記歯車ハブ(18)との間に延びる前記スポーク(17)の間に自由空間(19)が配置されている歯車であって、
前記自由空間(19)の少なくとも1つは、剛性で非圧縮性の材料で作られているブロック(20)で満たされており、前記歯車(10)と前記ブロック(20)との間に、粘弾性材料(21)又は粘性流体が配置されている、歯車。 - 前記ブロック(20)は、アルミニウム又はポリウレタンで作られている、請求項1に記載の歯車。
- 前記粘弾性材料(21)は、ゴム又は他の減衰材料で作られている、請求項1又は2に記載の歯車。
- 前記粘弾性材料(21)は、1又は2以上のパッド(24)又はOリング(22)の形態をとる、請求項1から3のいずれかに記載の歯車。
- 前記パッド(24)又は前記Oリング(22)は、この目的のために設けられた溝(23)又は凹部の中で、前記ブロック(20)の周りに取り付けられている、請求項4に記載の歯車。
- 前記粘弾性材料(21)は、前記スポーク(17)と前記ブロック(20)との間に取り付けられている、請求項1から5のいずれかに記載の歯車。
- 前記粘弾性材料(21)は、前記ブロック(20)と前記歯車ハブ(18)との間、及び前記ブロック(20)と前記リム(16)の間に取り付けられている、請求項1から6のいずれかに記載の歯車。
- 前記ブロック(20)は、異なる部分ブロック(20a、20b)で構成されている、請求項1から7のいずれかに記載の歯車。
- 前記粘弾性材料(21)は、前記異なる部分ブロック(20a、20b)の間に取り付けられている、請求項8に記載の歯車。
- 前記歯車(10)は、前記歯車ハブ(18)又は前記リム(16)にのみ結合される追加の部分スポーク(28)を備え、前記ブロック(20)は、前記スポーク(17)と前記部分スポーク(28)との間に取り付けられる、請求項1から9のいずれかに記載の歯車。
- 前記粘弾性材料(21)は、少なくとも部分的に圧縮されている、請求項1から10のいずれかに記載の歯車。
- 前記スポーク(17)の間の前記自由空間(19)の半分が満たされている、請求項1から11のいずれかに記載の歯車。
- 前記ブロック(20)は、ディスク(25)又はプレート上に取り付けられるか、又は前記ブロック(20)は、前記ディスク(25)又はプレートと共に全体を形成する、請求項1から12のいずれかに記載の歯車。
- 前記ディスク(25)は、前記歯車(10)に隣接して又は前記歯車(10)に接して延びる、請求項13に記載の歯車。
- 前記ブロック(20)は、前記歯車ハブ(18)と直接接触している、請求項1から12のいずれかに記載の歯車。
- 前記ブロック(20)は、歯車ハブ(18)の一部であるか、又は歯車ハブ(18)と共に全体を形成する、請求項15に記載の歯車。
- 前記歯車(10)と前記ブロック(20)との間には、流体で満たされる溝(29)が配置されている、請求項16に記載の歯車。
- 前記溝(29)の幅は、1ミリメートル未満である、請求項17に記載の歯車。
- 前記歯車(10)は、溝(29)を閉じるために前記歯車(10)に接して配置される1又は2のカバープレート(31)を備える、請求項17又は18に記載の歯車。
- 前記1又は2のカバープレート(31)は、流体のためのドレン経路(32)を備える、請求項19に記載の歯車。
- 前記流体は、オイルである、請求項17から20のいずれかに記載の歯車。
- 歯車メッシュ(15)を支持するリム(16)と、対応する歯車ハブ(18)との間に延びるスポーク(17)を備える歯車であって、
前記リム(16)と前記歯車ハブ(18)との間に延びる前記スポーク(17)の間に自由空間(19)が配置され、前記自由空間(19)の少なくとも1つは、粘弾性材料で作られているブロック(20)で完全に満たされている、歯車。 - -ガスを圧縮するための圧縮機要素と、
-前記圧縮機要素を駆動するための駆動装置と、
-前記駆動装置と前記圧縮機要素の間の動力伝達装置と、
を備える圧縮機装置であって、
前記動力伝達装置は、請求項1から22のいずれかに記載の歯車を備える、圧縮機装置。 - 前記歯車は、前記駆動装置の軸又は前記圧縮機要素の軸に取り付けられている、請求項23に記載の圧縮機装置。
- 前記歯車(10)は、前記請求項17から20のいずれかに記載の歯車(10)であり、前記圧縮機装置は、前記歯車(10)の前記溝(29)内にオイルを注入するノズル又は類似のものを有するオイル注入回路をさらに備える、請求項23又は24に記載の圧縮機装置。
- 注入される前記オイルの流れは、前記圧縮機装置1に振動及び/又は共振が生じた場合にのみオイルが注入されるように調節される、請求項25に記載の圧縮機装置。
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