KR100682584B1

KR100682584B1 - 스크류 로터들 및 스크류 머신

Info

Publication number: KR100682584B1
Application number: KR1020010013386A
Authority: KR
Inventors: 츠요시 나치
Original assignee: 티에스 코포레이션
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2007-02-15
Also published as: JP2001263276A; US6386848B2; US20010022943A1; KR20010092368A; TW505738B; DE60105871T2; EP1134357A3; EP1134357A2; DE60105871D1; EP1134357B1; ATE278099T1; JP4282867B2

Abstract

나선형 이끝면부(211a, 221a)와 이뿌리면부(211c, 221c)를 가지는 스크류 이(211, 221)를 각각 가지며, 암수 쌍으로서 사용되는 스크류 로터들(21, 22)에 있어서, 스크류 이(211, 221)의 이끝면부(211a, 221a)와 이뿌리면부(211c, 221c) 사이에, 임의의 횡단면 상에 일정 반경을 가지는 미리 결정된 각도 범위의 원호를 형성하는 피치 원주부(211p, 221p)가 제공되며, 대향 로터들이 서로 맞물릴 때, 암수 스크류 이들(221, 211) 사이의 맞물림 간극들 중에서, 피치 원주부들(211p, 221p) 사이의 간극(g1)이 다른 부분들 사이의 간극들(g2, g3, g4) 보다 작아지도록 피치 원주부(211p, 221p)의 반경은 설정된다.

스크류, 나선, 펌프, 압축기, 간극

Description

스크류 로터들 및 스크류 머신{Screw rotors and screw machine}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크류 머신의 개략적인 내부 구조를 도시한 주요부의 정단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크류 머신의 스크류 로터들 부근의 횡단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 암수 스크류 로터들 사이의 맞물림 관계를 도시한 정면도.

도 4는 도 4의 A-A선을 따라 취한 단면도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 암수 스크류 로터들 사이의 맞물림 간극들의 설정 상태를 도시한 맞물림부들의 단면도.

도 6a 내지 도6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 스크류 로터들의 횡단면에서 무게 중심의 위치를 각각 나타낸 도면으로서,

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크류 로터의 횡단면도.

도 6b는 비교예로서 나선축선 형식의 스크류 로터를 도시한 횡단면도.

도 6c는 다른 비교예로서 정방 나선 형식의 로터를 도시한 횡단면도.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 암수 스크류 로터들 사이의 맞물림 관계를 도시한 정면도.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 암수 스크류 로터들의 양단 형상을 각각 도시한 좌측면도 및 우측면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 하우징 11a : 흡기 포트

11b : 배기 포트 21 : 암스크류 로터

22 : 수스크류 로터 31 : 작동 챔버

211, 221 : 나선 스크류 이 211a, 221a : 이끝면부

211c, 221c : 이뿌리면부 211d, 221d : 이끝측 경사면

211e, 221e : 이뿌리측 경사면 211p, 221p : 피치 원주부

C1, C2 : 회전 축선

본 발명은 스크류 머신에 적용되는 스크류 로터들 및 스크류 로터들을 이용하는 건식 진공 펌프 등과 같은 스크류 머신에 관한 것이다.

통상적으로, 고속에서 장시간 동안 연속으로 작동할 수 있는 펌프 또는 압축기로서, 하우징 내에 한 쌍의 스크류 로터들을 가지는 정변위(positive-displacement) 스크류 머신이 공지되어 있다.

이러한 종류의 스크류 머신, 예를 들어 건식 진공 펌프로서 사용되는 스크류 머신에 있어서, 스크류 관계가 서로 반대인 암수 스크류 로터들은 평행하게 설치되 고 미소 간극으로 이격되도록 서로 맞물려 있으며, 두 로터들 및 로터들을 둘러싸는 하우징 사이에 로터들의 맞물림부들에 의해 구획되는 작동 챔버들이 형성되어 있다. 또한, 스크류 모신은 암수 스크류 로터들이 동기 회전되도록 설치되어 있으며, 암수 스크류 로터들은 대체로 비접촉 상태로 서로 맞물리므로, 작동 챔버들의 용적은 흡입측에서 증가되고 배기측에서 감소된다.

또한, 진공 펌프에 있어서, 일반적으로 2가지 면의 본질적인 성능, 즉 펌프의 최종 압력과 배기 속도가 크게 요구된다. 건식 진공 펌프와 같은 스크류 머신에 있어서, 평행하게 설치된 암수 스크류 로터들의 맞물림 결합과 두 로터들과 하우징 사이의 간극은 어떠한 면의 성능에도 큰 영향을 미친다. 그러므로, 이러한 스크류 머신에 있어서, 암수 로터들 사이의 간극 및 두 로터들과 하우징 사이의 간극은 극도로 작게 만들어짐으로써 성능의 향상을 추구한다.

또한, 스크류 머신은 리숄름 형식(Lysholm type), (퀸비(Quinby) 형상(정방형)의 치형을 가진) 정방 나선 형식, 및 (에피트로코이드(epitrochoid)와 아르키메데스 나선 곡선의 조합에 의해 형성되는 나선축선(spiraxial) 스크류 치형을 가지는) 나선축선 형식과 같은 몇 가지 형식들을 가진다. 리숄름 형식에서는, 그 로터들이 암 로터가 수 로터와 관련하여 나선 1개만큼 증가되고 4개 이상의 나선들을 각각 가지는 것이 주로 사용된다. 정방 나선 형식 및 나선축선 형식에서는, 암수 로터들이 각각 1개의 나선을 가지는 것이 주로 사용된다.

정방 나선 형식 및 나선축선 형식의 경우에 있어서, 회전 축선과 직교하는 횡단면에서 무게 중심의 위치는 회전 중심으로부터 크게 변위된다. 그러므로, 결합 평형을 맞추기 위하여, 각 스크류 로터들의 단부면들에 있는 개방 캐비티를 위해 주조 등에 의해 큰 캐비티들을 형성할 필요가 있으므로 제조 공정이 복잡해진다.

또한, 스크류 로터들은 암수 스크류 로터들의 맞물림부들에서 두 로터들 간에 상대 원주 속도의 차이가 발생되는 로터 형태를 취한다. 그러므로, 맞물림부에서 작은 간극을 가지는 두 스크류 로터들은 고부하 등에서의 고속, 장시간의 연속 작동으로 인해 열팽창되어 두 로터들이 미끄럼 접촉됨으로써, 암수 스크류 로터들 간에 소착이 일어나는 현상이 몇몇 경우들에서 발생된다. 결과적으로, 열팽창으로 인한 로터들 간의 이러한 소착이 일어나지 않도록 펌프 성능을 어느 정도 희생하더라도 로터들 간의 맞물림 간극은 보장되어야 한다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 성능이 향상되도록 스크류 로터들 간의 맞물림 간극을 감소시키는 것을 목적으로 하며, 추가적으로 본 발명의 목적은 고속, 장시간의 연속 작동 하에서도 로터들 간의 소착을 효율적으로 방지할 수 있는 스크류 머신을 제공하는데 있다.

상술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 나선 이끝면부와 이끝면부들 사이에 나선 그루브를 형성하는 이뿌리면부를 가지는 스크류 이를 회전 축선 둘레에 각각 가지며, 나선 관계가 서로 반대인 암수 쌍으로서 사용되는 스크류 로터들에 있어서, 회전 축선과 직교하는 임의의 횡단면 상에 미리 결정된 각도 범위의 원호를 형성하는 피치 원주부가 스크류 이의 이끝면부와 이뿌리면부 사이에 제공되는 것을 특징으로 한다.

피치 원주부가 제공되기 때문에, 회전 축선과 직교하는 단면 상에서 무게 중심의 위치는 결코 회전 중심으로부터 크게 변위되지 않아 주조 등에 의해 복잡한 캐비티들을 형성할 필요가 없으므로, 제조 비용이 저감될 수 있다.

각 스크류 로터에 있어서, 무게 중심 위치의 회전 중심으로부터의 오프셋은 동등한 배기 단면적 및 로터 직경을 가지는 나선축선 형식의 스크류 로터 및 정방 나선 형식의 스크류 로터와 비교하여 훨씬 작아진다. 그러므로, 무게 중심의 위치를 회전 중심 축선 상에 위치시키도록 리드수가 정수로 만들어지기 때문에, 결합 평형을 맞추기 위해 주조 등에 의해 복잡한 캐비티들을 형성할 필요가 없다.

피치 원주부가 이끝면부와 이뿌리면부 사이의 대체로 중앙의 반경 방향 위치에 띠 형상으로 형성되도록 설치하는 것에 의해, 공정이 용이하도록 각 로터들의 치형은 공통으로 형성될 수 있고, 또한 스크류 로터들의 맞물림부들에서 필요한 기밀 성능은 일정 폭을 가지는 피치 원주부에 의해 발휘될 수 있다.

본 발명에 있어서, 피치 원주부의 반경은 쌍을 이루는 암수 로터들이 암수 스크류 이 사이의 맞물림 간극들을 가지고 서로 맞물릴 때 피치 원주부들 사이의 간극이 다른 부분들 사이의 간극들보다 작도록 설정되는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 암수 스크류 로터들이 암수 스크류 이 사이의 맞물림 간극들을 가지고 서로 맞물릴 때, 피치 원주부들 사이의 간극은 다른 부분들 사이의 간극들보다 작다. 그러므로, 로터들 사이의 맞물림 간극은 피치 원주부들 사이에서 가장 작아진다. 이에 따라, 그러나, 스크류 로터들이 열팽창될 때 일정 반경을 가지는 피치 원주부들 이 처음에 서로 인접되어 구름 접촉되므로, 두 로터들의 이빨 부분들이 미끄럼 접촉되기가 매우 쉬운 통상의 머신과 비교하여 소착이 발생되기 어렵다.

또한, 피치 원주부들 사이에서 로터들 간의 맞물림 간극들 그 자체는 가장 작게 유지될 수 있기 때문에, 효율은 증가될 수 있다.

본 발명에 따른 스크류 머신은 서로 맞물리는 암수 로터들로서 설치되는 스크류 로터들을 가지고, 두 로터들은 흡기 포트와 배기 포트를 형성하는 하우징 내에 평행하게 수용되어 비접촉 맞물림 결합으로 서로 맞물리며, 스크류 로터들의 회전에 의해 회전 축선의 축선 방향으로 이송되며 흡기 포트와 소통하는 이송 단면에서는 용적이 증가되고 배기 포트와 소통하는 이송 단면에서는 용적이 감소되는 다수의 작동 챔버들이 하우징과 두 로터들 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 개시는 그 전체가 참조에 의해 본 명세서 내에 통합된 2000년 3월 15일자 일본특허출원 2000-723893호에 포함된 요지에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크류 로터들 및 스크류 머신을 도시한다.

본 발명이 건식 진공 펌프에 적용된, 본 실시예의 스크류 머신은 흡기 포트(11a)와 배기 포트(11b)를 형성하는 하우징(11), 하우징(11) 내에 평행하게 수용되어 미리 결정된 간극(매우 미소한 간극)을 가지고 비접촉식 맞물림 결합으로 서로 맞물린 암수 스크류 로터들(21, 22), 하우징(11)과 스크류 로터들(21, 22) 사이에 장착된 베어링들(23a, 23b)과 베어링 보어 실링용 실링 부재들(24a, 24b), 각 로터들(21, 22)을 반대 방향으로 동기 회전시키도록 스크류 로터들(21, 22)에 일체로 장착된 동기 기어들(25a, 25b)을 가지는 구동 수단(27), 및 로터(22)의 일단에 결합된 모터(26)를 포함한다.

암 스크류 로터(21)와 수 스크류 로터(22)는 하우징(11)의 내벽면(11i)에 대하여 미리 결정된 간극, 예를 들면 50㎛의 간극으로 이격되는 외경과 축선 방향 길이를 가진다. 하우징(11)과 두 스크류 로터들 사이에는 다수의 나선형 작동 챔버들(31)이 형성되어 있으며, 작동 챔버들은 스크류 로터들의 맞물림부들에서 서로 구획되고 스크류 로터들(21, 22)의 회전에 의해 회전 축선의 축선 방향으로 이송된다.

스크류 로터들(21, 22)이 회전함에 따라, 작동 챔버들(31)은 도 1의 좌단측 이송 단면에서 증가된 용적을 가진다. 용적이 증가되는 동안, 도 2에 도시된 바와 같이, 작동 챔버들은 하우징(11)의 흡기 포트(11a)와 소통되고, 흡기가 완료된 다음 도 1의 우측으로 이송된다. 그리고 나서, 작동 챔버들은 도 1의 우단측 이송 단면에서 감소된 용적을 가진다. 작동 챔버들(31)의 용적이 미리 결정된 값 아래로 되는 압축 완료 영역에서, 도 1의 우단측의 작동 챔버들(31)은 배기 포트(11b)와 소통되어 배기된다.

구체적으로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 스크류 로터(21)는 회전 축선(C1) 둘레에 나선 스크류 이(211)를 가진다. 스크류 이(211)는 나선띠 형상의 이 끝면부(211a)와 이끝면부들(211a) 사이에 미리 결정된 그루브 폭을 가지는 나선 그루브를 형성하는 이뿌리면부(211c)를 가진다. 또한, 스크류 이(211)의 이끝면부(211a)와 이뿌리면부(211c) 사이에, 피치 원주부(211p), 피치 원주부(211p)와 관련하여 이끝면부(211a)를 향하는 이끝측 경사면(211d), 및 피치 원주부(211p)와 관련하여 이뿌리면부(211c)를 향하는 이뿌리측 경사면(211e)이 제공된다.

한편, 스크류 로터(22)는 스크류 관계가 스크류 로터(21)와 반대인 나선 스크류 이(221)를 회전 축선(C2) 둘레에 가진다. 스크류 이(221)는 나선띠 형상의 이끝면부(221a)와 이끝면부들(221a) 사이에 미리 결정된 그루브 폭을 가지는 나선 그루브(221b)를 형성하는 이뿌리면부(221c)를 가진다. 또한, 스크류 이(221)의 이끝면부(221a)와 이뿌리면부(221c) 사이에, 피치 원주부(221p), 피치 원주부(221p)와 관련하여 이끝면부(221a)를 향하는 이끝측 경사면(221d), 및 피치 원주부(221p)와 관련하여 이뿌리면부(221c)를 향하는 이뿌리측 경사면(221e)이 제공된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 회전 축선(C1, C2)과 직교하는 단면(횡단면) 상의 스크류 로터들(21, 22)의 피치 원주부들(211p, 221p)은, 회전 축선들(C1, C2)의 중심들 간의 거리의 대체로 1/2과 동등한 일정 반경(rp, 서로 동일한 반경으로 중심 거리의 1/2보다 미소 간극(g1)의 1/2 만큼 더 작은 반경)을 각각 가지며, 또한 미리 결정된 각도 범위, 즉 서로 동일한 각도 범위 (θ3)의 원호를 형성하도록 나선띠 형상의 곡면으로서 각각 형성된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 각 스크류 로터들(21, 22)의 종단면에서, 피치 원주부들(211p, 221p)은 이끝면부(221a) 및 이 뿌리면부(221c)와 대체로 평행하고 평평한 외형을 각각 가지며, 이끝측 경사면(221d) 및 이뿌리측 경사면(221e)을 따라 단차진 치형을 형성한다. 또한, 피치 원주부들(211p, 221p)의 각도 범위와 유사하게, 도 4의 로터(22)의 이끝면부(221a)의 각도 범위는 로터(21)의 횡단면의 이끝면부(211a)의 각도 범위(θ1)와 동일하고, 로터(22)의 이뿌리면부(221c)의 각도 범위는 로터(21)의 횡단면의 이뿌리면부(211c)의 각도 범위(θ2)와 동일하다. 각도 범위들(θ1, θ2, θ3)은 어떤 값으로도 설정될 수 있고, 피치 원주부(211p, 221p)의 각도 범위(θ3)는 예들 들어 5°??θ₃<180° 범위 내의 소정 값으로 설정될 수도 있다.

또한, 각 연결 형상은, 각 스크류 로터들(21, 22)의 이끝면부들(211a, 221a) 및 피치 원주부들(211p, 221p) 사이의 연결부들이 각 로터들(21, 22)의 횡단면들 상에서 부드럽게 연결되는, 예를 들어 원호 형상의, 연결 곡선들로 형성되고, 각 스크류 로터들(21, 22)의 피치 원주부들(211p, 221p) 및 이뿌리면부들(211c, 221c) 사이의 연결부들이 각 로터들(21, 22)의 횡단면들 상에서 부드럽게 연결되도록 연결 곡선들로부터 얻어지는 생성 곡선들로 형성되며, 각 스크류 로터들(21, 22)의 이끝면부들(211a, 221a) 및 이뿌리면부들(211c, 221c) 사이의 연결부들이 각 대향 스크류 로터들(22, 21)의 이 상단들(각 이끝면부들(221a, 211a)의 일측단)로 이루어지는 트로코이드 곡선들(trochoid curves)로 형성되는 방법으로 설정된다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 스크류 로터들(21, 22)에 있어서, 피치 원주부들(211p, 221p) 및 스크류 치형들(각 로터들의 종단면에서의 스크류 치형들)의 반경들은, 암수가 서로 대향하는 대향 로터들이 서로 맞물림 결합될 때 암수 스크류 이들(211, 221) 사이의 맞물림 간극들 중에서 피치 원주부들(211p, 221p) 사이의 간극(g1, 대향 표면들 사이의 간극, 예를 들어 20㎛)이 다른 맞물림부들 사이의 간극들(g2, g3, g4 등, 대향 표면들 사이의 간극들, 예를 들면 각각 50㎛)보다 작아지도록 설정될 수 있다.

더욱이, 도 6a에 도시된 바와 같이, 스크류 로터들(21, 22) 각각에 있어서, 회전 축선들(C1, C2)과 직교하는 단면 상에서, 무게 중심의 위치(wp)는 회전 중심(C1, C2)으로부터 미리 결정된 오프셋(S1) 만큼 편심되어 있다. 오프셋(S1, 예를 들어 4.487mm)은, 도 6b에 도시된 바와 같은 나선축선 형식의 스크류 로터(R10)에서의 오프셋(S2, 예를 들어 각 로터들(21, 22)의 것과 동등한 배기측 단면 영역 및 로터 반경을 가지는 경우 4.938mm) 및 도 6c에 도시된 바와 같은 정방 나선 형식의 스크류 로터(R20)에서의 오프셋(S3, 예를 들어 각 로터들(21, 22)의 것과 동등한 배기측 단면 영역 및 로터 반경을 가지는 경우 6.032mm)과 비교하여 더 작아진다. (피치 원주부(211p. 221p)의 각도 범위 θ3이 더 커질수록, 오프셋(S1)은 상대적으로 더 작아진다.) 그러나, 무게 중심 전체의 위치가 회전 중심축선 상에 위치되기 위하여, 본 실시예의 스크류 로터들(21, 22)은 스크류의 리드수가 정수(예를 들면, 3)로 만들어지는 스크류 길이, 즉 리드의 다수배의 스크류 길이를 가지도록 각각 설치된다.

이하 작동을 설명한다.

상술된 바와 같이 설치된 실시예의 스크류 머신에 있어서, 정상 작동의 시작 시 또는 정상 작동 중, 암수 스크류 로터들(22, 21)은 미소한 간극으로 이격되어 비접촉 맞물림 결합으로 서로 맞물려 있다. 이때, 암수 스크류 이들(221, 211) 사이의 맞물림 간극들 중에서, 피치 원주부들(211p, 221p) 사이의 간극(g1)은 다른 맞물림부들 각각의 간극들(g2, g3, g4 등) 보다 작아진다. 그러므로, 로터들 (21, 22) 사이의 맞물림 간극은 피치 원주부들(211p, 221p) 사이에서 최소화된다. 이에 따라, 그러나, 스크류 로터들(21, 22)이 고속, 장시간의 연속 작동 등으로 인해 열팽창될 때, 일정 반경을 가지는 피치 원주부들(21, 22)이 초기에 구름 접촉으로 서로 인접되므로 두 로터들(21, 22)의 이들(211, 221)이 서로 미끄럼 접촉되기가 매우 쉬운 통상의 스크류 머신과 비교하여 소착이 발생되기 어렵다. 그러므로, 종래에서와 같이, 소착을 방지하기 위해 간극이 불필요하게 연장하여 펌프와 압축기의 성능을 희생하는 문제점이 없다. 따라서, 고성능의 스크류 머신을 제공할 수 있다.

또한, 스크류 로터들(21, 22) 각각에 있어서, 회전 중심(C1, C2)으로부터 무게 중심 위치의 오프셋은 동등한 배기 단면 영역과 로터 직경을 가지는 나선축선 형식의 스크류 로터(R10) 및 정방 나선 형식의 스크류 로터(R20)와 비교하여 더 작아진다. 그러므로, 무게 중심의 위치를 회전 중심 축선 상에 위치시키도록 리드수가 정수로 만들어지기 때문에, 결합 평형을 맞추기 위하여 주조 등에 의해 복잡한 캐비티를 형성할 필요가 없다. 따라서, 간단하고 얕은 오목부를 형성하는 정도로 공정 인력을 저감할 수 있다.

또한, 피치 원주부(211p, 221p)는 이끝면부(211a, 221a)와 이뿌리면부(211c, 221c) 사이의 대체로 중앙의 반경 방향 위치에 띠 형상으로 형성된다. 그러므로, 로터들(21, 22)의 치형들은 공정이 용이하도록 공통으로 형성될 수 있으며, 또한 스크류 로터들(21, 22)의 맞물림부들(인접한 작동 챔버들(31) 사이)에서 필요한 기밀 성능은 일정 폭을 가지는 피치 원주부들(211p, 221p)에 의해 발휘될 수 있다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크류 로터들을 도시하며, 스크류 머신의 로터들의 도시된 부분 외의 다른 부분은 상술한 실시예와 전적으로 유사하다.

이 실시예의 스크류 로터들(121, 122) 각각에 있어서, 상술된 실시예에서와 같이, 전체 로터에서 무게 중심의 위치가 회전 중심 축선 상에 위치되도록 리드수는 정수로 만들어지며, 또한 결합 평형을 맞추기 위한 간단하고 얕은 오목부들이 형성된다. 즉, 무게 중심의 위치가 전체로서 회전 중심 축선 상에 위치되더라도, 축선 방향으로 이격되고 반대 방향으로 편심되는 무게 중심을 고려할 때, 두 부분들의 원심력은 힘 쌍을 발생시켜, 반대측 단들의 측부에 있는 베어링들의 측압 평형을 약화시킨다. 즉 힘 쌍의 비평형을 초래한다. 안정된 평형을 맞추도록 이러한 힘 쌍을 대등하게 하기 위하여, 이 실시예의 스크류 로터들(121, 122)에 있어서, 축선 방향 반대측 단들에서 개방된 다수의 폐쇄단 원통형 오목부들(211h1, 211h2, 221h1, 221h2)이 미리 결정된 반경 방향 위치에, 예를 들어 대체로 일정한 깊이에 적어도 하나가 형성된다. 당연히, 결합 평형을 조정하기 위한 오목부의 수, 위치, 깊이 등은 따라서 설정될 수 있다.

또한 이 실시예에 있어서, 상술된 실시예와 유사한 장점이 달성될 수 있다. 더욱이, 결합 평형을 위한 오목부들(211h1, 211h2, 221h1, 221h2)은 동일한 직경을 가지는 원형 홀 형태의 함몰부로서 형성되기 때문에, 결합 평형의 조정은 간단한 공정을 통해 수행될 수 있다.

또한, 상술된 실시예에 있어서, 각각의 스크류 로터들은 로터들의 플라이트 리드(flight lead)들이 흡기측으로부터 배기측까지 동등하도록 설명되었다. 대안적으로 예를 들어, 압축기측의 리드가 흡기측 리드보다 작도록 서로 상이한 리드들을 가지는 다수의 스크류부들이 제공되거나, 또는 스크류 이들 사이의 피치들이 배기측에 가까울수록 연속적이고 점진적으로 작아질 수도 있다. 즉, 가변성 리드들을 가지고 스크류 로터들을 형성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 회전 축선과 직교하는 임의의 횡단면에 일정 반경을 가지는 미리 결정된 각도 범위의 원호를 형성하는 피치 원주부가 스크류 이의 이끝면부와 이뿌리면부 사이에 제공된다. 결과적으로, 회전 중심으로부터의 로터의 무게 중심 위치의 오프셋이 작게 만들어질 수 있기 때문에, 결합 평형을 맞추기 위하여 주조 등에 의해 복잡한 캐비티들을 형성할 필요가 없다.

스크류 로터들이 연속적인 고속 작동 등, 및 유사한 경우로 인해 열팽창될 때, 두 로터들이 미끄럼 접촉되도록 일정 반경을 가지는 피치 원주부는 처음에 서로 인접되어 구름 접촉됨으로써, 따라 소착의 발생이 방지될 수 있다. 결과적으로, 배기 성능을 희생하고서라도 소착을 방지하기 위해 스크류 로터들 사이의 맞물림 간극을 큰 값으로 설정해야 하는 종래의 문제점을 해결할 수 있다.

Claims

나선형 이끝면부와 이끝면부의 인접 턴들 사이에 나선형 그루브를 형성하는 이뿌리면부를 가지는 스크류 이를 회전 축선 둘레에 가지며, 암수 쌍을 형성하도록 반대의 스크류 관계로 짝을 이루는 스크류 로터와 결합되어 사용되는 스크류 로터로서,

상기 이끝면부와 상기 이뿌리면부 사이에 제공되며,상기 회전 축선과 직교하는 임의의 횡단면 상에 미리 결정된 각도 범위로 연장하고 일정한 반경을 가지는 원호를 형성하는 피치 원주부를 포함하는 스크류 로터.
제 1 항에 있어서, 상기 피치 원주부는 상기 이끝면부와 상기 이뿌리면부 사이의 대체로 중앙의 반경 방향 위치에 띠 형상으로 형성되는 스크류 로터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 피치 원주부의 상기 반경은, 상기 스크류 로터가 상기 짝 스크류 로터와 맞물릴 때, 서로 맞물린 상기 스크류 로터들의 상기 피치 원주부들 사이의 맞물림 간극이 상기 스크류 로터들 사이의 다른 맞물림 간극들보다 작도록 설정되는 스크류 로터.
제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 따른 스크류 로터에 의해 각각 구성되고, 서로 맞물리는 한 쌍의 암수 로터들;

흡기 포트와 배기 포트를 형성하고, 상기 로터들이 서로 팽행하게 연장하고 비접촉 맞물림 결합 상태로 서로 맞물리도록 상기 로터들을 그 내부에 수용하는 하우징; 및

상기 하우징과 상기 로터들 사이에 제공되고, 상기 흡기 포트와 소통하는 이송 단면에서 증가되는 반면 상기 배기 포트와 소통하는 이송 단면에서 감소되는 용적을 가지는 다수의 작동 챔버들을 포함하는 스크류 머신.
제 4 항에 있어서, 상기 스크류 로터들의 회전에 의해 상기 회전 축선의 축선 방향으로 유체가 이송되는 스크류 머신.