JP2007255280A - Screw rotor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】冷却効率が向上するとともに、重量低減を図ることができるスクリューロータ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】外周側の螺旋状の歯部2、この歯部2と相似形状の中空部3、軸方向両側端部に中空部3の断面となる歯形状の開口8A,8Bを有するロータ部材4を備えたスクリューロータ1において、ロータ部材4の軸方向両側端部における歯形状の開口8A,8Bにそれぞれ合わさるように形成されて接合され、貫通孔9A,9Bをそれぞれ有する端面部材10A,10Bと、これら端面部材10A,10Bの外側にそれぞれ接合され、端面部材10A,10Bの貫通孔9A,9Bを介しロータ部材4の中空部3に連通する中空部11A,11Bを有する円筒状の軸部材12A,12Bとを備える。
【選択図】図1
A screw rotor capable of improving the cooling efficiency and reducing the weight and a method for manufacturing the screw rotor are provided.
A rotor member having a helical tooth portion 2 on the outer peripheral side, a hollow portion 3 having a shape similar to the tooth portion 2, and tooth-shaped openings 8A and 8B which are cross sections of the hollow portion 3 at both end portions in the axial direction. 4, end face members 10A and 10B are formed and joined so as to be fitted to tooth-shaped openings 8A and 8B at both axial ends of the rotor member 4 and have through holes 9A and 9B, respectively. And cylindrical shaft members having hollow portions 11A and 11B that are joined to the outer sides of these end surface members 10A and 10B and communicate with the hollow portion 3 of the rotor member 4 through the through holes 9A and 9B of the end surface members 10A and 10B, respectively. 12A, 12B.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、例えばスクリュー圧縮機等に用いられるスクリューロータ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a screw rotor used in, for example, a screw compressor and a manufacturing method thereof.
スクリュー流体機械の一例であるスクリュー圧縮機は、回転軸が平行でかつ螺旋状の歯部が噛み合うようにそれぞれ回転する雄ロータ及び雌ロータと、これら雄ロータ及び雌ロータを収納するケーシングとを備えており、雄ロータ及び雌ロータの歯溝とケーシングの内壁とで被圧縮流体を圧縮する作動室が形成されている。そして、圧縮機運転時は被圧縮流体の断熱圧縮によって雄ロータ及び雌ロータ(以降、これらを総称してスクリューロータと称す)等が温度上昇して熱膨張するため、スクリューロータ同士の隙間及びスクリューロータとケーシングの隙間を熱膨張のぶんだけ余裕をみて大きくし、各部材が接触して損傷するのを防止するようになっている。このとき、スクリューロータの上昇温度及びそれに伴う熱膨張は一様または一定でなく、最大熱膨張を考慮して隙間を大きくするので、圧縮機の性能が低下する要因となっている。 A screw compressor, which is an example of a screw fluid machine, includes a male rotor and a female rotor that rotate in parallel so that their rotational axes are parallel and mesh with helical teeth, and a casing that houses these male and female rotors. The working chamber for compressing the fluid to be compressed is formed by the tooth grooves of the male rotor and the female rotor and the inner wall of the casing. During compressor operation, the male rotor and the female rotor (hereinafter collectively referred to as the screw rotor) and the like are thermally expanded due to adiabatic compression of the fluid to be compressed, so that the clearance between the screw rotors and the screw The gap between the rotor and the casing is increased with a margin of thermal expansion to prevent contact and damage of each member. At this time, the rising temperature of the screw rotor and the accompanying thermal expansion are not uniform or constant, and the gap is increased in consideration of the maximum thermal expansion, which is a factor of reducing the performance of the compressor.
また、例えばスクリューロータが中実構造である場合は、慣性モーメントが大きくなるため、大きな起動トルクが必要になって起動制御が困難となったり、省エネ等を目的とした回転数制御が困難となる。そこで、中空構造のスクリューロータとして、例えば、噛み合い部及び底部を有する中空のロータ本体と、このロータ本体の底部の内周側に嵌入され接合された中空のロータシャフトとを備えた構成が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Also, for example, when the screw rotor has a solid structure, the moment of inertia increases, so that a large starting torque is required and starting control becomes difficult, or rotation speed control for the purpose of energy saving becomes difficult. . Therefore, as a screw rotor having a hollow structure, for example, a configuration including a hollow rotor body having a meshing portion and a bottom portion and a hollow rotor shaft fitted and joined to the inner peripheral side of the bottom portion of the rotor body is disclosed. (For example, refer to Patent Document 1).
この従来技術では、ロータ本体及びロータシャフトの原材料には、いずれも適度なプレス性(延性)を持ったパイプ状素材が用いられている。詳細には、ロータ本体の外周側形状を持った分割金型(雌型)の内部にパイプ状素材を配置し、このパイプ状素材の内側から高圧流体で加圧し、これによってパイプ状素材を膨張させて金型に押圧し、上記ロータ本体(中間部品)の噛み合い部及び底部を成形している。また同様に、雌型の内部にパイプ状素材を配置し内側から高圧流体で加圧することにより、ロータシャフトの大径部とその両端側の小径部(スクリューロータの軸部に相当)を成形している。そして、ロータシャフトの大径部をロータ本体(中間部品)の底部の内周側に嵌入し、ロータシャフトの小径部の外周に側板部材をそれぞれ圧入している。その後、ロータ本体の底部とロータシャフトの大径部とを接合し、ロータ本体の軸方向一方側端部及び他方側端部の開口と側板部材とをそれぞれ接合している。 In this prior art, a pipe-shaped material having appropriate pressability (ductility) is used as the raw material for the rotor body and the rotor shaft. Specifically, a pipe-shaped material is placed inside a split mold (female mold) having the outer peripheral shape of the rotor body, and pressurized with high-pressure fluid from the inside of the pipe-shaped material, thereby expanding the pipe-shaped material. Thus, it is pressed against the mold, and the meshing portion and the bottom portion of the rotor body (intermediate part) are formed. Similarly, by placing a pipe-shaped material inside the female mold and pressurizing with a high-pressure fluid from the inside, the large-diameter portion of the rotor shaft and the small-diameter portions at both ends (corresponding to the shaft portion of the screw rotor) are formed. ing. And the large diameter part of a rotor shaft is inserted in the inner peripheral side of the bottom part of a rotor main body (intermediate part), and the side plate member is press-fit in the outer periphery of the small diameter part of a rotor shaft, respectively. Thereafter, the bottom portion of the rotor body and the large-diameter portion of the rotor shaft are joined, and the openings at the one end and the other end in the axial direction of the rotor body and the side plate member are joined.
しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。
すなわち、上記スクリューロータは、ロータ本体の内部にロータシャフトを貫通配置するような構造となっており、ロータ本体の中空部は二重構造となっている。そのため、例えばスクリューロータの熱膨張の抑制を目的として、ロータシャフトの中空部からロータ本体の中空部に冷却媒体(例えば潤滑油等)を流通させて冷却する場合、ロータシャフトを介しロータ本体を冷却することとなるため、ロータ本体の冷却効率がよいとは言えなかった。また、スクリューロータの重量低減の面においても改善の余地があった。
However, there are the following problems in the above-described prior art.
That is, the screw rotor has a structure in which the rotor shaft is disposed through the rotor body, and the hollow portion of the rotor body has a double structure. Therefore, for example, when cooling the coolant body (for example, lubricating oil) from the hollow portion of the rotor shaft to the hollow portion of the rotor body for cooling in order to suppress the thermal expansion of the screw rotor, the rotor body is cooled via the rotor shaft. Therefore, it cannot be said that the cooling efficiency of the rotor body is good. There is also room for improvement in terms of weight reduction of the screw rotor.
本発明の目的は、冷却効率が向上するとともに、重量低減を図ることができるスクリューロータ及びその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a screw rotor capable of improving the cooling efficiency and reducing the weight, and a manufacturing method thereof.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、外周側の螺旋状の歯部、前記歯部と相似形状の中空部、軸方向両側端部に前記中空部の断面となる歯形状の開口を有するロータ部材を備えたスクリューロータにおいて、前記ロータ部材の軸方向両側端部における歯形状の開口にそれぞれ合わさるように形成されて接合され、貫通孔を有する端面部材と、前記端面部材の外側にそれぞれ接合され、前記端面部材の貫通孔を介し前記ロータ部材の中空部に連通する中空部を有する円筒状の軸部材とを備える。 (1) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention includes a helical tooth portion on the outer peripheral side, a hollow portion having a shape similar to the tooth portion, and a tooth shape that forms a cross section of the hollow portion at both end portions in the axial direction. A screw rotor including a rotor member having an opening, an end surface member having a through-hole formed and joined to each of the tooth-shaped openings at both end portions in the axial direction of the rotor member, and an outer side of the end surface member And a cylindrical shaft member having a hollow portion that communicates with the hollow portion of the rotor member through the through hole of the end face member.
本発明のスクリューロータにおいては、ロータ部材の軸方向両側端部における歯形状の開口に合わさるように形成するとともに貫通孔を有する端面部材を、ロータ部材の軸方向両側端部にそれぞれ接合し、端面部材の貫通孔を介しロータ部材の中空部に連通する中空部を有する円筒状の軸部材を、前記端面部材の外側にそれぞれ接合した構造とする。これにより、軸部材の中空部からロータ部材の中空部に冷却媒体(例えば潤滑油等)を流通させて冷却することができる。このとき、例えば従来技術のようにロータ部材の中空部を二重構造とする場合とは異なり、ロータ部材の中空部に部材を設けないため、スクリュロータの歯部を効率よく冷却することができる。特に、ロータ部材の中空部を歯部と相似形状にする(すなわち螺旋状の内壁とする)ことにより、スクリューロータの回転に伴って螺旋状の内壁に沿うような冷却媒体の流れが発生し、より大きな冷却効果を得ることができる。その結果、スクリューロータの温度上昇による熱膨張を抑えることができ、スクリューロータ同士の隙間及びスクリューロータとケーシングの隙間を小さくすることが可能となって、圧縮機の性能を向上させることができる。また、ロータ部材の中空部に部材を設けないぶんだけ、スクリューロータの重量が低減することができる。その結果、動力が低減して省エネ効果を得ることができ、また慣性モーメントが低減してインバータによる回転数制御等の応答性を向上させることができる。 In the screw rotor of the present invention, the end surface members formed so as to be fitted to the tooth-shaped openings at both axial end portions of the rotor member and having through holes are respectively joined to both axial end portions of the rotor member. A cylindrical shaft member having a hollow portion communicating with the hollow portion of the rotor member through a through hole of the member is joined to the outside of the end surface member. Thereby, a cooling medium (for example, lubricating oil etc.) can be distribute | circulated and cooled from the hollow part of a shaft member to the hollow part of a rotor member. At this time, unlike the case where the hollow portion of the rotor member has a double structure as in the prior art, for example, since the member is not provided in the hollow portion of the rotor member, the tooth portion of the screw rotor can be efficiently cooled. . In particular, by making the hollow portion of the rotor member similar to the tooth portion (i.e., the spiral inner wall), the flow of the cooling medium along the spiral inner wall is generated along with the rotation of the screw rotor, A larger cooling effect can be obtained. As a result, the thermal expansion due to the temperature rise of the screw rotor can be suppressed, the gap between the screw rotors and the gap between the screw rotor and the casing can be reduced, and the performance of the compressor can be improved. Further, the weight of the screw rotor can be reduced as much as no member is provided in the hollow portion of the rotor member. As a result, the power can be reduced to obtain an energy saving effect, and the moment of inertia can be reduced to improve the responsiveness such as the rotation speed control by the inverter.
(2)上記目的を達成するために、また本発明は、外周側の螺旋状の歯部、前記歯部と相似形状の中空部、軸方向両側端部に前記中空部の断面となる歯形状の開口を有するロータ部材を備えたスクリューロータにおいて、絞り加工によって成形され、円筒部及び当該円筒部の端部で外周側に曲げた端面部を一体構成とする軸部材を備え、前記軸部材の端面部は、前記ロータ部材の軸方向両側端部における歯形状の開口にそれぞれ合わさるように形成されて接合される。 (2) In order to achieve the above object, the present invention also provides a helical tooth portion on the outer peripheral side, a hollow portion similar in shape to the tooth portion, and a tooth shape that forms a cross section of the hollow portion at both axial end portions. A screw rotor including a rotor member having a plurality of openings is provided with a shaft member that is formed by drawing and has a cylindrical portion and an end surface portion that is bent toward the outer peripheral side at the end of the cylindrical portion. The end surface portions are formed and joined so as to be respectively fitted with tooth-shaped openings at both end portions in the axial direction of the rotor member.
本発明のスクリュロータにおいては、円筒部及びこの円筒部の端部で外周側に曲げた端面部を一体構成とする軸部材を絞り加工によって成形し、軸部材の端面部を、ロータ部材の両側端部における歯形状の開口にそれぞれ合わさるように形成し、ロータ部材の軸方向両側端部にそれぞれ接合した構造とする。これにより、軸部材の中空部からロータ部材の中空部に冷却媒体(例えば潤滑油等)を流通させて冷却することができる。そして、上記(1)同様、ロータ部材の中空部に部材を設けないため、スクリュロータの歯部を効率よく冷却することができる。また、上記(1)同様、ロータ部材の中空部に部材を設けないぶんだけ、重量低減を図ることができる。 In the screw rotor of the present invention, a shaft member that integrally forms a cylindrical portion and an end surface portion bent at the outer peripheral side at the end portion of the cylindrical portion is formed by drawing, and the end surface portions of the shaft member are formed on both sides of the rotor member. It forms so that it may each fit in the tooth-shaped opening in an edge part, and it is set as the structure joined to the axial direction both sides edge part of a rotor member, respectively. Thereby, a cooling medium (for example, lubricating oil etc.) can be distribute | circulated and cooled from the hollow part of a shaft member to the hollow part of a rotor member. And since a member is not provided in the hollow part of a rotor member like said (1), the tooth | gear part of a screw rotor can be cooled efficiently. Further, similarly to the above (1), the weight can be reduced as long as no member is provided in the hollow portion of the rotor member.
(3)上記(1)又は(2)において、好ましくは、前記ロータ部材は、パイプ状素材に軸方向に縮短する力を加えつつ、前記パイプ状素材の内側に配置され前記歯部の形状に対応したねじ状型と前記パイプ状素材の外側に配置され前記歯部を成形するための成形工具とを用い絞り加工して成形される。 (3) In the above (1) or (2), preferably, the rotor member is arranged on the inner side of the pipe-shaped material and applies the shape of the tooth portion while applying a force to the pipe-shaped material to contract in the axial direction. It is formed by drawing using a corresponding screw-shaped die and a forming tool that is arranged outside the pipe-shaped material and forms the tooth portion.
(4)上記目的を達成するために、本発明は、外周側の螺旋状の歯部、前記歯部と相似形状の中空部、軸方向両側端部に前記中空部の断面となる歯形状の開口を有するロータ部材を備えたスクリューロータの製造方法において、前記ロータ部材の軸方向両側端部における歯形状の開口にそれぞれ合わさるように形成するとともに貫通孔を設けた端面部材を、前記ロータ部材の軸方向両側端部にそれぞれ接合し、前記端面部材の貫通孔を介し前記ロータ部材の中空部に連通する中空部を有する円筒状の軸部材を、前記端面部材の外側にそれぞれ接合する。 (4) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention has a helical tooth portion on the outer peripheral side, a hollow portion having a shape similar to the tooth portion, and a tooth shape that forms a cross section of the hollow portion at both end portions in the axial direction. In a manufacturing method of a screw rotor including a rotor member having an opening, an end surface member formed so as to be fitted to tooth-shaped openings at both end portions in the axial direction of the rotor member and provided with a through hole is formed on the rotor member. Cylindrical shaft members having hollow portions that are joined to both end portions in the axial direction and communicate with the hollow portions of the rotor member through through holes of the end face members are joined to the outside of the end face members.
(5)上記目的を達成するために、また本発明は、外周側の螺旋状の歯部、前記歯部と相似形状の中空部、軸方向両側端部に前記中空部の断面となる歯形状の開口を有するロータ部材を備えたスクリューロータの製造方法において、円筒部及び当該円筒部の端部で外周側に曲げた端面部を一体構成とする軸部材を絞り加工によって成形し、前記軸部材の端面部を、前記ロータ部材の両側端部における歯形状の開口にそれぞれ合わさるように形成し、前記ロータ部材の軸方向両側端部にそれぞれ接合する。 (5) In order to achieve the above object, the present invention also provides a helical tooth portion on the outer peripheral side, a hollow portion having a similar shape to the tooth portion, and a tooth shape having a cross section of the hollow portion at both end portions in the axial direction. In the manufacturing method of the screw rotor provided with the rotor member having the opening, the shaft member integrally forming the cylindrical portion and the end surface portion bent to the outer peripheral side at the end portion of the cylindrical portion is formed by drawing, and the shaft member The end surface portions of the rotor member are formed so as to be respectively fitted to the tooth-shaped openings at the both end portions of the rotor member, and are joined to the both axial end portions of the rotor member.
(6)上記(4)又は(5)において、好ましくは、前記ロータ部材は、パイプ状素材に軸方向に縮短する力を加えつつ、前記パイプ状素材の内側に配置され前記歯部の形状に対応したねじ状型と前記パイプ状素材の外側に配置され前記歯部を成形するための成形工具とを用い絞り加工して成形する。 (6) In the above (4) or (5), preferably, the rotor member is arranged on the inner side of the pipe-shaped material and applies the shape of the tooth portion while applying a force to the pipe-shaped material to contract in the axial direction. Drawing is performed using a corresponding screw-shaped die and a forming tool that is disposed outside the pipe-shaped material and forms the tooth portion.
本発明によれば、冷却効率が向上するとともに、重量低減を図ることができる。 According to the present invention, the cooling efficiency can be improved and the weight can be reduced.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明のスクリューロータの一実施形態の全体構造を表す斜視図であり、図2は、スクリューロータの構成を表す分解斜視図である。また、図3は、ロータ部材の構造を表す斜視図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing the overall structure of an embodiment of the screw rotor of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the screw rotor. FIG. 3 is a perspective view showing the structure of the rotor member.
これら図1〜図3において、スクリューロータ1は、スクリュー圧縮機等に用いられる雄ロータであり、外周側に形成された螺旋状の歯部2と、この歯部2と相似形状にかつ径方向中心部を含めて中空に形成された中空部3とを有するロータ部材4を備えている。このロータ部材4の成形方法を図4及び図5により説明する。
1 to 3, a screw rotor 1 is a male rotor used in a screw compressor or the like, and has a
図4は、本実施形態におけるロータ部材4の成形方法を説明するための軸方向断面図であり、図5は、本実施形態におけるロータ部材4の成形方法を説明するための斜視図である。 FIG. 4 is an axial sectional view for explaining a method for forming the rotor member 4 in the present embodiment, and FIG. 5 is a perspective view for explaining a method for forming the rotor member 4 in the present embodiment.
これら図4及び図5において、ロータ部材4の原材料には、例えばステンレス製のパイプ状素材5が用いられる。パイプ状素材5の内側には、上記歯部2の内周側(言い換えれば、中空部3)を成形するためのねじ状型6が配置され、パイプ状素材5の外側には、歯部2の外周側を成形するための成形工具7が配置されている。
4 and 5, for example, a stainless steel pipe-
ねじ状型6は、例えば中実円柱構造であり、その外周側に歯部2の形状に対応した(言い換えれば、歯部2と略相似形状の)螺旋状のねじ溝6aが形成されている。なお、ねじ状型6の外周側径寸法D1は、パイプ状素材5の内周側径寸法D2とほぼ同じになっている(実際には、パイプ状素材5にねじ状型6を挿入するための隙間ぶんだけ若干小さい)。
The screw-
パイプ状素材5の軸方向一方側(図4及び図5中下側)端部は、図示しない固定手段(例えば固定リングの締着等)によってねじ状型6に固定されている。また、パイプ状素材5の軸方向他方側(図4及び図5中上側)端部は、図示しない圧力付与手段によって軸方向に縮短する力(矢印Aで図示)が加えられている。
One end of the pipe-
成形工具7は、パイプ状素材5を隔ててねじ状型6に噛み合いながら回転するねじ形状を有し、例えば1つの螺旋状の歯7aが形成されている。また、成形工具7は、その軸方向寸法Lが比較的短くなっており、軸方向における歯山の数が多くとも2つとなっている。なお、成形工具7の歯7aのピッチP1は、成形する歯部2のピッチP2と同じになっている。
The forming
また、図示しないが、成形工具7をパイプ状素材5の径方向(図4及び図5中左右方向)及び軸方向(図4及び図5中上下方向)に移動させる移動装置が設けられており、パイプ状素材5及びねじ状型6の軸心M1と成形工具7の軸心M2との距離が所定の距離Xとなるように移動したときに、成形工具7の螺旋状歯7aとねじ状型6のねじ溝6aの間にパイプ状素材5が押し込まれ、歯部2が成形されるようになっている。
Although not shown, a moving device for moving the forming
また、図示しないが、ねじ状型6を回転駆動する回転装置が設けられており、この回転装置によってねじ状型6及びパイプ状素材5が軸心M1廻りに図4及び図5中矢印B方向に回転するようになっている。また、図示しないが、成形工具7を回転駆動する回転装置(図示せず)が設けられており、これによって成形工具7が軸心M2廻りに図4及び図5中矢印C方向(上述したパイプ状素材5及びねじ状型6の回転方向とは反対方向)に回転するようになっている。このとき、パイプ状素材5及びねじ状型6の回転と成形工具7の回転とは同期するように制御されており、パイプ状素材5を隔ててねじ状型6と成形工具7が互いに噛み合いながら回転するようになっている。なお、本実施形態では、パイプ状素材5及びねじ状型6の軸心M1と成形工具7の軸心M2とが平行配置されている。
Further, although not shown, and the rotating device is provided for rotating the screw-
そして、本実施形態におけるロータ部材4の成形手順は、まず、パイプ状素材5の軸方向他方側端部から軸方向に縮短する力を加えつつ、パイプ状素材5及びねじ状型6をともに軸心M1廻りに一方向に回転させ、成形工具7を軸心M2廻りにその反対方向(図中矢印C方向)に回転させる。そして、パイプ状素材5及びねじ状型6の軸心M1と成形工具7の軸心M2との距離が所定の距離Xとなるまで、成形工具7をパイプ状素材5に近づく方向(図4及び図5中左方向)に移動させると、成形工具7の螺旋状歯7aによって押し付けられたパイプ状素材5の軸方向一方側の一部分が縮短(座屈)しつつ、成形工具7の螺旋状歯7aとねじ状型6のねじ溝6aの間に押し込まれる。その結果、パイプ状素材5の軸方向一方側の一部分は、全周に亘って螺旋状の歯部2が形成される(図5参照)。その後、成形工具7を軸方向他方側(図4及び図5中上側)に移動させ、パイプ状素材5の軸方向他方側に向かって順次、全周に亘って歯部2を形成する。
The molding procedure of the rotor member 4 in the present embodiment is as follows. First, the pipe-shaped
前述の図1〜図3に戻り、上述のようにして成形されたロータ部材4は、軸方向両側(図1〜図3中左下・右上側)端部に中空部3の断面となる歯形状(図1〜図3では5枚歯の形状)の開口8A,8B(但し8Aのみ図示)がそれぞれ形成される。そして、本実施形態では、ロータ部材4の軸方向両側端部における歯形状の開口8A,8Bにそれぞれ合わさるようにかつ中央に貫通孔9A,9Bをそれぞれ有するように、例えばプレス機等で平板を打ち抜いて端面部材10A,10Bを成形し、それら端面部材10A,10Bをロータ部材4の軸方向両側端部にそれぞれ高密度溶接(例えば電子ビーム溶接、レーザビーム溶接、光ビーム溶接等)で接合している。また、端面部材10Aの貫通孔9A及び端面部材10Bの貫通孔9Bを介しロータ部材4の中空部3に連通する中空部11A,11Bをそれぞれ有する円筒状の軸部材12A,12Bを、端面部材10A,10Bの外側にそれぞれ高密度溶接で接合している。
Returning to FIG. 1 to FIG. 3, the rotor member 4 molded as described above has a tooth shape that becomes a cross section of the
このように構成された本実施形態のスクリューロータ1においては、軸部材12Aの中空部11A及び軸部材12Bの中空部11Bからロータ部材4の中空部3に冷却媒体(例えば潤滑油等)を流通させて冷却することができる。このとき、例えば従来技術のようにロータ部材の中空部を二重構造とする場合とは異なり、ロータ部材4の中空部3に部材を設けないため、スクリュロータ1の歯部2を効率よく冷却することができる。特に、ロータ部材4の中空部3を歯部2と相似形状にする(すなわち螺旋状の内壁とする)ことにより、スクリューロータ1の回転に伴って螺旋状の内壁に沿うような冷却媒体の流れが発生し、より大きな冷却効果を得ることができる。その結果、スクリューロータ1の温度上昇による熱膨張を抑えることができ、スクリューロータ同士(すなわち雄ロータ及び雌ロータ)の隙間及びスクリューロータとケーシングの隙間を小さくすることが可能となり、圧縮機の性能を向上させることができる。また、ロータ部材4の中空部3に部材を設けないぶんだけ、スクリューロータ1の重量が低減することができる。その結果、動力が低減して省エネ効果を得ることができ、また慣性モーメントが低減してインバータによる回転数制御等の応答性を向上させることができる。
In the screw rotor 1 of the present embodiment configured as described above, a cooling medium (for example, lubricating oil) is circulated from the
また本実施形態においては、ロータ部材4は、パイプ状素材5を縮短させながらねじ状型6及び成形工具7を用いて絞り加工して成形する。これにより、パイプ状素材5の厚み寸法がほとんど変化しないように絞り加工することができ、ステンレス製のように高強度なパイプ状素材5でも容易に塑性加工することができる。また、ロータ部材4の成形手順は、まずパイプ状素材5の軸方向一方側の一部分を全周に亘って歯部2を形成し、その後、パイプ状素材5の軸方向他方側に向かって順次、全周に亘って歯部2を形成する。このような成形手順により、パイプ状素材5の絞り加工を施す部分に軸方向に縮短する力が十分に作用させることができ、ステンレス製のように高強度なパイプ状素材5でも容易に塑性加工することができる。したがって、ロータ部材4の必要強度を確保することができる。
Further, in the present embodiment, the rotor member 4 is formed by drawing using the screw-shaped
また本実施形態においては、ロータ部材4、端面部材10A,10B、及び軸部材12A,12Bを互いに高密度溶接で接合している。これにより、例えばアーク溶接等で接合する場合とは異なり、周方向に不均一となる溶接盛が形成されないため、周方向の重量バランスを確保することができる。したがって、スクリューロータ1の回転駆動時の不具合を防止し、性能及び信頼性を確保することができる。
Moreover, in this embodiment, the rotor member 4,
本発明の他の実施形態を図6〜図8により説明する。本実施形態は、上記一実施形態における軸部材及び端面部材を絞り加工によって一体成形した実施形態である。 Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is an embodiment in which the shaft member and the end face member in the above-described embodiment are integrally formed by drawing.
図6は、本実施形態によるスクリューロータの構成を表す分解斜視図である。また、図7及び図8は軸部材の構造を表す斜視図であり、図7は軸部材の端面部を加工する前の状態を示し、図8は軸部材の端面部を加工した後の状態を示す。なお、上記一実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。 FIG. 6 is an exploded perspective view showing the configuration of the screw rotor according to the present embodiment. 7 and 8 are perspective views showing the structure of the shaft member, FIG. 7 shows a state before the end surface portion of the shaft member is processed, and FIG. 8 shows a state after the end surface portion of the shaft member is processed. Indicates. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part equivalent to the said one Embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.
本実施形態では、軸部材13Aは、円筒部14A(上記軸部材12Aに相当)と、この円筒部14Aの端部で外周側に曲げられた円環状の端面部15A(上記端面部材10Aに相当)とを絞り加工によって一体成形する。また同様に、軸部材13Bは、円筒部14B(上記軸部材12Bに相当)と、この円筒部14Bの端部で外周側に曲げられた端面部15B(上記端面部材10Bに相当)とを絞り加工によって一体成形する。
In this embodiment, the
そして、軸部材13Aの端面部15A及び軸部材13Bの端面部15Bを、ロータ部材4の軸方向両側端部の開口8A,8Bにそれぞれ合わさるように例えばプレス機等で加工し、ロータ部材の軸方向両側端部にそれぞれ高密度溶接で接合する。なお、軸部材13Aの端面部15A及び軸部材13Bの端面部15Bは、例えば絞り加工時における皺押さえ部である。
Then, the
このように構成された本実施形態のスクリューロータ1’においても、上記一実施形態同様、軸部材13A,13Bの中空部からロータ部材4の中空部3に冷却媒体(例えば潤滑油等)を流通させて冷却することができる。そして、上記一実施形態同様、ロータ部材4の中空部3に部材を設けないため、スクリュロータ1の歯部2を効率よく冷却することができる。また、上記一実施形態同様、ロータ部材4の中空部3に部材を設けないぶんだけ、重量低減を図ることができる。
Also in the screw rotor 1 ′ of the present embodiment configured as described above, a cooling medium (for example, lubricating oil) is circulated from the hollow portion of the shaft members 13 </ b> A and 13 </ b> B to the
なお、以上においては、スクリューロータ1,1’としてスクリュー圧縮機の雄ロータを例にとって説明したが、これに限らず、例えばスクリュー圧縮機の雌ロータ、スクリューポンプのロータ、ルーツブロワのねじれロータ等に適用してもよいことは言うまでもない。 In the above description, the male rotor of the screw compressor has been described as an example of the screw rotors 1 and 1 '. However, the present invention is not limited to this, and for example, a female rotor of a screw compressor, a rotor of a screw pump, a twisted rotor of a Roots blower, etc. Needless to say, it may be applied.
1 スクリューロータ
2 歯部
3 中空部
4 ロータ部材
5 パイプ状素材
6 ねじ状型
7 成形工具
8A,8B 開口
9A,9B 貫通孔
10A,10B 端面部材
11A,11B 中空部
12A,12B 軸部材
13A,13B 軸部材
14A,14B 円筒部
15A,15B 端面部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記ロータ部材の軸方向両側端部における歯形状の開口にそれぞれ合わさるように形成されて接合され、貫通孔を有する端面部材と、
前記端面部材の外側にそれぞれ接合され、前記端面部材の貫通孔を介し前記ロータ部材の中空部に連通する中空部を有する円筒状の軸部材とを備えたことを特徴とするスクリューロータ。 In a screw rotor including a helical tooth portion on the outer peripheral side, a hollow portion similar in shape to the tooth portion, and a rotor member having a tooth-shaped opening that is a cross section of the hollow portion at both end portions in the axial direction,
An end face member having a through-hole formed and joined to each of the tooth-shaped openings at both end portions in the axial direction of the rotor member;
A screw rotor comprising: a cylindrical shaft member having a hollow portion that is joined to the outside of the end surface member and communicates with a hollow portion of the rotor member through a through hole of the end surface member.
絞り加工によって成形され、円筒部及び当該円筒部の端部で外周側に曲げた端面部を一体構成とする軸部材を備え、
前記軸部材の端面部は、前記ロータ部材の軸方向両側端部における歯形状の開口にそれぞれ合わさるように形成されて接合されたことを特徴とするスクリューロータ。 In a screw rotor including a helical tooth portion on the outer peripheral side, a hollow portion similar in shape to the tooth portion, and a rotor member having a tooth-shaped opening that is a cross section of the hollow portion at both end portions in the axial direction,
A shaft member that is formed by drawing and includes a cylindrical part and an end surface part that is bent toward the outer periphery at the end of the cylindrical part,
The screw rotor, wherein the end surface portion of the shaft member is formed and joined so as to be fitted to tooth-shaped openings at both end portions in the axial direction of the rotor member.
前記ロータ部材の軸方向両側端部における歯形状の開口にそれぞれ合わさるように形成するとともに貫通孔を設けた端面部材を、前記ロータ部材の軸方向両側端部にそれぞれ接合し、
前記端面部材の貫通孔を介し前記ロータ部材の中空部に連通する中空部を有する円筒状の軸部材を、前記端面部材の外側にそれぞれ接合したことを特徴とするスクリューロータの製造方法。 In the manufacturing method of the screw rotor provided with a helical tooth portion on the outer peripheral side, a hollow portion having a shape similar to the tooth portion, and a rotor member having a tooth-shaped opening that becomes a cross section of the hollow portion at both end portions in the axial direction.
The end face member formed so as to be fitted to the tooth-shaped openings at both end portions in the axial direction of the rotor member and provided with through holes, respectively, is joined to both end portions in the axial direction of the rotor member,
A method of manufacturing a screw rotor, wherein a cylindrical shaft member having a hollow portion communicating with a hollow portion of the rotor member via a through hole of the end surface member is joined to the outside of the end surface member.
円筒部及び当該円筒部の端部で外周側に曲げた端面部を一体構成とする軸部材を絞り加工によって成形し、
前記軸部材の端面部を、前記ロータ部材の両側端部における歯形状の開口にそれぞれ合わさるように形成し、前記ロータ部材の軸方向両側端部にそれぞれ接合したことを特徴とするスクリューロータの製造方法。 In the manufacturing method of the screw rotor provided with a helical tooth portion on the outer peripheral side, a hollow portion having a shape similar to the tooth portion, and a rotor member having a tooth-shaped opening that becomes a cross section of the hollow portion at both end portions in the axial direction.
A shaft member is integrally formed by drawing a cylindrical portion and an end surface portion bent to the outer peripheral side at the end of the cylindrical portion,
A screw rotor according to claim 1, wherein end faces of the shaft member are formed so as to be respectively fitted with tooth-shaped openings at both end portions of the rotor member, and are joined to both end portions in the axial direction of the rotor member. Method.
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