JPH03548Y2 - - Google Patents

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JPH03548Y2
JPH03548Y2 JP1983148121U JP14812183U JPH03548Y2 JP H03548 Y2 JPH03548 Y2 JP H03548Y2 JP 1983148121 U JP1983148121 U JP 1983148121U JP 14812183 U JP14812183 U JP 14812183U JP H03548 Y2 JPH03548 Y2 JP H03548Y2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/126Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with radially from the rotor body extending elements, not necessarily co-operating with corresponding recesses in the other rotor, e.g. lobes, Roots type
    • 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
    • F01C19/00Sealing arrangements in rotary-piston machines or engines
    • F01C19/02Radially-movable sealings for working fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/084Toothed wheels

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Hydraulic Motors (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、複葉二軸容積型流体機器の改良、特
にロータの改良に関する。この複葉二軸容積型流
体機器は一般に「ルーツ形」と称されるものであ
る(「ROOTS」は登録商標)。
複葉二軸容積型の流体機器には、移送流体をロ
ータの回転により圧送するコンプレツサ、送風
機、ポンプ(真空ポンプを含む)、および流体を
ロータに作用させそのときの回転数を計数して流
量の測定を行う容積式流量計等がある。
本考案は、一般にコンプレツサ、送風機、ポン
プまたは流量計等に応用されるものであり、特に
内燃機関やデイーゼル機関に用いられ、さらに同
種の構造を有する過給機に応用される。
〔従来の技術〕
第1図に示す従来の複葉二軸容積型流体機器
は、2軸式送風機の1種である。ケーシング1は
複葉二軸容積型特有の内部空間2を有し、この内
部空間2と連通して吸込口3と吐出口4とを有し
ている。ケーシング1の内部空間2には2軸5,
5が所定の間隔を保つて配置され、回転自在に保
持されている。この2軸5,5はそのうちの1つ
が入力軸で、ケーシング1外に取付けられた同期
歯車(図示せず)によつて互いに逆方向に回転す
るようになつている。そして2軸5,5にはロー
タ16,16が、互いに位相が90゜異なるように
それぞれ固定されている。このロータ16,16
は、相互にかつケーシング1の内壁との間に一定
の隙間を介して回転する。このため、ロータ1
6,16の形状は断面ひようたん形、例えば、エ
ピサイクロイドとハイポサイクロイドを組み合せ
た形状を有し、その外面は特に滑らかとなるよう
に形成されている。
この2軸式送風機は、ロータ16,16が第1
図の図示方向に回転すると、吸込口3より空気を
吸引し、ケーシング1の内部空間2においてロー
タ16,16の回転方向に沿う運動エネルギを空
気に与えて加圧し吐出口4から吐出する。
〔考案が解決しようとする課題〕
以上のような複葉二軸容積型流体機器は、ロー
タとケーシング内壁との干渉およびロータとロー
タとの干渉を避けるため、これら相互間に一定以
上の隙間をとらざるを得ない。
しかしこの隙間の存在は、複葉二軸容積型流体
機器をコンプレツサまたは送風機等として使用し
た場合、この隙間から当然流体が流失することと
なるので、送風効率や圧縮効率を低下させ、また
容積式流量計として使用したときには計量誤差と
なつて現われることとなる。
ところで、一般に複葉形のロータ外形は、ケー
シングの内壁および他方のロータと対向する面が
特に滑らかに形成されている。このため、ロータ
16の先端とケーシング1の内壁との間の隙間
は、第2図に示すように、最小隙間の前後で漸近
的に変化している。このような隙間の形状だと、
流体力学的には、この隙間から流失する流体の流
線が滑らかに変化するためロータとケーシングと
の間の流体抵抗が小さく、また断面変化に伴う損
失ヘツドが小さいため流失量が多く、効率をさら
に高めることは困難であつた。
本考案は、以上のような従来の問題点を解消す
るために為されたものである。すなわち、ロータ
の改良により複葉二軸容積型流体機器の効率を向
上させることを目的とする。
〔課題を達成するための手段〕
本考案は、ロータ先端付近のロータ外形理論曲
面の一部を削つて、ロータのラジアル方向と平行
に延びる微小深さの切欠き面と該切欠き面に連続
し先端から遠くなる方向へ延びる円周方向切欠き
面を形成し、該両切欠き面によつて前記ロータ先
端部の理論曲面の内側に微小段差を形成して成
り、前記ロータの先端までの半径が30mm以上であ
り、前記微小段差の高さが10〜600μであること
を特徴とする。
〔作用〕
上記本考案による複葉二軸容積型流体機器は、
前記微小段差によつてロータとケーシングの間の
流体抵抗を増大させさらに断面変化に伴う損失ヘ
ツドを増大させることができるので、流体の流失
量を減少させることにより容積効率を高めること
ができる。
この微小段差は、ロータ先端付近の少くともロ
ータの回転方向先方に配設され、ロータの回転に
伴い流体に対して次のように作用する。即ち、送
風機またはコンプレツサとして用いた場合、ロー
タの先端付近に達した空気は微小段差によつて流
線が乱されて乱流となり、大きな流体抵抗を受け
る。かつ急激な断面変化に伴う損失ヘツドが増大
する。この流体抵抗および損失ヘツドによつて空
気は運動エネルギを失い、ロータとケーシングと
の間およびロータ間の隙間からの流失量が減少す
る。
流体抵抗を大きくするために形成される微小段
差の位置は、ロータの先端付近において、(1)ロー
タの回転方向先方にのみ設ける場合、(2)回転方向
先方および後方に設ける場合がある。(1)は微小段
差により渦流ないし乱流が生じることによる抵
抗、あるいは通路断面の急激な変化による損失ヘ
ツドを利用したものである。(2)は(1)に加えて通路
断面の急激な拡大により生ずる損失ヘツドの増大
を利用したものである。そしてその効果は、後述
の実験例により確認されている(第9および12
図参照)。
また、微小段差は加工技術の点からいつて、一
般には、ロータ外形の理論曲面の一部を削つて設
け、特に従来のロータ先端付近の滑らかな曲面を
略階段状に切込んで形成できる。ここで先端付近
とは、ロータ先端とケーシングとの隙間が最も小
となる部分である。微小段差面の本来のロータ面
の接線との交差角は90゜±約45゜が好ましく、直角
は十分効果を示す。微小段差の高さはロータの先
端までの半径が約30mm以上(特に約30〜50mm程
度)のもので、凡そ10μ〜600μ、好ましくは100
〜300μであるが、ロータの寸法等により適宜選
択される。
〔実施例〕
以下、本考案を図面に示す実施例に基づいてさ
らに詳細に説明を行う。
第3図に示すロータ6はその先端付近すなわち
図の矢印A,Bに示す部分に微小段差がそれぞれ
形成されている。
このA,B部分の微小段差は、第4図に示すよ
うに、ロータ6のロータ先端面(理論曲面)6a
の一部が曲面6cをもつて削られ、微小段差7
e,7fが回転方向先方および後方にかつロータ
先端面内側に形成されており、ロータ先端部はや
や平坦な面8となるよう形成されている。
第5図は微小段差7eにおける流れの状態(仮
想)を示したもので、回転方向先方における段差
7eの近辺で渦流が生じる。
なお、第4図の曲面6cは、第11図に示すよ
うな平坦な切込面6eとしてもよい。
第9図は、本考案による複葉二軸容積型流体機
器を過給機として用いたときの性能特性を示した
ものである。図のグラフは、横軸に毎分あたりの
回転数を、縦軸に容積効率をそれぞれ示す。実験
は、第4図の実施例において、先端までの半径が
r=45mmのロータの先端面に高さ300μの微小段
差を切込形成した複葉二軸容積型流体機器を用
い、吐出圧を0.1〜0.4Kg/cm2で行い、ロータ先端
とケーシング間の隙間を70μとして行つた。図の
性能曲線10,20は吐出圧0.4Kg/cm2、30,
40は0.1Kg/cm2、実線は本考案実施例、点線は
従来例を示す。
同図から、本考案に係る過給機の方が従来の過
給機よりも性能的に優ることが判り、吐出圧力の
増大と共に効率改善の程度が増大し、改善は回転
数2000〜8000rpmの全域に及んでいる。
また第12図は他の実験例を示したものであつ
て、ロータ半径がr=35mmの複葉二軸容積型流体
機器を過給機として用い、回転数を4000rpm、吐
出圧を0.4Kg/cm2として第4図に示すような微小
段差の切欠き高さtを様々に設定して、容積効率
の測定を行つたものである。この第12図から、
微小段差の切欠き高さがt=40〜500μであれば
0.6以上の容積効率を得ることが分かり、さらに
t=100〜300μで最も高い容積効率を得ることが
分かる。なお、r=35mmに対しt=10〜600μは
t/r比0.29×10-3〜17.4×10-3に相当する。さ
らに、半径rを大きくした場合、第12図の特性
曲線はさらに上方へ移行し容積効率はさらに高く
なる傾向を示す。
第6図ないし第8図は他の実施例を示したもの
である。
第6図に示すロータ6′は、回転方向先方にの
みしかも従来のロータ面の一部を削つて曲面6′
cおよび微小段差7′eが形成されている。
第7図および第8図はロータ6″の微小段差7
h,7i,7j,7kを形成する壁面の接線との
許容傾きを示したもので、この傾きは45゜≦α≦
135゜程度にとることができる。なお、第7および
8図のロータ先端面は、理論曲面6″からなる面
8aによつて構成されている。
また、本考案は断面ひようたん形の二葉ロータ
のみならず、第10図に示す三葉のロータ6bに
も応用可能である。ロータ6bの3つの先端付近
(C,D,Eで示す部分)には第11図に示す微
小段差7e,7fが平坦な切込面6eをもつて形
成されている。
なお、第4ないし8図および第11図において
は、ロータの理論曲面が二点鎖線で示されてい
る。
〔考案の効果〕
従来の滑らかな先端を有するロータを用いてロ
ータとケーシングとの間の流体抵抗を大きくしよ
うとすればその間の隙間を狭くする以外はない。
その場合、ロータとケーシングとの間の干渉およ
びロータとロータとの間の干渉を避けるため、同
基歯車を含めた各部品の加工精度を上げなければ
ならず、コストの上昇を伴う。また、このように
加工精度を上げた複葉二軸容積型流体機器は各部
品の僅かな摩耗によりロータとケーシングあるい
はロータとロータとの間の干渉を引き起こし易
く、その場合摩耗により結局効率の改善は達成さ
れない。
これに対し本考案は、ロータの先端付近の形状
の僅かな変更によつて複葉二軸容積型流体機器の
効率を向上させることが出来、しかもロータとケ
ーシング及びロータとロータとの隙間を狭くする
ことなく、従つて、各部品全体に亘り加工精度を
上げる必要もなく、また従来通りの耐久度を維持
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の複葉二軸容積型流体機器を示す
断面図、第2図は第1図に示すケーシングとロー
タとの間の流体の流れを示す説明図、第3図は本
考案の一実施例を示した断面図、第4図は第3図
のA,B部分の拡大断面図、第5図は微小段差部
分における流体の流れを示す説明図、第6ないし
8図は各々本考案の他の実施例を示す断面図、第
9図は従来の複葉二軸容積型流体機器と本考案に
係る複葉二軸容積型流体機器の性能特性を示すグ
ラフ、第10図は本考案を三葉ロータに応用する
場合の説明図、第11図は第10図のC,D,E
の拡大断面図、第12図は本考案に係る複葉二軸
容積型流体機器のロータの微小段差の高さを変化
させた場合の性能特性を示すグラフである。 1……ケーシング、2……内部空間、3……吸
込口、4……吐出口、5……軸、6……ロータ、
6a……従来のロータ先端、6c,6d……曲
面、7e,7f,7h,7i,7j,7k……微
小段差、8,8a……面。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. ロータ先端付近のロータ外形理論曲面の一部を
    削つて、ロータのラジアル方向と平行に延びる微
    小深さの切欠き面と該切欠き面に連続し先端から
    遠くなる方向へ延びる円周方向切欠き面を形成
    し、該両切欠き面によつて前記ロータ先端部の理
    論曲面の内側に微小段差を形成して成り、前記ロ
    ータの先端までの半径が30mm以上であり、前記微
    小段差の高さが10〜600μであることを特徴とす
    る複葉二軸容積型流体機器。
JP14812183U 1983-09-27 1983-09-27 ル−ツ型流体機器 Granted JPS6055792U (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14812183U JPS6055792U (ja) 1983-09-27 1983-09-27 ル−ツ型流体機器
DE19843407477 DE3407477A1 (de) 1983-09-27 1984-02-29 Fluidvorrichtung des rootstyps

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14812183U JPS6055792U (ja) 1983-09-27 1983-09-27 ル−ツ型流体機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6055792U JPS6055792U (ja) 1985-04-18
JPH03548Y2 true JPH03548Y2 (ja) 1991-01-10

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ID=15445725

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JP14812183U Granted JPS6055792U (ja) 1983-09-27 1983-09-27 ル−ツ型流体機器

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DE (1) DE3407477A1 (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
JPS6055792U (ja) 1985-04-18
DE3407477A1 (de) 1985-04-25

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