JPS5835202A - ヘリカル形ロ−タ - 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】 この発明は、ガスを圧縮するまたは膨張させるための機
械のような、機械のノ・ウジング内で協力しかつかみ合
うところの、ランドおよび介在グループを有するヘリカ
ル形またはスクリュー形のロータに関し、特に、改良さ
れた、効率のよいプロフィルを有する上記のようなロー
タに係るものである。

先行技術には、機械の性能に改良をもたらした、上記形
式の機械用のロータプロフィルが多数にある。例として
は、１９６９年１月２１日にり、Ｂ。

５ｃｈｉｂｂｙｅに許可された米国特許第５，１４２う
、０１７号および１９７７年６月７日にＥ、Ｍｅｎｓｓ
ｅｎに許可された米国特許第１１，０２６，０２６号が
ある。

この発明の一目的は、ロータ間に生じる圧力角を改良す
ることにより、かつまた被駆動ロータと、密封ポケット
内のガス圧力によって、正または順回転方向に被駆動ロ
ータに荷重またはトルりを加える駆動ロータとの間にシ
ール表面を画定することにより、機械性能を高めるとこ
ろのさらに効率のよいロータプロフィルを開示すること
である。

特にこの発明の一目的は、ロータを開示することであっ
て、このロータはヘリカルランドおよび介在グループを
有しかつ機械ノ・ウジング内で、協同する、かみ合いロ
ータと協力係合するために軸を中心として回転可能であ
シ、こ、れにより前記・・ウジングに導入された流体が
前記グル−プ中に受入れられかつ前記両ロータの協力か
み合い回転により、その圧力角が変更されるようになっ
ており、かつ、前記ロータの前記グループのフランクが
一般に凹面形であり、・前記グループのおのおのが前記
ロータの特定回転方向に関する進み側フランクおよび追
い側フランクを有し、前記進み側フランクの第一の部分
が楕円の一部分であることを特徴としている。

この発明の別の目的および特徴は添付図面と関連する以
下の説明を参照することによってさらに明らかになるで
あろう。

第１図に示されているように、本発明の一実施態様によ
る、被駆動、雌ロータ１０は６つのヘリカルリブ１２（
そのうちの２つだけが完全に図示されている）と同数の
介在するヘリカルグループ１ヰ（全部は図示されていな
い）を有する。その協力する、雄ロータ（第２図）に関
して、雌ロータ１０はピッチ円１６と回転軸１８を有す
る。２つのロータが協力すｊ、か忘合い係合をなして配
置されるとき、回転軸１８は雄ロータの回転軸と共通の
平面２０を占める。

本発明に従って、雌ロータ１０のプロフィルは次のよう
に定められている。雌ロータ１０の部分Ｂ”−Ｃは円弧
２２であり１、その中心はピッチ円１６上にあざ。円弧
２２は平面２０の下から始捷り、　。

ロータの進み側フランク２４の中点よりも少し先まで延
在する。雌ロータ１０の部分Ｃ−ＤはＣにおいて円弧２
２に接するインボリュート部分２６である。インボリュ
ート部分２６はそれが雌ロータピッチ円１６と交差する
所で終わっている。雌ロータ１０の部分Ｄ−ＥはＤにお
いてインボリュート部分２６に接し、Ｅにおいて外径円
３０に接するように選定された楕内部分２８である。雌
ロータの部分Ｅ−Ｅ、は円弧３２の一部分である。

雌ロータの部分Ｂ−Ａは雄ロータ（第２図）上の点Ｈに
よって画成されたエビトロコイド３１１である。点Ａは
雌ロータ・ピッチ円１６上に位置する。

雌ロータの部分Ａ−Ｅ、は中心が雌ロータピッチ円１６
上にある円弧３６であり、部分３２に接しかつ点Ａを通
過している。

第２図をｉ照すると、本発明の一実施態様により、駆動
雄ロータ３ａは５つのヘリカルローブｌｌ０（１つだけ
が完全に図示されている）と同数の介在ヘリ力ルグルー
プキ２（２つだけが図示されている）を有する。その協
力雌ロータ１０（第１図）に関して、雄ロータ３８はピ
ッチ円１１１ｉと回転軸４６を有する。前述したように
、軸１８、ｌＩ６は、ロータ１０、ろ８が協力かみ合い
係合しているとき、共通平面２０を占める。・ 本発明に従って、雄ロータう８のプロフィルは次のよう
に定められている。雄ロータ３８の部分Ｈ−■は円弧ｌ
１８であり、その中心は雄ロータピッチ円ｌＩ４上にあ
る。円弧ヰ８は雌ロータ１０上の円弧２２（Ｂ−Ｃ）と
同一である。部分Ｉ−Ｊは画かれた部分５０である。す
なわち、それは雌ロータ１０の楕内部分２８（Ｄ−Ｅ）
によって画かれている。部分Ｋ　−Ｋ　Ｉは円弧５ヰで
ある。部分Ｇ　−Ｈハ雌ロータ１０上の点Ａによって画
かれたエビサイクロイド５６である。部分Ｇ−に、は円
弧５８であり、その中心はピッチ円１１１１上にある。

第５図に示されているように、ロータ１０、３８は相互
にかみ合い、雌ロータ１０のインボリュート部分２６が
雄ロータ３８の画成部分５０（Ｉ−Ｊ）と実質的に密封
界面を画定している。

それらの間に画定された圧力角はほぼ４０度内円弧ある
。雌ロータ１０の槽内部分２８（Ｄ−Ｅ）が雄ロータの
画成部分５２（Ｊ−Ｋ）に密接するとき（第５図に破線
で示されているように）、それらの間の圧力角は実質的
に不変である。

インボリュート部分２６および槽内部分２８の位置選定
、すなわち、開始、範囲および終結は前記圧力角の画定
にとって重要である。完全開示のために、インボリュー
ト部分２６の始点について詳述する。雌ロータ１０は円
５０で画定された全体直径を有し、グループ１１４は最
小グループ直径６０を画定する半径方向最内端を有する
。インボリュート部分２６は始点Ｃから進み側フランク
に沿って外方に延在し、点Ｃは全体直径３０と最小グル
ープ直径６０との実質的に中間にある直径の所に配置さ
れている。

インボリュート部分２６はピッチ円で終わり（Ｄにおい
て）かつ連続して槽内部分２８となめらかに融合してい
る。楕円セクション２８もまた最外内部分３２と連続し
てなめらかに融合している。

この５７６０−タ構成（すなわち、５０−ブ雄ロータ、
６リプ雌ロータ）において、最小許容リブ幅、槽内部分
２８およびインボリュート部分２６の長さ、および画成
部分５１１と内部分２２の界面の関数であるところの重
要な形状が存在する。前記界面は点Ｂにおいて発生し、
槽内部分２８の進み側終結は点Ｅ（最外円３０上）にお
いて起こる。

そして、界面点Ｂと前記終点Ｅとの間に引かれた直線６
２はインボリュート部分２１１の始点Ｃを実質的に横断
しなければならない。

前述した改良圧力角のほかに、ロータプロフィルはシー
ル点６キ、６６．６８（第う図）を画定し、これらは協
同して圧縮ガスのポケット７０を画定スル。シール点６
１１はかなり効率のよい実質的に表面シールである。そ
れは雌ロータ１０のインボリュート部分２６と雄ロータ
３８の画成部分５０との間に達成される。シール点６６
．６ｇは実質的に点液シールであり、したがってその効
率は限られている。シール点６６は雄ロータ５８上の点
Ｈと雌ロータ１０上の画成表面３１＋との界面によって
画定される。シール点６ｇは雌ロータ１゜上の点Ａと雄
ロータ５８上の画成表面５６との界面によって画定され
る。そして、ロータプロフィルは協同してそのような形
態のボケッ）７０を画定しかつ雌ロータ１０に積極トル
クを加え、そしてシール点ｂ６．６ｇの効率を高めるよ
うに作用する。これについては以下に説明する。

第５図に示されているように、ロータはそれぞれ矢印で
示された方向に回転する。すなわち、雌ロータ１０は時
計回りに回転し、雄ロータ５８は逆時計回シに回転する
。ポケッ）７０はオフセットされた新月形のものとして
画定され、ガス圧力の大部分をそこにある雌ロータリプ
の進み側フランクの実質的な長さに沿って加え、それを
時計回シまたは積極トルク方向に押圧する。同時に、ポ
ケットガス圧力はそこにある雄ロータロープの進み側フ
ランクに同様な圧力を加える。その結果として、点６６
．６８の確実性の低いシールが有限的に移動またはバイ
アスされてより密接な係合をし、これによりそれらのシ
ール効率が高められる。

これはもちろん多事な技術であり、改良は小増分におい
て達成される。また、プロフィルの洗練、圧力角および
形状の微妙な点は最初は革新的意義をほとんどもたない
ものに見えるかも知れない。

しかしながら、そのような洗練は、機械性能およびエネ
ルギー節約において推せんできる改良を提供するならば
、賞賛するに足るものであり、技術の状態を進歩させる
ものである。ここに開示される新規なプロフィルはその
ような推せんできる改良である。第４図を参照すると、
現在市販されている比較的に匹敵できるスクリューコン
プレッサの性能曲線がＧとＫで示されている。曲線■は
本発明に係る第一代の試作品のスクリューコンプレッサ
から得られたものであり、曲線■は本発明に係る。その
後の第二式の試作品のスクリューコンブツサから得られ
たものである。曲線■コンプレツサの、より低いＢＨＰ
および曲線の比較的平坦さは本技術の顕著な進歩を示す
ものであることが認識されるべきである。これは新規な
プロフィル洗練、改良圧方角、および特定のプロフィル
形状に関する本発明の教示から生じるものである。

上述したものに加えて、雌ロータは特にその効率を生ず
る特定の形状をさらに有する。例えば。

画成表面３１１の追い測点Ａと交差するところの、画成
表面３４の進み測点Ｂにある中心がら引がれた円弧７２
は、槽内部分２８の始点りと交差するところの、インボ
リュート部分２６の始点Ｃにある中心から引かれた円弧
７１１の半径の実質的に２倍である半径を有する。槽内
部分２８は・円弧う６によって包含さ、れる半径方向弧
７８の２倍よりも小さくない半径方向弧７６を包含する
。半径方向最外表面（Ｅ−Ｅ、）におけるリプ１２のプ
ロフィルの幅は、インボリュート部分２６の始点Ｃの位
置においてプロフィルを横切る幅の％よシも小さい。

これらの形状、相対的寸法および関係は、新規なロータ
１０．３８の改良プロフィルを与えるように注意深く誘
導かつ画定されたものであり、本発明の教示を構成する
。

本発明はその特定実施態様に関連して説明されたが、こ
れは例としてなされたものにすぎず、本発明の目的およ
び特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限する
ものでないことが明瞭に理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る被駆動雌ロータの一部分〜のプロ
フィルの線図である。 第２図は本発明に係る駆動雄ロータの一部分のプロフィ
ルの線図である。 第５図は協力係合した第１．２図のロータの全プロフィ
ルの線図である。 第４図はスクリューコンプレッサの性能曲線のグラフで
ある。 １０−一雌ロータ、１２−−ヘリカルリプ、１４−一ヘ
リカルグループ、１６−−ピツチ円、１８−一回転軸、
２０−一共通平面、Ｂ−Ｃ−一円弧２２．２キー−進み
側フラン久Ｃ−Ｄ−−インボリュート部分２６、Ｄ　−
Ｅ−一楕内部分２Ｌ３０−−外径円、Ｅ−Ｅｌ　−ｍ−
円弧３２の一部分、Ｂ−Ａ−一エビトロコイド３１Ｉ、
Ａ−、Ｅ、−一円弧３６．３ｇ−−雄ロータ、ｑ　ｏ　
−−ヘリカルロープ、１１２−−へりカルグループ、４
４−−ピッチ円、ｌＩ６−−回転軸、Ｈ−ｒ−一円弧ｑ
ｇ、Ｉ−Ｊ−一画成部分５０．Ｊ−にｍ−画成部分５２
、Ｋ−に１−一円弧５１Ｉ、Ｇ−Ｈ−−エピサイクロイ
ド５６、Ｇ−・　　Ｋｌ−一円弧５８．６０−一最小グ
ループ直径、６２−一直線、６１ｔ、６６．６８−−シ
ール点、７０−−ガスポケット、７２−一円弧、７ｔ＋
−一円弧、７６．７ｇ−一一半径方向弧。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ヘリカルランドおよび介在グループを有しかつ機械
   ハウジング内で、協同する、かみ合いロータと協力係合
   するために軸を中心として回転可能なロータであって、
   これによシ前記ハウジングに導入された流体が前記グル
   ープ中に受入れられかつ前記両ロータの協力かみ合い回
   転により、その圧力角が変更されるようになっており、
   かつ。 前記ロータの前記グループのフランクが凹面状であり； 前記グループのおのおのが前記ロータの特定回転方向に
   関する進み側フランクおよび追い側フランクを有してお
   シ； 前記進み側フランクの第一の部分が楕円の一部分である
   ； ことを特徴とする前記ロータ。 ２　前記進み側フランクの第二の部分が円弧を画成して
   いる特許請求の範囲第１項記載のロータ。 ５、　前記進み側フランクの第三の部分がインボリュー
   ト部分である特許請求の範囲第２項記載のロータ。 ４、　前記第一、第二および第三の部分の１つが前記進
   み側フランクの大部分を構成している特許請求の範囲第
   ５項記載のロータ。 ５、　前記第一、第二および第三の部分の１つが前記進
   み側フランクの小部分を構成している特許請求の範囲第
   ５項記載のロータ。 ６、前記第一、第二および第三の部分の１つが前記進み
   側フランクの中間部分を構成している特許請求の範囲第
   ５項記載のロータ。 ７、　前記１つの部分が一前記円弧を構成している特許
   請求の範囲第４項記載のロータ。 ８、　前記１つの部分が前記楕円の部分を構成している
   特許請求の範囲第５項記載のロータ。 ９、　前記１つの部分が前記インボリュート部分を構成
   している特許請求の範囲第６項記載のロータ。 １０、　　前記進み側および追い側フランクの部分が円
   弧を画成している特許請求の範囲第１項記載のロータ。 １１　　前記インボリュート部分が、前記円弧と前記楕
   円の部分の中間でこれらと連続している特許請求の範囲
   第５項記載のロータ。 １２、前記ロータが前記軸上に中心を有するピッチ円を
   有しておシ、前記楕円の部分が前記ピッチ円の外側に位
   置している特許請求の範囲第１項記載のロータ。 １３　　前記進み側フランクの一部分がインボリュート
   部分であり、前記インボリュート部分が前記ピッチ円の
   内側に位置している特許請求の範囲第１２項記載のロー
   タ。 １４　　前記楕円の部分と前記インボリュート部分が連
   続している特許請求の範囲第１５項記載のロータ。 １５　　前記ロータが特定の全体直径を有しており；前
   記グループのおのおのが、前記軸から共通の、特定半径
   の所に位置する半径方向最内点を有し、前記ロータに最
   小グループ直径を画定しており； 前記インボリュート部分が、前記全体直径と前記最小グ
   ループ直径の実質的に中間に存在する始点から前記進み
   側フランクに沿って外方に延在する； 特許請求の範囲第５項記載のロータ。 １６　　前記進み側フランクがそれに隣接するランドと
   融合してそこにフランク終点を画定しており； 前記円弧が円弧終点を画定する点まで前記追い側フラン
   ク中へ延在しており； 前記フランク終点から前記円弧終点まで引かれた直線が
   前記インボリュート始点を特徴する 特許請求の範囲第１５項記載のロータ。 １了、　　前記楕円の部分がそれに隣接するランドと融
   合しており； 前記隣接ランドがさらに別の円弧を通る別の最も隣接す
   るグループの追い側フランクと融合しており； 前記楕円の部分が、前記別の円弧によって包含されるも
   のの２倍よりも小さくないところの前記軸を中心とする
   半径方向弧を包含している； 特許請求の範囲第１項記載のロータ。 １８　　前記追い側フランクが進み側および追い測点を
   有する画成部分を構成しており； 前記楕円の部分が進み側および追い測点を有しており； 前記画成部分の前記追い１点と交差する、前記画成部分
   の前記進み測点にある中心から引かれた円弧が、前記楕
   円の部分の前記追い測点と交差する、前記インボリュー
   ト部分の前記始点にある中心から引かれた円弧の半径の
   実質的に２倍であるところの半径を有している； 特許請求の範囲第１５項記載のロータ。 １９、　　前記楕円の部分が、前記円弧によって包含さ
   れる半径方向弧の２倍よりも小さくない弧を包含してい
   る特許請求の範囲第２項記載のロータ。 ２０、　　前記特定回転方向に関する、前記進み側フラ
   ンクの１つとその前方のグループの追い側フランクがそ
   れらの間にリプを画定しており；前記リブが、その半径
   方向最外表面において、前記インボリュート部分の前記
   始点の位置においてそれを横切るその幅の％よりも小さ
   い幅を有する； 特許請求の範囲第１５項記載のロータ。