JPH025778A - 高圧下の流動体を処理する方法及びスクリュウ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スクリュウが単一又は複数個のピニオンのよ
うなゲートロータと協１妨するような「ジングルスクリ
ュウ」タイプの容積式装置において高圧力差の下で流動
体を処理する方法に関する。

さらに本発明は、高圧力差の下で作動するようにした容
積式装置に関する。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕米国特許
第３７８８７８４号は、剛性金属支持部分により支持さ
れるプラスチックで形成されたシール部分を有するゲー
トロータのような「浮動的ゲートロータ」を有する、コ
ンプレッサ、ポンプ、又は拡張装置であり得るジングル
スクリュウ装置を開示している。プラスチックシール部
分及び支持部分は互いに関して制限された範囲まで角度
的に移動され得る。

極めて低いイナーシャを有するプラスチックシール部分
の即座的速度は、高い力を招くことな（、従ってスクリ
ュウのねじ面とゲートロータの歯の縁部との間に高い接
触圧を招くことな（、スクリュウにより必要とされる如
く変動し得る。このことは摩耗を制限する。

このシステムは上述した装置の寿命に必須であることが
明らかになった。

もし吐出圧が制限内にあるならば極めて良好に作動する
。例えば、ＩＭＰａまでの吐出圧で作動するニアコンプ
レッサあるいは３ＭＰａまでの吐出圧で作動する冷凍コ
ンプレッサは重大な作動時間の後にゲートロータの摩耗
を何ら示さない。そして、このことは、プラスチック部
分が支持部分上に移動したようであるので上記のような
作動時間の後にゲートロータの２つの部分の構造の結果
として明らかになる。プラスチックは支持部分の歯と接
触するところで碓かに磨かれる。そして磨かれた領域は
支持歯より大きくなる。

それにもかかわらず、圧力差（すなわち、吸入及び吐出
間の圧力差）が上記値を越えるとき、そして特に、コン
プレッサとして用いられるときにあっては装置を冷却さ
せるために用いられる液体が油ではなく例えば貧弱な潤
滑能力を有する水であるとき、歯を横断する圧力差は極
めて高く、このため、それはゲートロータのプラスチッ
クシール部分をその支持部分に対して実際上クランプす
る。

本発明の目的は、高圧力差の下でシール係合する歯の摩
耗を回避するためにゲートロータのシール係合する歯を
支持する方法を提供することにある。

さらに本発明の目的は、ゲートロータの過剰な摩耗がな
いまま高圧力差の下で作動し得る容積式装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、少なくとも１つのねじ溝が連続的に設けられ
ゲートロータのシール係合する歯とシール係合的に噛合
するケーシング内で回動自在のスクリュウを有する容積
式装置のゲートロータのシール係合する歯を支持する方
法であって、上記シ−ル係合する歯の後面と、上記ゲー
トロータの支持部分上の上記後面に近接して設けられる
前面、との間に流動体を射出するステップを有する方法
に向けられている。

さらに本発明は、 ケーシングと、 少なくとも１つのねじ溝が設けられ且つ上記ケーシング
の孔内に回動自在に取り付けられるスクリュウと、 少なくとも１つのスクリュウ溝とシール係合しているシ
ール部分と、該シール部分の後面に摺動自在に当接する
前面を有する支持部分と、シール部分及び支持部分間に
制限された角度的移動を可能ならしめる角度的移動手段
、とを有する、上記孔の壁を介して設けられる通路を貫
通して延びながらスクリュウの上記ねじ溝と連続的にシ
ール係合的に噛合する歯を有する、少なくとも１つのゲ
ートロータと、 支持部分の上記前面と上記ゲートロータのシール部分の
後面との間に流動体を射出する流動体射出手段、 とを有するコンプレッサ、ポンプ、又は拡張装置のよう
な容積式装置に向けられている。

高圧力差において、ゲートロータの支持部分に対するシ
ール部分の摺動性は、液体フィルムがゲートロータの上
記２つの部分間に設けられるや否や復帰される０本発明
の別の特徴に従い、上記フィルムは、歯がスクリュウと
係合しなくなるとき形成され得る。そのとき、支持部分
に対してシール部分を駆逐する圧力がないので、２つの
部分間に所定量の液体を射出するために低い射出圧で充
分である。そして、ゲートロータの各回転の間、各歯が
スクリュウねじ溝内の高圧にさらされる時間は掻めて短
（、このため、２つの部分を共に押圧する高圧のために
液体射出がその時間に中断されるにもかかわらず、予め
射出された液体は完全に押し去られ得る。そして、この
ために、２つの部分間には相対回転を可能とする液体フ
ィルムが常に残される。

〔実施例〕

本発明は、何ら制限しない例として挙げられた、添付図
面に関係することによりなされた以下の記載を読むとき
に極めて良好に理解されよう。

第１及び２図に関して、例えば米国特許第３１８０５６
５号に係るスクリュウｌは固定ケーシング２のボア２ａ
内部に軸線ＸＸの周りに回動自在に取付けられ、且つゲ
ートロータ７の６のような歯と噛合する５のようなねじ
溝を間に形成する３及び４のようなねじ山を有する。ス
クリュウ１はポンプ又はコンプレッサのケース内でモー
タ手段により回転駆動されると共に、拡張装置のケース
内で負荷を駆動する。スクリュウは噛合することにより
ゲートロータ７を駆動する。スクリュウと噛合するとき
、歯６はボア２ａの壁を介して設けられた通路２ｂを貫
通して延びる。

米国特許第３７８８７８４号に従い、ゲートロータ７は
２つの主たる部分で形成される。２つの主たる部分のう
ち一方は、５のようなねじ溝と噛合するときに該溝と液
密的に接触する歯８ｃを備えたシール部分８である。噛
合する間、各歯８ｃはねじ溝を２つのチャンバに分離し
、２つのチャンバはスクリュウの回転及びゲートロータ
の相互関係する回転のために体積が変動し、そして吸入
及び吐出ボートと選択的に整合する。他の主たる部分は
、スクリュウ１と接触しないが、シール部分８により受
容された軸方向負荷及び圧力を支持する支持部分９であ
る。さらに明確には、部分８は、所定時において装置内
で最高圧力すなわちコンプレッサ又はポンプ内の吐出圧
及び拡張装置内の吸入圧である圧力にさらされる前面８
ａと、支持部分９の前面９ａと面接触する後面８ｂ、と
を有する。

第２図に示される如く、支持部分９はシール部分８の歯
８ｃを支持する歯９ｂを有する。別言すれば、各歯６は
歯９ｂにより支持された歯８ｃで形成される。

２つの部分８，９は、例えば軸線ＸＸに垂直であるが離
間される軸線ＹＹの周りに同軸的に取付けられる。さら
に部分８．９は、軸線ＹＹの周りの僅かな制限された角
度的な相対移動を両者の間に可能ならしめる手段により
軸線ＹＹの周りを同時回転するように互いに連結される
。上記手段は、部分８に形成された孔１１の内部に移動
し且つ支持部分９に取付けられるピン１０であり得る０
面８ｂ及び９ａは図示の如く例えば扁平面であり、また
、如何なる場合にあっても互いに関して幾何的に摺動自
在である。

通常、シール部分８はプラスチックで形成され、そして
支持部分９は鋳鉄又は鋼で形成される。しかしながら場
合により、他の材料も利用され得る。

意図は、低い効果の下で加速又は減速するように出来る
だけ小さいイナーシャを部分８が有することであり、一
方、支持部分９が実質的に一定のスピードで回転し続け
ることである。このことは、ねじ山と協働する歯８ｃの
縁部上の加速又は減速作用を軽減すること、及び摩耗を
除去することに役立つ。

このことは、吐出圧が３ＭＰａから４ＭＰａを越えない
冷凍コンプレッサ、ガスコンプレッサ又はニアコンプレ
ッサにおいて極めて効果的であるということが証明され
たが、３０ＭＰａから４０ＭＰａのような５から１０倍
高い圧力には明らかな不適当である。このような場合に
おいて、面８ａ上に作用し且つ支持部分９の歯９ｂに対
してシール部分８の歯８ｃを押圧する圧力は極めて高（
、このため良好なＦ！ｌ擦特擦合性するプラスチックに
おいても部分８及び９を互いに関して角度的に移動させ
るために必要とされる力”は極めて大きい。この問題に
対する第１の解答が第１図に示される。

支持部分９は、支持部分９と一体的なゲートロータシャ
フトの自由端に対してばね１５により付勢される固定イ
ンジェクタ１４により流動体が送り込まれる軸方向主ダ
ク）１３を備える。支持部分９の各歯９ｂにおいて、主
ダクト１３及び孔１２ａ間に延びる個別ダクト１２が設
けられ、孔１２ａはシール部分８の上記後面８ｂに隣接
する歯９ｂの先端の近傍の前面９ａを貫通して設けられ
る。

インジェクタ１４は、装置の高い圧力例えばコンプレッ
サの場合の吐出圧におけるものであり且つポンプ又はコ
ンプレッサのような装置に一般的に関連する例えば圧力
下の流動体タンクから取り出される流動体を送り出すバ
イブ１６と連通ずる。

パイプｂは、ポンプのよう補助的手段によっても送り出
され得る。

孔１２ａが第２図の１７又は１８のような位置にあると
き、すなわち歯６がスクリュウと噛合し且つねじ溝５内
の高圧流動体を保持するとき、上記圧力は上記装置によ
り処理される高圧ガス又は液体の圧力を克服するに充分
な高さにない。しかしながら、歯がスクリュウと係合し
なくなるとき、互いに対して面８ｂ及び９ａに圧力が付
加しない。

また、第２図の１９．２０、又は２１のような位置にそ
れらがあるとき、比較的低圧下においてさえ液体は孔１
２ａにより流出し得る。

可塑的剛性は孔１２ａを閉塞するに確かに充分高くない
。従って、歯がスクリュウと再度係合するようになり且
つ１７又は１８のような位置になるとき、ある種の液体
は部分８の歯８ｃと部分９の歯９ｂとの間に詰まる。高
圧における通過時間は極めて短いので（これらの装置は
１０００から１１０００Ｏｒｐ以上で通常回転するスク
リュウを有する）、どのような圧力でも液体は２つの部
分の間の空間から完全に引き出されるべき充分な時間を
有さす且つそれらの間に支持する流動体として作用し得
る。これにより僅かなトルクの下で相対移動が可能とさ
れ、そして歯８ｃの縁部上の摩耗が除去される。

第３及び４図に示された本発明の別の実施例において、
スクリュウと係合しなくなるときに連続するゲートロー
タの歯に面するように軸線ＹＹの周りに角度的に位置決
めされるインジェクタ２２は、該インジェクタの前方を
行く各歯の２つの部分８ｃ、９ｂの間に液体の噴出を送
り出す。さらに詳細には、インジェクタ２２は、噴出が
８ｂ。

９ａの理想的な延長線上に沿い半径方向内方に延びるよ
うに配置される。

画部分８，９の間を液体が浸透することは、第２図に示
される如く支持歯９ｂに関して僅かに歪めるプラスチッ
ク歯８ｃを有することにより促進され得る。このことは
、液体が射出され得るくさび状のギャップを形成する。

約１４０ｍｍの直径を有するゲートロータに対して問題
なく０．２又は０．３　ｍになり得る上記歪みは、装置
のシール特性や寿命に無害であることがわかった・ 各歯がスクリュウに係合するや否や、確かに、プラスチ
ック歯はケーシングの形状及び圧力により支持部分に対
する所望位置に曲げ戻される。

上述した歪みは、製造中に無負荷の歯８ｃに対して第３
図に示された如くの僅かな弓形状を付加させることによ
りなされる。

本発明は扁平なゲートロータの場合において記載された
が、変更することなく米国特許第３５５１０８２号に記
載された如くの円錐状又は円筒状のゲートロータを用い
ることができることに留意され得る。

また、１０のようなピンにより形成された２つの部分の
間の角度的連結をもって示されたが、本発明の本質を変
更することなく同一目的を達成するために他の手段が用
いられ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、スクリュウの軸線に垂直であり且つゲートロ
ータの軸線に沿う断面における、本発明に係る容積式装
置の半断面図、 第２図は、第１図の■−■線に沿う、スクリュウ及びゲ
ートロータの図解的断面図、 第３図は、スクリュウが示されていない、本発明の第２
実施例に関する、第１図と同様の図、第４図は、第３図
の実施例に関する、第２図と同様の図である。 ■・・・スクリュウ、　　　　２ａ・・・孔、３．４・
・・ねじ、　　　　５・・・ねじ溝、６・・・歯、　　
　　　　　　７・・・ゲートロータ、８・・・シール部
分、　　　　１１・・・孔、１４・・・インジェクタ。 手 続 補 正 書 （方式） ６、補正の対象 図　　　面 平成１年４月２９日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１つのねじ溝が連続的に設けられゲート
   ロータのシール係合する歯とシール係合的に噛合するケ
   ーシング内で回動自在のスクリュウを有する容積式装置
   のゲートロータのシール係合する歯を支持する方法であ
   って、上記シール係合する歯の後面と、上記ゲートロー
   タの支持部分上の上記後面に近接して設けられる前面、
   との間に流動体を射出するステップを有することを特徴
   とする容積式装置のゲートロータのシール係合する歯を
   支持する方法。 ２、上記流動体は、上記歯が上記スクリュウと係合しな
   くなるときに各歯の後面に近接して射出されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、上記流動体は、上記前面及び後面の理想的な実質的
   延長上のゲートロータに向かって流動体の噴射を形成す
   ることにより射出されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ４、上記流動体は、上記前面及び後面の間のくさび状ギ
   ャップに向かって流動体の噴射を形成することにより射
   出されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ５、ケーシングと、 少なくとも１つのねじ溝が設けられ且つ上記ケーシング
   の孔内に回動自在に取り付けられるスクリュウと、 少なくとも１つのスクリュウ溝とシール係合しているシ
   ール部分と、該シール部分の後面に摺動自在に当接する
   前面を有する支持部分と、シール部分及び支持部分間に
   制限された角度的移動を可能ならしめる角度的移動手段
   、とを有する、上記孔の壁を介して設けられる通路を貫
   通して延びながらスクリュウの上記ねじ溝と連続的シー
   ル係合的に噛合する歯を有する、少なくとも１つのゲー
   トロータと、 支持部分の上記前面と上記ゲートロータのシール部分の
   後面との間に流動体を射出する流動体射出手段、 とを有するコンプレッサ、ポンプ、又は拡張装置のよう
   な容積式装置。 ６、上記流動体射出手段は上記支持部分を介し、そして
   上記支持部分に連結されたゲートロータシャフトを介し
   てダクト手段を有し、該ダクト手段はシール部分の後面
   に近接する支持部分の上記前面を介して各歯に形成され
   る少なくとも１つの孔を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第５項記載の容積式装置。 ７、上記流動体射出手段は、ゲートロータがスクリュウ
   と係合しなくなるところの領域の前方で上記ゲートロー
   タに近接して位置される少なくとも１つのノズルを有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の容積式
   装置。 ８、上記領域のシール部分の後面と支持部分の前面との
   間にギャップが設けられることを特徴とする特許請求の
   範囲第７項記載の容積式装置。