JPH0310040B2 - - Google Patents

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JPH0310040B2
JPH0310040B2 JP62235274A JP23527487A JPH0310040B2 JP H0310040 B2 JPH0310040 B2 JP H0310040B2 JP 62235274 A JP62235274 A JP 62235274A JP 23527487 A JP23527487 A JP 23527487A JP H0310040 B2 JPH0310040 B2 JP H0310040B2
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Ritsuo Kikuta
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Ebara Corp
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
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    • F01C1/12—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、真空ポンプ等に用いるルーツ型ポン
プ等のルーツ型回転機械に関するものである。
〔従来技術〕
ルーツ型ポンプの回転機械が安定した運転を行
なうためには、回転軸に充分な剛性を与えること
が設計上の最重要項目である。しかしながら、ロ
ータ外径Ｄに対して、回転軸径ｄをむやみに太く
することは、回転当りの論理排気量を減らすこと
に連なるので、排気量及び機械強度を考慮した適
切な軸径ｄを採用することが要求されている。通
常、ルーツ型ポンプのロータ形状として知られて
いる形状には、エンベロープ型、インボリユート
型、サイクロイド型がある。ここで、エンベロー
プ型とサイクロイド型は、ロータ外径Ｄ（歯先円
の直径）と回転軸径ｄ、即ち短径（歯底円の直
径）の比Ｄ／ｄが一義的に決まつてしまうのに対
し、インボリユート型はインボリユート曲線の圧
力角αをある範囲で変化させることにより、この
比Ｄ／ｄを任意に変えることができるという特徴
を有している。
第５図は通常のインボリユート型ロータを示す
図で、歯先部１２ａ，１３ａはインボリユート曲
線部１２ｃ，１３ｃとロータ外径（歯先円の直
径）の円と交わつて形成され、歯底部１２ｂ，１
３ｂはインボリユート曲線部１２ｃ，１３ｃと交
わり軸径ｄの円と接する２個の円弧（半径r0）で
形成されている。１回転当りの理論排気容積は、
ハウジング１１とロータ１２との閉じ込め空間４
の６倍（３葉ロータの場合）に当り、通常次式で
表わされる。
Ｖ＝KD2L Ｖ：１回転当りの理論排気容積 Ｄ：ロータ外径 Ｌ：ロータ厚さ（ロータが占める空間の奥行き
長さ） Ｋ：理論容積係数 理論容積係数Ｋはロータ・プロフイールによつ
て決まり、該理論容積係数Ｋをできるだけ大きく
することがポンプの排気量を増やすことになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記インボリユート型ポンプに
おいて、例えば第５図に示す形状では、ロータ１
２とロータ１３との噛み合い部分で封印空間１５
が生じており、該封印空間１５は吐出側から閉じ
込み途中にロータ１２とロータ１３の噛み合いで
圧縮された後、吸込側へ開放されている。この動
作は振動、騒音の発生、動力消費の増大、排気量
の減少等ポンプとしての損失に関連するという欠
点がある。特にこの封印空間は、圧力角αが小さ
い程大きくなるという欠点がある。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上
記インボリユート型ロータの欠点である封印空間
を減少させ、且つインボリユート型ロータの長所
であるインボリユート曲線の圧力角αをある範囲
で変化させることにより、ロータ外径Ｄと軸径ｄ
との比Ｄ／ｄを任意に選定できるインボリユート
型のルーツ型回転機械を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するため本発明は、吸込口と
吐出口を有するハウジング内に相反方向に回転す
る２軸から成る少なくとも１段のロータによつて
前記吸込口側より吐出口へ気体を排出するルーツ
型回転機械において、ロータの基礎円（第１図の
直径Ｒの円）上に中心を持ちインボリユートに比
較的滑らかに接する円弧（半径ｒ）で歯先部を形
成すると共に基礎円上に中心を持ち半径（ｒ＋ク
リアランス）でインボリユート曲線と交わる円弧
で歯底部を形成し、且つ前記ロータとロータとの
間のクリアランスを略一定に保ち、更にロータの
外径Ｄ（歯先円の径）と軸径ｄ（歯底円の径）の比
Ｄ／ｄを （ｎ＋１）／（ｎ−１）≦Ｄ／ｄ≦｛１ ＋sin（180／2n）｝／｛１ −sin（180／2n）｝ 但し、ｎはロータ葉数でｎ≧３ としたことを特徴とする。
〔作用〕
ルーツ型回転機械を上記の如く構成することに
より、一定のロータ外径Ｄが与えられた時、ある
範囲で任意の軸径ｄが選定できる。第４図に示す
軸剛性と回転当りの理論容積係数を考慮し、最適
な軸径ｄを選定でき、且つ振動、騒音の発生、動
力消費の増大、排気量の減少等の要因となる封印
空間が殆ど無く、常に略一定のロータ間のクリア
ランスが保てるインボリユート型ロータを作成で
きる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。
第１図は本発明に係るルーツ型ポンプの１個の
ロータ形状を示す図、第２図は該ロータを用いた
ルーツ型ポンプの概略断面構造を示す図である。
図示する如く通常のインボリユート型ロータの基
礎円（直径Ｒの円）上に中心を持ちインボリユー
ト曲線部２ｃ，３ｃに接する円弧（半径ｒ）で外
径D′の歯先部２ａ，３ａを形成し、同様に基礎
円上に中心を持ち半径（ｒ＋クリアランス）でイ
ンボリユート曲線と交わる円弧で軸径d′となる歯
底部２ｂ，３ｂを形成する。これにより元のイン
ボリユート型ロータの外径Ｄと軸径ｄの比Ｄ／ｄ
より小さい、新しいインボリユート型のロータ
｛外径D′（＜Ｄ）、短径d′（＞ｄ）｝が得られる。
第３図はインボリユート型ロータの外径と軸径
との比Ｄ／ｄ（D′／d′）とインボリユート曲線の
圧力角αとの関係を示す。第３図より、圧力角α
をパラメータに外径Ｄと軸径ｄの比Ｄ／ｄを求め
ることができる。この圧力角αはインボリユート
曲線の形状を表わすものであるので、ある圧力角
αを与えたとき、外径Ｄと軸径ｄの比Ｄ／ｄは一
定となるので、圧力角が一定なら外径Ｄと、それ
と異なつた外径D′を与えた時、ロータ形状は相
似の関係にある。このことは、一定のロータ外径
Ｄを与えた時、その回転軸として必要な軸径ｄと
から、圧力角αを求めることにより、ロータ形状
が決まることを意味する。
ロータ２とロータ３がインボリユート曲線部分
２ｃ，３ｃ同志でシールされている場合は、イン
ボリユート曲線の特徴から略一定のクリアランス
が保たれ、歯先部２ａと歯底部２ｂの円弧同志で
は歯底部２ｂの円弧の半径を歯先部２ａの円弧の
半径ｒにクリアランス量を加えた（ｒ＋クリアラ
ンス）とすることにより、常に略一定のクリアラ
ンスを保たれるようになる。
更に、この組合せにより、第２図に示すよう
に、第５図の従来例の欠点であつた封印空間５を
減少させる効果がえられる。
上記実施例で説明したように、一定のロータ外
径Ｄが与えられた時、インボリユート曲線圧力角
αをパラメータとすることにより、ある範囲で任
意の軸径ｄが選定できるので、第４図に示す、軸
剛性と回転当りの理論容積係数を考慮した最適軸
径ｄが選定される。即ち、外径Ｄと軸径ｄの比
Ｄ／ｄが、一義的に決定されるサイクロイド型と
エンベロープ型との間の範囲 （ｎ＋１）／（ｎ−１）≦Ｄ／ｄ≦｛１ ＋sin（180／2n）｝／｛１ −sin（180／2n）｝ 但し、ｎはロータ葉数でｎ≧３ で軸経ｄを最適に選定できる。また、ロータ２と
ロータ３の間に封印空間が殆ど無く、常に略一定
のロータクリアランスが保たれることにもなる。
なお、上記実施例では３葉ロータを例に説明し
たが、本発明に係るルーツ型回転機械においては
３葉以上のロータであればよいことは当然であ
る。なお、本発明にはロータ外径（歯先部）に溝
加工等円弧から外れた局所的を形成してもよい。
また、上記実施例ではルーツ型ポンプを説明した
が、本発明はルーツ型ポンプ以外にもルーツ型流
量計等のルーツ型回転機械に広く利用できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば下記のよう
な優れた効果が得られる。
一定のロータ外径Ｄが与えられた時、例えば、
第４図に示す軸剛性と回転当りの理論容積係数を
考慮し、ある範囲で最適な軸径ｄを選定でき、且
つ振動、騒音の発生、動力消費の増大、排気量の
減少等の要因となる封印空間が殆ど無く、常に略
一定のロータ間のクリアランスを保てるインボリ
ユート型ロータを用いたルーツ型ポンプを提供で
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係るルーツ型ポンプのロータ
形状を示す図、第２図は該ロータを用いたルーツ
型ポンプの概略断面構造を示す図、第３図はイン
ボリユート型ロータの外径Ｄと軸径ｄとの比Ｄ／
ｄとインボリユート曲線の圧力角αとの関係を示
す図、第４図は外径Ｄと軸径ｄとの比Ｄ／ｄと軸
剛性比Ａ及び回転当りの理論容積係数Ｋの関係を
示す図、第５図は従来のルーツ型ポンプの概略断
面構造を示す図である。 図中、１……ハウジング、２，３……ロータ、
４……空間。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 吸込口と吐出口を有するハウジング内に相反
    方向に回転する２軸から成る少なくとも１段のロ
    ータによつて前記吸込口側より吐出口側へ気体を
    排出するルーツ型回転機械において、前記ロータ
    をその歯先部及び歯底部を円弧で形成すると共
    に、前記歯先部と歯底部とをインボリユート曲線
    で滑らかに連続させ、且つ前記ロータとロータと
    の間のクリアランスを略一定に保ち、更にロータ
    の歯先円の径（外径）Ｄと歯底円の径（軸径）ｄ
    の比Ｄ／ｄを （ｎ＋１）／（ｎ−１）≦Ｄ／ｄ≦｛１ ＋sin（180／2n）｝／｛１ −sin（180／2n）｝ 但し、ｎはロータ葉数でｎ≧３ としたことを特徴とするルーツ型回転機械。
JP62235274A 1987-09-19 1987-09-19 Rotary machine of roots type Granted JPS6477782A (en)

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DE8888115237T DE3871053D1 (de) 1987-09-19 1988-09-16 Roots-drehkolbenmaschine.
EP88115237A EP0308827B1 (en) 1987-09-19 1988-09-16 Roots type rotary machine
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