JPS63205483A

JPS63205483A - スクリユ−ロ−タ

Info

Publication number: JPS63205483A
Application number: JP3556087A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Nagai; 利昭永井; Koji Takagi; 高木　恒治; Kenkichi Takahashi; 高橋　憲吉; Takaaki Sakai; 酒井　高昭
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-02-20
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1988-08-24

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、ガス圧縮用や被排気室を高真空にするための
真空ポンプ等に用いられる無給油スクリュー機械のスク
リューロータに関する。

〔従来の技術〕

従来のスクリュー機械におけるスクリューロータの歯形
輪郭は、たとえば特公昭５６−１７５５９号公報、特公
昭６１−８２４２号公報、特開昭５０−１４３１０６号
公報、特開昭６１−１９０１８４号公報などに示されて
いる。

これらの公報に示された雌ロータの歯形は、とつ曲面と
おう曲面とを有する前進フランクおよび後進フランクと
からなり、前進フランクのおう曲面の部分は、雌ロータ
のピッチ円の外側に中心を有する円弧または、雌ロータ
中心から引かれ両フランクの底（中心に最も近い点）を
通る直線と雌ロータのピッチ円との交点からの距離が連
続的に増大する曲線となっている。後進フランクのおう
曲面の部分は、前記交点に中心を有し、フランクの底を
通る円の内側に位置しかつ、雄ロータの最外端の点また
は、円弧部分で創成された曲線となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

雌ロータのとつ部の肉厚は薄く熱容量が小さのに比し、
これと噛合う錐ロータのとつ部は、熱容量が大きい。

そのためスクリュー機械が運転されている途中において
、負荷運転から無負荷運転に切換ねったり、真空ポンプ
において、被排気室から低温のガスが真空ポンプに吸入
されたりしてスクリューロータに循環されるガスの温度
が急に低くなったとき、雌ロータ側か雄ロータよりも早
く熱収縮する。

雌ロータは前述のように、後進フランク２５が第３図に
示すように、おう曲面２５ａととっ曲面２５ｂとの境界
の点２６と雌ロータ中心○□とを結ぶ曲線２７よりくぼ
んでいる領域（点２６〜点２８）が存在するので、前記
のように雌ロータが雄ロータよりも早めに熱収縮を起こ
すと熱収縮した後のフランク２９のピッチ円Ｃｉ近傍の
部分３０が前記くぼんでいる領域内に位置するように変
位し、この部分３０が熱収縮する以前の状態にある雄ロ
ータと接触して異音を発生し、あるいは異常な摩耗を起
こす問題がある。

本発明の目的は、運転中にガス温度が低下したときに異
音が発生しないスクリューロータを提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の特徴は、雌ロータの前進フランクおよび後進フ
ランクは、これらの各フランク上の任意の点と雌ロータ
中心とを結んだときに得られるすべての直線と、この直
線の途中で前記前進フランクおよび後進フランクとが交
差しない輪郭になっているものである。

〔作用〕

上記のように、前記直線（法線）のすべてと前進フラン
クおよび後進フランクとが、前記直線の途中で交差しな
いすなわち、フランクは、前記直線よりくぼんでいる箇
所がないので、雄ロータに比べて雌ロータが早めに熱収
縮しても、熱収縮した後のフランクが熱収縮する以前の
フランクから突出することがなく、従って、ロータのフ
ランク同士の接触あるいは衝突は起こらず、接触あるい
は衝突による異音の発生をなくすことができる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図および第２図により説明
する。第１図および第２図は、本発明の一実施例を示す
もので、第１図は、両ロータの軸直角断面図、第２図は
、要部の拡大図である。

）雌ロータ１は、６個のおう部２と、これらのおう部２
の間に形成されているとつ部３を有する。

これら各おう部２およびとつ部３は、その主要部が雌ロ
ータ１のピッチ円Ｃ１の内側に形成されている。雄ロー
タ４は、５個のとつ部５とこれらとつ部５の間に形成さ
れているおう部６を有する。

これらの各とつ部５およびおう部６は、その主要部が雄
ロータ４のピッチ円Ｃ１ｌの外側に形成されしかも雌ロ
ータ１のおう部２．とつ部３に噛合って回転したとき、
両ロータの最接線部間に常に所定の大きさ以下の隙間が
形成される。

雌、雄の対のロータ１，４は、軸心０．．０゜を中心に
回転可能にケーシング（図示せず）の作動空間（円柱空
間を交差させた空間）に納められている。

ケーシングやその他スクリュー機械を構成する要素は本
発明に直接関係がなくまた周知たとえば。

特公昭５６−１７５５９号公報に示されているものと同
様のものであるから説明を省略する。

次に、雌ロータ１の歯形輪郭の詳細を第２図により説明
する。

雌ロータのおう部２の輪郭は、輪郭上の点９ａから点１
０ａまでの前進フランク７と点９ａから点１１ａまでの
後進フランク８および点１１ａから点１０ｂまでの円弧
（軸心Ｏｆを中心とする円弧）からなる。

前進フランク７は、点１２ａに中心を有し、半径ｒ１の
とつ円弧７ａと、点１４ａに焦点を有するおう放物線７
ｂとからなり、とっ円弧７ａとおう放物線７ｂとは、点
１５ａでなめらかに連なっている。

後進フランク８は、点１３ａに中心を半径ｒ２のとつ円
弧８ａと、点１６ａに焦点を有するおう放物線８ｂとか
らなり、とっ円弧８ａとおう放物線８ｂとは、点１７ａ
でなめらかに連なっている。

前記の焦点１４ａ、１６ａは、前進フランク７と後進フ
ランク８との境界となる点９ａおよび雌ロータ１の軸心
ｏｉを通る直線１．８　ａ上に位置している。

また、雌ロータ１の軸心ｏｉから点１５ａすなわち前進
フランク７のおう曲線の領域の一端または、おう曲線と
とつ曲線との境に引いた直線１９ａ（法線と呼ぶ）と、
おう放物線７ｂの点１５における接線２０ａとのなす角
度（圧力角と呼ぶ）α工は最小となっている。　　　　
　　　　　　　　　　　　′雌ロータ１の軸心Ｏ１から
点１７ａすなわち後進フランク８のおう曲線の領域の一
端または、おう曲線ととつ曲線との境に引いた直線２１
ａ　（法線と呼ぶ）とおう放物線８ｂの点１７ａにおけ
る接線２２ａとのなす角度（圧力角と呼ぶ）α２は、最
小となっている。

前記前進フランク７のおう放物線７ｂおよび後進フラン
ク８のおう放物線７ｂは、前記圧力角α工が最小となる
法線１９ａと圧力角α２が最小となる法線２１ａとの間
に位置している。

また雌ロータ１の軸心Ｏｒから、前進フランク７、後進
フランク８および円弧１１ａ〜１０ｂ上の任意の点２３
ｎに直線２４ｎを引いても、この直線２４ｎは、点○ｌ
と点２３ｎとの間すなわち、直線の途中では前記フラン
ク７．８と交差することがない。

上記実施例では、後進フランク８をおう放物線としたが
、これに限られることなく、上記の条件を満足していれ
ば、任意のおう曲線たとえば、複数の円弧を連ねた曲線
、雄ロータのとつ部で創成される曲線としてもよい。勿
論、点９ａで前進フランク７となめらかに連なることが
望ましい。

上記のように、フランク上に引いた法線のうちの圧力角
が最小となる２つの法線の間にフランクのおう曲線の領
域が位置しているか又は雌ロータの軸心からフランク上
の任意の点に引いた直線とフランクとは、直線の途中で
交差しない輪郭に形成されているので、とつ部の熱容量
の差によって雌ロータ１が雄ロータ４より、早く熱収縮
してもフランクの一部が熱収縮する前のフランクの輪郭
から突出することがなく、熱収縮する以前の雌ロータ歯
形と噛合うような歯形の状態にある雄ロータとの接触ま
たは衝突は起こらない。

これをさらに詳しく述べる。

今、図示の歯形が高温状態（熱膨張後）の歯形であると
仮定する。この歯形が熱収縮した場合、どのような形に
変化するかは、ロータ各部の温度分布によって異なり、
変形方向成分は、フランク上の任意の点と雌ロータの軸
心Ｏｘ　とを結ぶ方向すなわち半径方向成分と、これに
垂直な円周方向成分に分けられる。

一方、ロータ内の温度分布は、とつ部のある領域では多
少異なるがほぼ同心円状になっていると考えられるので
、ロータ各部の熱変形方向は、はぼ半径方向成分により
決まると考えてよい。

この考え方に基づくと、たとえば、第２図の点１７ａは
法線２１ａ上を内方（軸心Ｏ□）に向って変位する（変
位する量は、軸心Ｏｆから点１７ａまで距離、ロータの
膨張係数、温度によって定まるがこれを誇張して１７ａ
′に変位したとする）、。

この点１７８′は、熱収縮する以前の歯形から突出する
ことがなく、熱収縮する以前の雌ロータの歯形と所定隙
間で噛合っている状態（まだ熱収縮していない状態）雄
ロータと接触することは起こらない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、とつ部の熱容量の違いに
よって雌ロータが雄ロータより早く変位した場合に両ロ
ータ同士が接触して異音を発生するのを防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

（さ第１図は本発明の一実施例のｉ駈角な端面図、第２図は
雌ロータの要部の拡大図、第３図は従来の説明用図であ
る。１・・・雌ロータ、２・・・おう部、３・・・とつ部、
４・・・雄ロータ、５・・・とつ部、６・・・おう部、
７・・・前進フランク、７ｂ・・・おう放物線、８・・
・後進フランク、８ｂ・・・おう放物線、１９ａ、２１
ａ・・・法線、Ｏｌ・・・雌ロータの軸心、０１・・・
雄ロータの軸心、Ｃｚ・・・雌ロータのピッチ円、Ｃ１
・・雄ロータのピッチ円、α工、α２・・・圧力角。

Claims

【特許請求の範囲】１、主要部がピッチ円の内側にあり、複数のおう部と、
これらのおう部の間に形成されているとつ部とを有し、
前記各おう部は、前進フランクと後進フランクとを有し
、これら前進フランクと後進フランクとは、これら両フ
ランクの境界とロータの中心とを通る直線に対して非対
称に形成されている輪郭をもつた雌ロータと、主要部が
ピッチ円の外側にあり、複数のとつ部とこれらのとつ部
間に形成されているおう部とを有し、前記雌ロータと噛
合う輪郭をもつた雄ロータとからなるスクリューロータ
において、前記雌ロータの前進フランクおよび後進フラ
ンクは、これらの各フランク上の任意の点と雌ロータ中
心とを結んだときに得られるすべての直線とこの直線の
途中において前記前進フランクおよび後進フランクとが
交差しない輪郭になつていることを特徴とするスクリュ
ーロータ。２、主要部がピッチ円の内側にあり、複数のおう部と、
これらのおう部の間に形成されているとつ部とを有し、
前記各おう部は、とつ曲線とこれに連なるおう曲線を含
んでいる前進フランクおよび後進フランクを有し、これ
ら前進フランクと後進フランクとは、これら両フランク
の境界とロータの中心とを通る直線に対して非対称に形
成されている輪郭をもつた雌ロータと、主要部がピッチ
円の外側にあり、複数のとつ部とこれらのとつ部の間に
形成されておう部とを有し、前記雌ロータと噛合う輪郭
をもつた雄ロータとからなるスクリューロータにおいて
、前記雌ロータの中心から各フランク上の点に下した直
線を法線とし、この法線と前進、後進の各フランクとの
なす角度を圧力角α＿１α＿２としたとき、前記雌ロー
タの前進フランクおよび後進フランクのおう曲線の領域
は、前記前進フランクの領域で前記圧力角α＿１が最小
となるときの法線と、前記後進フランクの領域で前記圧
力角α＿２が最小となるときの法線とによつてはさまれ
た範囲にあり、雄ロータは、雌ロータに噛合う輪郭に形
成されていることを特徴とするスクリューロータ。