KR900000110B1

KR900000110B1 - 스크루 로우터 회전기계

Info

Publication number: KR900000110B1
Application number: KR1019860004978A
Authority: KR
Inventors: 쥰이찌 가나이; 아쓰시 마예하라; 마사노리 다나까
Original assignee: 호꾸에쓰 고오교오 가부시끼가이샤; 이시다 마사오
Priority date: 1985-06-29
Filing date: 1986-06-21
Publication date: 1990-01-20
Also published as: US4679996A; EP0211514B1; EP0211514A1; DE3668939D1; KR870000509A; CA1269966A; IN163958B; JPS628301U; JPH0320481Y2

Abstract

내용 없음.

Description

스크루 로오터 회전기계

제1a도 내지 제1d도는 본 발명에 의한 스크루 로우터의 제1실시예의 치형 곡선의 축직각 단면도.

제1a도는 이 치형 곡선의 일부를 생략한 전체 구성도.

제1b도는 수 로우터 치선부(齒先部)에 있어서의 부분 확대도.

제1c도는 그이 변형예인 수로우터의 치원부(齒元部)의 부분 확대도.

제1d도는 동변형예의 암 로우터 치선부의 부분 확대도.

제2a도 및 제2b도는 본 발명의 스크루 로우터를 짜넣었을 때의 압축기의 단면도.

제2a도는 선 A-A에 따르는 측단면도.

제2b도는 선 B-B에 따르는 횡단면도.

제3a도 내지 제3c도는 본 발명의 기초로 하는 스크루 로우터의 치형 곡선을 표시하는 단면도.

제3a도는 암, 수 양 로우터의 치형의 맞물림 직후의 위상을 표시하는 주요부 단면도.

제3b도는 이 치형 곡선의 주요부의 단면도.

제3c도는 토출측 단벽에 있어서의 투출공정 종료직전의 토출구 폐지시의 주요부 단면도.

제4도는 종래 제안되어 있는 스크루 로우터의 치형 곡선의 실시예 1의 주요부 단면도.

제5a도 내지 제5c도는 본 발명에 의한 수 로우터 및 종래 일반적으로 사용되고 있는 수 로우터 각각의 인선정부(刃先頂部)를 비교한 도면.

제5a도는 상기 수 로우터를 평면적으로 보았을 때의 치선정부의 설명도.

제5b도는 그의 축직각 단면도.

제5c도는 비틀어진 직각방향에서 보았을 때의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 수 로우터 2 : 암 로우터

3, 4 : 로우터의 회전중심 15, 16 : 피치원

18, 73, 76, 76' : 공간 75 : 시일스트립

본 발명은 압축성 유체를 압축하고, 또는 팽창시키면서 이송하는 스크루 로우터 기계에 관하여, 특히 그의 치형 곡선에 특징을 가지는 것이다.

본 발명에 있어서 회전기계란 압축기, 팽창기, 유체 모우터, 및 내연기관 등을 총칭한다. 일반적으로 압축성 유체의 압축기 등 회전기계에 사용되는 비대칭 치형을 가지는 스크루 로우터는, 그의 치형의 주요부분을 로우터의 피치원의 외측에 가지는 수 로우터와, 주요부분을 로우터의 피치원의 내측에 가지는 암 로우터와의 조합으로 이루어지며, 통상 복수개의 나선상 치(齒)를 구비한 수 로우터와 그와 치수(齒數)보다도 약간 많은 치수의 나선상 치를 가지는 암 로우터를 맞물려서, 수 로우터의 치선원(齒先圓)직경과, 암 로우터의 피치원 직경이 거의 같게 되도록 설정되어 있다.

이 형식의 한 쌍의 스크루 로우터를 축심이 서로 병행이며, 그 직경이 각각 로우터의 외경에 동등한 2개의 원통공간에서, 그 축심간의 거리가 상호의 반경의 합보다도 짧고, 또 축방향의 길이가 로우터의 축방향 길이와 동일한 실린더 공간을 가지는 케이싱내에 회동자재로 수납하여 그의 양 개구단을 단판으로 막음과 동시에, 그의 소요개소에 각각 유체의 흡입구 및 토출구를 뚫어설치하므로써, 스크루 압축기 또는 팽창기 등의 회전기계가 구성되어 있다.

상기 장치를 압축기로서 사용하는 경우에는, 암 로우터와, 수 로우터는 각각 반대방향으로 회전시키게 되지만, 이때의 암 로우터의 치형 곡선에 대하여 말하면, 그의 치홈을 형성하는 곡선중 회전방향 앞쪽의 곡선을 전진측 치형, 회전방향 후측의 곡선을 추종측 치형이라 칭하고, 수 로우터의 치형을 형성하는 곡선에 대하여서도 똑같이 그의 회전방향 앞쪽의 곡선을 전진측 치형, 회전방향 후측의 곡선을 추종측 치형이라 칭한다.

상기 장치를 팽창기로서 사용할 때에는, 각각의 곡선의 호칭이 반대로 되지만, 본 발명의 설명에서는 치형곡선에 관한 명칭은 모든 경우에 따라서 상기 정의에 따라 해설한다. 제3a도 및 제3b도는, 상기 스크루 로우터의 호전축에 직각인 평면에 의해 로우터를 정단했을 때에 보이는 각 치형 곡선을 표시하는 것으로, 제3a도는 암 로우터의 치형 추종측 치선 곡선과, 수 로우터 치형의 추종측 치선 곡선이 접촉하기 시작한 직후의 양 로우터의 치형의 위상을 표시하고 있고, 거기에서 수 로우터가 20°정도 회전하여 제3b도시의 위상, 즉 수 로우터의 치형 곡선의 최고부와 암 로우터 치형 홈의 최심부가 대향하는 상태를 거쳐 회전한다.

상기 치형 곡선은, 본 출원인의 출원중의 치형(한국 특허원 제85-1750호)이고 그의 특징은 다음과 같다. 즉, 도면중 1은 수 로우터, 2는 수 로우터(1)에 맞물리는 암 로우터로, 이들의 로우터(1,2)는 각각 회전중심(피치원중심)(3,4)을 중심으로 하여, 케이싱(도시하지 않음)내를, 화살표 방향으로 회전하므로써, 유체 압축기로서의 작용을 나타낸다. 15 및 16은, 각각 수 로우터(1) 및 암 로우터(2)의 피치원으로, 그의 회전중심(3 및 4)을 연결하는 직선은(15 및 16)의 접점(17), 및 피치전(17)을 지난다.

제3b도를 참조하여, 한국 특허원 제85-1750호에 의거 암 로우터 및 수 로우터의 치형 윤곽선을 설명한다.

(가) 암 로우터의 치형

어덴덤(Af)(alddendum)의 치선의 점(H₂)과 동 로우터의 피치원상의 전(A₂)과의 사이를 연결하는 곡선(H₂-A₂)을, 수 로우터의 치형상의 점(A₁)에 의한 창성곡선으로 하고, 순차적으로 A₁-B₂사이를, 점(A₂)에 있어서 상기 피치원에 접하는 직선상에서, 또한 동 치홈의 오목형의 중심(O₇)을 가지는 반경(R₇)의 번호, B₂-C₂사이를 수 로우터 치형의 일부인 원호(B₁-C₁)에 의한 포락선, D₂-E₂사이를, 암 로우터의 피치원 외축에 중심(O₁)을 가지는 반경(R₁)의 원호, C₂-D₂사이를, 상기 곡선(B₂-C₂,D₂-E₂)에 대한 공통접선, E₂-F₂사이를, 점(O₁)에 있어서 각 로우터의 회전중심을 연결하는 직선과 각(θ₁)을 이루고 교차하는 직선(O₁-E₂)의 연장선상에서 치홈 외측에 중심(O₂)을 가지는 반경(R₂)의 원호, F₂-G₂사이를, 직선(O₂-F₂)상에 중심(O₈)을 가지는 반경(R₈)의 원호로, 동 원호는 점(G₂)에 있어서, 암 로운터의 외경과 동일반경의 원호(G₂-H₂)에 접한다.

(나) 수 로우터의 치형

수 로우터 치형은, 디덴덤(Dm)(deddendum)의 치저의 점(H₁)과 동 로우터의 피치원의 점(A₁)과의 사이를 연결하는 곡선(H₁-A₁)을, 암 로우터 치선상의 점(H₂)에 의한 창성곡선으로 하고, 순차적으로 A₁-B₁사이를 암 로우터 치홈의 일부인 원호(A₂-B₂)에 의한 포락선, B₁-C₁사이를, 수 로우터의 회전중심에서 직선(3-4)에 대하여 각(θr₅)을 이루고 신장하는 반경선상에 중심(O₄)을 가지는 작은 반경(R₄)의 원호, C₁-D₁사이를 수로우터의 회전중심에 중심을 가지는 반경(R₅)의 원호, 또 D₁-E₁사이를 암 로우터 치홈의 일부인 원호(D₂-E₂)에 의한 포락선 F₁-₁사이를 똑같이 원호(E₂-F₂)에 의한 포락선 F₁-G₁사이를 똑같이 원호(F₂-G₂)에 의한 포락선에 의해 형성하고, 암 로우터 치형에는 어덴덤(Af)을, 수 로우터 치형에는 이 어덴덤(Af)에 디덴덤(Em)을 설치한다.

상기 치형에 있어서는 이하의 작용, 효과가 있다.

(1) 반경(R₄)의 원호(B₁-C₁)의 중심점(O₄)을, 수 로우터의 회전중심(3)에서 신장된 반경선상에서 또한 직선(3-4)에 대한 각(θr₅)의 법위를 성능저하를 초래하지 않는 정도의 범위(4°내지(°)로 규정하고, 상기 직선(3-4)에서 멀리 떨어지므로써, 수 로우터의 상기 원호(B₁-C₁)와 이 원호(B₁-C₁)에 의해 창성되는 암 로우터의 추종측의 포락선(B₂-C₂)과의 접촉점과 이 암 로우터의 치선측의 점(B₂)사이에 생기는 공간(18)의 용적(제3b도 참조)이 종래 제안되어 있는 일본국 특공소 56-17559호 공보기재의 나사 로우터 기계의 치형(제4도에 표시)의 공간(18')의 용적에 비교하여 더욱 작게 할 수가 있어, 암, 수 양 로우터가 맞물려, 회전을 진행하는 과정에서 상기 공간(18)이 팽창하여 진공공간을 조성하는 결과 생기는 동력손실도 적게된다.

(2) 암 로우터의 추종측 치형 곡선을 원호(B₁-C₁)에 의한 포락선(B₂-C₂)으로 하고, 또한 수 로우터의 전진측의 치형곡선의 일부를 원호(D₂-E₂)에 의한 포락선(D₁-E₁)으로 하였기 때문에 각각의 치형의 접동면이 면적접촉에 가까워지므로 해당 접동부에 있어서의 내마모성이 향상한다.

(3) 상기에 의해 치형 접동면이 면접촉에 가까워지기 때문에 압축작용 공간내에 분사되는 윤활유에 의해 쐐기 효과가 생겨 상기 접동면의 윤활 및 시일효과를 향상시킬수가 있고, 또한 내마모성도 향상하고 이 스크루 로우터의 장기수명화와 체적 효율의 장기적인 안정화를 도모할 수가 있다.

(4) 또, 암 로우터의 치저부 윤곽선을 선(C₂-D₂)이 선(B₂-C₂)과 선(D₂-E₂)에 접하는 공통접선으로 되어 있기 때문에, 제2a도에 표시하는 토출측 단벽(68)에 있어서, 암, 수 양 로우터가 맞물림을 진행하여 나가는 과정에서 생기는 공간(73)(제3(b)도 참조)내에 가두어진 압축기체 및 잔류하는 시일용 윤활유는, 토출공정 종료직전의 토출구가 닫힐 때에, 상기 암, 수 양 로우터의 치형의 곡선(D₁-E₁,D₂-E₂)의 이간(離間)에 따라, 제3c도에 표시한 바와 같이 인접하는 흡입측의 공간(49)(제2b도 참조)배출되기 때문에, 상기 압축기체나 시일용 윤활유를 과압축하는 일이 없다.

따라서 종래 일본국 특개소 58-214693호 공보 또는 특개소 58-131388호 공보등에서 제안되어 있는 것 같은 상기 토출측 단벽(68)에 바이패스 구멍을 설치하여, 상기 압축기체나 시일용 윤활유를 저압측의 작용공간내에 보내기 위한 수단이 불필요 하게 되어 진동, 소음이나 동력손실등을 방지할 수 있다.

(5) 기타 양 로우터의 치형을 절삭하는 커터 윤곽의 아래쪽을 넓힐 수가 있고, 이 커터의 압력각도 크게 할 수 있으므로, 치형의 가공정밀도의 향상과 장수명화를 도모할 수가 있다. 이상의 효과를 가지는 한편, 수 로우터의 정부(頂部)인 곡선(B₁-C₁)과 암 로우터의 전진측의 반경(R₁)의 원호(D₂-E₂)와의 접촉점 사이가 넓어지므로써 암 로우터와의 맞물림에 의한 밀봉의 폭이 넓어지게 되는 것과, 실린더 내주면과 수 로우터의 정부와의 밀봉부의 폭도 넓어지기 때문에, 상기 각 밀봉부의 마찰 및 압축열에 따르는 열확산이 나쁘고, 양 로우터 및 실린더와의 소부(燒付)가 생기기 쉽게 되는 염려가 있었다.

본 발명은 이상의 점에 비추어, 상기 한국 특허원 제85-1850호에 의해 제안된 제3a도 및 제3b도의 치형이 보유하는 상기(1) 내지(5)의 이점을 상실하는 일없이, 또한 상술의 수 로우터의 정부에 있어서 열확산을 양호하게 하므로서, 양 로우터의 소부를 방지하고, 또한 스크루 로우터의 장수명화를 시도하는 것과 압축작용공간에 있어서 누설을 적게하고 성능의 향상을 시도하는 것을 목적으로 하는 것이고, 암 로우터의 치형을 변경하는 일 없이, 수 로우터의 회전축에 수직인 면내에 있어서의 수 로우터의 치형의 정부에, 암 로우터의 회전중심과 수 로우터의 회전중심을 연결하는 직선에 거의 수직인 평탄부와, 이 평탄부에서 암 로우터측으로 돌출하는 시일 스트립을 형성하므로써 해결하려고 하는 것이다.

여기에 수 로우터의 회전중심과 암 로우터의 회전중심을 연결하는 직선이란, 암 로우터의 치형 윤곽선 및 수 로우터의 치형 윤곽선을 지상에 작도함에 있어, 기준선으로부터 암 로우터의 회전중심과 수 로우터의 회전중심을 연결하는 그린 직선을 말한다.

제2도는 본 발명 스크루 로우터를 짜넣어 구성한 압축성 유체의 압축기를 표시하고, 그의 제2a도는 동2b도에 있어서의 A-A선에 따르는 측단면도, 제2b도는 동2a도의 B-B선에 따라서 절단한 횡단면도이다. 도면중, 1은 수 로우터로, 도시하지 않은 원동기에 연결한 회전축(40)에 의해 회전구동됨과 동시에, 로우터(1)에 대해 축(40)과 대칭위치로 신정한 지지축(41)과 협동하여, 로우터(1)를 각 단판(42 및 43)의 축수부(44 및 45)에, 회전자재로 축받이되어 있다.

2는, 수 로우터(1)에 맞물린 암 로우터로, 상기 로우터(2)도 그의 각 단면에 연출하는 회전축에 의해 단판(42,43)에 회전자재로 축받이되어 있다. 46은, 1조의 서로에 맞물린 로우터(1 및 2)의 외주를 둘러싼 케이싱이고, 그의 길이 축방향 단면에서, 각각 유체흡입구(47)를 가지는 저압측 단판(42)과, 토출구(48)를 구비한 고압측 단판(43)을 연결하고, 로우터 치, 홈면, 케이싱 내벽 및 양 단판 내벽에 의해, 작용공간(49)을 형성하고, 또한 구획한다. 상기 작용공간(49)은, 케이싱내에 있는 작용 유체용의 저압통로(50) 및 고압통로(51)에 각각 연통하는 흡입구(47) 및 토출구(48)를 가진다.

케이싱(46)은 단면은, 원통상 공간을 평행으로 2개 나란히 하여, 그의 중심축간 거리가 각 원통공간의 반경의 합보다 작고, 따라서 양 원통공간은 상호 겹친 부분을 가지는 실린더을 형성하고, 양 공간내벽이 교차하는 개소에 능선(52)이 나타난다.

암 로우터(2)는, 1조(條)의 각 나선홈이 회전축(길이)방향에 따라, 상기 축회전에 통상 200°정도 비틀어진 6개의 홈을 구비하며, 상기 홈은 그외 대부분이 로우터(2)의 피치원의 내측에 있고, 홈 사이를 구획하는 치의 높이는 피치원주 보다 약간 돌출하고, 또 상기 홈형은, 거의 안에 오목의 곡선으로 되어있다.

수 로우터(1)는, 통상 4조의 나선 치를 구비하고 있으며, 각 치조(齒條)는 회전축(길이)방향에 따라, 회전축 회전에 약300°의 비틀어짐이 주어져 있다. 상기 치조의 치 높이는 일부 동 모우터의 피치원주의 내측으로 신장하는 외에, 그의 대부분은 상기 피치원의 외측에 위치하고, 치조와 인접하는 치조와의 사이에는 암 로우터(2)의 치가 들어가는 홈이 설치되어 있고, 그의 치형 단면은 대략, 외측에 볼록한 곡선으로 되어 있다. 작용공간(49)은, V자형으로 구획되어, 로우터의 회전에 의해 저압측 단판(42)의 흡입구(47)와 상기 작용공간과의 연통이 닫아진 후, 양 로우터의 치형의 맞물린 선의 이동(로우터의 회전에 따르는 상대적인)에 따라, 상기 구획된 작용공간의 용적이 닫아진 때에 있어서의 그것에 비하여 축소하고, 그 사이에 유체가 단열 압축되어 고압, 고온으로 되서, 마침내 상기 작용공간이 고압측 단판(43)에 착설된 토출구(48)에 연통하였을 때 고압실(51)측으로 돌출한다.

그사이, 로우터 치, 홈면 사이의 맞물림, 케이싱 내벽과의 사이의 접동면 및 로우터 단면과 단판내 측면과의 사이에 접동면의 윤활 및 기밀유지(시일작용) 및 압축성 유체의 단열압축에 의한 온도 상승을 냉각하기 위하여, 냉각한 윤활유를 노즐(53)을 통해서 작용공간내에 분사하도록 되어 있다.

본 발명은, 이상의 압축기등 회전기계에 사용하는 스크루 로우터의 치형 곡선에 관한 것으로, 상기 제2 내지 제4도에 표시한 각 부의 명칭과 동일한 것은 동일기능을 가지는것이기 때문에 동일 부호를 사용하여 설명한다.

제1a도는 본 발명의 실시예 1의 스크루 로우터의 치형 곡선의 단면도, 제1b도는 수 로우터 정부의 부분확대도로 암 로우터와 수 로우터의 각 회전축에 직교하는 1개의 평면으로 절단했을때에 그의 절단면에 볼 수 있는 치형 곡선을 표시하고, 도면중 1은 수 로우터, 3은 그의 회전중심, 즉 수 로우터 치형의 피치원(15)의 중심으로, 수 로우터(1)는, 암 로우터(2)와 맞물려서 회전중심(3)의 둘레에 화살표방향으로 회전한다.

2는 암 로우터, 4는 그의 회전중심, 즉 암 로우터 치형의 피치원(16)의 중심이기도 하고, 상기 로우터(2)는 수 로우터(1)와 맞물려서 회전중심(4)의 둘레에 화살표방향으로 회전한다.

17은 피치점으로 점(3,17 및 4)은 일직선상에 있고, 피치원(15,16)은 피치점 (17)에 있어서 외접하고 있다. 또 18은, 치형 사이에 생기는 진공공간(진공 조성공간)이다. 또, 암 로우터의 치형 곡선은 한국 특허원 85-1750호에 의해 제안한 치형 곡선과 동일한 곡선을 사용한다. 또, 도면중 부호(Af)는 암 로우터의 피치원(16)의 외측에 형성한 어덴덤, 부호(Dm)는 수 로우터의 피치원(15)의 내측에 형성한 디덴덤, 수 로우터의 치형 곡선상의 점(A₁)은 피치원(15)상의 점, 암 로우터의 치형 곡선상의 점(A₂)은 피치원(16)상의 점이다.

(1) 암 로우터의 치형 곡선

(가) 추종측 곡선(치선으로부터 치저측으로 향하는 곡선)

(a) 선(H₂-A₂) : 수 로우터 치형 선상의 피치원(15)과 교차하는 점(A₁)에 의해 창성된 곡선, 암 로우터(2)의 피치원(16)상의 점(A₂)에서 선(A₂-B₂)과 접한다. (b) 선(A₂-B₂) : 피치원(16)에 점(A₂)에 있어서 외접하는 직성상의 위치하고, 또한 치홈의 오목형의 외측에 위치하는 중심(O₇)을 가지는 반경(R₇)의 원호. (c) 선(B₂-C₂) : 수 로우터 치형곡선의 일부인 원호(B₁-C₁)에 의해 형성되는 포락선으로서, 점(B₂)에 있어서 (A₂-B₂)과 접선상에 연결된다. (d) 선(C₂-D₂) : 수 로우터의 치형 곡선의 일부인 원호(B₁-C₁)에 의해 형성되는 포락선(그의 연장선은 직선(3-4)과 점(C₂')에서 교차한다)과, 직선(3-4)상에 있고, 피치원(16)의 외측에 중심(O₁)을 가지는 반경(R₁)의 원호와의 공통접선, 또한 이 선(C₂-D₂)은 점(3)을 중심으로 하는 반경(R₅)의 원호와 같은 정도의 매끄러운 곡선으로 하여도 좋다.

(나) 전진 치형 곡선(치저측으로부터 치선으로 향하는 곡선)

(e) 선(D₂-E₂) : 직선(3-4)상에 있고 피치원(16)의 외측에 위치하는 중심(O₁)을 가지는 반경(R₁)의 원호 점(E₂)에서 곡선(E₂-F₂)에 접한다. 그의 한쪽의 연장선은, 직선(3-4)과 점(D₂')에서 교차한다. (f) 선(E₂-F₂) : 직선(3-4)상에 있어, 암 로우터의 피치원(16)의 외측에 위치하는 점(O₁)을 중심으로 하고, 또한 직선(3-4)과의 사이에 각(θ₁)을 이루는 직선(O₁-E₂)의 연장선상에 있어서, 점(O₁)이란 점(E₂)에 관하여 반대측의 위치에 중심(O₂)을 가지는 반경(R₂)의 원호. 단, 치홈속에 대하여 볼록면상으로 형성되어 점(F₂)에 있어서 곡선(F₂-G₂)에 접한다. (g) 선(F₂-G₂) : 직선(O₂-F₂)상에 있어, 치홈의 오목형의 외측에 중심(O₈)을 가지는 반경(R₈)의 원호. 점(F₂)에서 원호(E₂-F₂)에 접하고, 또한 점(G₂)에서 암 로우터의 외경과 동일반경의 원호와 접한다. (h) 선(G₂-H₂) : 암 로우터의 외경과 동일반경을 가지는 원호로, 그의 길이는 수 로우터의 PCD(피치원의 직경)의 0.01내지 0.004배 정도로 한다.

(2) 수 로우터의 치형 곡선

이상의 암 로우터의 치형 곡선에 대한 수 로우터의 치형 곡선을 이하의 곡선에 의하여 형성한다.

(가) 주종측 곡선(치원으로부터 치선측으로 향하는 곡선)

(a) 선(H₁-A₁) : 암 로우터 치형상의 점(H₂)에 의해 창성된 선. 점(H₁)에서 수 로우터 치저원에 접한다. (b) 선(A₁-B₁) : 암 로우터 치형의 일부인 원호(A₂-B₂)에 의해 창성되는 포락선. 점(B₁)에서, 곡선(B₁-C₁)과 접한다. (c) 선(B₁-C₁) : 직선(3-4)과 점(3)에 있어서 각(θ₅)을 사이에 두고 교차하는 수 로우터의 회전중심에서 연장하는 반경선(R₅)상에 중심(O₄)을 가지는 반경(O₄)의 볼록한 원호. 단 각(θ₅)은 4°내지 8°의 사이에서, 비교적 크고, 그 결과, 중심(O₄)의 직선(3-4)에 대하여, 멀리 떨어진 위치에 있다. 반경(R₄)은 수 로우터의 PCD의 0.05내지 0.07배 정도로 한다. (d) 선(C₁-WL₁) : 점(C₁)에 있어서 상기 원호((B₁-C₁)에 접하고, 또한 점(C₁)과 점(WL₁)을 연결하는 직선. 점(WL₁)은 직선(3-4)에 관하여 점(C₁)측에 있고, 또한 상기 직선(3-4)에서 소정치수만큼 떨어져 있다.

(나) 전진측 곡선(치선으로부터 반대측의 치원측으로 향하는 곡선)

(e) 선(D₃-E₁') : 직선(3-4)에 관하여 상기 반경선(R₅)과 반대측으로 위치하고, 직(3-4)과 점(3)에 있어서 각(θ₆)을 사이에 두고 교차하는 수로우터의 회전중심에서 연장하는 반경선(R₁₀)상에 중심(O₆)을 가지는 짧은 반경(R₆)의 볼블록한 원호. 단 각(θ₆)은 3°내지 6°정도로 하고, 반경(R₆)은 수 로우터의 PCD의 0.05 내지 0.07배 정도로 한다. 또 선(D₃-E₁')의 후술하는 선(E₁'-E₁) 및 선(WL₂-D₃)이 작도된 후, 이 2개의 선에 점(E₁'), 점(D₃)에 있어서 각각 접하는 작은 반경의 볼록원호 또는 유사의 곡선으로서 지장이 없다. (f) 선(E₁'-E₁) : 암 로우터의 진입측의 치선곡선의 일부인 반경(R₁)의 원호(D₂-E₂)의 이동에 의해 형성되는 포락선 점(E₁')에서 원호(D₃-E₁')에 접한다.

(g) 선(D₃-WL₂) : 직선(3-4)에 수직이고, 또한 점(D₃)에 있어서 원호(D₃-E₁')에 접하는 직선. 점(WL₂)은 직선(3-4)에 관하여 점(D₃)측에 있고, 상기 직선(D₃-WL₂)의 연장선에 따라서 직선(3-4)과 소정치수 만큼 떨어져 있다. (h) 선(E₁-F₁) : 암 로우터의 치형의 진입측의 치선 곡선의 일부인 반경(R₂)의 원호(E₂-F₂)에 의해 형성되는 포락선, 점(E₁)에 있어서, 포락선(E₁'-E₁)에 접한다. (i) 선(F₁-G₁) : 암 로우터의 치형의 진입측의 곡선의 일부인 반경(R₈)의 원호(F₂-G₂)에 의해 형성되는 포락선. 점(F₁)에 있어서 포락선(E₁-F₁)에 접한다. (j) 선(G₁-H₁) : 점(G₁)과 점(H₁)을 연결하는 오목한 곡선.

(다) 시일스트립(75)

(k) 선(WD₁-WD₂) : 수 로우터의 외경과 동일 반경의 원호(81)상에 양단의 점(WD₁) 및 (WD₂)을 가지고, 선(WD₁-WD₂)은 수 로우터의 외경과 동일반경의 원호라도 또는 직선이라도 좋다. 점(WD₁및 WD₂) 은 선(3-4)에 수직방향으로 각각 길이 W/2만큼 선(3-4)에 떨어져 있다.

(I) 선(WD₁-WL₁) 및 선(WD₂-WL₂) : 상기 선(WD₁-WD₂)의 양단의 점(WD₁), 점(WD₂)과 상기 직선(C₁-WL₁,D₃-WL₂)상의 2개의 점(WL₁), 점(WL₂)을, 직선(3-4)의 양측에 있어서 각각 연결하는 직선. 선(WD₁-WL₁) 및 선(WD₂-WL₂)은 그의 연장선이 수 로우터의 치선 곡선의 윤곽선의 외측에 있어서 직선(3-4)과 평행하든가, 또는 각(θ₇)에서 교차한다. 따라서, 각(θ₇)은 0 내지 45°의 범위로 한다. 선(WD₁-WL₁) 및 선(WD₂-WL₂)의 연장선은 직선(3-4)상에서 교차시키는 것이 바람직하고, 또 상기 점(WL₁)은 상기 선(D₃-WL₂)의 연장선상에 위치시키는 것이 바람직하다. 또한, 선(WD₁-WL₁)은 점(WD₁)을 통과하여 선(C₁-WL₁)에 접하는 원호에 대신하고, 선(WD₂-WL₂)은 점(WL₂)를 통과하여 선(D₃-WL₂)에 접하는 원호에 대신할 수가 있다. 또, 가공공구의 압력각이 항상 정(正)이 되도록 하기 위하여, 수 로우터의 치원부의 점(A₁-B₁)사이를 제1c도에 표시한 바와 같이, 점(A₁)에 있어서의 집선(A₁-H₁ ^')과 처지원의 선(G₁-H₁)에 접하는 반경(R₉)의 원호(H₁-H₁ ^')로 연결하는 한편, 암 로우터의 치선의 점(A₂-H₂)사이를 제1d도에 표시한 바와 같이 점(A₂)과 점(H₂ ^')사이를, 상기 수 로우터의 치원의 선(A₁-H₁ ^')사이를 포락선으로 하고, 점(H₂')과 점(H₂)사이를 상기 반경(R₉)의 원호를 형성하여도 좋다.

이때의 원호(R₉)의 크기는 수 로우터의 PCD의 0.01∼0.07배 정도로 한다. 기타 상기 실시예에 있어서, 수 로우터에 형성하는 시일스트립(75)의 선(WD₁-WL₁) 및 선(WD₂-WL₂)을 다음과 같은 선으로 하면, 시일스트립(75)의 형성이 용이하게 된다.

(m) 선(WD₁-WL₁) : 점(WD₁)에 있어서 선(WD₁-WD₂)에 교차하는, 또한 점(WL₁)에 있어서 상기 선(C₁-WL₁)에 접한다. 반경을 수 로우터의 PCD의 0.1 내지 0.3배로 한 원호.

(n) 선(WD₂-WL₂) : 점(WD₂)에 있어서 선(WD₁-WD₂)에 교차하고, 또한 점(WL₂)에 있어서 상기 선(D₃-WL₂)에 접한다. 반경을 수 로우터의 PCD의 0.1 내지 0.3배로 한 원호.

이상 상술한 바와 같이 본 발명은 한국 특허원 제85-1750호에서 제안한 상기 제3b도에 표시하는 암, 수 양 로우터의 치형 곡선을 기본으로 하여 이상에 기재한 치형 곡선으로 하므로써, 종래의 치형 구성에 있어서의 특징, 및 암, 수 양 로우터의 추종측에 생기는 진공공간을 작게 하는 것, 상기 양 로우터의 맞물림에 의해 생기는 각 접동부의 밀봉 및 내마모성의 향상, 또 토출공정 종료직전의 토출구 폐지시에 잔류 유체의 과압축에 의해 생기는 진동, 소음 동력손실의 방지, 더욱 가공구의 장수명화 등의 작용, 효과를 그대로 보유하고, 또한 이하의 작용, 효과를 부가할 수가 있다.

(1) 암 로우터의 처저부(제1a도 및 제1b도)의 곡선 (B₂-C₂-C₂-E₂)과 수 로우터의 치선부의 곡선(B₁-C₁) 및 곡선(D₃-E₁')사이에는 시일스트립(75)을 통해서 성능을 저하시키지 않는 정도의 약간의 공간(76,76')이 형성되지만, 이 공간내에 운전중 압축작용 공간내에 분사된 윤활유의 일부가 잔류하고, 상기 암 로우터의 치저부 및 수 로우터의 치선부의 냉각작용을 행한다.

또한 상기 윤활유에 의해, 상기 암 로우터의 치홈의 각 곡선과 수 로우터의 치형 곡선의 일부인 선(B₁-C₁) 및 선(D₃-E₁')사이의 각각에 있어서의 밀봉과 윤활작용도 동시에 행하게 되므로 양 로우터의 소부에 의한 문제점과 누설에 의한 성능저하를 방지할 수 있다.

또 실린더 내주면(80)(제5b도 참조)과 상기 수 로우터의 치선부 사이에 있어서도 상기와 같이 상기 공간(76,76')내에 잔류하는 시일용 윤활유에 의해 이 치선부의 밀봉과 냉각 및 윤활이 행하여지므로 누설도 적고, 또한 소부에 의한 문제점이 없다.

(2) 종래 일반적으로는, 수 로우터의 치선정부에 시일스트립(75)을 설치하는 경우, 제1b도에 표시하는 직선(WL₁-C₁) 및 직선((WL₂-D₃)부는, 가공공구의 절인(切刃)의 형상을 간소화하기 위해 수 로우터의 비틀어진 직각방향(S-S) (제5도a도 참조)에 대하여, 제5c도에 표시하는 파선(破線)(78,79)과 같이 직선적으로 가공하는 것이 통례이었다.

여기서, 제5a도는 회전축(Y)에 대하여 수 로우터를 평면적으로 본 도면이고, 제5b도는 회전축(Y)에 대해서 직각인 단면(R-R)을 표시하고, 제5c도는 회전축(Y)에 대하여 비틀어진 각(θ₉)을 이루는 중심선(y)에 대해 직각인 단면(S-S)을 표시한다.

그래서, 회전축(Y)에 대해 직각단면(R-R)방향에서 보았을때는 제5b도에 표시하는 파선(78',79')과 같이 시일스트립(75)의 골짜기에서 치원측으로 향해 완만한 곡선으로 늘어지게 된다. 즉, 실린더 내주면에 대한 패킹부분으로서는 상기 시일스트립(75)만으로 되고, 따라서 압축작용 공간에서의 기체의 누설에 대해서는 충분한 밀봉을 할 수 없었다.

한편, 본 발명에 있어서는 상술한 바와 같이, 암, 수 양 로우터의 치형의 윤곽선은 모두 회전축에 수직인 면에 있어서의 윤곽선으로 규정되기 때문에, 제1b도의 선(WL₁-C₁) 및 선(WL₂-C₃)사이는 각각 회전축(Y)에 대해서 직각인 단면(R-R)에 있어서 직선으로 형성되어 있어서, 비틀린 각의 중심선에 직각인 단면내에서는 시일스트립(75)의 골짜기에서 치원측으로 행해 매달려 올라가는 곡선이 된다.

따라서 제1a도 및 제1b도 표시한 곡선(B₁-C₁) 및 곡선(D₃-E₁')은 실린더 내주면(80)(제5b도 참조)에 대해서 보다 근접하게 되므로, 종래에 비해서 밀봉정밀도가 향상한다. 환언하면, 상기 비틀린 각의 중심선에 직각인 단면에 있어서는 제5c도에 표시한 실선(90,91)과 같이 시일스트립 골짜기부에서 수 로우터의 치원부에 이르는 플랭크(flank)의 양어깨는 볼록면성의 곡선으로 된다.

이상에 의해, 상기 실린더 내주면(80)과 수 로우터 치선사이의 패킹부분은 상기한 곡선(B₁-C₁), 시일스트립(75), 곡선(D₃-E₁')의 각각에 의해, 보다 확실하게 밀봉되기 때문에, 압축작용 공간 사이의 기체의 누설을 작게 할 수가 있다. 따라서 성능의 향상이 도모된다.

(3) 또한, 종래 일반적인 시일스트립의 형성방법으로서는, 일본국 특공소56-17559호 공보 등으로 개시되어 있는 바와 같이, 우선 수 로우터의 랜드의 윤곽을 암 로우터의 홈의 곡선으로 관련시켜 설정한 후에, 상기 수 로우터 랜드의 선단을 시일스트립을 남기고 일정의 깊이로 잘라놓는 등의 방법으로 행하였다. 그래서, 암 로우터의 치홈과, 상기 수 로우터의 랜드의 잘라놓은 부분과 경계부분에 있어서, 상기 랜드의 곡선이 불연속으로 되어 상기 암 로우터의 치홈과의 접속부에 있어서의 밀봉이 불완전하였다.

한편 본 발명은, 수 로우터의 치선부에 시일스트립을 미리 설정하고, 또한 시일스트립의 골짜기에 점(WL₁)에서 뻗은 직선(WL₁-C₁)을 곡선(B₁-C₁)에 접하도록 형성하고 있기 때문에, 상기 곡선(B₁-C₁)과 이 곡선의 포락선에 의해 형성되는 암 로우터의 치홈과의 사이에 있어서 맞물림 부분을 상기 포락선의 부분에 있어서는 면 접동으로 할 수가 있어 이 접동부의 밀봉이 확실하다.

다음 표에 본 발명의 치형의 각부의 반경(R) 및 각(θ)의 크기를 표시한다.

[표1]

Claims

축선이 평행이고 또한 서로 교차하는 2개의 원통상의 벽면을 내주벽으로 형성하고, 축방향 양단을 상기 축선에 수직인 단벽으로 폐쇄한 공간을 형성한 케이싱과, 상기 공간내에 있어서 상기 축선에 따라서 각각 외주에 나선상의 융기조를 형성한 수 로우터와, 외주에 상기 수 로우터의 융기조를 받아들이는 나선상의 오목조를 형성한 암 로우터를 회전 자재로 또한 서로 맞물리게 하여 배설하고, 상기 양 로우터를 맞물려 회전시키므로써, 상기 케이싱의 상기 축방향의 한쪽의 단부에서 양 로우터와 케이싱의 내벽에 의해 형성되는 작용공간에 도입되는 압축성 유체를 압축 또는 팽창시키면서, 상기 케이싱의 다른 쪽의 단부에 형성한 토출구에 토출시키는 스크루 로우터 회전기계에 있어서, 상기 암 로우터는, 그의 회전축에 수직인 면에 있어서의 치형의 윤곽선은, 수 로우터와의 맞물림 회전에 피치원 외측에 형성되는 어덴덤(Af)을 제외한 오목조의 주요부가 피치원내에 형성되고, 상기 수 로우터는 그의 회전축에 수직인 면에 있어서의 치형의 윤곽선은, 상기 융기조의 기부에 있어서 암로우터와의 맞물림 회전의 피치원내에 형성되는 디덴덤(Dm)을 제외한 피치원 외측에 형성됨과 동시에, 상기 암 로우터의 오목조 처형의 윤곽선은, 어덴덤(Af)상의 2개의 점(G₂,H₂)사이를 암 로우터의 회전중심을 중심으로 하는 원호, 어덴덤(Af)상의 점(H₂)과 암 로우터의 피치원상의 점(A₂)과의 사이를 수 로우터의 피치원상에 있어서의 수 로우터의 치형 윤곽선상의 점(A₁)에 의해 형성되는 창성곡선으로 하고, 점(A₂) 과 점(B₂)사이를 상기 점(A₂)에 있어서 빼낸 암 로우터의 피치원에 대한 접선상에 위치하고 또한 암 로우터의 치형의 외측에 위치하는 점(O₇)을 중심으로 하는 반경(R₇)의 볼록한 원호로 하고, 점(B₂)과 점(C₂)와의 사이를 수 로우터의 치형 윤곽선의 일부인 원호(B₁-C₁)의 이동에 의해 형성되는 포락선, 점(D₂)과 점(F₂)과의 사이를 수 로우터의 회전중심과 암 로우터의 회전중심을 연결하는 선상에 위치하고, 암 로우터의 피치원의 외측에 위치하는 점(O₁)을 중심으로 하는 반경(R₁)의 오목한 원호, 점(C₂)과 점(D₂)과의 사이를 점(C₂)에 있어서 상기 포락선(B₂-C₂)에 접하고 또한 점(D₂)에 있어서 상기 원호(D₂-E₂)에 접하는 직선 또는 근사의 오목한 곡선, 점(E₂)과 점(F₂)과의 사이를 상기 점(O₁)을 지나 상기 수 로우터의 회전중심과 암 로우터의 회전중심을 연결하는 선에 대해서 각(θ₁)에서 교차하는 선상에 있어서 암 로우터의 오목조 치형 윤곽선에 관하여 상기 점(O₁)과 반대측에 위치하는 점(O₂)을 중심으로 하는 반경(R₂)의 볼록한 원호, 점(F₂)과 점(G₂)과의 사이를 상기 점(O₂)과 점(F₂)을 연결하는 선상에 위치하고 암 로우터의 치형 윤곽내에 위치하는 점(O₈)을 중심으로 하고 또한 상기 원호(G₂-H₂)에 접하는 블록한 원호로 하고, 상기 수 로우터의 융기조의 윤곽선은 디덴덤(Dm)상의 점(H₁)과 수 로우터의 피치원상의 점(A₁)과의 사이를 암 로우터의 피치원상에 있어서의 상기 점(A₂)에 의해 형성되는 창성곡선, 점(A₁)과 점(B₁)과의 사이를 암 로우터의 치형 윤곽선인 원호(A₂-B₂)의 이동에 의해 형성되는 포락선, 점(B₁)과 점(C₁)과의 사이를 수 로우터의 회전중심을 지나 이 수 로우터의 회전중심과 암 로우터의 회전중심을 연결하는 선에 대하여 각(θ₅)에서 교차하는 직선상에 위치하고, 상기 수 로우터의 회전중심과 암 로우터의 회전중심을 연결하는 선에서 미리 정한 거리만큼 떨어져서 위치하는 점(O₄)을 중심으로 하고 점(B₁)에 있어서 상기 포락선(A₁-B₁)에 접하는 반경(R₄)의 볼록한 원호, 점(E₁')과 점(E₁)과의 사이를 암 로우터의 치형 윤곽선의 일부인 상기 원호(D₂-E₂)의 이동에 의해 형성되는 포락선, 점(E₁)과 점(F₁)과의 사이를 암로우터의 치형 윤곽선의 일부인 상기 원호(E₂-F₂)의 이동에 의해 형성되는 포락선, 점(F₁)과 (G₁)과의 사이를 암 로우터의 치형 윤곽선의 일부인 상기 원호(F₂-G₂)의 이동에 의해 형성되는 포락선, 상기 점(C₁)과 (E₁')과의 사이에 있어서의 점(C₁)과 점(WL₁)과의 사이는 점(C₁)에 있어서 상기 원호(B₁-C₁)에 접하고 상기 수 로우터의 회전중심과 암 로우터의 회전중심을 연결하는 직선에서 소정거리만큼 점(C₁)측에 떨어진 점(WL₁)과 점(C₁)을 연결하는 직선, 점(WL₂)과 점(D₃)과의 사이는 상기 양 로우터의 회전중심을 연결하는 직선을 끼고 점(WL₁)과 반대측에 소정거리만큼 떨어진 점(WL₂)과 상기 점(E₁')에 근접한 위치에 있는 점(D₃)을 연결하는 직선, 점(D₃)과 점(E₁')과의 사이는 점(D₃)에 있어서 상기 직선(WL₂-D₃)에 접하고 점(E₁')에 있어서 상기 포락선(E₁'-E₁)에 접하는 중심각이 작고 반경(R₆)이 볼록한 원호로 형성되고, 또한 상기 점(WL₁)과 점(WL₂)과의 사이에, 상기 양 로우터의 회전중심을 연결하는 직선에 교차하고 또한 수 로우터의 외경과 동일 반경의 원호상의 2개의 점(WD₁,WD₂)을 연결하는 직선 또는 근사의 선(WD₁-WD₂)과 상기 양 로우터의 회전중심을 연결하는 직선의 양측에 각각 위치하고 상기 점(WD₁)과 점(WL₁) 및 점(WD₂)과 점(WL₂)을 각각 연결하는 선(WD₁-WL₁) 및 선(WD₂-WL₂)으로 둘러싸이는 시일스트립부를 가지며, 이 시일스트립부의 선(WD₁-WL₁)과 선(WD₂-WL₂)의 연장선은 수 로우터의 치형의 윤곽선의 외측에 있어서 교차하도록 형성된 것을 특 WLD으로 하는 스크루 로우터 회전기계.