JPH076817B2 - 不等歯形平歯車による流体機械回転子 - Google Patents

不等歯形平歯車による流体機械回転子

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JPH076817B2
JPH076817B2 JP19100686A JP19100686A JPH076817B2 JP H076817 B2 JPH076817 B2 JP H076817B2 JP 19100686 A JP19100686 A JP 19100686A JP 19100686 A JP19100686 A JP 19100686A JP H076817 B2 JPH076817 B2 JP H076817B2
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JP
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tooth profile
rotor
tooth
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JP19100686A
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重慶 長田
浩二 堀田
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オ−バル機器工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、不等歯形平歯車による流体機械回転子、例え
ば送風機、圧縮機又は流量計等の流体機械用の回転子に
関する。
従来の技術 第14図は、送風機、圧縮機又は流量計等に一般的に用い
られているルーツ形回転子の代表例を示す図で、歯形曲
線がサイクロイドの一点連続接触歯形の場合を示し、21
及び22は回転子、23及び24はパイロット歯車、25はケー
シング、以下流量計の場合を例にとって説明する。周知
のように流入側の圧力P1と流出側の圧力P2との圧力差P1
−P2が、回転子1及び2に印加され、これが回転子1及
び2に回転トルクを与え、パイロット歯車3および4を
介して矢印方向に回転し、この回転に伴ってケーシング
25との空間により定められた量の流体が移送されるの
で、この回転子の回転数を計測することにより流量を計
測するものである。第14図に示したかみあい位置におい
ては、回転子22は軸O2に対して差圧の受圧面積は等しく
なるので回転トルクは零となる。即ち、回転トルクは発
生せず回転子21のみの回転トルクによって回転する。図
の位置から90°矢印方向に回転した位置では回転子21の
回転トルクは零となり、回転子22の回転トルクのみによ
って回転する。第15図は上述のごとき回転子21及び22の
回転トルクを示すものであり、また、第16図は、このと
きの回転子の不等速回転率即ち脈動率を示すもので回転
角に対し正弦関数的に変化している。
従来技術の問題点 上述の従来技術のように回転子21および22のみでは、か
みあい率が1.0であり、これでは回転子相互の回転を伝
えることができず、平歯車がハスバ歯車からなるパイロ
ット歯車23,24によって位相が保持されている。しか
し、2葉ルーツ回転子では正規の位相を正確に合わせる
作業は困難で、位相合わせをしてパイロット歯車を装着
するという組み立て時の作業性が悪かった。一方、第15
図に示したように、回転に伴う回転子21の回転子トルク
T1と回転子22の回転トルクT2は大幅に変動するので回転
子間のトルクの授受をあらわすT1−T2が大きく、それだ
け回転に要するデネルギー損失が増大する等の問題点が
あった。
問題点を解決するための手段 本発明は上述のごとき問題点を解決するため、第1図に
示すように、大なるアデンダム歯形10(A〜B)と大な
るデデンダム歯形11(H〜J)の中間部に小なる歯形部
12(B〜C〜D〜E〜F〜G〜H)を設け、歯形のかみ
あい率を1.0以上とし、パイロット歯車がなくても回転
子間の伝導を可能とし、位相合せを不要とした組立てが
できる作業性のよい回転子を提供するものである。
実施例 第1図は、本発明に係る流体機械回転子の一実施例を示
す図で、同図は、流れる方向に沿った断面図をあらわし
ている。回転子1および回転子2は各々の軸O1,O2を中
心として噛合し、ケーシング3と微小隙間をもって、組
込まれ流入側圧力P1と流出側圧力P2との差圧によって発
生するトルクにより回転する。本実施例の回転子は各々
の直交軸に関して対称であるから、回転子の形状即ち歯
形曲線は第1、第2図に示すように、象現に関して説明
すれば十分である。まず、大なる歯形のアデンダム10は
曲線A〜Bであらわされ、歯形率を最高にする目的で歯
形をピッチ円を転がり円とするサイクロイド曲線とし曲
線H〜Jであらわされるデデンダム11は回転子外径より
大きな位置にある。例えば、アデンダム歯形10の交点
A′の画くトロコイド曲線として、デデンダム歯形はピ
ッチ点H以外は非接触となるようにする。一方、大なる
歯形のアデンダム10と大なる歯形のデデンダム11の中間
部に曲線B〜C〜D〜E〜F〜G〜Hであらわされる小
なる歯形12を設け、同時かみあい率が1.0以上で円滑な
回転運動を得られるように構成する。このとき、小なる
歯形12は周知のようにインボリユート歯形またはサイク
ロイド歯形等でよいが、本実施例では、転がり円がピッ
チ円の半分であるサイクロイド歯形とし、デデンダムB
〜CおよびE〜Dは直線となるようにした。以上のよう
に構成された一対の回転子の接触点の軌跡は、大なる歯
形ではQ1〜P〜Q′およびQ2〜P〜Q1′であり、小な
る歯形ではa1〜P〜a′およびa2〜P〜a1′となる。
以上述べた実施例の歯形曲線を一層明確にするため第2
図に歯形曲線を再度掲げ、その方程式を下記に示す。た
だし、R=ピッチ円,r0=小なる歯形の有効外径,R0
外径,R0′=アデンダム歯形のx軸との交点,φ=回転
角,=含み角である。
(1)大なる歯形のアデンダム曲線A〜B x=R{2cos(φ−)−cos(2φ−)} y=R{sin(2φ−)−2sin(φ−)} (2)大なる歯形のデデンダム曲線H〜J 0≦φ≦ (3)小なる歯形の曲線E〜F (4)小なる歯形の曲線G〜H (5)小なる歯形のBCおよびDEは直線 なお、第1図に示した実施例の場合、 R0=1.65R r0=1.2R である。
次に、第1図に示した実施例において、ケーシング3に
穿設された溝4,4′および小なる歯形12に設けられた溝
5は流体の歯形のとじ込み現象をさけるための逃げ溝
で、大なる歯形10及び11に対する逃げ溝は、中心線O1O2
に対称な大なるデデンダム歯形に沿った曲線4および
4′をケーシング3の片端面又は両端面に適当な面積と
深さをもって穿設されている。また、小なる歯形12の逃
げ溝5は、ピッチ点Pにおいて相接触する2点のアデン
ダム部分を歯筋に数個所、メタルソーまたはエミドミル
等を用いて切欠いて設けられている。この逃げ溝によっ
て、流入圧力P1と流出圧力P2の仕切り点即ちシール点
は、大なる歯形ではC1〜P〜C2′およびC2〜PからC1
であり、小なる歯形ではb1〜P〜b2′およびb2〜P〜
b1′で、これらは図中に鎖線であらわしたようになり、
流体圧力差P1−P2により発生する回転子の回転トルクT1
およびT2の変動を極小にすることができる。
第3図乃至第10図は、上記実施例の回転子が流れに従っ
て(第3図)〜(第10図)と順次回転する様子を示す図
でC点のシール点となり、第3図はT1>T2,第4図はT1
=T2(T1≦T2),第5図はT1<T2,第6図はT1=T2(T1
≧T2),第7図はT1>T2,第8図はT1=T2(T1≦T2),
第9図はT2>T1,第10図はT2≧T1の場合を示している。
第11図は、本発明に係る流体機械回転子の他の実施例を
示す図で、この実施例は上述の実施例の歯形かみあい上
の欠点を補うものである。即ち、前述の実施例では大な
るデデンダム歯形H−JはH点で尖点となり、このH点
のみがかみあいに関与する所謂第2のかみあい歯形であ
るため、歯形の摩耗上好ましくない(ただし、パイロッ
ト歯車を併用する場合は差支えない。)従って、第11図
に示すように、大なるデデンダム歯形のトロコイド曲線
であるI〜Jと小となるアデンダム歯形H〜Gに相接合
する円弧歯形H〜Jを設け、この円弧歯形と噛み合いす
る大なるアデンダム歯形A〜Bを求めて全てのかみあい
が第1かみあいとなるように構成したものである。
効果 上述のように、本発明に係る流体機械回転子は、従来の
流体機械回転子の吐出量と比べて大きく、第1図に示し
た実施例の場合は、従来技術の1.46倍と大きく、従って
同一流量では小形計量とすることができ、同一形式では
回転数が少なく耐久性が向上する。また、同時かみあい
率を1.0以上にすることができるため、従来技術の0.5で
は不可能であった回転子自身での動力伝達が可能とな
り、この結果、パイロット歯車が必ずしも必要でなくな
り、しかもパイロット歯車を用いて伝達する場合のよう
な位相合わせ作業もなくなり、構造も簡単となり組み立
て作業も容易となった。また、逃げ溝を付加することに
より、とじ込み現象を除去するとともに有効接触点、即
ち、有効シール点がピッチ円に近づくので圧力差による
夫々の回転子の回転トルク変動が少なくなり、従って、
トルク授受T1−T2が小さくなるため、かみあい歯面力が
極小となるので円滑な回転運動を期待できる。
第12図は、第1図に示した実施例の回転トルク率を示す
図であるが、第15図に示した従来例のトルク変動に比べ
て大幅に減少し均一化されていることがわかる。第13図
は、本発明による回転子の脈動率を示す図であるが、吐
出量が従来例に比べて1.46倍あるのにかかわらず、第16
図に示した従来例の脈動率よりも小さく運動エネルギー
損失も極めて少ないことがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を説明するための図で、流
れ方向に沿った断面図、第2図は、第1図に示した実施
例の歯形曲線を説明するための詳細図、第3図乃至第10
図は、流体機械回転子の流れに従った回転をあらわす
図、第11図は、本発明の他の実施例を説明するための
図、第12図は、本発明による回転子の回転トルク変動率
を示す図、第13図は、本発明による回転子の脈動率を示
す図、第14図は、従来のサイクロイド歯形のルーツ回転
子を示す図、第15図は、従来の回転子の回転トルク変動
率を示す図、第16図は、脈動率を示す図である。 1,2…回転子、3…ケーシング、4,4′,5…逃げ溝、10…
大なる歯形のアデンダム、11…大なる歯形のデデンダ
ム、12…小なる歯形。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ケーシング内に回転自在に収納された一対
    の等形同大の2葉ルーツ回転子において、大なるアデン
    ダム歯形と大なるデデンダム歯形の中間部に小なる歯形
    部分を設け、同時かみあい率を1.0以上としたことを特
    徴とする不等歯形平歯車による流体機械回転子。
  2. 【請求項2】前記アデンダム歯形をピッチ形を転り円と
    するサイクロイド歯形で歯形の滑り率が無限大となる第
    2かみあい歯形となし、前記デデンダム歯形を外半径よ
    りも大きい位置にある点の画くトロコイド歯形とし、該
    デデンダム歯形のトロコイド部分を非接触としたことを
    特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の不等歯形平
    歯車による流体機械回転子。
  3. 【請求項3】前記デデンダム歯形のピッチ点附近の一部
    を円弧歯形で接合し、この円弧歯形と噛み合いするアデ
    ンダム歯形とは第1かみあいとなるごとく構成としたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項又は第(2)
    項記載の不等歯形平歯車による流体機械回転子。
  4. 【請求項4】中心線に対称な大なるデデンダム歯形に沿
    った逃げ溝をケーシング部分に穿設するとともに、小な
    る歯形部分のアデンダム部分の歯筋の一部を斜めに切欠
    いたことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項又は第
    (2)項又は第(3)項記載の不等歯形平歯車による流
    体機械回転子。
  5. 【請求項5】前記回転子の各々の軸に互に噛合する等大
    の円歯車からなるパイロット歯車を配設したことを特徴
    とする特許請求の範囲第(1)項乃至第(4)項のいず
    れか1項に記載の不等歯形平歯車による流体機械回転
    子。
JP19100686A 1986-08-14 1986-08-14 不等歯形平歯車による流体機械回転子 Expired - Lifetime JPH076817B2 (ja)

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