WO1992009807A1 - Compresseur a vis du type a jet de fluide - Google Patents
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- F04C29/0021—Systems for the equilibration of forces acting on the pump
- F04C29/0035—Equalization of pressure pulses
Definitions
- the present invention relates to a liquid injection type screw compressor, and particularly to a structure of a male rotor.
- a conventional liquid-injection screw-type compressor of this type has a casing 12, which is formed in a longitudinal direction.
- a suction port is provided with the end face as a suction side, and a discharge port 11 is provided with the other end face as a discharge side. It has a structure that incorporates a pair of rotors 13, 13 that rotate with the meshing of the teeth.
- the compressed gas is sucked into the rotor tooth space 15 from the suction port of the casing ⁇ , and each of the rotors 13 is compressed as a compression process.
- the rotor 1 is compressed by the reduction of the space in the tooth space 15 and is discharged from the discharge port U of the casing 12 as a discharge step. It has become so .
- the rotor tooth space 15 communicates with the discharge port 11 of the casing 12, and the rotation of each of the rotors 13 and 14 causes The internal compressed gas is discharged to the discharge port 11 until the volume of the tooth space space 15 is reduced to zero.
- This discharge process is shown in FIGS. 11 to 13 according to the shape of the discharge path that connects the rotor one tooth space 15 and the discharge port 11. It is divided into the following three steps.
- the first process is performed as follows.
- the direction of discharge of the compressed gas from the rotor-tooth space ⁇ 5 is determined by the low-tooth-tooth space.
- the discharge direction of the compressed gas from the rotor one tooth space space ⁇ 5 is changed to the rotor one tooth space space 15 as shown in FIG. It is in a state where it is only in the axial direction, and is in a so-called semi-closed state in a so-called discharge process.
- the third step is a so-called discharge step in which there is no discharge path connecting the above-mentioned one-to-one tooth space and the discharge port 11. In a completely closed state.
- tooth surfaces of the rotors 13 and 14 are sufficiently lubricated by a liquid such as oil injected into the casing ⁇ to compress the compressed gas.
- a liquid such as oil injected into the casing ⁇ to compress the compressed gas.
- the rotation speed of the rotors 13 and 14 increases, the discharge resistance of the liquid to the tooth surface increases, so that the second half of the discharge process is performed.
- the liquid compression phenomenon described above may occur even in the closed state.
- the compressed gas is light gas such as hydrogen or helium
- liquid is sealed in the rotor groove space in the half-closed state or fully closed state of the discharge process. It has become easier to be trapped.
- the present invention has been made in view of the above-described problems, and is intended to maintain a compression efficiency in a half-closed state and a fully-closed state in a discharge step of a compressed gas while maintaining compression efficiency. It is an object of the present invention to provide a liquid injection type screw compressor having a structure capable of preventing a rapid rise in pressure of liquid due to a liquid compression phenomenon.
- the liquid-jet screw compressor according to the present invention has a casing having one end in a longitudinal direction serving as a suction side and the other end serving as a discharge side, and the casing. It has a pair of male rotors and a female rotor, which are assembled and assembled together.
- the male rotor has a convex tooth form with an outer radius R and a Z-number of teeth and a helical force.
- a chamfer is applied to a corner of an end face of the casing facing the discharge side of the casing, and the area of the chamfer is defined by the male rotor.
- the angle 0 s is greater than the tooth tip of the convex tooth form.
- the corner of the end face facing the discharge side of the casing of the male rotor has a flat surface, it can be used in the compressed gas discharge process.
- the rotor In the semi-closed state or fully closed state, the rotor is enclosed in the rotor tooth space surrounded by the male rotor and the female rotor.
- the rotor tooth space is formed by the corners of the male rotor. The space communicates with the mouth-to-tooth space during the casing suction process, and the liquid is pushed out to the rotor space during the suction process.
- the chamfer of the male rotor is formed by one curved surface or a flat surface.
- FIG. 1 is a front view of a discharge side of a casing showing one embodiment of a preferred liquid injection type screw compressor according to the present invention.
- FIG. 2 is a side view of a part of the male rotor on the 4 discharge side
- FIG. 3 is a front view of a part of the male rotor on the discharge side
- FIG. 4 is A in FIG. — Sectional view of line A
- Fig. 5 is a front view of a part of the male rotor chamfered in a plane
- Fig. 6 is a perspective view of a part of the same rotor
- Fig. 7 is Fig. 6
- Fig. 8 is a cross-sectional view of the A-A line part of Fig. 8.
- Fig. 8 is a front view of a part of the male rotor chamfered into a curved surface
- Fig. 8 is a front view of a part of the male rotor chamfered into a curved surface
- FIG. 9 is a side view of a part of the same rotor
- Fig. 10 is Fig. 11 is a perspective view of the same
- Fig. 11 shows the discharge direction of the compressed gas from the rotor tooth space of the conventional liquid injection type screw-type compressor
- Fig. 12 is a front view showing the radial and axial directions
- Fig. 12 shows the discharge direction of the compressed gas from the rotor tooth space in the rotor is the axial direction of the rotor tooth space.
- Front view showing the state Fig. 13 is a front view showing a state in which the discharge path that connects the rotor tooth space and the discharge port is closed
- Fig. 14 is a rotor tooth space that is the same as in the above.
- FIG. 15 is a side view of the state where the rotation of the port has been advanced.
- FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 15,
- FIG. 5 is a perspective view of the same, and
- FIG. 18 is a cross-sectional view taken along the line B-B of FIG.
- FIG. 1 denotes a casing, and inside the casing 1, a pair of male rotors 1 and 2 having helical teeth are provided. And a female rotor 13 are incorporated in a mutually interlocking manner.
- the cylindrical rotor 2 and the female rotor 3 are axially supported by bearings provided at both ends of the casing 1 in parallel to each other. It is designed to rotate within the single ring.
- one end of the casing 1 is provided with a suction port serving as a suction side, and the other end is provided with a discharge port 4 serving as a discharge side.
- the male rotor 12 is a convex toothed rotor having Z teeth and an outer radius R, and a corner of the end face 5 facing the suction side of the casing 1.
- the corner is formed with a surface and a beveled portion 6 provided with a bevel. As shown in FIGS. 3 and 4, this surface and the surface of the portion 6 are flat, and the surface of the surface, the surface of the portion and the tooth of the male rotor 2 are provided.
- the connecting part of the surface is
- ⁇ in the figure is a confinement line where compressed gas is compressed.
- the area of this surface and the portion 6 has a convex shape in which the rotation direction of the male rotor 2 (the direction of the arrow in the figure) is centered on the rotation axis of the male rotor 2.
- the angle 0 S from the tooth tip A of the tooth form is 1 10 ° s ⁇ 35 ° ...... (1)
- the face chamfered portion 6 ′′ has a radial face of the male rotor 12, an amount of chamfer D r, and an axial face.
- D s be the weighing amount.
- the cutout amounts Df and Ds of the respective surfaces are cut out from the above ranges (1) and (2).
- the shape of the chamfered portion 6 may be, for example, a shape in which the points P and Q are linearly notched, or a shape in which an arc-shaped curved surface is cut along a corner. The shape is good.
- the female rotor 3 is a concave toothed mouth, and comes into contact with the male mouth 1 at a pitch circle as the male mouth 2 rotates. It is designed to rotate.
- a liquid such as cooling oil is sprayed into the casing 1 to lubricate the tooth surfaces of the male rotor 2 and the female rotor 3 to reduce the compression gas. Leakage from the discharge side to the suction side is reduced.
- the male rotor 2 and the female rotor 3 are not lubricated by the tooth surface fluid inside the casing 1 while the lubricant is applied. Rotate with each other. Then, the compressed gas is generated as the rotors 2 and 3 rotate. It is sucked into the rotor tooth space 7 surrounded by the rotors 2 and 3 and the casing 1 from the suction port of the single 1 and compressed, The gas is discharged from the discharge port 4 of the casing 1.
- the radial surface amount D r and the axial surface amount D s are the minimum values of the expressions (3) and (4). If it is smaller than Q.0 ⁇ R, the liquid compression phenomenon cannot be reduced. Also, the radial surface and Ri amount of D r your good beauty axial direction of the surface and Ri amount D s is, the If it is larger than (1.2 / Z) R, which is the maximum value of formulas (3) and (4), a large amount of compressed gas is supplied to the suction side of the casing 1 from the discharge side. And the compression efficiency is reduced.
- the male mouth '1' and '1' have 4 teeth and an outer radius of 102 mm, and the area of the surface of the male rotor 2 is defined as ( Based on equations (1) and (2),
- the male rotor When the chamfered part 6 is formed by flattening the discharge end of the one in one plane, as shown in FIG. 6, the male mouth 2 and the casing 1 are formed as shown in FIG. A surface having a taper degree in the rotational direction and a surface ⁇ are formed between them. On the tapered surface 23 and the tapered surface 23, a thrust force 24 is generated in the axial direction due to the wedge effect of liquid lubrication, and the end surface of the male rotor 2 is Acts so as to prevent contact with the end face of ring 1.
- thrusters take advantage of the fact that when the gap between the end face of the male rotor 2 and the inner face of the gating 1 becomes smaller, it becomes larger.
- the gap between the end faces of the rotors 2 and 3 and the case face is reduced, it is possible to avoid contact during operation.
- the gap between the discharge end face of each of the openings 2 and 3 and the inner surface of the casing 1 is a large size that affects the performance of the compressor. Small gaps can reduce the amount of gas leaking through this area, thus improving efficiency. I can do it.
- the discharge end of the male rotor 12 is tapered so that the taper surface and the taper surface can be formed in the rotation direction.
- the rotor discharge end and the inner surface of the casing 1 can be made small, and the efficiency of the compressor can be improved.
- the liquid injection type screw compressor according to the present invention is effective as a compressor for a refrigeration system and a gas pumping system.
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Description
明 細 液噴射式 ス ク リ ユ ー 圧縮機 技 術 分 野
こ の発明 は、 液噴射式ス ク リ ュ ー 圧縮機 に 関 し 、 特 に 、 雄 ロ ー タ 一 の構造に 関す る 。
背 景 技 術
従来の こ の 種 の 液噴射式ス ク リ ユ ー圧縮機 は、 第 11 図 に 示す よ う に 、 ケ 一 シ ン グ 12を 有 し 、 こ の ケ ー シ ン グ Πは長手方向 の一端面を 吸入側 と し て吸入 口 が設 け ら れ他端面を 吐 出側 と し て吐出 口 11が設 け ら れて い る ま た、 こ の ケ ー シ ン グ 12内 に互 い に ヘ リ カ ル歯が嚙み 合 っ て回転す る 1 対の ロ ー タ 一 13, Πと が組み込 ま れ た構造を採 っ て い る 。
そ し て、 圧縮 ガ ス は 、 吸入工程 に お い て ケ ー シ ン グ Πの 吸入 口 よ り ロ ー タ 歯溝空間 15に 吸入 さ れ、 圧縮ェ 程 と し て各 ロ ー タ 一 13, 14の 回転 に伴 い こ の ロ ー タ 一 歯溝空間 15の容積の 減少 に よ り 圧縮 さ れ、 吐 出工程 と し て前記ケ 一 シ ン グ 12の 吐出 口 Uよ り 吐出 さ れ る よ う に な っ て い る 。
こ の圧縮ガ ス の 吐 出工程 は、 ロ ー タ ー歯溝空間 15が ケ ー シ ン グ 12の 吐 出 口 11に連通 し 、 各 ロ ー タ ー 13, 14 の 回転に伴 い ロ ー タ ー歯溝空間 15の 容積が減少 し て零 に な る ま で内部の圧縮ガ ス を 吐 出 口 11に送 り 出 し て い
く 工程であ り 、 こ の 吐出工程は、 ロ ー タ 一歯溝空間 1 5 と 吐出 口 1 1と を連通す る 吐出路の形態に よ っ て第 1 1図 か ら 第 1 3図 に示す 3 つ の工程に分 け ら れる 。
ま ず、 第 1 の工程 は、 '第 1 1図 に 示す よ う に、 ロ ー タ —歯溝空間 ί 5か ら の圧縮ガスの 吐出方向 は、 こ の ロ ー 夕 一歯溝空間 1 5の半径方向 お よ び軸方向 と な る 状態で の る ο
次に、 第 2 の工程は、 第 1 2図に示す よ う に、 ロ ー タ 一歯溝空間 ί 5か ら の 圧縮ガ ス の 吐出方向 は、 こ の ロ ー タ 一歯溝空間 1 5の軸方向だ け に な る 状態で、 い わ ゆ る 吐出工程に お け る 半閉 じ こ み状態であ る 。
さ ら に、 第 3 の工程は、 第 U図 に示すよ う に前記 口 一 夕 一歯溝空間 と 吐出 口 1 1と を連通す る 吐出路が無 い状態で、 い わ ゆ る 吐出工程 に お け る 完全閉 じ込み状 態で あ る 。
ま た、 各 ロ ー タ 一 1 3, 1 4の歯面 は、 ケ ー シ ン グ Πの 内部に噴射さ れた油等の液体 に よ っ て充分に潤滑 さ れ て、 圧縮ガス の圧縮時に生 じた熱を吸収す る と と も に、 圧縮ガス の圧縮側か ら 吸入側への 漏洩を軽減 し て シ 一 ル効果を高め て い る 。
上記従来の液噴射式ス ク リ ユ ー圧縮機の構造で は、 圧縮ガ ス の 吐出工程中 の第 3 工程に お.い て、 ロ ー タ 一 歯溝空間 1 5と 吐出 口 1 1と を連通す る 吐出路が無い が、 こ の状態 にお い て も 、 さ ら に ロ ー タ 一歯溝空間 1 5の容 積は減少 してい く の で、 各 ロ ー タ 一 1 3, 1 4の歯面を潤
滑 に し て い る 前記液体が こ の ロ ー タ ー歯溝空間 1 5に封 じ 込 め ら れて圧縮 さ れ、 象 激 王力 の上昇が生 じ る と い う 、 い わ ゆ る 液圧縮現象が生 じ て い る 。
こ の 液圧縮現象 に よ る 液体の 急激な 圧力 の上昇 は、 パ ル ス状の 負荷 と な っ て各 口 一 タ ー 1 3, 1 4の そ れぞれ の軸受 に作用 す る の で、 こ の ロ ー タ ー 1 3, 1 4の軸受の 寿命を短縮 さ せ る 一因 と な っ た り 、 圧縮機の運転時 に 振動を発生 さ せ る 原因 と な っ て い る 。
ま た、 ロ ー タ 一 1 3, 1 4の 回転数が増大す る と 、 液体 の歯面 に対す る 排出抵抗が増大す る た め に、 吐出工程 中 の 第 2 の工程で あ る 半閉 じ 込み状態 に お い て も 、 前 記液圧縮現象が生 じ る こ と が あ る 。 特 に、 圧縮ガ ス が 水素やヘ リ ウ ム等の軽 い気体の 場合、 吐出工程の半閉 じ 込み状態や完全閉 じ 込み状態 に お け る ロ ー タ ー歯溝 空間 に 液体が封 じ 込め ら れ易 く な っ て い る 。
そ し て、 こ の 液圧縮現象を軽減す る た め に 、 ケ ー シ ン グ 1 2の 吐出 口 1 1の形状や こ の 吐出 口 1 1と 対向す る 口 一 夕 一 1 3 , 1 4の端面の形状等の さ ま ざ ま な 改良が行な わ れて き た が、 吐出側か ら 吸入側への大幅な圧縮ガ ス の 漏洩が発生 し た り 、 ま た は、 圧縮効率が大幅 に 低下 し た り 等 いずれ も 充分な成果が得 ら れな か っ た。
そ こ で、 第 U図 に 示す よ う に 、 雄 ロ ー タ 1 3の 吐 出端 に ロ ー タ ー軸 に平行な平面で こ の雄 ロ ー タ の 吐出端 を切 り 欠 い た落 と し 部 1 6を形成 し 、 ロ ー タ ー歯面上 に は段が付 く よ う な 方法で液圧現象を解消 し ょ う と す る
と 、 液圧縮を完全 に解消する に は、 液圧縮が起 き る 前 か ら 液 と ガス と の逃が し を行 う 必要があ り 、 効率が低 下す る 問題があ っ た。
すなわ ち 、 ロ ー タ ー 1 3', 1 4間の 閉 じ込み部 Πを雌 口 — 夕 一 1 4を取 り 除い て上方か ら 見 る と 、 第 1 4図に示す よ う に、 閉 じ込み 開始の形状 は谷部に近い方の 幅が小 さ く な る 形状の た め、 ロ ー タ ー軸 と平行な平面 Πと 口 一 夕 一軸 と 交差す る平面 Πと の二つ の平面で ロ ー タ ー 吐出端を切 り 欠 く 段型落 と し構造で閉 じ込み開始以前 に逃げ通路が形成 さ れな い よ う にす る と 、 閉 じ込み開 始線 よ り 内側 に角 を落 と す こ と に な る 。 こ の場合、 閉 じ込み開始か ら 少 し 回転が進み、 第 1 5図 に示す よ う に 綴 じ込み線が破線 a の位置 と な っ た と き の液体の逃げ 通路 は斜線部 b と な り 、 綴 じ込み開始直後の液体の逃 げ は ほ とん ど確保 さ れな か っ た。 ま た、 円周方向への 液体の逃げ は 円滑であ る が、 軸方向への 液体の逃 げ は 第 図 に示すよ う に、 段部 1 6 a が形成 さ れ る た め 円滑 に行われな か っ た。 こ の た め、 液圧縮が完全 に解消 さ れず、 綴 じ込み初期の段階では圧力の上昇が起 き て い ナ- 。
ま た、 液圧縮を完全に解消す る に は綴 じ込み開始線 よ り も大 き く 肖 り 落 と す必要があ り 、 圧縮ガ ス の 余分 な漏れが発生す る 結果 と な る 。 特に、 第 Π図お よ び第 1 8図に示す よ う に 、 ロ ー タ ー の チ ッ プ ス ピ ー ド (周速 ) が大 き く な つ て く る と 、 ケ ー ス面上の液体は、 円
周方向へ逃 げ よ う と す る 閉 じ込 ま れ た 液体の逃 げ方向 c と 相対的 に逆方 向 d に 流れ る た め 、 円 周方 向 の 液体 の逃 げの抵抗が増 し 、 液圧縮を完全 に解消す る に は か な り 綴 じ 込み 開始線 よ り も 大 き く 削 り 落 と さ な け れば な ら な い 問題があ る 。
本発明 は、 上記問題点に鑑み な さ れた も の で、 圧縮 効率を維持 し な が ら も 圧縮ガ ス の 吐出工程の半閉 じ込 み状態お よ び完全閉 じ 込み状態 に お け る 液圧縮現象 に よ る 液体の急激な 圧力上昇を防止で き る 構造の液噴射 式 ス ク リ ユ ー 圧縮機を提供す る こ と を 目 的 と し て い る 。
発 明 の 開 示
本発明 の 液噴射式 ス ク リ ユ ー 圧縮機 は、 長手方 向 の 一端部が吸入側 と な り 他端部が吐出側 と な る ケ ー シ ン グ と 、 こ の ケ ー シ ン グ に互 い に 嚙み 合 っ て組み込 ま れ た 1 対の 雄 ロ ー 夕 一 お よ び雌 ロ ー タ 一 と を 備え て い る 。
前記雄 ロ ー タ ー は、 外半径 R で歯数 Z 枚の ヘ リ—力-ル の 凸状の歯型を有 し て い'る 。
そ し て、 こ の歯型の前記ケ ー シ ン グの 吐出側 と 対向 す る 端面の 隅角 部 に面 と り が施 さ れ、 前記面 と り の範 囲 は、 前記雄 ロ ー タ ー の回転軸を 中心 と し 回転方 向 を 正方向 と し て、 凸状の歯型 の歯先 よ り 角 度 0 s が
一 1 0 ° ≤ Φ s ≤ 3 5 °
と な る 角 度 ø s .に 位置す 前記隅角 部の点 P よ り 、 角 度 Φ E が
¾6 s く <> E ≤ 1 6 0 ° / Z
と な る 角 度 Φ E に位置す る 前記隅角部の点 Q ま で と し、 前記面 と り の半径方向の面 と り 量 D f お よ び軸方向の 面 と り 量 D s は、
0. 007 R ≤ D r ≤ (' ί. 2/ Ζ ) R
0. 007 R ≤ D S ≤ C 1. 2 Z ) R
と し た も の であ る 。
こ の構成に よ り 、 雄 ロ ー タ ー の ケ 一 シ ン グの 吐出側 と 対向す る 端面の 隅角 部 は面 と り がな さ れて い る ので、 圧縮ガス の 吐出工程 に お け る 半閉 じ込み状態や完全閉 じ込み状態に お い て、 前記雄 ロ ー タ ー お よ び雌 ロ ー タ — で囲ま れた ロ ー タ ー歯溝空間 に封 じ込め ら れた液体 が、 こ の ロ ー タ ー歯溝空間の容積の 減少 に伴い圧縮 さ れ始め る と 、 前記雄 ロ ー タ ーの 隅角 部の面 と り に よ つ て前記 ロ ー タ ー歯溝空間 は ケ ー シ ン グの 吸入工程中の 口 一タ 一歯溝空間 に連通 し て前記液体は こ の吸入工程 中の ロ ー タ ー歯溝空間 に押 し 出 さ れ る の で、 前記 口 一 夕 一歯溝空間 に封 じ込め ら れた液体の圧力上昇を防止 で き 、 こ の 液体の圧力上昇に よ る 負荷が前記雄 ロ ー タ — や雌ロ ー タ ー の軸受に作用 す る こ と を防止で き る 液 噴射式ス ク リ ユ ー圧縮機に な る 。
ま た、 本発明 は、 雄 ロ ー タ 一 の面取 り は 1 つ の 曲面 ま た は平面で形成 し た も の であ る 。
こ の構成に よ り 、 閉 じ込み開始線 と 閉 じ込み開始線 と が略一致 し、 いずれの方向 に も 段部が形成 さ れず、 圧縮ガス の逃げが少な く 、 液圧縮を さ ら に低減で き る 。
図面の 簡単な 説明
第 1 図 は本発明 の 好 ま し い液噴射式ス ク リ ユ ー圧縮 機の一実施例を示す ケ ー シ ン グの 吐出側の正面図、 第
2 図 は 同上雄 ロ ー タ ー の 4吐出側の一部の側面図、 第 3 図 は 同上雄 ロ ー タ ー の 吐 出側 の一部の正面図、 第 4 図 は第 3 図の A — A 線部の 断面図、 第 5 図 は平面状 に 面 取 り し た雄 ロ ー タ ー の一部の正面図、 第 6 図 は 同上一 部の斜視図、 第 7 図 は第 6 図の A — A 線部の 断面図、 第 8 図 は 曲面状 に面取 り し た雄 ロ ー タ ー の一部の正面 図、 第 9 図 は 同上一部の側面図、 第 1 0図 は 同上斜視図、 第 1 1図 は従来の 液噴射式ス ク リ ユ ー圧縮機の圧縮ガ ス の ロ ー タ ー歯溝空間か ら の 吐出方 向が こ の 口 一 夕 一歯 溝空間の 半径方向 お よ び軸方向 と な る 状態を示す正面 図、 第 1 2図 は 同上圧縮ガス の ロ ー タ 一歯溝空間か ら の 吐出方向が ロ ー タ ー歯溝空間の軸方向 と な る 状態を示 す正面図、 第 1 3図 は 同上 ロ ー タ ー歯溝空間 と 吐 出 口 と を連通す る 吐出路が閉鎖 さ れて い る 状態を示す正面図、 第 1 4図 は 同上 ロ ー タ ー歯溝空間 と 吐出 口 と を 吐出端を 切 り 落 と し た雄 ロ ー タ ー の 吐出側の一部の 側面図、 第 1 5図 は 同上押す 口 一 タ 一 の 回転が進ん だ状態の側面図、 第 1 6図 は第 1 5図の A — A線部の 断面図、 第 Π図 は 同上 斜視図、 第 1 8図 は第 1 ?図の B — B 線部の 断面図で あ る 。
発明を実施す る た め の最良の形態 本発明の一実施例の 液噴射式ス ク リ ユ ー圧縮機を 第 1 図お よ び第 2 図 に基づ い て説明す る 。
第 1 図 に お い て、 1 は ケ 一 シ ン グで、 こ の ケ ー シ ン グ 1 の 内部に はヘ リ カ ルの歯を有す る 1 対の雄 ロ ー タ 一 2 お よ び雌 ロ ー タ 一 3 が互い に 嚙み合 っ て組み込ま れて い る 。 そ し て、 こ の雜ロ ー タ ー 2 と 雌 ロ ー タ ー 3 と は、 前記ケ ー シ ン グ 1 の両端部に設け ら れた軸受 に て平行に軸支さ れて こ の ケ ー シ ン グ 1 内 で回転す る よ う にな つ て い る 。 さ ら に、 前記ケ ー シ ン グ 1 の一端部 は吸入側 と な っ て吸入口 が設け ら れ、 他端部は吐出側 と な っ て吐出 口 4 が設け ら れて い る 。
前記雄 ロ ー タ 一 2 は、 歯数 Z 枚を有 し外半径 R の 凸 型の歯型 ロ ー タ ー で、 前記ケ ー シ ン グ 1 の 吸入側 と 対 向す る 端面 5 の 隅角 部に は面 と り が施 さ れた面 と り 部 6 が形成さ れて い る 。 こ の面 と り 部 6 の面 と り 面は、 第 3 図お よ び第 4 図 に示す よ う に、 平面状で、 面 と り 部の面 と り 面 と雄 ロ ー タ 2 の歯面の つ な ぎの 部分 は、
4 0 0 Z R — - 以上の段が付かな い よ う-にす る 。
そ し て、 こ の面 と り 部 6 の 閉 じ込み開始線 と 面 と り 線 2 1とが一致す る 。 な お、 図中 Πは圧縮ガス が圧縮 さ れた閉 じ込み線であ る 。
こ の面 と り 部 6 の範囲 は、 前記雄 ロ ー タ ー 2 の 回転 軸を中心 と し こ の雄 ロ ー タ ー 2 の 回転方向 (図中矢印 方向) と して、 .凸状の歯型の歯先 A よ り 角度 0 S が、 一 1 0 ° s ≤ 3 5 ° …… (1 )
と な る角度 φ s に位置す る 隅角 部の点 P よ り 、 角度
Φ E が、
ø s < ø E 1 6 0 ° Z Z …… (2) と な る 角 度 0 E に 位置す る 隅角 部の 点 Q ま で と す る 。
ま た、 前記面 と り 部 6 "は、 第 1 図 お よ び第 2 図 に 示 す よ う に、 雄 ロ ー タ 一 2 の半径方向 の 面 と り 量を D r 、 軸方向の面 と り 量を D s と す る と 、 そ れぞれ
0. 007 R ≤ D r ≤ ( 1. 2/ Z ) R …… (3) 0. 007 R ≤ D s ≤ ( 1. 2/ Z ) R …… (4)
と な る 各面 と り 量 D f , D s を前記範囲 (1) 、 (2) よ り 切欠 い て形成 さ れ る 。
さ ら に、 面 と り 部 6 の形状 は、 点 P と 点 Q と を 直線 的 に切欠 い た形状、 あ る い は、 隅角 部 に沿 っ て 円 弧状 曲面 に切欠 い た形状等適宜の形状で良 い。
ま た、 前記雌 ロ ー タ ー 3 は、 凹型の歯型 口 一 タ ー で、 前記雄 口 一 タ ー 2 の 回転に 伴い こ の雄 口 一 タ ー 2 と ピ ツ チ 円部分で接触 し て回転す る よ う に な っ て い る 。
そ し て、 ケ ー シ ン グ 1 の 内部 に は冷却油 な どの 液体 が噴射 さ れて雄 口 一 タ ー 2 と 雌 ロ ー タ ー 3 と の歯面を 潤滑 し て、 圧縮ガ ス の 吐出側か ら 吸入側への漏洩等を 軽減す る よ う に な っ て い る 。
次 に、 本実施例 の作用 につ い て説明す る 。
液噴射式ス ク リ ユ ー圧縮機を運転す る と 、 ケ ー シ ン グ 1 の 内部で雄 ロ ー タ ー 2 と 雌 ロ ー タ ー 3 と は歯面力 液体で潤滑 さ れな が ら 互い に啮み合 っ て回転す る 。 そ し て、 圧縮ガス は、 各 ロ ー タ ー 2 , 3 の 回転 に伴 い ケ
一 シ ン グ 1 の 吸入口 よ り 各 ロ ー タ ー 2 , 3 お よ びケ ー シ ン グ 1 で囲 ま れた ロ ー タ ー歯溝空間 7 に 吸入 さ れ圧 縮さ れて、 前記ケ ー シ ン グ 1 の 吐出 口 4 よ り 吐出 さ れ てい く 。
こ の圧縮ガ ス の 吐出工程中の ロ ー タ 一歯溝空間 7 か ら の圧縮ガ ス の 吐出方向力 こ の ロ ー タ 一歯溝空間 7 の 軸方向だけ に な る 半閉 じ込み状態や、 ロ ー タ 一歯溝空 間 7 と 吐出 口 4 と を連通す る 吐出路が無 く な る 完全閉 じ込み状態 に お い て、 ロ ー タ ー歯溝空間 7 に封 じ込め ら れた液体が こ の ロ ー タ ー歯溝空間 7 の容積の減少 に 伴い圧縮さ れ始めた時に、 こ の ロ ー タ ー歯溝空間 7 は、 前記隅角部の面 と り 部 6 に よ っ てケ ー シ ン グ 1 の 吸入 工程中 の ロ ー タ 一歯溝空間 8 と 連通す る 。 こ の た め、 前記液体 は吸入工程中の 口 一 タ ー 歯溝空間 8 に押 し 出 さ れ る の で、 こ の 液圧縮現象に よ る 急激な圧力上昇を 防止す る こ と がで き る 。 従 っ て、 各 ロ ー タ ー 2 , 3 の 軸受に は、 それぞれ前記液体の急激な圧力上昇に よ る 負荷が作用 し な いの で、 こ の軸受の寿命の短縮を防止 で き る 。
な お、 雄 ロ ー タ ー 2 の面 と り 部 6 は、 前記 ) 、
( 2 ) 式の範囲で施 さ れな が ら も 、 半径方向の面と り 量 D r およ び軸方向 の面 と り 量 D s が、 前記 (3 ) 、 ( 4 ) 式の最小値であ る Q . 0 Π R よ り 小 さ い場合は、 液圧縮 現象を軽減す る こ と がで き な い。 ま た、 前記半径方向 の面 と り 量 D r お よ び軸方向の面 と り 量 D s が、 前記
(3) 、 (4) 式の最大値で あ る ( 1. 2/ Z ) R よ り 大 き い場合 は、 ケ一 シ ン グ 1 の 吐 出側 よ り 吸入側 に圧縮ガ ス が多量に漏れて圧縮効率を低下 さ せ る こ と に な る 。
従 っ て、 例え ば、 雄 口 '一 夕 一 2 は、 歯数を 4 枚 と し 外半径が 1 0 2 mmで、 こ の雄 ロ ー タ ー 2 の面 と り の 範 囲 を前記 (1) 、 (2) 式 に基づ き 、
Φ s = 5 ° よ り ø E = 3 5 °
ま で と し 、
前記 ) 式 に基づ い て半径方 向 の面 と り 量 D r = 4 mm 前記 ) 式 に基づ き 軸方向 の面 と り 量 D s = 4 mmと し た場合、 こ の雄 ロ ー タ ー 2 を 4 0 0 0 r. p. m. で回転 さ せ る と 、 圧縮ガ ス の 吐出側か ら 吸入側への漏洩が生 じ る こ と な く 、 吐出ェ程 に お け る 液圧縮現象 に よ る 液体 の 急激な圧力上昇が防止で き る 。 そ し て、 液体の圧縮 に要 し て い た動力が軽減 さ れた た め、 圧縮効率の 3 % の 上昇が得 ら ォし
そ し て、 面 と り 部 6 の面 と り 面を、 第 3 図 お よ び第
4 図 に示す よ う に、 閉 じ込み開始線 20と 面 と り 線 と が 一致す る よ う に、 閉 じ込み 開始線 20に沿 っ て雄 ロ ー タ 2 の 角 を落 と す こ と がで き 、 閉 じ 込み 開始後の逃 げ通 路が大 き く 、 いずれの方向 に も 段部が形成 さ れな い た め、 液体の逃が し がで き る 。 し た が っ て、 雄 ロ ー タ 2 の 歯面上 に段部が形成 さ れ る 場合に比 し、 圧縮 ガ ス の 逃 げが少な く 、 し か も 、 液圧縮を充分 に低減で き る 。
ま た、 第 5 図な い し 第 7 図 に示す よ う に、 雄 ロ ー タ
一 6 の 吐出端を一つ の平面状 に面 と り し た面取 り 部 6 を形成す る と 、 第 6 図 に示す よ う に、 雄口 一 夕 2 と ケ 一 シ ン グ 1 と の 間 に 回転方向 にテ ー パ ー度を有す る 面 の面 と り 面 Πが形成 さ れ 'る 。 こ の テ ー パ ー面の面 と り 面 2 3で は、 液体潤滑の楔効果によ り 軸方向 に ス ラ ス ト 力 2 4が発生 し、 雄 ロ ー タ 2 の端面がケ ー シ ン グ 1 の端 面に接触す る こ と が防止 さ れ る よ う に作用す る 。 ま た、 ス ラ ス ト カ は雄 ロ ー タ ー 2 の端面 と ゲー シ ン グ 1 の 内 面の 隙間が小 さ く な る と 、 大 き く な る 性質があ る こ と を利用 し、 ロ ー タ ー 2 , 3 の端面と ケ ー ス面の 隙間を 小 さ く し て も 、 運転中 に接触す る こ と が避け ら れ る 。 特に、 ス ク リ ュ ー圧縮機の場合、 こ の 口 一 タ ー 2 , ' 3 の 吐出端面 と ケ ー シ ン グ 1 の 内面 と の 間の 隙間 は圧縮 機の性能を左右す る 大 き な要素の 1 つ であ り 、 隙間を 小 さ く で き れば、 こ の部分を通 っ て漏洩す る ガス量を 少な く す る こ と がで き る の で、 効率を向上さ せ る こ と 力 で き る 。
し たが っ て、 雄 ロ ー タ 一 2 の 吐出端を第 5 図に示す よ う に、 回転方向 に テ ー パ ー面の面 と り 面 Πがで き る よ う に面 と り すれば、 ロ ー タ ー吐出端 と ケ ー シ ン グ 1 の 内面を小 さ く で き 、 圧縮機の効率を 向上 さ せ る こ と がで き る 。
さ ら に、 第 8 図な い し第 1 0図 に示す よ う に、 雄 ロ ー タ ー 2 の吐出側 と 対向す る 端面の面 と り 部 6 を一つ の 曲面に形成す る と 、 ケ 一 シ ン グ 1 の 内面 と ロ ー タ ー 2 ,
3 と の 隙間が小 さ い範囲が増大 し 、 楔効果が増大 し 、 さ ら に、 ロ ー タ ー 2 , 3 の 隙間を小 さ く し て も 接触力 避 け ら れ る の で、 効率が向上す る 。 こ の楔効果 に よ る ス ラ ス ト 力 は、 閉 じ 込み 'に よ る 液圧縮力 の よ う な パ ル ス 的 な 力 と は な ら ず、 軸受ゃ シ ー ルへ の 悪影響 は ほ と ん ど な く 、 有効 に利用 で き る 力 と な る 。
産業上の利用可能性
本発明 に 係 る 液噴射式ス ク リ ユ ー圧縮機 は冷凍装置 お よ びガ ス 圧送装置の 圧縮機 と し て有効であ る 。
Claims
1 . 長手方向の一端部が吸入側 と な り 他端部が吐出側 と な る ケ ー シ ン グ と 、 こ 'の ケ ー シ ン グ に互い に嚙み合 つ て組み込ま れた 1 対の雄 ロ ー タ ー お よ び雌 ロ ー タ ー と を備え、
前記雄 ロ ー タ ー は、 外半径 R で歯数 Z 枚の ヘ リ カ ル の 凸状の歯型を有 し、 こ の歯型の前記ケ ー シ ン グの吐 出側 と 対向す る 端面の 隅角部に面 と り が施 さ れ、
前記面 と り の範囲 は、 前記雄 ロ ー タ — の 回転軸を 中 心 と し 回転方向を正方向 と し て、 凸状の歯型の歯先よ り 角度 ø s カ
- 1 0 ° ≤ Φ s ≤ 3 5 °
と な る 角 度 Φ s に位置す る 前記隅角部の点 P よ り 、 角 度 ø E が
0 5 < ςί Ε ≤ 1 6 Ο ° / Ζ
と な る 角 度 ø Ε に位置す る 前記隅角部の点 Q ま で と し 、 前記面と り の半径方向の面 と り 量 D 〖 お よ び軸方向 の面 と り 量 D s は、
0. 007 R ≤ D r ≤ ( 1. 2 / Z ) R
0. 007 R ≤ D s ≤ ( 1. 2 Z ) R
と し た こ と を特徴 と す る 液噴射式ス ク リ ュ 一圧縮機。
2 . 雄ロ ー タ の面取 り は 1 つ の面で形成 し た こ と を特 徵 と す る 請求の範囲第 1 項記載の 液噴射式ス ク リ ユ ー
圧縮機
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