JPH0319918B2 - - Google Patents

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JPH0319918B2
JPH0319918B2 JP59029588A JP2958884A JPH0319918B2 JP H0319918 B2 JPH0319918 B2 JP H0319918B2 JP 59029588 A JP59029588 A JP 59029588A JP 2958884 A JP2958884 A JP 2958884A JP H0319918 B2 JPH0319918 B2 JP H0319918B2
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JP
Japan
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rotor
radius
tooth profile
arc
tooth
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JP59029588A
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Japanese (ja)
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JPS60178989A (en
Inventor
Masanori Tanaka
Atsushi Maehara
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Hokuetsu Industries Co Ltd
Original Assignee
Hokuetsu Industries Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hokuetsu Industries Co Ltd filed Critical Hokuetsu Industries Co Ltd
Priority to JP2958884A priority Critical patent/JPS60178989A/en
Publication of JPS60178989A publication Critical patent/JPS60178989A/en
Publication of JPH0319918B2 publication Critical patent/JPH0319918B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/08Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
    • F01C1/082Details specially related to intermeshing engagement type machines or engines
    • F01C1/084Toothed wheels

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、可圧縮性流体を圧縮し、または膨張
させるスクリユ機械に使用される一対のロータ、
特に、その歯形曲線に関するものである。 従来技術 一般に、可圧縮性流体の圧縮機等に使用される
非対称歯形を有するスクリユ・ロータは、その歯
形の主要部分をロータのピツチ円の外側に有する
おすロータと、主要部分をロータのピツチ円の内
側に有するめすロータとの組合わせからなり、通
常、複数枚の歯数を備えたおすロータと、その歯
数よりも若干多い歯数を有するめすロータとを噛
合わせ、おすロータの歯先円直径とめすロータの
ピツチ円直径とが、ほぼ等しくなるよう設定され
ている。 このタイプの一対のスクリユ・ロータを、軸心
が互に平行で、その直径が、それぞれのロータの
外径に等しい2つの円筒空間で、その軸心間の距
離が相互の半径の和よりも短かく、また軸方向の
長さがロータの軸方向長さと同一な空間を有する
ケーシング内に回動自在に収めて、その両開口端
を端板で塞ぐと共に、その所要個所に、それぞれ
吸込口および吐出口を穿設することにより、スク
リユ圧縮機もしくは膨張機が構成されている。
〔第3a図および第3b図参照〕 上述装置を圧縮機として使用する場合には、図
で、めすロータは反時計方向に、おすロータは時
計方向にそれぞれ回転させることになるが、その
際に、めすロータの歯形曲線についてみれば、そ
の歯溝を形成する曲線の回転方向前側を前進側歯
形と呼び、回転方向後側の曲線を追従側歯形と称
し、おすロータの歯形を形成する曲線について
も、その回転方向前側を前進側歯形といい、回転
方向後側の曲線を追従側歯形曲線と呼ぶことにす
る。 前記装置を膨張機として使用するときには、そ
れぞれの曲線は反対に機能するが、本発明明細書
中の説明では、すべて圧縮機として用いるものと
して解説する。 上記スクリユ・ロータのうち、第1a図および
第1b図は、ロータ回転軸に直角な平面によつて
ロータを切断したときにみられる歯形曲線、すな
わち、各ロータの長手方向端面におけるスクリ
ユ・ロータの歯形曲線を示すもので、前記歯形
は、本出願人が従来から使用している歯形曲線
(実公昭54−25552号公報参照)であり、その特徴
は次のとおりである。 すなわち、図中、は、おすロータ、は、お
すロータに噛合うめすロータで、これらのロー
は、それぞれ回転中心(ピツチ円中心)
3,4を中心にしてケーシング(図示せず)内を
矢印方向に回転することにより、流体圧縮機とし
ての機能を奏する。15および16は、それぞれ
おすロータおよびめすロータのピツチ円で、
かつ、各回転中心3,4を結ぶ直線はピツチ円1
5および16の接点17、すなわちピツチ点を通
過する。 (1) めすロータ歯形 (イ) 前進側 線3,4上で、めすロータの歯形中心最深部の
点12より歯形の先端11に向い、めす、おす両
ロータのピツチ円15,16の接点(ピツチ点)
17を中心としてr4を半径とする円弧とし、さら
に該曲線の外方部分11〜10の間を、めすロー
タのピツチ円中心(回転中心)4より半径r4の円
弧11〜12に対する接線で形成し、めすロータ
溝底部の12〜13間の曲線を、めすロータの回
転中心4を中心とし半径r2とする円弧とし、か
つ、歯先円外径を、めすロータのピツチ円16と
一致させる。 (ロ) 追従側 めすロータの溝の追従側の13〜14の曲線
を、おすロータの点8によつて創成されるエピト
ロコイド曲線とする。 (2) おすロータ歯形 (イ) 前進側 おすロータ歯形の中心頂点7から、歯形根元側
の点6に至る間の曲線を、めす、おす両ロータの
ピツチ円15,16の接点17を中心とし、前記
半径r4より回転に必要な間隙量だけ小さいr3を半
径とする円弧とし、点6から、歯元5に至る間
を、めすロータの歯先10〜11間の直線によつ
て形成される包絡線とする。 (ロ) 追従側 おすロータの歯形の追従側の点7〜8の間の曲
線を、おすロータの回転中心3を中心とし半径r1
とする円弧とし、点8から歯元点9に至る間の曲
線を、相対するめすロータの歯先14によつて創
成されるエピサイクロイド曲線とし、溝の底の径
の5〜9間を、おすロータのピツチ円15と一致
させることにより、点8を、ねじ山に沿つた稜線
上のめす、おす両ロータの接触線が両ロータを収
容するシリンダの圧縮室締切り側交線に到達する
ように定める。また、点8を各ロータの回転中心
3,4を結ぶ直線から遠く離して形成する。 上述の歯形は両ロータの歯形を以上のように規
定したので、 (a) 圧縮室間の短絡漏洩空間(ブローホール)を
実質上0とすることができ、かつ、めすロータ
の歯先をピツチ円直径と一致させたため、おす
ロータの歯元部におけるめすロータ歯先の干渉
をなくし、締切り効果を一層良好にする。 (b) おすロータ歯形上の点8を、めす、おす両ロ
ータの回転中心3,4を結ぶ直線から遠く離し
たことにより、低圧側端板とおすロータ、めす
ロータとの接触部に生じる空間18が、ロータ
の回転に伴ない体積膨張する割合が少ないた
め、体積膨張に基く真空生成作用による動力損
失が少ない。 等々の利点がある反面、下記のような問題点も指
摘される。すなわち、 (c) 空間容積が小さい(行程容積が小さい)。 (d) めすロータ歯形の底部に凹凸があるため、シ
ール性が良好とはいえず、また、加工時に寸法
の測定が難しい。さらに、カツタの外形が複雑
になり加工し難い。 (e) めすロータ歯形の追従側曲線が点創成のた
め、シール点が摩耗し易く、シール効果が持続
し難い。 (f) ピツチ円付近で圧力角がほぼ0に等しくなる
ため、歯形を精度良く加工をすることが難し
く、工具寿命も短かくなる。特にスクリユ・ロ
ータをホブ加工する場合に、ホブ工具の寿命が
短かくなる。 第1a図は、上述歯形を有するロータのおすロ
ータ歯形の点8とめすロータ歯形の13〜14曲
線とが接触を始めた直後の両ロータの歯形の位相
を示すものであり、その後おすロータが20゜程回
転することにより第1b図示の位相に達するので
あるが、第1a図における符号18′で示す接触
面が第1b図では18のような空間に膨張するの
で、この部分に真空空間を造成することになり、
それに必要な動力(圧縮とは無関係な)を消費す
るから、前記空間容積は大きくならない方が好ま
しい。上述の歯形は、この体積膨張の割合が少な
いため、動力損失が小さくなつている。 たとえば、他社使用の従来歯形の一つ、特公昭
56−17559号公報記載のねじロータ機械に用いら
れているロータの歯形は第2a図示のとおりで、
図中、第1図と同一符号を付した構成は同一部材
である。第2図中、 (1) めすロータ歯形 (イ) 前進側 28−29:直線17−29上の点36を中心
とする半径r′1の円弧。 29−30;ピツチ点17を中心とする半径
r′2の円弧。 (ロ) 追従側 30−31;おすロータ歯形上の点23による
エピトロコイド曲線。 31−32;めすロータの回転中心4を通る直
線。 32−33;ピツチ円16上に中心を持つ円
弧。 33−34;回転中心4を中心とする円弧。 34−35;ピツチ円16上に中心を持つ円
弧。 (2) おすロータ歯形 (イ) 前進側 21−22;めすロータ歯形28−29(直線
17−29上の点36を中心とした半径
r′1の円弧)による包絡線。 22−23;ピツチ点17を中心とする半径
r′2の円弧。 (ロ) 追従側 23−24;めすロータ歯形上の点31による
エピトロコイド曲線。 24−25;直線31−32による創成曲線。 25−26;ピツチ円15上に中心を持つ円
弧。 26−27;回転中心3を中心とする円弧。 27−21;ピツチ円15上に中心をもつ円
弧。 よりなるが、図示の空間(真空造成空間)18の
容量は、第1図示の歯形に比べて大きなものとな
つている。 また、上記めす、おす両ロータが第2a図に示
す回転位置にある場合、両ロータは点31,30
および76の三個所で作用空間からの漏洩が生じ
ない程度の僅かなクリアランスを有して接触して
いる。前記三個所の接触点によつて、歯形の前進
側(図でX軸よりも上方)においては、空間79
が形成される一方、おすロータ歯形の追従側(X
軸よりも下方)においても同様に空間18が形成
される。 今、吸入側端面74(第3図参照)側では、め
す、おす両ロータが矢印方向に回転が進むと、空
間18の容積が、次第に膨張し、前述したように
格段と大きなバキユーム空間を形成する。他方、
吐出側端面75(第3図参照)側においては、空
間79は、両ロータの回転につれて次第に、その
容積を縮小し、最終的にはゼロに近いところに迄
達することになる。そのため、前記空間79内に
閉込められた気体は異常に加圧されることとなる
ほか、油冷式回転圧縮機の場合は、前記閉鎖空間
内に、冷却、シールおよび潤滑用として圧縮作用
空間に噴射した潤滑油が残留するので、液体圧縮
の状態となつて、めす、おすロータは異常な振動
や騒音を発生し、極端な場合にはロータの摩耗の
進行および損傷の発生を促進する。さらには、過
大な回転トルクを必要としたり、ロータおよびケ
ーシングに過度の負荷が加わるので動力損失も大
きく、また、軸受の耐用時間を短縮させる結果と
もなつていた。 上述の問題点を解消するため、従来は特公昭58
−214693号公報や特公昭58−131388号公報に記載
されているように、〔第2b図参照〕。吐出側ケー
シングの内壁面75にバイパス孔77を穿設し、
そのバイパス孔を通して別個の低圧作用空間また
は吸込み側空間内へ前記残留気体および潤滑油を
逃がすか、またはバイパス孔77の容積を大きく
して低圧作用空間内への流出を阻止するような手
段が施されているが、構造が複雑になり、コスト
高となる欠点があつた。 目 的 そこで本発明は、従来、本出願人が使用してい
た第1図示の歯形が備える上述の利点を失うこと
なしに、もしくは、それに基く損失を可能な限り
縮小して、問題点として挙げられた事項、特にシ
ール点の摩耗を防止して長期に亘る使用に対して
効率の低減が生じないようにすると共に、吐出側
ケーシング内壁面において、吐出工程終了直前の
吐出ポート閉止時に形成される閉空間の縮小によ
つて生じる異常な振動や騒音を防止し、円滑に、
かつ過負荷の生じない運転を確保し、また、成形
加工上の問題点を解決した新規歯形を提供するこ
とを目的とするものである。その詳細な構成およ
び効果については、以下に述べる実施例の説明の
中で明らかにする。 構 成 本発明は、 1 平行な二軸の回りを噛合いながら回転するめ
すロータおよびおすロータからなるスクリユ・
ロータであつて、めすロータの各歯形はその主
要部分が同ロータのピツチ円内に形成され、お
すロータの各歯形はその主要部分が同ロータの
ピツチ円外に形成されたタイプのものにおい
て、各ロータの回転軸に直交する平面内に形成
される各歯形曲線中、 少くともおすロータの追従側歯形は、その歯
先から歯元側に沿つて、各ロータの回転中心を
結ぶ直線を片側にみて中心角θ2の角を挾む、お
すロータの回転中心に中心を有する半径R1
円弧と、前記円弧端とおすロータの回転中心と
を結ぶ半径線上に、中心を置いて画いた前記半
径R1の円弧に内接する、半径R4の円弧と、め
すロータの追従側歯形曲線と同ロータのピツチ
円との交点が創成するエピサイクロイド曲線と
よりなり、かつ、前記半径R4の円弧中心位置
を各ロータの回転中心を結ぶ直線より遠く離し
て形成するようにし、 めすロータの追従側歯形は、その歯底から歯
先側に沿つて、前記おすロータの追従側歯形の
一部を形成する半径R4の円弧によつて形成さ
れる包絡線よりなることを特徴とするスクリ
ユ・ロータ。 2 平行な二軸の回りを噛合いながら回転するめ
すロータおよびおすロータからなるスクリユ・
ロータであつて、めすロータの各歯形は、その
主要部分が同ロータのピツチ円内に形成され、
おすロータの各歯形は、その主要部分が同ロー
タのピツチ円外に形成されたタイプのものにお
いて、各ロータの回転軸に直交する平面内に形
成される各歯曲線中、 めすロータの前進側歯形は、その歯先から歯
底側に沿つて、各ロータの回転中心を結ぶ直線
上において、めすロータのピツチ円よりも外側
の位置を頂点とし、前記直線を片側にみてθ1
角を挟む直線の延長線上に中心を有し、前記頂
点を中心として画いた半径R3の円弧に外接す
る半径R2の円弧と、前記半径R3の円弧とより
なり、 その追従側歯形は、その歯底から歯先側に沿
つて、少くとも、前記半径R3の円弧と、おす
ロータの追従側歯形の一部を形成する半径R4
の円弧によつて形成される包絡線とを滑かにつ
なげる曲線と、前記半径R4の円弧により形成
される包絡線とにより形成され、かつ、めすロ
ータの歯底は半径R3の円弧と前記包絡線とを
滑らかに、または共通接線により接続する一
方、 おすロータの前進側歯形は、その歯元から歯
先側に沿つて、めすロータの前進側歯形の半径
R2の円弧によつて形成される包絡線と、同じ
く前記半径R3の円弧によつて形成される包絡
線とにより形成され、 その追従側歯形は、歯先から歯元側に沿つ
て、各ロータの回転中心を結ぶ直線を片側にみ
て、中心角θ2を挟む、おすロータの回転中心を
中心とする半径R1の円弧と、おすロータ回転
中心から半径R1の円弧の他端に伸びた半径線
上に中心を置いて画いた、前記半径R1の円弧
に内接する半径R4の円弧と、めすロータの追
従側歯形と同ピツチ円との交点によつて創成さ
れるエピサイクロイド曲線とよりなり、かつ、
前記おすロータの追従側歯形の一部を形成する
半径R4の円弧の中心位置を、各ロータの回転
中心を結ぶ直線より遠く離して形成したことを
特徴とするスクリユ・ロータ。 よりなり、今、その一実施例を添付図面に従つて
説明すると以下のとおりである。 第3図は、本発明スクリユ・ロータを組込んで
構成した可圧縮性流体の圧縮機を示し、第3a図
は第3b図におけるA−A線に沿う横断面図、第
3b図は、同a図示のB−B線に沿つて切断した
縦断面図である。図中、は、おすロータで図示
してない駆動装置に連結した回転軸60によつて
回転駆動されると共に、ロータに対し軸60と
対称位置に延びた支持軸61と協動して、ロータ
1を各端板62および63の軸受部64および6
5に、回転自在に軸支されている。 は、おすロータに噛合う、めすロータで、
前記ロータも、その各端面に延出する回転軸に
より、端板62,63に回転自在に軸支されてい
る。66は、一組の相互に噛合つたロータおよ
の外周を囲むケーシングであつて、その長手
軸方向端面でそれぞれ吸込口67を有する低圧側
端板62と、吐出口68を備えた高圧側端板63
とを連結し、ロータ歯溝面とケーシング内壁およ
び両端板内側とにより、作用空間69を形成し、
かつ区画する。前記作用空間69はケーシング内
にある作用流体用の低圧通路70および高圧通路
71にそれぞれ通じる吸込口67および吐出口6
8を有する。ケーシング66の断面は円筒状空間
を平行に2つ並べて、その中心軸間距離が各円筒
空間の半径の和よりも小さくし、したがつて両円
筒空間は相互に重なり部分を持ち、両空間内壁が
交叉する部分に稜線72が現われる。 めすロータは、1条の各らせん溝が回転軸
(長手)方向に沿い、前記軸回りに通常200゜捩ら
れた6個の溝を備え、前記溝はロータのピツチ
円の内側にあり、溝間を区切る歯の高さはピツチ
円周を限界とし、また、前記溝形は、ほぼ内に凹
の曲線よりなる。 おすロータは、通常4条のらせん歯を備えて
いて、各歯条は回転軸(長手)方向に沿い、回転
軸回りに約300゜の捩りが与えられている。前記歯
条の歯丈は、同ロータのピツチ円の外側に位置
し、歯条と歯条との間にはめすロータの歯が入
込む溝が設けられていて、その歯形断面は大方、
外側に凸曲線よりなる。 作用空間69は、V字形に区画され、ロータの
回転により低圧側端板62の吸入口67と前記作
用空間との連通が締切られた後、両ロータの噛合
線の移動(両ロータの回転に伴なう相対的な)に
より、前記区画された作用空間の容積が締切り時
におけるそれに比べて縮小し、その間に断熱圧縮
され高圧、高温になつた作用空間内の可圧縮性流
体は、やがて高圧側端板63に穿設した吐出口6
8に連通され、高圧室71側に吐出する。 その間、ロータ歯、溝面間の噛合い、ケーシン
グ内壁との間の摺動面およびロータ端面と両端板
内側面との間の摺動面の潤滑および気密保持(シ
ール)ならびに可圧縮性流体の断熱圧縮による発
熱を冷却するために、冷却潤滑油を、ノズル73
を介して作用空間内に噴射している。 本発明スクリユ・ロータは上述の圧縮機に使用
される両ロータの歯形曲線に関するものである。 第4a,b図は、そのスクリユ・ロータを各回
転軸に直角な平面で切断したときにみられる各ロ
ータの歯形曲線を示し、図中、はおすロータ、
3は同ロータの回転中心、15は同ロータのピツ
チ円で、おすロータは回転中心3の回りに矢印
方向に回転する。 は、おすロータと噛合う、めすロータであ
つて、回転中心4の回りに矢印方向に回転する。
16はめすロータのピツチ円であり、回転中心
3,4を結ぶ直線上でピツチ円15と接する。ピ
ツチ円15,16の接点がピツチ点17である。
両ピツチ円15,16の直径比は2/3とする。
なお、18は、接触部に生じる真空に近い空間で
ある。 第4b図を参照して、 (1) めすロータの歯形曲線 (イ) 前進側歯形、歯先から歯底側に沿つて、 (a) 47−48間は;回転中心3と4とを結
ぶ直線上であつてピツチ円16の外にある
半径R3の円弧の中心点52を頂点として
前記直線との間に角θ1=40゜〜46゜を挟む直
線上にある点53を中心にして画いた、半
径R3の円弧に外接する半径R2の円弧。 (b) 48−49間は;前記点52を中心とす
る半径R3で画いた中心角θ1=40゜〜46゜の円
弧。 また、1.05≦R3/R1−1/2PCD≦1.3、た だ、 PCD;おすロータのピツチ円直径 R3/R1−1/2PCDが1よりも大きければ大 きい程、また、θ1が小さければ小さい程、
48−49を構成する歯形曲線のピツチ円
付近の圧力角を大きくすることができ、歯
形のホブによる成形加工を容易にし、 R3/R1−1/2PCDが1に近れば近い程、ま た、θ1が小さければ小さい程、48−49
を構成する歯形曲線のピツチ円付近の圧力
角を大きくすることができ、歯形のホブに
よる成形加工を容易にし、 R3/R1−1/2PCDが1に近れば近い程、ま た、θ1が大きければ大きい程、めすロータ
の歯形を厚くすることができる。 本実施例においては、前記圧力角を充分
に大きくすることができ、かつ、強度的に
も充分な歯厚を確保できる範囲とし、θ1
R3について上記のとおり定めた。 (ロ) 追従側歯形、歯底から歯先側に沿つて、 (c) 49−51間は;おすロータの回転中
心3を中心とし半径R1(3−44)の円弧
が、中心角θ2=4゜〜8゜を張つたとき、その
半径線3−44上の点54を中心に半径
R4で画いた歯形曲線上の円弧44−45
による包絡線。 (d) 50−50′間は;おすロータの歯形曲
線の一部である円弧44−45による包絡
線49−51と回転中心3と4とを結ぶ直
線上であつてピツチ円16の外側に中心5
2を有する半径R3円弧48−49との共
通接線、なお、前記50−50′間は、半
径R1の円弧と同程度の緩かな曲線を用い
て滑らかに継いでもよい。 (e) 51−47間は;ピツチ円16の円周。 (2) おすロータの歯形曲線 (イ) 前進側歯形、歯元から歯先側に沿つて、 (f) 41−42間は;めすロータ側の歯形
曲線上の円弧47−48による包絡線。 (g) 42−43間は;めすロータ側の歯形
曲線上の円弧48−49による包絡線。 (ロ) 追従側歯形、歯先から歯元側に沿つて、 (h) 43−44間は;回転中心3を中心とし
半径R1で画いた中心角θ2=4゜〜8゜の円弧。 θ2が大きければ大きい程、空間18を小
さくでき、θ2が小さければ小さい程、43
−44と50−50′の間の、おすロータ、
めすロータの間の隙間を小さくすることが
できる。本実施例においては前記空間18
を充分小さくすることができ、曲線43−
44と50−50′の間のおすロータ、め
すロータの間の隙間も実用上問題とならな
い程度にできる範囲として、θ2について上
記数値を定めた。 (i) 44−45間は;半径3−44上に中心
を有する点54を中心にした半径R4の円
弧。前記(h)におけるθ2の値に関連して、半
径R4の円弧の中心点54の位置は、直線
3−4より、遠く離して設定する。 (j) 45−46間は;めすロータの歯形曲
線49−51とピツチ円16との交点51
によつて創成されるエピサイクロイド曲
線。 (k) 46−41間は;おすロータのピツチ円
15の円周。 1例として、第4図に示された歯形における各
半径および角度を第1表に示す。 第 1 表 【表】 【表】 のピツチ円直径
効 果 本発明スクリユ・ロータの歯形曲線は、以上の
とおりであるから、 (1) (h),(i)の条件において、 (イ) 半径R4の円弧44−45の中心点54を、
おすロータの回転中心3から伸びた半径線
3−44上に設けたことにより、第8図に示
すように、点44における円弧44−45に
対する接線と、前記点を通り線3−4に対す
る垂線lとのなす角θ5が、中心点17から伸
びた半径線17−44上に設けた場合のそれ
θ′5に比べ小さくすることができ、おすロー
タの追従側歯形曲線が各回転中心を結ぶ直線
3−4より大きく離れて、めすロータ追従側
歯形曲線に近付き、真空造成空間18をより
小さくできる。 (ロ) 第2a図に示す従来歯形においては、吐出
工程の終了直前で、かつ吐出口が閉じられる
ときに、おすロータの前進側に形成される空
間79は、両ロータの回転に伴なつて容積が
減少する。したがつて前記空間79内に閉込
められた圧縮気体およびシール用潤滑油は異
常加圧される。本発明歯形においても、前記
空間79に相当する空間は圧縮工程で生じる
が、おすロータ歯形の線44−45は、両ロ
ータの中心を結ぶ線3−4と点3において角
θ2(=4゜〜8゜)を挟んで交叉する半径線3−4
4上に中心54が位置する半径R4の円弧で、
かつ、前記中心54は、直線3−4から大き
く離れ、さらに、めすロータ歯形の線50−
50′は、おすロータ歯形の前記円弧44−
45により形成される包絡線と半径R3の円
弧との共通接線または半径R1と同程度の緩
かな曲線であり、おすロータ歯形の線42−
43は、めすロータ歯形の円弧48−50に
より形成される包絡線であるから、前記空間
の閉込み容積を可及的に小さくすることがで
きる。 さらに、吐出側端面においては両ロータの
回転に伴ない前記両歯形の包絡線で形成され
た部分が離間して前記空間を吸入側に連通さ
せる。以上により吐出工程終了直前の吐出口
閉止時において、前記空間内で圧縮空気の過
圧縮や液体圧縮の行われることを解消し、そ
れに伴なう騒音や異常振動の発生または不測
の摩耗、軸受損耗などの生じることがない。 さらに、従来技術で提案されている特開昭
58−214693号公報、特開昭58−131383号公報
記載のようなバイパス孔77〔第2b図参
照〕を設けることを要さず、構造が簡単で、
しかも安価なスクリユ圧縮機を提供すること
ができる。 (ハ) 同図において、θ2を大きくし半径R4の円
弧の中心54を直線3−4から遠く離して形
成したことにより、さらに前記空間18を小
さくすることができる。すなわち、両ロータ
が第4a図に示す位相から第4b図に示す位
相に回転する間に、空間18の体積膨張の割
合が比較的小さいので、その真空造成による
動力損失が少ない。 (2) (j)の条件により、 第9図に示すように、ブローホールは実用
上、殆んど問題にならない程度に狭い。同図
中、第4b図と同一符号の部材は同図示のそれ
と同一で、同じ作用、効果を奏するから説明は
省略する。72は、ケーシング66に設けた二
つの円筒状空間周壁の交叉する稜線であり、両
ロータの歯の噛合い点でもある。 (3) 上述(c)の条件に基き、第5図に示すように、 (イ) おすロータの歯形曲線のうち半径R4
よる円弧44−45による包絡線を、めすロ
ータの歯形曲線49−51とすることによ
り、おすロータ歯形の同個所が変曲点になつ
たものに比較して耐摩耗性が向上し、当初の
圧縮効率を長期にわたつて維持する。 (ロ) 両曲線44−45、49−51との接触面
間に潤滑油Eが供給されると相互の摺動面が
同方向にカーブしているために、摺動作用に
より、くさび効果を生じ前記面の潤滑および
シール特性を向上させることができる。 (4) 前述(i)の条件から、 (イ) 従来はシール点として重要な点〔第1b図
の歯形曲線上の点8、第2a図示の歯形曲線
上の点23参照のこと〕にもかかわらず、不
連続点であつたために、位置を正確に測定す
ることが難しく、精度のよい加工が困難であ
つたものが、44−45を円弧と連続した曲
線とで滑かにつないだので、位置の測定も容
易になり、精度よく加工することができる。 (ロ) 歯形曲線上の不連続点を無くしたことによ
り、カツターの製作が容易になり、また、工
具の耐用時間も延ばすことができる。 (5) (b)の条件に基き、第6図にみられるように、 点48における歯形曲線への接線と、めすロ
ータの回転中心4−点48間を結ぶ直線とのな
す角θ3が、ピツチ点17を中心にして画いた半
径17−49の円弧上の近似点におけるそれ、
θ′3と比較して大きくできるため、曲線48−
49を構成する歯形曲線のピツチ円付近での圧
力角が大きくなるので、歯形成形の加工精度を
向上させることができ、工具寿命を延ばすこと
が可能になる。 (6) 上記(a)の条件により、円弧47−48の中心
点53が円弧48−49に対し、同円弧の中心
点52と同じ側にある場合に比べ、第7図を参
照して、円弧47−48上の点47において同
曲線に接する直線と、めすロータの回転中心4
と前記点47とを結ぶ直線とに挟まれる角θ4
大きくできるため、前記円弧のピツチ円付近で
の圧力角を大きくすることができ、加工精度お
よび工具寿命の向上に効果がある。 (7) 前述(f),(g)の条件から、(a)および(b)の条件と
相俟つて、 (イ) 円弧47−48、48−50による包絡線
とすることにより、耐摩耗性を向上させるこ
とができる。 (ロ) 両摺動面間に潤滑油を介在させると、第5
図に示すように接触面の摺動により潤滑油が
くさび効果を生じ、同面に対する潤滑作用お
よびシール性を向上することができる。 以上詳述したように、本願の第1番目の発明に
よれば、おすロータの追従側歯形を歯先から歯元
側に沿つて、各ロータの回転中心を結ぶ直線を片
側にみて中心角θ2の角を挾む、おすロータの回転
中心に中心を有する半径R1の円弧と、おすロー
タの回転中心から前記円弧の他端に伸びた半径線
上に中心を有し、前記半径R1の円弧に内接する
よう画いた半径R4の円弧と、めすロータの追従
側歯形と同ロータのピツチ円との交点が創成する
エピサイクロイド曲線とにより形成し、かつ、前
記半径R4の円弧中心位置を各ロータの回転中心
を結ぶ直線から遠く離して形成するようにし、め
すロータの追従側歯形を、歯底から歯先側に沿つ
て、前記おすロータの追従側歯形の一部を形成す
る半径R4の円弧によつて形成される包絡線によ
り形成したので、両ロータの噛合い回転の際、吸
込側端板とおす、めすロータとの接触部に生じる
空間(真空造成空間)を小さくすることができ、
その真空造成による動力損失を少なくできる上、
短絡漏洩空間(ブローホール)を実質上無くする
ことができる。また、スクリユ・ロータの追従側
歯形において、歯形曲線の接触面に施された潤滑
油が、接触面の摺動によりくさび効果を奏し潤滑
性およびシール性の向上を達成することができ、
前記摺動面の耐久性も向上させることができる。 また、本願の第2番目の発明によれば、上記構
成に加えて、めすロータの前進側歯形を歯先から
歯底側に沿つて、各ロータの回転中心を結ぶ直線
上において、めすロータのピツチ円よりも外側の
位置を頂点とし、前記直線を片側にみてθ1の角を
挟む直線の延長線上に中心を有し、前記頂点を中
心として画いた半径R3の円弧に外接する半径R2
の円弧と、前記半径R3の円弧により形成し、お
すロータの前進側歯形を歯元から歯先側に沿つ
て、前記めすロータの前進側歯形の半径R2の円
弧および半径R3の円弧によつて形成される包絡
線により形成したので、吸込側端板とおす、めす
ロータとの噛合い回転中、歯形曲線の接触部に生
じる空間(真空造成空間)を小さくでき、その真
空造成による動力損失を少なくする。また、短絡
漏洩空間(ブローホール)を実質上無くすること
ができるとともに、スクリユ・ロータの追従側歯
形および前進側歯形において、摺動面に供給した
潤滑油のくさび効果により前記摺動面の潤滑性お
よびシール性の向上を達成させ、かつ、吐出側ケ
ーシング内壁面における吐出工程終了直前の吐出
口閉止時に生じる異常な振動や騒音を防止し、さ
らにピツチ円近傍における圧力角を大きくするこ
とにより、加工性に優れた歯形を形成して、以て
ホブ加工を容易にし、また、その工具寿命も延ば
すことができる。 以上、本発明によれば実用上有用なスクリユ・
ロータを提供することができる。
Detailed Description of the Invention Technical Field The present invention relates to a pair of rotors used in a screw machine that compresses or expands a compressible fluid;
In particular, it concerns its tooth profile. PRIOR ART In general, a screw rotor with an asymmetric tooth profile used in compressors for compressible fluids, etc. has two types: a male rotor with the main part of the tooth profile outside the pitch circle of the rotor, and a male rotor with the main part of the tooth profile outside the pitch circle of the rotor. Usually, a male rotor with a plurality of teeth and a female rotor with a slightly larger number of teeth are engaged, and the tip circle of the male rotor is The diameter and the pitch circle diameter of the female rotor are set to be approximately equal. A pair of screw rotors of this type are placed in two cylindrical spaces whose axes are parallel to each other and whose diameter is equal to the outer diameter of each rotor, and where the distance between the axes is less than the sum of their mutual radii. It is rotatably housed in a short casing with a space whose axial length is the same as the axial length of the rotor, and both open ends of the casing are closed with end plates, and suction ports are provided at the required locations. A screw compressor or expander is constructed by providing a discharge port and a discharge port.
[See Figures 3a and 3b] When the above-mentioned device is used as a compressor, the female rotor is rotated counterclockwise and the male rotor is rotated clockwise in the figure. Regarding the tooth profile curve of a female rotor, the front side in the rotational direction of the curve forming the tooth groove is called the forward tooth profile, and the curve on the rear side in the rotational direction is called the following tooth profile.As for the curve forming the tooth profile of a male rotor, In this case, the curve on the front side in the rotational direction is called the advancing side tooth profile, and the curve on the rear side in the rotational direction is called the following side tooth profile curve. When the device is used as an expander, the respective curves function in the opposite manner, but in the description herein, they are all discussed as being used as a compressor. Figures 1a and 1b of the screw rotor shown above show the tooth profile curves seen when the rotor is cut along a plane perpendicular to the rotor rotation axis, that is, the tooth profile curves of the screw rotor at the longitudinal end face of each rotor. The tooth profile is a tooth profile curve that has been conventionally used by the present applicant (see Japanese Utility Model Publication No. 54-25552), and its characteristics are as follows. That is, in the figure, 1 is a male rotor, 2 is a female rotor that meshes with the male rotor 1 , and these rotors 1 and 2 are respectively centered on the rotation center (pitch circle center).
By rotating in the direction of the arrow in the casing (not shown) around 3 and 4, it functions as a fluid compressor. 15 and 16 are the pitch circles of the male rotor 1 and female rotor 2 , respectively;
And the straight line connecting each rotation center 3 and 4 is pitch circle 1
5 and 16, or the pitch point. (1) Female rotor tooth profile (a) Forward side On the lines 3 and 4, from the deepest point 12 at the center of the tooth profile of the female rotor to the tip 11 of the tooth profile, connect the contact points of the pitch circles 15 and 16 of both the female and male rotors ( pitch point)
17 as a center and a radius of r 4 , and further, between the outer portions 11 and 10 of the curve, a tangent to the arcs 11 and 12 of radius r 4 from the pitch circle center (rotation center) 4 of the female rotor. The curve between 12 and 13 at the bottom of the groove of the female rotor is made into an arc centered on the rotation center 4 of the female rotor and has a radius r 2 , and the outer diameter of the tip circle matches the pitch circle 16 of the female rotor. let (b) Follow-up side Let the curves 13 to 14 on the follow-up side of the groove of the female rotor be an epitrochoid curve created by point 8 of the male rotor. (2) Male rotor tooth profile (A) Forward side The curve from the center vertex 7 of the male rotor tooth profile to the point 6 on the root side of the tooth profile is centered at the contact point 17 of the pitch circles 15 and 16 of both the female and male rotors. , an arc with radius r 3 smaller than the radius r 4 by the clearance required for rotation, and the distance from point 6 to root 5 is formed by a straight line between tips 10 and 11 of the female rotor. Let the envelope curve be (b) Follower side The curve between points 7 and 8 on the follower side of the tooth profile of the male rotor is centered at the rotation center 3 of the male rotor and has a radius r 1
The curve from point 8 to dedendum point 9 is an epicycloid curve created by the tooth tip 14 of the opposing female rotor, and the groove bottom diameter between 5 and 9 is By aligning point 8 with the pitch circle 15 of the male rotor, the contact line of the female and male rotors on the ridge line along the thread reaches the intersection line of the compression chamber closure side of the cylinder that accommodates both rotors. stipulated in Further, the point 8 is formed far away from the straight line connecting the rotation centers 3 and 4 of each rotor. Since the tooth profile of both rotors is defined as above, (a) the short-circuit leakage space (blow hole) between the compression chambers can be made virtually zero, and the tooth tips of the female rotor can be made pitch-perfect. By matching the circular diameter, interference between the tips of the female rotor's teeth at the root of the male rotor's teeth is eliminated, and the closing effect is improved. (b) By moving the point 8 on the male rotor tooth profile far away from the straight line connecting the rotation centers 3 and 4 of both the female and male rotors, a space 18 is created at the contact area between the low-pressure side end plate and the male and female rotors. However, since the rate of volumetric expansion accompanying the rotation of the rotor is small, there is little power loss due to the vacuum generation effect based on volumetric expansion. Although there are advantages such as, the following problems are also pointed out. That is, (c) the space volume is small (the stroke volume is small). (d) Because the bottom of the female rotor tooth profile is uneven, the sealing performance is not good and it is difficult to measure the dimensions during processing. Furthermore, the outer shape of the cutter becomes complicated, making it difficult to process. (e) Since the trailing side curve of the female rotor tooth profile forms a point, the sealing point is easily worn and the sealing effect is difficult to maintain. (f) Since the pressure angle is almost equal to 0 near the pitch circle, it is difficult to machine the tooth profile with high precision, and the tool life is shortened. Especially when hobbing screw rotors, the life of the hobbing tool is shortened. Figure 1a shows the phase of the tooth profiles of both rotors immediately after point 8 of the male rotor tooth profile of the rotor having the above-mentioned tooth profile and the curve 13 to 14 of the female rotor tooth profile begin to come into contact; By rotating about 20 degrees, the phase shown in Figure 1b is reached, but since the contact surface indicated by the reference numeral 18' in Figure 1a expands into a space such as 18 in Figure 1b, a vacuum space is created in this area. I decided to create
It is preferable that the space volume not be large, since the necessary power (unrelated to compression) is consumed. The above-mentioned tooth profile has a small rate of volumetric expansion, so the power loss is small. For example, one of the conventional tooth profiles used by other companies,
The tooth profile of the rotor used in the screw rotor machine described in Publication No. 56-17559 is as shown in Figure 2a,
In the figure, components denoted by the same reference numerals as in FIG. 1 are the same members. In Fig. 2, (1) Female rotor tooth profile (a) Forward side 28-29: Circular arc with radius r' 1 centered at point 36 on straight line 17-29. 29-30; radius centered on pitch point 17
arc of r′ 2 . (b) Following side 30-31; Epitrochoid curve formed by point 23 on the male rotor tooth profile. 31-32; A straight line passing through the rotation center 4 of the female rotor. 32-33; Arc having its center on the pitch circle 16. 33-34; Arc centered on rotation center 4. 34-35; Arc having its center on the pitch circle 16. (2) Male rotor tooth profile (a) Forward side 21-22; female rotor tooth profile 28-29 (radius centered on point 36 on straight line 17-29)
arc of r′ 1 ). 22-23; radius centered on pitch point 17
arc of r′ 2 . (b) Following side 23-24; Epitrochoid curve formed by point 31 on the female rotor tooth profile. 24-25; Creation curve by straight line 31-32. 25-26; Arc having its center on the pitch circle 15. 26-27; Arc centered on rotation center 3. 27-21; Arc having its center on the pitch circle 15. However, the capacity of the illustrated space (vacuum creation space) 18 is larger than that of the tooth profile illustrated in the first figure. Further, when both the female and male rotors are in the rotational position shown in FIG. 2a, both rotors are at points 31 and 30.
and 76 are in contact with each other with a slight clearance that prevents leakage from the working space. The three contact points create a space 79 on the forward side of the tooth profile (above the X axis in the figure).
is formed, while the following side of the male rotor tooth profile (X
A space 18 is similarly formed below the shaft. Now, on the suction side end surface 74 (see Figure 3), as both the female and male rotors rotate in the direction of the arrow, the volume of the space 18 gradually expands, forming a significantly larger vacuum space as described above. do. On the other hand,
On the discharge side end face 75 (see FIG. 3), the space 79 gradually reduces its volume as both rotors rotate, and eventually reaches a volume close to zero. Therefore, the gas trapped in the space 79 is abnormally pressurized, and in the case of an oil-cooled rotary compressor, a compression action space is provided in the closed space for cooling, sealing, and lubrication. Since the lubricating oil injected into the rotor remains, the fluid becomes compressed, causing the female and male rotors to generate abnormal vibrations and noise, and in extreme cases, accelerate rotor wear and damage. Furthermore, since an excessive rotational torque is required and an excessive load is applied to the rotor and casing, power loss is large, and the service life of the bearing is shortened. In order to solve the above-mentioned problems, the special public
As described in Japanese Patent Publication No. 214693 and Japanese Patent Publication No. 58-131388 [see Figure 2b]. A bypass hole 77 is bored in the inner wall surface 75 of the discharge side casing,
Means is provided to allow the residual gas and lubricating oil to escape through the bypass hole into a separate low-pressure working space or suction side space, or to increase the volume of the bypass hole 77 to prevent them from flowing into the low-pressure working space. However, the structure is complicated and the cost is high. Purpose Therefore, the present invention solves the problems raised without losing the above-mentioned advantages of the tooth profile shown in the first drawing conventionally used by the present applicant, or by reducing the losses based thereon as much as possible. In particular, it prevents wear of the sealing point to prevent a reduction in efficiency over long-term use, and also prevents the wear of the sealing point, which is formed on the inner wall of the discharge side casing when the discharge port is closed just before the end of the discharge process. Prevent abnormal vibrations and noise caused by the reduction of closed spaces, and smoothly
The purpose of the present invention is to provide a new tooth profile that ensures operation without overload and solves problems in forming process. The detailed configuration and effects thereof will be made clear in the description of the embodiments described below. Configuration The present invention comprises: 1. A screwdriver consisting of a female rotor and a male rotor that rotate around two parallel axes while meshing with each other.
In a rotor, the main part of each tooth profile of a female rotor is formed within the pitch circle of the same rotor, and the main part of each tooth profile of a male rotor is formed outside the pitch circle of the same rotor, In each tooth profile curve formed in a plane perpendicular to the rotational axis of each rotor, at least the trailing side tooth profile of the rotor has a straight line connecting the rotation center of each rotor along one side from the tooth tip to the tooth root side. A circular arc with a radius R 1 centered at the rotation center of the male rotor, sandwiching a central angle θ 2 when viewed from above, and a radius line connecting the ends of the arc and the rotation center of the male rotor, the center of which is drawn. An arc of radius R 4 that is inscribed in an arc of radius R 1 , and an epicycloid curve created by the intersection of the female rotor's following side tooth profile curve and the rotor's pitch circle, and the arc of radius R 4 The center position is formed far away from the straight line connecting the rotation centers of each rotor, and the trailing side tooth profile of the female rotor is formed along a part of the trailing side tooth profile of the male rotor from the tooth bottom to the tooth tip side. A screw rotor characterized in that it consists of an envelope formed by a circular arc with a radius R4 . 2 A screwdriver consisting of a female rotor and a male rotor that rotate in mesh around two parallel axes.
The rotor is a female rotor, and the main part of each tooth profile of the female rotor is formed within the pitch circle of the rotor,
Each tooth profile of the male rotor is of the type in which the main part is formed outside the pitch circle of the same rotor, and in each tooth curve formed in a plane perpendicular to the rotation axis of each rotor, the tooth profile is on the forward side of the female rotor. The tooth profile runs from the tooth tip to the bottom side on a straight line connecting the rotation centers of each rotor, with the apex at a position outside the pitch circle of the female rotor, and an angle of θ 1 when looking at the straight line to one side. The tooth profile on the following side consists of an arc with a radius R 2 circumscribing an arc with a radius R 3 drawn with the apex as the center and an arc with the radius R 3 , the center of which is on the extension line of the sandwiching straight line, and the following side tooth profile is Along the tooth root side to the tooth tip side, at least an arc with the radius R 3 and a radius R 4 forming a part of the trailing side tooth profile of the male rotor.
and the envelope formed by the arc of radius R 4 , and the tooth bottom of the female rotor is formed by the arc of radius R 3 and the envelope formed by the arc of radius R 4 . The forward tooth profile of the male rotor is connected to the envelope line smoothly or by a common tangent, while the forward tooth profile of the male rotor is connected to the radius of the forward tooth profile of the female rotor along the tooth root to the tooth tip side.
The following tooth profile is formed by an envelope formed by an arc of radius R 2 and an envelope formed by an arc of radius R 3 , and the following tooth profile extends from the tooth tip to the root side. Looking at the straight line connecting the rotation centers of each rotor on one side, there is an arc with a radius R 1 centered on the male rotor's rotation center, sandwiching the center angle θ 2 , and an arc with a radius R 1 from the male rotor rotation center on the other end. An epicycloid curve created by the intersection of an arc of radius R 4 inscribed in the arc of radius R 1 , drawn with the center on the extended radius line, and the pitch circle of the female rotor's trailing side tooth profile. and,
A screw rotor characterized in that the center position of a circular arc with a radius R 4 forming a part of the following side tooth profile of the male rotor is formed far away from a straight line connecting the rotation centers of each rotor. One embodiment of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 3 shows a compressor for compressible fluid constructed by incorporating the screw rotor of the present invention, FIG. 3a is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 3b, and FIG. It is a longitudinal cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a male rotor, which is rotatably driven by a rotating shaft 60 connected to a drive device (not shown), and which cooperates with a support shaft 61 extending symmetrically to the shaft 60 with respect to the rotor 1 . , the rotor 1 is attached to the bearing portions 64 and 6 of each end plate 62 and 63.
5, it is rotatably supported. 2 is a female rotor that meshes with male rotor 1 ;
The rotor 2 is also rotatably supported by the end plates 62 and 63 by rotating shafts extending from each end surface thereof. Reference numeral 66 denotes a casing that surrounds the outer periphery of a pair of mutually meshing rotors 1 and 2 , and includes a low-pressure side end plate 62 having a suction port 67 and a discharge port at each end surface in the longitudinal axis direction. High pressure side end plate 63 with 68
A working space 69 is formed by the rotor tooth groove surface, the inner wall of the casing, and the inner sides of both end plates,
and compartmentalize. The working space 69 has a suction port 67 and a discharge port 6 that communicate with a low pressure passage 70 and a high pressure passage 71, respectively, for working fluid in the casing.
It has 8. The cross section of the casing 66 has two cylindrical spaces arranged in parallel, and the distance between their center axes is smaller than the sum of the radii of each cylindrical space. Therefore, both cylindrical spaces have mutually overlapping parts, and the inner walls of both spaces A ridgeline 72 appears at the intersection. The female rotor 2 has six grooves in which each spiral groove runs along the rotational axis (longitudinal) direction and is usually twisted by 200 degrees around the axis, and the grooves are located inside the pitch circle of the rotor 2 . The height of the teeth separating the grooves is limited to the pitch circumference, and the groove shape is approximately an inwardly concave curve. The male rotor 1 usually has four helical teeth, and each tooth is twisted about 300 degrees along the rotational axis (longitudinal) direction. The tooth height of the teeth is located outside the pitch circle of the rotor, and grooves are provided between the teeth into which the teeth of the female rotor 2 fit, and the tooth profile cross section is approximately
Consists of an outwardly convex curve. The working space 69 is divided into a V-shape, and after the rotation of the rotors closes the communication between the suction port 67 of the low-pressure side end plate 62 and the working space, the meshing line of both rotors moves (the rotation of both rotors Due to the accompanying relative), the volume of the partitioned working space is reduced compared to that at the time of closure, and the compressible fluid in the working space, which has been adiabatically compressed and becomes high pressure and high temperature, will eventually reach high pressure. Discharge port 6 bored in side end plate 63
8 and is discharged to the high pressure chamber 71 side. During this period, the rotor teeth, the mesh between the groove surfaces, the sliding surfaces between the casing inner wall and the sliding surfaces between the rotor end surface and the inner surfaces of both end plates are lubricated and airtightly maintained (sealed), and the compressible fluid is In order to cool the heat generated by adiabatic compression, cooling lubricant is applied to the nozzle 73.
is injected into the working space through the The screw rotor of the present invention relates to the tooth profiles of both rotors used in the above-mentioned compressor. Figures 4a and 4b show the tooth profile curves of each rotor seen when the screw rotor is cut along a plane perpendicular to each rotation axis, and in the figures, 1 indicates a male rotor;
3 is the rotation center of the rotor, 15 is the pitch circle of the rotor, and the male rotor 1 rotates around the rotation center 3 in the direction of the arrow. 2 is a female rotor that meshes with the male rotor 1 and rotates around the rotation center 4 in the direction of the arrow.
16 is the pitch circle of the female rotor, which touches the pitch circle 15 on the straight line connecting the rotation centers 3 and 4. The point of contact between pitch circles 15 and 16 is pitch point 17.
The diameter ratio of both pitch circles 15 and 16 is 2/3.
Note that 18 is a space close to a vacuum generated at the contact portion. Referring to Figure 4b, (1) Tooth profile curve of female rotor (a) Tooth profile on the forward side, along the tooth tip to the bottom side, (a) Between 47 and 48: Connects rotation centers 3 and 4 The apex is the center point 52 of a circular arc of radius R 3 that is on a straight line and outside the pitch circle 16, and the center is a point 53 that is on a straight line with an angle θ 1 = 40° to 46° between it and the straight line. An arc of radius R 2 circumscribing an arc of radius R 3 , drawn by (b) Between 48 and 49; An arc with a central angle θ 1 =40° to 46° drawn with radius R 3 centered on the point 52. Also, 1.05≦R 3 /R 1 -1/2PCD≦1.3, but PCD; pitch circle diameter of male rotor R 3 /R 1 -1/2 The larger PCD is than 1, and the smaller θ 1 is. The smaller the
The pressure angle near the pitch circle of the tooth profile curve constituting 48-49 can be increased, making it easier to form the tooth profile with a hob, and the closer R 3 /R 1 -1/2PCD is to 1, the more Also, the smaller θ 1 is, the more 48-49
It is possible to increase the pressure angle near the pitch circle of the tooth profile curve that makes up the tooth profile, making it easier to form the tooth profile with a hob. The larger 1 is, the thicker the tooth profile of the female rotor can be. In this example, the pressure angle is set in a range that can be made sufficiently large and a tooth thickness that is sufficient in terms of strength can be ensured, and θ 1 ,
R 3 was defined as above. (b) Follower side tooth profile, along the tooth bottom to tooth tip side, (c) Between 49 and 51; An arc with a radius R 1 (3-44) centered on the rotation center 3 of the male rotor 1 is the center angle When θ 2 = 4° to 8°, the radius is centered at point 54 on the radius line 3-44.
Arc 44-45 on the tooth profile curve drawn by R 4
envelope by. (d) Between 50 and 50' is on the straight line connecting the envelope 49-51 formed by the arc 44-45, which is a part of the tooth profile curve of the male rotor, and the rotation centers 3 and 4, and is located outside the pitch circle 16. center 5
The common tangent with the arc 48-49 having a radius R3 having a radius of 2, and the section 50-50 ' may be smoothly connected using a gentle curve comparable to the arc of the radius R1. (e) Between 51 and 47 is the circumference of pitch circle 16. (2) Tooth profile curve of male rotor (a) Tooth profile on the advancing side, along the tooth root to tooth tip side, (f) Between 41 and 42: Envelope curve formed by arcs 47 and 48 on the tooth profile curve on the female rotor 2 side . (g) Between 42 and 43 is an envelope formed by arcs 48 and 49 on the tooth profile curve on the female rotor 2 side. (b) Follower side tooth profile, along the tooth tip to tooth root side, (h) Between 43 and 44; An arc with center angle θ 2 = 4° to 8° drawn with radius R 1 and centered on rotation center 3 . . The larger θ 2 is, the smaller the space 18 can be, and the smaller θ 2 is, the smaller the space 18 is.
a male rotor between -44 and 50-50';
The gap between the female rotors can be reduced. In this embodiment, the space 18
can be made sufficiently small, and the curve 43-
The above numerical value for θ 2 was determined as a range in which the gap between the male rotor and the female rotor between 44 and 50-50' can be made to such an extent that it does not pose a practical problem. (i) Between 44 and 45; An arc with radius R 4 centered on point 54 and having its center on radius 3 and 44. In relation to the value of θ 2 in the above (h), the position of the center point 54 of the circular arc with radius R 4 is set far away from the straight line 3-4. (j) 45-46 is the intersection 51 of the tooth profile curve 49-51 of the female rotor 2 and the pitch circle 16.
The epicycloid curve created by (k) Between 46 and 41 is the circumference of pitch circle 15 of the male rotor. As an example, each radius and angle in the tooth profile shown in FIG. 4 is shown in Table 1. Table 1 [Table] Pitch circle diameter effect of [Table] Since the tooth profile curve of the screw rotor of the present invention is as described above, (1) Under the conditions of (h) and (i), (a) Radius The center point 54 of the arc 44-45 of R 4 is
By providing it on the radius line 3-44 extending from the rotation center 3 of the male rotor 1 , as shown in FIG. The angle θ 5 with the perpendicular line l can be made smaller than the angle θ′ 5 when it is provided on the radial line 17-44 extending from the center point 17, and the following side tooth profile curve of the male rotor is aligned with each rotation center. The distance from the straight line 3-4 connecting the two approaches the female rotor follow-up side tooth profile curve, and the vacuum creation space 18 can be made smaller. (b) In the conventional tooth profile shown in Fig. 2a, just before the end of the discharge process and when the discharge port is closed, the space 79 formed on the forward side of the male rotor is Volume decreases. Therefore, the compressed gas and seal lubricating oil trapped in the space 79 are abnormally pressurized. In the tooth profile of the present invention, a space corresponding to the space 79 is generated in the compression process, but the line 44-45 of the male rotor tooth profile forms an angle θ 2 (=4 Radius line 3-4 that intersects across ゜~8゜)
An arc of radius R 4 whose center 54 is located on 4,
Moreover, the center 54 is far away from the straight line 3-4, and is further away from the line 50- of the female rotor tooth profile.
50' is the circular arc 44- of the male rotor tooth profile.
It is a common tangent between the envelope formed by 45 and the circular arc of radius R 3 or a gentle curve about the same as radius R 1 , and is the line 42- of the male rotor tooth profile.
Since 43 is an envelope formed by the circular arcs 48-50 of the female rotor tooth profile, the confined volume of the space can be made as small as possible. Further, on the discharge side end face, as both rotors rotate, the portions formed by the envelopes of both tooth shapes separate, thereby communicating the space with the suction side. As a result, when the discharge port is closed immediately before the end of the discharge process, over-compression of compressed air or compression of liquid in the space can be avoided, resulting in noise, abnormal vibration, unexpected wear, and bearing damage. etc. will not occur. Furthermore, the conventional technique proposed by Japanese Patent Application Publication No.
It is not necessary to provide a bypass hole 77 (see Fig. 2b) as described in JP-A-58-214693 and JP-A-58-131383, and the structure is simple.
Moreover, an inexpensive screw compressor can be provided. (c) In the figure, by increasing θ 2 and forming the center 54 of the circular arc with radius R 4 far away from the straight line 3-4, the space 18 can be further reduced. That is, while both rotors rotate from the phase shown in FIG. 4a to the phase shown in FIG. 4b, the rate of volumetric expansion of the space 18 is relatively small, so power loss due to vacuum creation is small. (2) Under the condition (j), as shown in Figure 9, the blowhole is so narrow that it hardly poses a problem in practice. In the figure, members having the same reference numerals as those in FIG. 4b are the same as those shown in the same figure, and have the same functions and effects, so a description thereof will be omitted. 72 is a ridgeline where the two cylindrical space peripheral walls provided in the casing 66 intersect, and is also the meshing point of the teeth of both rotors. (3) Based on the condition (c) above, as shown in FIG . 49-51, the wear resistance is improved compared to a case where the same point of the male rotor tooth profile becomes an inflection point, and the original compression efficiency is maintained over a long period of time. (b) When lubricating oil E is supplied between the contact surfaces of both curves 44-45 and 49-51, since the mutual sliding surfaces are curved in the same direction, a wedge effect is created due to the sliding action. This can improve the lubrication and sealing properties of the surface. (4) From the condition (i) above, (a) The conventionally important points as sealing points [see point 8 on the tooth profile curve in Figure 1b and point 23 on the tooth profile curve in Figure 2a] However, because it was a discontinuous point, it was difficult to accurately measure the position and difficult to process with high precision, but now 44-45 is smoothly connected with a circular arc and a continuous curve , it becomes easy to measure the position, and it is possible to process with high precision. (b) By eliminating discontinuous points on the tooth profile curve, the cutter can be manufactured easily and the service life of the tool can be extended. (5) Based on the conditions in (b), as shown in Fig. 6, the angle θ 3 between the tangent to the tooth profile curve at point 48 and the straight line connecting the rotation center 4 of the female rotor to point 48 is , that at an approximate point on an arc of radius 17-49 drawn with pitch point 17 as the center,
Since it can be made larger compared to θ' 3 , the curve 48-
Since the pressure angle near the pitch circle of the tooth profile curve constituting 49 becomes larger, the machining accuracy of the tooth formation shape can be improved and the tool life can be extended. (6) According to the condition (a) above, compared to the case where the center point 53 of the arc 47-48 is on the same side of the arc 48-49 as the center point 52 of the same arc, with reference to FIG. A straight line tangent to the arc 47-48 at point 47 and the rotation center 4 of the female rotor.
Since the angle θ 4 between the curve and the straight line connecting the point 47 can be increased, the pressure angle near the pitch circle of the arc can be increased, which is effective in improving machining accuracy and tool life. (7) From the conditions (f) and (g) above, in conjunction with the conditions (a) and (b), (a) By creating an envelope curve of arcs 47-48 and 48-50, wear resistance is improved. can improve sex. (b) When lubricating oil is interposed between both sliding surfaces, the fifth
As shown in the figure, the lubricating oil creates a wedge effect due to the sliding of the contact surfaces, which improves the lubrication effect and sealing performance on the same surfaces. As described in detail above, according to the first invention of the present application, the following side tooth profile of the male rotor is measured along the tooth tip to the tooth root side, and the center angle θ is a circular arc with a radius R 1 that has its center at the rotation center of the male rotor and which has its center on a radial line extending from the rotation center of the male rotor to the other end of said arc, and which has said radius R 1 between the two corners; It is formed by a circular arc with a radius R 4 drawn so as to be inscribed in the circular arc, and an epicycloid curve created by the intersection of the following side tooth profile of the female rotor and the pitch circle of the same rotor, and the center position of the circular arc with the radius R 4 . is formed far away from the straight line connecting the rotation centers of each rotor, and the following side tooth profile of the female rotor is formed along a radius that forms part of the following side tooth profile of the male rotor from the tooth bottom to the tooth tip side. Since it is formed by the envelope formed by the arc of R 4 , the space (vacuum creation space) created at the contact area between the suction side end plate and the male and female rotors when both rotors mesh and rotate can be reduced. is possible,
In addition to reducing power loss due to vacuum creation,
Short-circuit leakage spaces (blowholes) can be virtually eliminated. In addition, in the follow-up side tooth profile of the screw rotor, the lubricating oil applied to the contact surface of the tooth profile curve produces a wedge effect due to the sliding of the contact surface, improving lubricity and sealing performance.
The durability of the sliding surface can also be improved. Further, according to the second invention of the present application, in addition to the above configuration, the forward tooth profile of the female rotor is aligned from the tooth tip to the bottom side on a straight line connecting the rotation centers of each rotor. The apex is at a position outside the pitch circle, the center is on an extension of the straight line that sandwiches the angle of θ 1 when looking at the above straight line on one side, and the radius R is circumscribed by an arc of radius R 3 drawn with the above apex as the center. 2
The forward tooth profile of the male rotor is formed by the circular arc of radius R 2 and the circular arc of radius R 3 , and the forward tooth profile of the male rotor is formed by the circular arc of radius R 2 of the forward tooth profile of the female rotor and the circular arc of radius R 3 Since it is formed by an envelope curve formed by Reduce losses. In addition, short-circuit leakage spaces (blow holes) can be virtually eliminated, and the wedge effect of the lubricating oil supplied to the sliding surfaces provides lubrication to the sliding surfaces in the following tooth profile and advancing tooth profile of the screw rotor. By achieving improved performance and sealing performance, and preventing abnormal vibrations and noises that occur when the discharge port is closed immediately before the end of the discharge process on the inner wall surface of the discharge side casing, and by increasing the pressure angle near the pitch circle, By forming a tooth profile with excellent workability, hobbing becomes easier and the life of the tool can be extended. As described above, according to the present invention, a practically useful screw
rotor can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図および第2図は従来使用されているスク
リユ・ロータの歯形曲線であつて、第1a図、第
1b図は本出願人使用の歯形による一組のロータ
の噛合わせ位相を異にする場合、第2a図は、他
社使用の歯形の一例、第2b図は、スクリユ圧縮
機の吐出側シリンダの一部断面図、第3a図およ
び第3b図は本発明スクリユ・ロータを実施した
ロータ機械の側断面図および横断面図、第4a図
および第4b図は、本発明スクリユ・ロータの一
対のロータの歯形曲線を示し、それぞれ噛合せ位
相を異にする場合、第5図ないし第8図は本発明
ロータの歯形曲線の解説用の歯形の一部を示す図
面、第9図は本発明スクリユ・ロータのブローホ
ールの有無解説図である。 ……おすロータ、……めすロータ、3およ
び4……ロータ回転中心、15および16……ピ
ツチ円、18……真空造成空間。
Figures 1 and 2 are tooth profile curves of conventionally used screw rotors, and Figures 1a and 1b are tooth profile curves used by the present applicant in which the meshing phase of a pair of rotors is different. In this case, Fig. 2a is an example of a tooth profile used by another company, Fig. 2b is a partial sectional view of the discharge side cylinder of a screw compressor, and Figs. 3a and 3b are rotor machines implementing the screw rotor of the present invention. 4a and 4b show the tooth profile curves of a pair of rotors of the screw rotor of the present invention, and when the meshing phases are different, respectively, FIGS. 5 to 8 9 is a drawing showing a part of the tooth profile for explaining the tooth profile curve of the rotor of the present invention, and FIG. 9 is a diagram illustrating the presence or absence of blowholes in the screw rotor of the present invention. 1 ...Male rotor, 2 ...Female rotor, 3 and 4...Rotor rotation center, 15 and 16...Pitch circle, 18...Vacuum creation space.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 平行な二軸の回りを噛合いながら回転するめ
すロータおよびおすロータからなるスクリユ・ロ
ータであつて、めすロータの各歯形はその主要部
分が同ロータのピツチ円内に形成され、おすロー
タの各歯形は、その主要部分が同ロータのピツチ
円外に形成されたタイプのものにおいて、各ロー
タの回転軸に直交する平面内に形成される各歯形
曲線中、 少くともおすロータの追従側歯形は、その歯先
から歯元側に沿つて、各ロータの回転中心を結ぶ
直線を片側にみて中心角θ2の角を挟む、おすロー
タの回転中心に中心を有する半径R1の円弧と、
前記円弧端とおすロータの回転中心とを結ぶ半径
線上に、中心を置いて画いた前記半径R1の円弧
に内接する半径R4の円弧と、めすロータの追従
側歯形曲線と同ロータのピツチ円との交点が創成
するエピサイクロイド曲線とよりなり、かつ、前
記半径R4の円弧中心位置を各ロータの回転中心
を結ぶ直線より遠く離して形成するようにし、 めすロータの追従側歯形は、その歯底から歯先
側に沿つて、前記おすロータの追従側歯形の一部
を形成する半径R4の円弧によつて形成される包
絡線よりなることを特徴とするスクリユ・ロー
タ。 2 平行な二軸の回りを噛合いながら回転するめ
すロータおよびおすロータからなるスクリユ・ロ
ータであつて、めすロータの各歯形は、その主要
部分が同ロータのピツチ円内に形成され、おすロ
ータの各歯形は、その主要部分が同ロータのピツ
チ円外に形成されたタイプのものにおいて、各ロ
ータの回転軸に直交する平面内に形成される各歯
形曲線中、 めすロータの前進側歯形は、その歯先から歯底
側に沿つて、各ロータの回転中心を結ぶ直線上に
おいて、めすロータのピツチ円よりも外側の位置
を頂点とし、前記直線を片側にみてθ1の角を挟む
直線の延長線上に中心を有し、前記頂点を中心と
して画いた半径R3の円弧に外接する半径R2の円
弧と、前記半径R3の円弧とよりなり、 その追従側歯形は、その歯底から歯先側に治つ
て、少くとも、おすロータの追従側歯形の一部を
形成する半径R4の円弧によつて形成される包絡
線により形成され、かつめすロータの歯底は半径
R3の円弧と前記包絡線とを滑らかに、または共
通接線により接続する一方、 おすロータの前進側歯形は、その歯元から歯先
側に沿つて、めすロータの前進側歯形の半径R2
の円弧によつて形成される包絡線と、同じく前記
半径R3の円弧によつて形成される包絡線とによ
り形成され、 その追従側歯形は、歯先から歯元側に沿つて、
各ロータの回転中心を結ぶ直線を片側にみて、中
心角θ2を挟む、おすロータの回転中心を中心とす
る半径R1の円弧と、おすロータ回転中心から半
径R1の円弧の他端に伸びた半径線上に中心を置
いて画いた、前記半径R1の円弧に内接する半径
R4の円弧と、めすロータの追従側歯形と同ピツ
チ円との交点によつて創成されるエピサイクロイ
ド曲線とよりなり、かつ、前記おすロータの追従
側歯形の一部を形成する半径R4の円弧の中心位
置を、各ロータの回転中心を結ぶ直線より遠く離
して形成したことを特徴とするスクリユ・ロー
タ。
[Scope of Claims] 1. A screw rotor consisting of a female rotor and a male rotor that rotate in mesh around two parallel axes, and each tooth profile of the female rotor has a main portion within the pitch circle of the same rotor. Each tooth profile of the male rotor is of a type in which the main portion is formed outside the pitch circle of the rotor, and each tooth profile curve formed in a plane orthogonal to the rotation axis of each rotor has at least The following side tooth profile of the male rotor is a radius centered at the male rotor's rotation center, extending from the tooth tip to the tooth root side, and sandwiching the center angle θ 2 when looking at one side from the straight line connecting the rotation centers of each rotor. An arc of R 1 and
A circular arc of radius R 4 inscribed in the circular arc of radius R 1 drawn with the center on the radius line connecting the circular arc end and the rotation center of the male rotor, the following side tooth profile curve of the female rotor, and the pitch circle of the same rotor. An epicycloid curve created by the intersection with A screw rotor characterized in that the envelope line is formed by an arc of radius R 4 that forms a part of the following side tooth profile of the male rotor along the tooth bottom to the tooth tip side. 2. A screw rotor consisting of a female rotor and a male rotor that rotate in mesh around two parallel axes, each tooth profile of the female rotor having its main portion formed within the pitch circle of the same rotor, and the male rotor Each tooth profile is of the type in which the main part is formed outside the pitch circle of the same rotor, and among the tooth profile curves formed in the plane orthogonal to the rotation axis of each rotor, the tooth profile on the forward side of the female rotor is , along the tooth tip to the tooth bottom side, on the straight line connecting the rotation centers of each rotor, with the apex at a position outside the pitch circle of the female rotor, and a straight line sandwiching the angle θ 1 when looking at the straight line on one side. The tooth profile on the following side consists of an arc of radius R 2 circumscribing an arc of radius R 3 drawn with the apex as the center, and an arc of radius R 3 . It is formed by an envelope formed by an arc of radius R 4 that extends from
While the arc of R 3 and the envelope are connected smoothly or by a common tangent, the forward tooth profile of the male rotor has a radius R 2 of the forward tooth profile of the female rotor along the tooth root to the tooth tip side.
An envelope formed by an arc of radius R 3 and an envelope formed by an arc of radius R 3 , and the following tooth profile runs from the tooth tip to the root side,
Looking at the straight line connecting the rotation centers of each rotor on one side, there is a circular arc with a radius R 1 centered on the male rotor's rotation center, sandwiching the center angle θ 2 , and an arc with a radius R 1 from the male rotor rotation center on the other end. The radius inscribed in the arc of radius R 1 drawn with the center on the extended radius line
The radius R 4 is composed of an epicycloid curve created by the intersection of the circular arc of R 4 and the following tooth profile of the female rotor and the same pitch circle, and also forms a part of the following tooth profile of the male rotor . A screw rotor characterized in that the center position of the arc of is formed far away from the straight line connecting the rotation centers of each rotor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106930942B (en) * 2015-12-31 2019-01-08 江森自控空调冷冻设备(无锡)有限公司 Rotor of helical lobe compressor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS494206A (en) * 1972-05-01 1974-01-16
JPS4935906A (en) * 1972-08-09 1974-04-03

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS494206A (en) * 1972-05-01 1974-01-16
JPS4935906A (en) * 1972-08-09 1974-04-03

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