JP3429306B2 - 平衡用のスラスト軸受を備えたロータリースクリュー装置 - Google Patents

平衡用のスラスト軸受を備えたロータリースクリュー装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高圧および低圧の端部を備えたケース中で
作動し、作動時において高圧端部から低圧端部へ向かう
正の軸方向として定義した方向の、軸方向ガス力を受け
る少なくとも一つのスクリューロータを有するガス作動
媒体用のロータリースクリュー装置に関するものであ
る。このロータは上記端部の一方に軸受に装着された少
なくとも一つのジャーナルシャフトを備え、上記軸受は
スラスト軸受部材（手段）を備え、このスラスト軸受部
材はロータに隣接した主スラスト軸受部材とジャーナル
軸の外端に隣接した平衡用のスラスト軸受部材とを備
え、スラスト軸受部材は主スラスト軸受部材と平衡用の
スラスト軸受部材との間で軸方向に配置され、正の方向
の軸方向力を主スラスト軸受部材に作用させ、また負の
方向の軸方向力を平衡用のスラスト軸受部材に作用させ
る平衡用のスラスト部材を備えている。
この明細書ではスラスト軸受は少なくとも軸方向負荷
を伝達する軸受すなわち軸方向と半径方向の両方の負荷
を伝達する軸受とともに純粋な軸方向軸受を意味してい
る。
このような平衡用のスラスト装置を備えたロータリー
スクリュー装置は、参照文献として挙げる米国特許第4,
915,514,号に開示されている。その開示によれば、平衡
用のスラスト装置によって得られる一般的な利点は上記
型の平衡用のスラストによって得られる特殊な利点とと
もに説明されており、すなわちスラスト軸受の寿命が長
くなりかつ軸受の交換が簡単となると言うことである。
この公知の装置では、主スラスト軸受部材は軸方向力
を正の方向のみに伝達し一方平衡用のスラスト軸受部材
は軸方向力を両方向に伝達する。平衡用のスラスト軸受
部材には、予負荷バネを作用させてロータを適当に軸方
向に強制させロータリースクリュー装置が静止または遊
び状態にあるときロータの高圧端部と隣接した端壁との
間にある一定の遊びを持たせている。動作時には、ロー
タにおける正の方向に向いた軸方向ガス力は負の軸方向
に平衡用のスラスト軸受部材の外側リングに作用する平
衡用のスラスト部材のピストンによって部分的に平衡に
される。平衡力は、主に装置の高圧側からのガスがピス
トンに導かれて作用するように受けられる。平衡力は、
平衡用のスラスト軸受部材の外側リングにおける合成力
が負の方向に向けられるため、予負荷バネによる力より
も大きくロータに伝達され軸方向ガス力と逆に作用す
る。従って主スラスト軸受部材は軸方向ガス力の残りの
部分だけを伝達する必要がある。
この公知の装置は、放出圧力（装置がコンプレッサー
である場合）がある一定のレベル以上である応用につい
ては満足に機能し、その場合には予負荷より多きな力を
十分に得られるようにピストンを寸法決めすることがで
きる。しかしながら、ピストンに対して利用できる空間
が制限されるため放出圧がそのように高くない場合に
は、ある一定のレベル以上である予負荷力を超える平衡
力を得ることに関し問題が生じる。そのような場合には
例えば、装置がタイプR134aの冷媒を使用した冷凍用コ
ンプレッサーである場合には公知の装置は満足に機能で
きない。
本発明の目的は、公知の平衡用のスラスト装置を改良
して高圧側でも低圧レベルで機能することができるよう
にすることである。
本発明によれば、この目的は、主スラスト軸受部材に
正の方向に作用するクランプ部材が設けられ、主スラス
ト軸受部材が軸方向力を両方向に伝達でき、また平衡用
のスラスト軸受部材が単にシャフトに正の方向に作用す
る力を伝達できるように構成することによって達成され
る。
本発明によれば平衡用のスラスト軸受部材には、正の
方向に予負荷がかからないので、予負荷力を最初に補償
する必要なしに平衡用のスラスト軸受部材におけるスラ
スト部材からの力全部を平衡作用のために利用できるこ
とになる。従って、平衡用のスラスト部材を小さな力で
作動させても所望の効果を得ることができる。
また、本発明による解決手段によれば、平衡用のスラ
スト軸受部材を安価な種類のものにできるという利点が
ある。これらの軸受は主スラスト軸受部材よりも短期間
で交換されるので相対軸受コストは低減される。
本発明の説明をさらに、以下の好ましい実施例の詳細
な説明を添付図面を参照して説明する。
第１図に示したロータリースクリューコンプレッサー
はケース１において低圧端部２と高圧端部３が得られる
ように一組の間欠型スクリューロータ６を備えている。
この作動手段としては、例えば、冷媒R134aをチャンネ
ル４の入口を経由してコンプレッサーに入れ、そしてそ
の後に簡単にコンプレッサーで加圧されてチャンネル５
の出口を経由する。各々のロータは端部2,3と一緒に軸
受に勘合される。コンプレッサーによる作動でガスを入
れた結果で生じた低圧と高圧間の圧力差は、高圧端部か
ら低圧端部に向かって各々のロータに軸方向の力を及ぼ
す。この力は明らかに軸方向に直接働く。
第２図は高圧端部３における一つのロータのジャーナ
ルシャフト７を通過する断面であり、そして矢印FAはロ
ーター上の能動的な軸方向の力を表示する。このジャー
ナルシャフト７はラジアルローラ軸受８と、ロータから
ジャーナルシャフト７の端部へ順序正しくされているス
ラストボール軸受9,10および11と各々呼ばれる複数の軸
受によって支持されている。この二つの内部にあるスラ
ストボール軸受9,10が主軸受として構成され、それら各
々が単なる一つの方向の軸の力へ伝達することができ
る。一つは正の伝達力で、そしてそれらとともに一緒の
方向の力に伝達できるような負の力で各々が固定されて
いる。ジャーナルシャフトの外側の端部におけるスラス
トボール軸受は一つの平衡用のスラスト軸受であり、そ
してスリーブ21の隔たりによって主スラスト軸受9,10か
ら離される。スラスト軸受は正方向のみでジャーナルシ
ャフト７上で見かけ上の軸方向の力の伝達が可能とな
る。すべてのボール軸受8,9,10,11はジャーナルシャフ
ト７端部のキーディスク25によって位置が保持されてい
る。
主スラスト軸受9,10および平衡用のスラスト軸受11か
ら成るスラストバランス装置13は軸を介して設けられ、
２つの環状部材18,19で確実に密封された環状チャンバ
ー23を備える。この環状チャンバー23は流体の設定をす
る加圧中間チャンネル22へ伝達し、コンプレッサー側の
排出時における流体の働きへの伝達がなされる。環状チ
ャンバーは、個々の環状部材18,19が保持されるように
スラスト・スプリング15を調節し、そして平衡用のスラ
スト軸受11が予負荷がなされる。
カップ状のスプリング12は主スラストボール軸受9,10
の外側リングを締め付け、この締め付け力はスリーブ20
とスラストバランス装置13の環状部材18とを伝動させ
る。選択的に、スリーブ20と環状部材はまるで一つのユ
ニットとして構成され得る。締め付け力によって、休止
またはコンプレッサーが空回りしている時においては、
ロータは、軸に固定されて安全が確保され、そしてこの
ようなロータは１は隣接する高圧端壁部に接触して入っ
てくることができない。
加圧すると圧力は加圧中間チャンネル22を経由して環
状チャンバーへ伝わり、そして環状部材19の内側表面24
の見かけ上の圧力は、平衡用のスラスト軸受11の外側リ
ング17に負の直接的な力として働き、この力は打き消し
ガス力FAのように、それとともに、主スラスト軸受部の
スラストボール軸受９によって伝達された軸力が弱ま
る。
本発明の範囲から逸脱せずに熟練した人々が技術の種
々な変更をしてもよいことは明白であろう。例えば、主
スラスト軸受部材の２つの軸受はダブル動作のスラスト
軸受と代用することができ、そして２或はそれ以上の軸
受によって同様の機能を形成したものと置き換えること
が可能である。
図面の簡単な説明 第１図はロータリースクリューコンプレッサーの概略
側面図である。
第２図は本発明によるロータリースクリューコンプレ
ッサー内のローターのシャフトジャーナルを通過する断
面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01C 21/00 - 21/16 F16C 39/00 - 43/08

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】低圧端部（２）および高圧端部（３）を備
    えたケーシング（１）内で作動する少なくとも一つのス
    クリューロータ（６）を有し、このロータが作動時に正
    の軸方向として定義される上記高圧端部（３）から上記
    低圧端部（２）に向かう方向の軸方向ガス力FAを受け、
    また上記端部の一方に軸受（8,9,10,11）に装着された
    少なくとも一つのシャフトジャーナル（７）を受け、上
    記軸受（8,9,10,11）が、上記ロータ（６）に近付けた
    主スラスト軸受手段（9,10）と上記シャフトジャーナル
    （７）の外方端に近付けた平衡用のスラスト軸受手段
    （11）とを備えたスラスト軸受手段（9,10,11）を具備
    し、上記スラスト軸受手段（9,10,11）が上記主スラス
    ト軸受手段（9,10）と上記平衡用のスラスト軸受手段
    （11）との間で軸方向に設けられ、上記スラスト軸受手
    段（9,10）には正の方向に向いた軸方向力を作用させ上
    記スラスト軸受手段（11）には負の方向に向いた軸方向
    力を作用させる平衡用のスラスト手段（13）を備えてい
    るガス状作動媒体用のロータリースクリュー装置におい
    て、上記主スラスト軸受手段（9,10）に正の方向に作用
    するクランプ手段（12）を設け、上記主スラスト手段
    （9,10）が軸方向力を両方向に伝達でき、さらに上記平
    衡用のスラスト軸受手段（11）が上記シャフトジャーナ
    ル（７）に正の方向に作用する力だけを伝達できること
    を特徴とするロータリースクリュー装置。
  2. 【請求項２】上記平衡用のスラスト手段（13）がスプリ
    ング手段（15）を具備することを特徴とする請求項１に
    記載のロータリースクリュー装置
  3. 【請求項３】上記平衡用のスラスト部材（13）がさらに
    流体圧力作動装置（18,19）を具備することを特徴とす
    る請求項２に記載のロータリースクリュー装置。
  4. 【請求項４】上記流体圧力作動装置が、軸方向に拡張で
    き相互間で環状圧力チャンバー（23）を形成する２つの
    環状部材（18,19）を具備し、上記チャンバー（23）
    が、上記チャンバー（23）と本装置の該高圧との間とを
    接続するガスのチャンネル（22）と連通している、請求
    項３に記載のロータリースクリュー装置。
  5. 【請求項５】上記クランプ部材がカップ状のスプリング
    を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
    に記載のロータリースクリュー装置。
  6. 【請求項６】上記主スラスト軸受手段が、互いに逆方向
    の力を伝達する、二つの単独で動作するスラスト軸受
    （9,10）を具備し、および上記平衡用のスラスト軸受手
    段が一つの単独で動作するスラスト軸受（11）を具備し
    ていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
    のロータリースクリュー装置。
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