JP4308743B2 - Screw rotor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、例えばスクリュー圧縮機やスクリューポンプ等のスクリュー流体機械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 a screw fluid machine such as a screw compressor or a screw pump, and a method for manufacturing the same.
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、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)等は被圧縮流体の断熱圧縮により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は、熱膨張のぶんだけ余裕をみて大きくし、運転中に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ため、圧縮機の性能が低下する要因となっていた。 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. Since the male rotor and the female rotor (hereinafter collectively referred to as a screw rotor) and the like increase in temperature due to adiabatic compression of the fluid to be compressed and thermally expand, the clearance between the screw rotors and the clearance between the screw rotor and the casing Is increased with a margin of thermal expansion to prevent contact and damage of each member during operation. At this time, the rising temperature of the screw rotor and the thermal expansion associated therewith are not uniform or constant, and the gap is increased in consideration of the maximum thermal expansion, which causes a reduction in the performance of the compressor.
そこでこれに対応するため、従来、外周側の歯部(ねじ)及び中空部(空洞)を有する超塑性材料(例えばZn−Al系合金、Al−Zn−Zr系合金、Al−Ca−Zn系合金など)製ローブ部材と、前記ローブ部材の中空部に連通する軸穴を有する高強度材料(例えば機械構造用炭素鋼、合金鋼、球状黒鉛鋳鉄など)製ロータ軸とを一体結合したスクリューロータが提唱されている(例えば、特許文献1参照)。そして、この従来技術には明確には示されていないが、例えばスクリュー圧縮機には軸受を潤滑冷却する潤滑油を貯留する潤滑油室が設けられており、その潤滑油室の潤滑油をロータ軸の軸穴を介しローブ部材の中空部に流通し、スクリューロータを冷却するようになっている。 Therefore, in order to cope with this, conventionally, a superplastic material (for example, a Zn—Al alloy, an Al—Zn—Zr alloy, an Al—Ca—Zn alloy) having teeth (screws) on the outer peripheral side and a hollow (cavity) is used. A screw rotor in which a lobe member made of an alloy or the like and a rotor shaft made of a high-strength material (for example, carbon steel for mechanical structure, alloy steel, spheroidal graphite cast iron, etc.) having a shaft hole communicating with the hollow portion of the lobe member are integrally coupled Has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Although not clearly shown in this prior art, for example, the screw compressor is provided with a lubricating oil chamber for storing lubricating oil for lubricating and cooling the bearing, and the lubricating oil in the lubricating oil chamber is supplied to the rotor. It distribute | circulates to the hollow part of a lobe member through the shaft hole of a shaft, and cools a screw rotor.
また、上記クリューロータの製造方法は、円筒状のローブ部材をロータ軸の中間部の外周側に配置するとともに、そのボス部をロータ軸の切り欠きに圧入して一体結合し、その後、超塑性流動を起こす温度(200℃)まで加熱し、ローブ部材を内部から加圧し、外周側の金型で塑性加工して歯部を形成するようになっている。そして、冷却後は熱収縮差の違いによりローブ部材の歯部が金型から離脱し、ローブ部材をねじりながら金型から引き出すようになっている。 In addition, the above-described clew rotor manufacturing method includes arranging a cylindrical lobe member on the outer peripheral side of the intermediate portion of the rotor shaft, press-fitting the boss portion into the notch of the rotor shaft, and then integrally coupling them, Heating is performed to a temperature at which flow occurs (200 ° C.), the lobe member is pressurized from the inside, and the teeth are formed by plastic working with a mold on the outer peripheral side. After cooling, the tooth portion of the lobe member is detached from the mold due to the difference in thermal shrinkage, and the lobe member is pulled out from the mold while twisting.
しかしながら、上記従来技術には以下のような改善の余地がある。
すなわち、上記スクリューロータは、ロータ軸の中間部の外周側にローブ部材を配置し(言い換えれば、ローブ部材の中空部にロータ軸を貫通配置し)、ロータ軸とローブ部材を一体結合した構造となっている。そのため、ロータ軸の軸穴を介しローブ部材の中空部に流通する例えば潤滑油等の冷却媒体は、ロータ軸の中間部を冷却してからローブ部材の歯部を冷却することとなり、比較的高温となるローブ部材の歯部における冷却効率が良いとは言えず、改善の余地があった。また、スクリューロータの重量を低減すれば、省エネ効果及び回転数制御の応答性が向上する等の効果を得ることができるため、重量低減の面においても改善の余地があった。また、上記超塑性材料の引張強度は5N/mm2程度であるため、スクリュー流体機械に必要とされる強度(例えば50N/mm2程度)を確保できず、実用性に乏しいという問題もあった。
However, there is room for improvement in the prior art described above.
That is, the screw rotor has a structure in which a lobe member is disposed on the outer peripheral side of the intermediate portion of the rotor shaft (in other words, the rotor shaft is disposed through the hollow portion of the lobe member), and the rotor shaft and the lobe member are integrally coupled. It has become. Therefore, a cooling medium such as lubricating oil that circulates in the hollow portion of the lobe member through the shaft hole of the rotor shaft cools the intermediate portion of the rotor shaft and then cools the teeth portion of the lobe member. It cannot be said that the cooling efficiency at the tooth portion of the lobe member is good, and there is room for improvement. Further, if the weight of the screw rotor is reduced, an effect such as an energy saving effect and an improvement in the response of the rotational speed control can be obtained, so there is room for improvement in terms of weight reduction. Moreover, since the tensile strength of the superplastic material is about 5 N / mm 2 , the strength required for the screw fluid machine (for example, about 50 N / mm 2 ) cannot be secured, and there is a problem that the practicality is poor. .
本発明の目的は、冷却効率を向上するとともに、重量低減による省エネ効果及び制御応答の向上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。 The objective of this invention is providing the screw rotor which can aim at the improvement of the energy-saving effect and control response by weight reduction while improving cooling efficiency, and its manufacturing method.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、外周側に形成された螺旋状の歯部、この歯部と略相似形状の中空部を有するねじ部材と、このねじ部材の軸方向一方側及び他方側にそれぞれ接合され、前記ねじ部材の中空部に連通した貫通穴を有する2つの軸部材とを備えたスクリューロータにおいて、前記ねじ部材は、前記中空部の径方向断面に設けた少なくとも1つの補強板を有し、この補強板は、軸方向に貫通する貫通孔を設ける。 (1) To achieve the above object, the present invention provides a screw member having a helical tooth portion formed on the outer peripheral side, a hollow portion substantially similar to the tooth portion, and one axial direction of the screw member. A screw rotor including two shaft members each having a through hole that is joined to the side and the other side and communicated with the hollow portion of the screw member , wherein the screw member is provided at least in a radial section of the hollow portion. One reinforcing plate is provided, and this reinforcing plate is provided with a through hole penetrating in the axial direction.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記補強板は、回転運動に伴い前記ねじ部材の中空部に旋回流を生じさせる翼手段を設ける。 (2) Oite above (1), preferably, the reinforcing plate is provided with a wing means for creating a swirling flow in the hollow portion of the screw member with rotation movement.
(3)上記(1)又は(2)において、好ましくは、前記ねじ部材の歯部は、前記中空部から外周側に貫通する給油用貫通孔をシールライン上に設ける。 ( 3 ) In the above (1) or (2) , preferably, the tooth portion of the screw member is provided with an oil supply through hole penetrating from the hollow portion to the outer peripheral side on the seal line.
(4)上記目的を達成するために、本発明は、外周側に形成された螺旋状の歯部、この歯部と略相似形状の中空部を有するねじ部材と、このねじ部材の軸方向一方側及び他方側にそれぞれ接合され、前記ねじ部材の中空部に連通した貫通穴を有する2つの軸部材とを備えたスクリューロータにおいて、前記ねじ部材の歯部は、前記中空部から外周側に貫通する給油用貫通孔をシールライン上に設ける。(4) In order to achieve the above object, the present invention provides a screw member having a helical tooth portion formed on the outer peripheral side, a hollow portion substantially similar to the tooth portion, and one axial direction of the screw member. And a screw rotor including two shaft members each having a through hole connected to the hollow portion of the screw member and the tooth portion of the screw member penetrating from the hollow portion to the outer peripheral side. A through hole for refueling is provided on the seal line.
(5)上記目的を達成するために、本発明は、外周側に形成された螺旋状の歯部、この歯部と略相似形状の中空部を有するねじ部材と、このねじ部材の軸方向一方側及び他方側にそれぞれ接合され、前記ねじ部材の中空部に連通した貫通穴を有する2つの軸部材とを備えたスクリューロータの製造方法において、軸方向断面で少なくとも2つに分割形成され、前記ねじ部材の歯部外周側を形成するための外周側分割中子を造型し、軸方向断面で少なくとも2つに分割形成され、前記ねじ部材の歯部内周側を形成するための内周側分割中子を造型し、これら外周側分割中子及び内周側分割中子を組み込んだ鋳型を用いて前記ねじ部材を鋳造し、この鋳造したねじ部材の軸方向一方側端部及び他方側端部にそれぞれ前記軸部材を高密度溶接又は摩擦圧接で接合する。 (5) In order to achieve the above object, the present invention provides a screw member having a helical tooth portion formed on the outer peripheral side, a hollow portion substantially similar to the tooth portion, and one axial direction of the screw member. In a method of manufacturing a screw rotor comprising two shaft members each having a through hole joined to each of the side and the other side and communicating with a hollow portion of the screw member, the screw rotor is divided into at least two parts in an axial cross section, An outer peripheral side split core for forming the outer peripheral side of the tooth part of the screw member is formed, and divided into at least two parts in the axial cross section, and an inner peripheral side split for forming the inner peripheral side of the tooth part of the screw member The core member is molded, and the screw member is cast using a mold incorporating the outer peripheral side split core and the inner peripheral side split core, and the axially one end and the other end of the cast screw member Each of the shaft members is welded or worn at high density. They are joined by welding.
本発明のスクリューロータの製造方法においては、歯部外周側を形成するための外周側中子を軸方向断面で例えば2つに分割した外周側分割中子を造型し、歯部内周側(言い換えれば、歯部と略相似形状の中空部)を形成するための内周側中子を軸方向断面で例えば2つに分割した内周側分割中子を造型する。そして、これら外周側分割中子及び内周側分割中子を組み込んだ鋳型を用いて、ねじ部材を鋳造する。例えば超塑性材料で成形する場合とは異なり、スクリュー流体機械に必要とされるねじ部材の強度(例えば50N/mm2程度)を確保することができる。そして、ねじ部材の一方側端部及び他方側端部にそれぞれ軸部材を高密度溶接(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)又は摩擦圧接で接合する。これにより、例えばアーク溶接等で軸部材を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、スクリューロータ回転駆動時の不具合を防止し、性能及び信頼性を向上させることができる。 In the manufacturing method of the screw rotor of the present invention, the outer peripheral side core for forming the outer peripheral side of the tooth part is formed by dividing the outer peripheral side core into, for example, two parts in the axial section, and the inner peripheral side of the tooth part (in other words, in other words, For example, an inner peripheral side split core in which the inner peripheral core for forming a hollow portion having a shape substantially similar to the tooth portion is divided into, for example, two in the axial cross section is formed. Then, the screw member is cast using a mold incorporating the outer peripheral side split core and the inner peripheral side split core. For example, unlike the case of molding with a superplastic material, the strength (for example, about 50 N / mm 2 ) of the screw member required for the screw fluid machine can be ensured. Then, the shaft member is joined to one end and the other end of the screw member by high density welding (for example, electron beam welding, laser beam welding, light beam welding, etc.) or friction welding. Thus, unlike the case where the shaft members are joined by, for example, arc welding, a weld deposit that is not uniform in the circumferential direction is not formed, so that a weight balance in the circumferential direction can be ensured. Therefore, the trouble at the time of screw rotor rotation drive can be prevented, and performance and reliability can be improved.
(6)上記(5)において、好ましくは、前記内周側分割中子を径方向断面で分割するとともに軸方向の連結部材を介し連結することで、前記ねじ部材の中空部の径方向断面に、軸方向に貫通した貫通孔を有する補強板を形成する。 (6) In the above (5), preferably, the inner circumferential side split core is divided in a radial cross section and connected via an axial connecting member so that the hollow section of the screw member has a radial cross section. A reinforcing plate having a through hole penetrating in the axial direction is formed.
(7)上記(5)又は(6)において、好ましくは、ねじ溝谷径が軸方向に略同一となるようにねじ溝の谷底に設けた谷底同径部とねじ山に形成され軸方向に所定の抜け勾配が設けられた山側勾配部とからなる雌ねじ部を有するとともに、その軸方向断面で少なくとも2つに分割形成された内周側分割中子型を用いて、前記内周側分割中子をそれぞれ造型する。 (7) In the above (5) or (6), preferably, the thread groove is formed in a thread bottom with the same diameter at the bottom of the thread groove so that the thread groove valley diameter is substantially the same in the axial direction. The inner circumferential side split core is formed by using an inner circumferential side split core mold that has a female thread portion formed of a mountain side slope portion provided with a draft angle and is divided into at least two in the axial cross section thereof Each is molded.
鋳造したねじ部材は歯部内周側がほぼ加工できない構造となるため、歯部と略相似形状の中空部を形成するための上記内周側分割中子は、精度を高める必要がある。このような内周側分割中子は、軸方向断面で分割形成されねじ部材の中空部と同じ形状の内周側中子型を用いてそれぞれ造型するが、内周側分割中子型から抜き出す方向(例えば、軸方向又は径方向)に直交して突出した部分を有する場合があり、内周側分割中子を内周側分割中子型から抜き出すことが困難となる。 Since the cast screw member has a structure in which the inner peripheral side of the tooth part can hardly be processed, the inner peripheral side split core for forming a hollow part having a shape substantially similar to the tooth part needs to be improved in accuracy. Such inner circumferential side split cores are each formed by using an inner peripheral side core mold that is divided in the axial cross section and has the same shape as the hollow portion of the screw member, but is extracted from the inner peripheral side split core mold. It may have a portion that protrudes perpendicular to the direction (for example, the axial direction or the radial direction), and it becomes difficult to extract the inner peripheral side split core from the inner peripheral side split core mold.
そこで本発明においては、内周側分割中子型は、ねじ溝谷径が軸方向に略同一となるようにねじ溝の谷底に設けた谷底同径部と、ねじ山に形成され軸方向に所定の抜け勾配(詳細には、内周側分割中子型の抜け始め側が相対的に小さく、抜け終わり側に向けてしだいに大きくなるような勾配)を設けた山側勾配部とからなる雌ねじ部をそれぞれ有する。これら内周側分割中子型を用いて内周側分割中子をそれぞれ造型し、内周側分割中子を軸方向の一方側に引きながら回転力を加えると、内周側分割中子型の谷底同径部が対応する内周側分割中子の山部に摺動してガイド的な役割を果たすので、例えばねじ溝谷径が軸方向に変化するような構造の内周側分割中子型を用いた場合に比べ、内周側分割中子を容易に回転させて内周側分割中子型から引き出すことができる。 Therefore, in the present invention, the inner circumferential side split core mold is formed in a thread bottom with the same diameter at the bottom of the thread groove so that the thread groove valley diameter is substantially the same in the axial direction, and is predetermined in the axial direction. A female threaded portion comprising a mountain-side slope portion provided with a slope portion (specifically, a slope in which the slip-off start side of the inner circumferential side split core type is relatively small and gradually increases toward the slip-off end side). Have each. Using these inner circumferential side split core molds, the inner peripheral side split cores are respectively molded, and when a rotational force is applied while pulling the inner peripheral side split core to one side in the axial direction, the inner peripheral side split core mold Since the valley bottom same diameter part slides on the corresponding inner peripheral side split core and plays a guiding role, for example, the inner peripheral side split core has a structure in which the thread groove valley diameter changes in the axial direction. Compared to the case where a mold is used, the inner peripheral side split core can be easily rotated and pulled out from the inner peripheral side split core mold.
(8)上記(7)において、好ましくは、前記内周側分割中子型の谷底同径部は、その抜け始め側の前記雌ねじ部の軸方向における幅寸法と前記ねじ溝谷径との寸法比が10%以下であり、その抜け終わり側の前記雌ねじ部の軸方向における幅寸法と前記ねじ溝谷径との寸法比が20%以下かつ前記抜け始め側の寸法比より5%以上大きい。 (8) In the above (7), preferably, the inner diameter side split core type valley bottom same-diameter portion is a dimensional ratio between the width dimension in the axial direction of the female screw portion on the start side and the thread groove valley diameter. Is 10% or less, and the dimension ratio between the width dimension in the axial direction of the female screw portion on the end side of the removal and the thread groove valley diameter is 20% or less and 5% or more larger than the dimension ratio on the beginning side of the removal.
(9)上記(7)又は(8)において、好ましくは、前記内周側分割中子型の谷底同径部は、前記ねじ溝の谷底に凹設した窪み部である。 (9) In the above (7) or (8), preferably, the inner peripheral side split core type valley bottom same diameter portion is a recessed portion provided in the valley bottom of the thread groove.
(10)上記目的を達成するために、また本発明は、外周側に形成された螺旋状の歯部、この歯部と略相似形状の中空部を有するねじ部材と、このねじ部材の軸方向一方側及び他方側にそれぞれ接合され、前記ねじ部材の中空部に連通した貫通穴を有する2つの軸部材とを備えたスクリューロータの製造方法において、ねじ溝谷径が軸方向に略同一となるようにねじ溝の谷底に設けた谷底同径部とねじ山に形成され軸方向に所定の抜け勾配が設けられた山側勾配部とからなる雌ねじ部を有するとともに、その軸方向断面で少なくとも2つに分割形成された分割ねじ型を用いて、中空円筒素材を塑性加工して前記ねじ部材を製造し、このねじ部材の軸方向一方側及び他方側にそれぞれ前記軸部材を高密度溶接又は摩擦圧接で接合する。 (10) In order to achieve the above object, the present invention also provides a screw member having a helical tooth portion formed on the outer peripheral side, a hollow portion substantially similar to the tooth portion, and an axial direction of the screw member In a method of manufacturing a screw rotor including two shaft members each having a through hole joined to one side and the other side and communicating with a hollow portion of the screw member, the thread groove valley diameter is substantially the same in the axial direction. At the bottom of the thread groove and an internal thread portion formed of a thread-side slope portion formed in the screw thread and provided with a predetermined slope in the axial direction, and at least two in the axial cross section. The screw member is manufactured by plastic processing of a hollow cylindrical material using the split screw mold formed in a divided manner, and the shaft member is respectively densely welded or friction welded on one side and the other side of the screw member in the axial direction. Join.
本発明のスクリューロータの製造方法においては、まず、ねじ部材の歯部を形成するためのねじ型(金型)を軸方向断面で例えば2つに分割した分割ねじ型を製造し、これら分割ねじ型を中空円筒素材の外周側に配置し、中空円筒素材の軸方向圧縮側及び中空円筒素材の内部から径方向外周側に圧力を加え、これによって中空円筒素材を分割ねじ型で塑性加工し、ねじ部材を製造する。このとき、成形したねじ部材は、分割ねじ型から抜き出す方向(例えば、軸方向又は径方向)に直交して突出した部分を有する場合があり、この場合には分割ねじ型から抜き出すことが困難となる。 In the screw rotor manufacturing method of the present invention, first, a split screw mold in which a screw mold (die) for forming a tooth portion of a screw member is divided into, for example, two in an axial section is manufactured, and these split screws are manufactured. Placing the mold on the outer peripheral side of the hollow cylindrical material, applying pressure from the axial compression side of the hollow cylindrical material and the radial outer peripheral side from the inside of the hollow cylindrical material, thereby plastic processing the hollow cylindrical material with a split screw mold, A screw member is manufactured. At this time, the formed screw member may have a portion protruding perpendicular to the direction (for example, the axial direction or the radial direction) to be extracted from the split screw mold, and in this case, it is difficult to extract from the split screw mold. Become.
そこで本発明においては、分割ねじ型は、ねじ溝谷径が軸方向に略同一となるようにねじ溝の谷底に設けた谷底同径部と、ねじ山に形成され軸方向に所定の抜け勾配(詳細には、分割ねじ型の抜け始め側が相対的に小さく、抜け終わり側に向けてしだいに大きくなるような勾配)を設けた山側勾配部とからなる雌ねじ部をそれぞれ有する。これら分割ねじ型を用いて中空円筒素材を成形してねじ部材を製造し、このねじ部材を軸方向の一方側に引きながら回転力を加えると、分割ねじ型の谷底同径部が対応するねじ部材の山部に摺動してガイド的な役割を果たすので、例えばねじ溝谷径が軸方向に変化するような構造の分割ねじ型を用いた場合に比べ、ねじ部材を容易に回転させて分割ねじ型から引き出すことができる。これにより、超塑性材料を用いなくとも中空円筒素材を塑性加工することができ、スクリュー流体機械に必要とされる強度(例えば50N/mm2程度)を確保することができる。また、上記(5)同様、ねじ部材の一方側及び他方側にそれぞれ軸部材を高密度溶接又は摩擦圧接で接合するので、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、スクリューロータ回転駆動時の不具合を防止し、性能及び信頼性を向上させることができる。 Therefore, in the present invention, the split screw mold has a valley bottom same diameter portion provided at the bottom of the thread groove so that the thread groove valley diameter is substantially the same in the axial direction, and a predetermined escape gradient ( In detail, the split screw type has a female thread portion including a mountain-side slope portion provided with a slope that is relatively small and has a slope that gradually increases toward the finish end side. When these split screw molds are used to form a hollow cylindrical material to produce a screw member and a rotational force is applied while pulling the screw member to one side in the axial direction, Since it slides on the peak of the member and plays a guiding role, for example, the screw member can be easily rotated and divided compared to the case of using a split screw type with a structure in which the thread groove valley diameter changes in the axial direction. Can be pulled out from the screw mold. Thereby, even if it does not use a superplastic material, a hollow cylindrical raw material can be plastically processed and the intensity | strength (for example, about 50 N / mm < 2 >) required for a screw fluid machine can be ensured. Moreover, since the shaft member is joined to the one side and the other side of the screw member by high-density welding or friction welding as in the above (5), a weight balance in the circumferential direction can be ensured. Therefore, the trouble at the time of screw rotor rotation drive can be prevented, and performance and reliability can be improved.
本発明のスクリューロータによれば、冷却効率を向上するとともに、重量低減による省エネ効果及び制御応答の向上を図ることができる。また、本発明のスクリューロータの製造方法によれば、必要強度及び周方向の重量バランスを確保することができ、性能及び信頼性を向上させることができる。 According to the screw rotor of the present invention, the cooling efficiency can be improved, and the energy saving effect and the control response can be improved by reducing the weight. Moreover, according to the manufacturing method of the screw rotor of this invention, required strength and the weight balance of the circumferential direction can be ensured, and performance and reliability can be improved.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の第1の実施形態を図1〜図6により説明する。
図1は、本実施形態によるスクリューロータの全体構造を表す軸方向断面図である。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an axial sectional view showing the overall structure of the screw rotor according to the present embodiment.
図1において、このスクリューロータ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、この歯部2と略相似形状の中空部3を有するねじ部材4と、このねじ部材4の軸方向一方側(図1中左側)端部5Aに接合され、ねじ部材4の中空部3に連通する軸方向の貫通穴6Aを有する略円筒状の軸部材7Aと、ねじ部材4の軸方向他方側(図1中右側)端部5Bに接合され、ねじ部材4の中空部3に連通する軸方向(図1中左右方向)の貫通穴6Bを有する略円筒状の軸部材7Bとを備える。
In FIG. 1, the
ねじ部材4の端部5A,5Bには、例えば略円形状に凹設した窪み部8A,8Bが形成され、これら窪み部8A,8Bには中空部3に開口した開口部9A,9Bが形成されている。また、軸部材7A,7Bのねじ部材4側には例えば円環状のフランジ部10A,10Bが設けられ、これらフランジ部10A,10Bがねじ部材4の窪み部8A,8Bにそれぞれ嵌合し接合されて、ねじ部材4と軸部材7A,7Bとが一体構成となっている。そして、軸部材の7A,7Bの貫通穴6A,6Bは、開口部9A,9Bを介し中空部3に連通するようになっている。
The
次に、本実施形態による上記スクリューロータ1の製造方法について説明する。図2は、上記ねじ部材4を鋳造するための鋳型の全体構造を表す軸方向断面図であり、図3は、上記ねじ部材4と上記軸部材7A,7Bとの接合を説明するための軸方向断面図である。
Next, the manufacturing method of the
これら図2及び図3において、上記ねじ部材4を鋳造するための鋳型11は、上下に分割された主型12A,12Bと、これら主型12A,12B内に組み込まれ、ねじ部材4の歯部2外周側を形成するための外周側中子と、主型12A,12B内に組み込まれ、ねじ部材4の歯部2内周側(言い換えれば、中空部3)及び端部5A,5Bの開口部9A,9Bを形成するための内周側中子とで構成されている。
2 and 3, a mold 11 for casting the screw member 4 is incorporated into
外周側中子は、その軸方向(図2中左右方向)断面で例えば2つに分割された外周側分割中子13A,13Bで構成されている。そして、図示しないが、外周側分割中子13A,13Bはピン及びこれに対応するピン穴がそれぞれ設けられ、これらピン及びピン穴を嵌合し外周側分割中子13A,13Bどうしが接合して、外周側中子が組み立てられている。内周側中子は、その軸方向断面で例えば2つに分割された内周側分割中子14A,14Bで構成されている。そして、図示しないが、内周側分割中子14A,14Bはピン及びこれに対応するピン穴がそれぞれ設けられ、これらピン及びピン穴を嵌合し内周側分割中子14A,14Bどうしを接合して、内周側中子が組み立てられている。
The outer peripheral side core is composed of, for example, outer peripheral
そして、鋳型11の溶融口(図示せず)からキャビテイ15に溶融金属(湯)を流し込み、上記ねじ部材4を鋳造する。冷却後、鋳型11を取り外し、外周側分割中子13A,13B及び内周側分割中子14A,14Bを壊してねじ部材4を取り出す。そして、ねじ部材4の歯部2外周側の表面加工を行うとともに、ねじ部材4の端部5A,5Bを切削加工して窪み部8A,8Bを形成する。
Then, molten metal (hot water) is poured into the
そして、ねじ部材4の一方側端部5Aの窪み部8Aに軸部材7Aのフランジ部10Aを圧入し、他方側端部5Bの窪み部8Bに軸部材7Bのフランジ部10Bを圧入する。軸部材7Aのフランジ部10Aの外周側及び対応するねじ部材4の窪み部8Aの開口側には切欠き部16Aを、また軸部材7Bのフランジ部10Bの外周側及び対応するねじ部材4の窪み部8Bの開口側には切欠き部16Bを予め設けておく。これら切欠き部16A,16Bを高密度溶接(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(このとき、切欠き部16A,16Bが埋められて)、ねじ部材4と軸部材7A,7Bとを一体構成とする。なお、ねじ部材4と軸部材7A,7Bの接合は、摩擦圧接でもよい。
Then, the
次に、上記外周側分割中子13A,13B及び上記内周側分割中子14A,14Bの製造方法の詳細を図4及び図5により説明する。図4(a)は、外周側分割中子型及びこれを用いて造型した外周側分割中子の全体構造を表す斜視図であり、図4(b)は、図4(a)中A部の部分拡大図であり、図4(c)は、図4(a)中B部の部分拡大図である。また、図5(a)は、内周側分割中子型及びこれを用いて造型した内周側分割中子の全体構造を表す斜視図であり、図5(b)は、図5(a)中C部の部分拡大図であり、図5(c)は、図5(a)中D部の部分拡大図である。
Next, details of the manufacturing method of the outer peripheral
これら図4(a)〜(c)及び図5(a)〜(c)において、上記外周側分割中子13A,13Bは、軸方向(図4(a)中ほぼ左右方向)断面で2つに分割された外周側分割中子型17A,17B(但し17Aのみ図4(a)に図示)を用いてそれぞれ造型する。
4 (a) to 4 (c) and FIGS. 5 (a) to 5 (c), the outer peripheral
外周側分割中子型17Aは、ねじ部材4の歯部2半分と略相似形状(言い換えれば、加工代ぶんだけ大きい形状)の雄ねじ部18と、この雄ねじ部18の軸方向両端側(図4(a)中左側・右側)に設けた例えば略半円筒状の軸部19とを備えている。この外周側分割中子型17Aの雄ねじ部18は、ねじ山外径D1が軸方向に略同一となるようにねじ山の山頂20に凸設した突起部20aと、ねじ溝21に形成され軸方向に所定の抜け勾配(詳細には、外周側分割中子型17Aの抜け終わり側(図4(a)中右側)が相対的に小さく、抜け始め側(図4(a)中左側)に向けてしだいに大きくなるような勾配)が設けられた溝側勾配部(詳細は図示せず)とを備えている。
The outer peripheral side split core die 17A has a
外周側分割中子型17Aの突起部20aは、その抜け終わり側の雄ねじ部18の軸方向における幅寸法W1a(図4(c)参照)とねじ山外径D1との寸法比W1a/D1(百分率)を10%以下とし、抜け始め側に向けてしだいに大きくなり、その抜け始め側の幅寸法W1b(図4(b)参照)とねじ山外径D1との寸法比W1b/D1(百分率)を20%以下かつ抜け終わり側の寸法比W1a/D1より5%以上大きくしている。
The
そして、上記外周側分割中子型17Aを鋳枠(図示せず)内の適切な位置に配置し、この鋳枠内に例えば熱硬化性樹脂を含んだ鋳物砂を詰め、この鋳物砂を加熱硬化して内周側分割中子13Aを造型する。その後、鋳枠を取り外し(図4(a)に示す状態)、外周側分割中子13Aを軸方向の一方側(図4(a)中左側)に引きながら半回転させることにより内周側分割中子型17Aから引き出す。また、外周側分割中子型17Bも外周側分割中子型17Aと同様の構造であり、同様の手順にて外周側分割中子型17Bを用いて外周側分割中子13Bを造型し、その後、外周側分割中子13Bを軸方向の一方側に引きながら半回転させることにより内周側分割中子型17Bから引き出す。
Then, the outer peripheral side split core die 17A is disposed at an appropriate position in a casting frame (not shown), and the casting sand containing, for example, a thermosetting resin is filled in the casting frame, and the casting sand is heated. The inner periphery side split
上記内周側分割中子14A,14Bは、軸方向(図5(a)中ほぼ左右方向)断面で2つに分割された内周側分割中子型22A,22B(但し22Aのみ図5(a)に図示)及び心金23A,23B(但し23Aのみ図5(a)に図示)を用いてそれぞれ造型する。
The inner peripheral
内周側分割中子型22Aは、ねじ部材4の歯部2内周側(言い換えれば、中空部3)半分と同じ形状の雌ねじ部24を備えている。この内周側分割中子型22Aの雌ねじ部24は、ねじ溝谷径D2が軸方向に略同一となるようにねじ溝の谷底25に凹設した窪み部25aと、ねじ山26に形成され軸方向に所定の抜け勾配(詳細には、内周側分割中子型22Aの抜け始め側(図5(a)中右側)が相対的に小さく、抜け終わり側(図5(a)中左側)に向けてしだいに大きくなるような勾配)が設けられた山側勾配部(詳細は図示せず)とを備えている。
The inner peripheral side split core mold 22 </ b> A includes a
内周側分割中子型22Aの窪み部25aは、その抜け始め側の雌ねじ部24の軸方向における幅寸法W2a(図5(c)参照)とねじ溝谷径D2との寸法比W2a/D2(百分率)を10%以下とし、抜け終わり側に向けてしだいに大きくなり、その抜け終わり側の幅寸法W2b(図5(b)参照)とねじ溝谷径D2との寸法比W2b/D2(百分率)を20%以下かつ抜け始め側の寸法比W2a/D2より5%以上大きくしている。 Recess 25a of the inner peripheral side split core type. 22A, the dimensional ratio W 2a of the missing start side of the internal thread portion width W 2a in the axial direction of 24 (see FIG. 5 (c)) and the screw Mizotani diameter D 2 / D 2 (percentage) is set to 10% or less, and gradually increases toward the end of the removal, and the ratio of the width W 2b (see FIG. 5B) on the end of the removal and the thread groove valley diameter D 2 W 2b / D 2 (percentage) is set to 20% or less and 5% or more larger than the dimensional ratio W 2a / D 2 at the beginning of removal.
そして、上記内周側分割中子型22A及び心金23Aを鋳枠(図示せず)内の適切な位置に配置し、この鋳枠内に例えば熱硬化性樹脂を含んだ鋳物砂を詰め、この鋳物砂を加熱硬化して内周側分割中子14Aを造型する。その後、鋳枠を取り外し(図5(a)に示す状態)、内周側分割中子14A及び心金23Aを軸方向の一方側(図5(a)中左側)に引きながら半回転させることにより内周側分割中子型22Aから引き出す。また、内周側分割中子型22Bも内周側分割中子型22Aと同様の構造であり、同様の手順にて内周側分割中子型22B及び心金23Bを用いて内周側分割中子14Bを造型し、その後、内周側分割中子14B及び心金23Bを軸方向の一方側に引きながら半回転させることにより内周側分割中子型22Bから引き出す。
Then, the inner peripheral side split
次に、本実施形態の作用効果を説明する。
本実施形態においては、スクリューロータ1は、中空部3を有するねじ部材4の軸方向一方側端部5A及び他方側端部5Bに、中空部3に連通した貫通穴6A,6Bを有する軸部材7A,7Bをそれぞれ接合した構造とし、それら軸部材7A,7Bの貫通穴6A,6Bよりねじ部材4の中空部3に冷却媒体(例えば潤滑油等)を流通して冷却する。このとき、ねじ部材4の中空部3を外周側の螺旋状歯部2と略相似形状にする、言い換えれば螺旋状歯部2の厚みを均一にすることで、歯部2を効率よく冷却することができる。また、ねじ部材4の中空部3に軸部材を貫通配置するような従来構造と比べ、ねじ部材4の中空部3に軸部材を配置しないぶんだけ冷却効率を向上させることができる。その結果、スクリューロータ等の熱膨張を小さくすることができ、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して、圧縮性能及び信頼性を向上させることができる。また、スクリューロータの重量が低減するため、動力が低減して省エネ効果を得ることができるとともに、慣性モーメントが低減してインバータ等による回転数制御の応答性も向上させることができる。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
In the present embodiment, the
また、本実施形態のスクリューロータ1の製造方法においては、歯部2外周側を形成するための外周側中子を軸方向断面で2つに分割した外周側分割中子13A,13Bを造型し、歯部2内周側(言い換えれば、歯部2と略相似形状の中空部3)を形成するための内周側中子を軸方向断面で2つに分割した内周側分割中子14A,14Bを造型する。そして、これら外周側分割中子13A,13B及び内周側分割中子14A,14Bを組み込んだ鋳型11を用いて、ねじ部材4を鋳造する。これにより、例えばねじ部材4を超塑性材料で成形する場合とは異なり、スクリュー圧縮機等に必要とされる強度(例えば50N/mm2程度)を確保することができる。そして、ねじ部材4の一方側端部5A及び他方側端部5Bにそれぞれ軸部材7A,7Bを高密度溶接又は摩擦圧接で接合する。これにより、例えばアーク溶接等で軸部材7A,7Bを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、スクリューロータ回転駆動時の不具合を防止し、性能及び信頼性を向上させることができる。
Moreover, in the manufacturing method of the
また、外周側分割中子13A,13Bは、外周側分割中子型17A,17Bを用いて造型する。そして、外周側分割中子型17A(又は17B、以降かっこ内対応同じ)を軸方向の一方側に引きながら回転力を加えると、ねじ山外径D1が軸方向に略同一となるようにねじ山の山頂20に凸設した突起部20aが、対応する外周側分割中子13A(又は13B)の溝部27(前述の図4(a)参照)に摺動してガイド的な役割を果たすので、例えばねじ山外径が軸方向に変化するような構造の分割中子型を用いた場合に比べ、外周側分割中子型17A(又は17B)を容易に回転させて外周側分割中子13A(又は13B)から引き出すことができる。その結果、歯部2外周側の加工代が少ないねじ部材4を鋳造することができ、表面加工等の製造時間の短縮を図ることができる。また、外周側分割中子型17A,17Bを転用して外周側分割中子13A,13Bを量産することが可能となり、コスト低減を図ることができる。
The outer peripheral
また、内周側分割中子14A,14Bは、内周側分割中子型22A,22B及び心金23A,23Bを用いて造型する。そして、内周側分割中子A(又は17B、以降かっこ内対応同じ)及び心金23A(又は23B)を軸方向の一方側に引きながら回転力を加えると、ねじ溝谷径D2が軸方向に略同一となるようにねじ溝の谷底25に凹設した窪み部25aが、対応する内周側分割中子14A(又は14B)の山部28(前述の図5(a)参照)に摺動してガイド的な役割を果たすので、例えばねじ溝谷径が軸方向に変化するような構造の分割中子型を用いた場合に比べ、内周側分割中子14A(又は14B)及び心金23A(又は23B)を容易に回転させて外周側分割中子型22A(又は22B)から引き出すことができる。その結果、内周側分割中子14A,14Bの精度を高めて、歯部2の厚みが均一となるねじ部材4を鋳造することができる。また、内周側分割中子型22A,22Bを転用して内周側分割中子14A,14Bを量産することが可能となり、コスト低減を図ることができる。
Further, the inner peripheral
また、外周側分割中子13A,13Bからの外周側分割中子型17A,17Bの抜き出し作業性を考慮すると、外周側分割中子型17A,17Bの突起部20aの幅寸法がその抜け終わり側から抜け始め側に向かってしだいに大きくなることが好ましい。また、内周側分割中子型22A,22Bからの外周側分割中子14A,14Bの抜き出し作業性を考慮すると、内周側分割中子型22A,22Bの窪み部25aの幅寸法がその抜け始め側から抜け終わり側に向かってしだいに大きくなることが好ましい。図6は、外周側分割中子型17A,17Bの突起部20aの抜け終わり側幅寸法W1a及び抜け始め側幅寸法W1bに対応する抜き出し作業性と、内周側分割中子型22A,22Bの窪み部25aの抜け始め側の幅寸法W2a及び抜け終わり側の幅寸法W2bに対応する抜き出し作業性を表す特性図である。
Further, considering the workability of extracting the outer peripheral side split core dies 17A and 17B from the outer peripheral
この図6において、まず、縦軸は外周側分割中子型17A,17Bの突起部20aの抜け終わり側幅寸法W1aとねじ山外径D1との寸法比W1a/D1(百分率)をとって表し、横軸は外周側分割中子型17A,17Bの突起部20aの抜け始め側幅寸法W1bとねじ山外径D1との寸法比W1b/D1(百分率)をとって表している。例えば突起部20aの抜け終わり側の寸法比W1a/D1を10%以下とし、その抜け始め側の寸法比W1b/D1を20%以下かつ抜け終わり側の寸法比W1a/D1より5%以上大きくする外周側分割中子型17A,17Bの場合、外周側分割中子型17A,17Bを容易に回転して外周側分割中子13A,13Bから引き出すことができる。
In FIG. 6, first, the vertical axis represents the dimension ratio W 1a / D 1 (percentage) between the width dimension W 1a at the end of the
ところが、突起部20aの抜け終わり側の寸法比W1a/D1を0%とし、その抜け始め側の寸法比W1b/D1を0%または23%とする場合には、外周側分割中子型17A,17Bを引き出すことが困難となる。また、突起部20aの抜け終わり側の寸法比W1a/D1を10%とし、その抜け始め側の寸法比W1b/D1を10%または23%とする場合にも、外周側分割中子型17A,17Bを引き出すことが困難となる。また、突起部20aの抜け終わり側の寸法比W1a/D1を12%とし、その抜け始め側の寸法比W1b/D1を17%とする場合にも、外周側分割中子型17A,17Bを引き出すことが困難となる。
However, when the dimension ratio W 1a / D 1 on the end side of the
以上のことから、外周側分割中子型17A,17Bの突起部20aの抜け始め側の寸法比W1a/D1を10%以下とし、その抜け始め側の寸法比W1b/D1を20%以下かつ抜け終わり側の寸法比W1a/D1より5%以上大きくすることが望ましいとわかった。
From the above, the dimension ratio W 1a / D 1 on the start side of the
また、縦軸は内周側分割中子型22A,22Bの窪み部25aの抜け始め側幅寸法W2aとねじ溝谷径D2との寸法比W2a/D2(百分率)をとって表し、横軸は内周側分割中子型22A,22Bの窪み部25aの抜け終わり側幅寸法W2bとねじ溝谷径D2との寸法比W2b/D2(百分率)をとって表している。上述と同様に、内周側分割中子型22A,22Bの窪み部25aの抜け始め側の寸法比W2a/D2を10%以下とし、その抜け終わり側の寸法比W2b/D2を20%以下かつ抜け始め側の寸法比W2a/D2より5%以上大きくすることが望ましいとわかった。
Further, the vertical axis represents the dimension ratio W 2a / D 2 (percentage) between the width dimension W 2a at which the recess 25a of the inner circumferential side split
本発明の第2の実施形態を図7〜図9により説明する。本実施形態は、上記ねじ部材の中空部の径方向断面に補強板を設けた実施形態である。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is an embodiment in which a reinforcing plate is provided in the radial cross section of the hollow portion of the screw member.
図7は、本実施形態におけるスクリューロータの全体構造を表す軸方向断面図であり、図8は、図7中断面VIII−VIIIにおける径方向断面図であり、図9は、本実施形態におけるスクリューロータのねじ部材を鋳造するための鋳型の全体構造を表す軸方向断面図である。なお、これら図7〜9において、上記第1の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。 7 is an axial sectional view showing the entire structure of the screw rotor in the present embodiment, FIG. 8 is a radial sectional view in section VIII-VIII in FIG. 7, and FIG. 9 is a screw in the present embodiment. It is an axial direction sectional view showing the whole mold structure for casting a screw member of a rotor. 7 to 9, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
本実施形態におけるスクリューロータ29のねじ部材30は、外周側に形成された上記螺旋状歯部2と、この歯部2と略相似形状の上記中空部3と、この中空部3の径方向(図7中上下方向)断面に設けられた例えば1つの補強板31とを有する。この補強板31は、中空部3を連通するための軸方向(図7中左右方向)に貫通した例えば3つの貫通孔32(但し、図示のように大きさは同一でなくともよい)と、ねじ部材4の回転運動に伴い中空部3に旋回流を生じさせる例えば2つの翼状突起部33(翼手段)とを備えている。なお、補強板31は、周方向の重量バランスが均一な形状である。
The
ねじ部材30を鋳造するための鋳型34は、上下に分割された上記主型12A,12Bと、これら主型12A,12B内に組み込まれ、ねじ部材4の歯部2外周側を形成するための上記外周側分割中子13A,13Bと、主型12A,12B内に組み込まれ、ねじ部材4の歯部2内周側(言い換えれば、中空部3)、補強板31、及び端部5A,5Bの開口部9A,9Bを形成するための内周側中子とで構成されている。この内周側中子は、軸方向(図9中左右方向)断面及び径方向(図9中上下方向)断面で分割された4つの内周側分割中子35A〜35Dで構成されている。
A
内周側分割中子35A,35Bは、図示しないピン及びこれに対応するピン穴がそれぞれ軸方向断面に設けられ、これらピン及びピン穴を嵌合し内周側分割中子35A,35Bどうしが接合して、軸方向一方側(図9中左側)の内周側分割中子が組み立てられている。また、内周側分割中子35C,35Dは、図示しないピン及びこれに対応するピン穴がそれぞれ軸方向断面に設けられ、これらピン及びピン穴を嵌合し内周側分割中子35C,35Dどうしが接合して、軸方向他方側(図9中右側)の内周側分割中子が組み立てられている。そして、軸方向一方側の内周側分割中子35A,35Bと軸方向他方側の内周側分割中子35C,35Dとが、3つの円柱状連結部材36(但し、大きさは同一でなくともよい)を介し軸方向に連結されている。また、内周側分割中子35A,35Bの軸方向他方側の端面には、上記翼状突起部33に対応する窪み部37が形成されている。
The inner peripheral
そして、鋳型34の溶融口(図示せず)からキャビテイ38に溶融金属(湯)を流し込み、上記補強板31を有するねじ部材30を鋳造する。冷却後、鋳型34を取り外し、外周側分割中子13A,13B、内周側分割中子35A〜35D、連結部材36を壊してねじ部材30を取り出す。そして、ねじ部材30の歯部2外周側の表面加工を行うとともに、ねじ部材30の端部5A,5Bを切削加工して窪み部8A,8Bを形成する。
Then, molten metal (hot water) is poured into the
そして、上記第1の実施形態同様、ねじ部材30の一方側端部5Aの窪み部8Aに軸部材7Aのフランジ部10Aを圧入し、他方側端部5Bの窪み部8Bに軸部材7Bのフランジ部10Bを圧入する。切欠き部16A,16Bを高密度溶接又は摩擦圧接で接合して、ねじ部材30と軸部材7A,7Bとを一体構成とする。
As in the first embodiment, the
以上のように構成された本実施形態のスクリューロータ29においても、上記第1の実施形態同様、冷却効率を向上するとともに、重量低減による省エネ効果及び制御応答の向上を図ることができる。また、上記第1の実施形態に比べ、ねじ部材30の中空部3に補強板31を設けたぶんだけ重量が増加するものの、変形強度を高めることができ、圧縮性能を向上させることができる。また、補強板31に翼状突起部33を設けることにより、回転運動に伴って中空部3に旋回流を生じさせるので、冷却効率をさらに向上させることができる。
In the
また、本実施形態のスクリューロータ29の製造方法においては、内周側分割中子を軸方向断面及び径方向断面で4つに分割した内周側分割中子35A〜35Dを造型する。そのため、内周側分割中子35A〜35Dが小型化され、対応する内周側分割中子型(図示せず)から容易に引き出すことができるようになる。また、4つの内周側分割中子35A〜35Dは、ピン及び連結部材36を介し組み立てるので、鋳型34の組立精度を向上することができる。
Moreover, in the manufacturing method of the
本発明の第3の実施形態を図10により説明する。本実施形態は、上記ねじ部材の歯部に給油用貫通孔を設けた実施形態である。 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is an embodiment in which a through hole for oil supply is provided in a tooth portion of the screw member.
図10(a)は、本実施形態によるスクリューロータの全体構造を表す斜視図であり、図10(b)は、図10(a)中E部による部分拡大斜視図である。なお、これら図10(a)及び図10(b)において、本実施形態によるスクリューロータ39は、上記実施形態と同様の構成・構造であり、適宜説明を省略する。
FIG. 10A is a perspective view showing the entire structure of the screw rotor according to the present embodiment, and FIG. 10B is a partially enlarged perspective view of the portion E in FIG. 10A. In FIGS. 10A and 10B, the
本実施形態におけるスクリューロータ39の歯部40は、中空部3から外周側に貫通する例えば直径0.2〜5mm程度の給油用貫通孔41をシールライン42(被圧縮流体を圧縮する作動室の境界ラインの移動経路、図10(b)中その一部を太線で図示)上に複数設ける。このスクリューロータ39が適用された給油式スクリュー圧縮機では、スクリューロータ39の回転運動に伴って遠心力が働き、中空部3から給油用貫通孔41を介し作動室のシールライン42に潤滑油を供給する。これにより、作動室からの空気漏れを抑え、圧縮性能を向上することができる。
In the present embodiment, the
本発明の第4の実施形態を図11及び図12により説明する。本実施形態は、中空円筒素材を塑性加工して上記ねじ部材を成形する実施形態である。 A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the screw member is formed by plastic processing of a hollow cylindrical material.
図11は、本実施形態によるスクリューロータの全体構造を表す軸方向断面図であり、図12は、本実施形態によるスクリューロータの製造方法を説明するための軸方向断面図である。 FIG. 11 is an axial cross-sectional view showing the overall structure of the screw rotor according to the present embodiment, and FIG. 12 is an axial cross-sectional view for explaining a method for manufacturing the screw rotor according to the present embodiment.
本実施形態によるスクリューロータ43は、ねじ部材44の軸方向一方側(図11中左側)端部45A及び他方側(図11中右側)端部45Bに、例えば略円筒状の軸部46A,46Bが設けられている。略円筒状の軸部材47A,47Bの端部外周側には段差部48A,48Bが設けられ、これら段差部48A,48Bにねじ部材44の軸部46A,46Bがそれぞれ嵌合し接合されて、ねじ部材44と軸部材47A,47Bとが一体構成となっている。そして、軸部材47A,47Bの軸方向の貫通穴49A,49Bは、ねじ部材44の中空部3に連通するようになっている。
The
このような本実施形態のスクリューロータ43においても、上記第1の実施形態同様、冷却効率を向上するとともに、重量低減による省エネ効果及び制御応答の向上を図ることができる。
Also in the
また、本実施形態においては、例えば鉄製の中空円筒素材(又はパイプ材)50を塑性加工してねじ部材44を製造する。詳細には、まず、ねじ部材44の歯部2を形成するためのねじ型(金型)を軸方向断面で例えば2つに分割した分割ねじ型51A,51Bを製造する。分割ねじ型51A,51Bは、それぞれねじ部材44の歯部2半分と略相似形状(言い換えれば、加工代ぶんだけ大きい形状)の雌ねじ部52を備えている。この分割ねじ型51A(又は51B)の雌ねじ部52は、詳細を図示しないが(前述の図5(a)で示す上記内周側分割中子型22Aの雌ねじ部24と類似)、ねじ溝谷径が軸方向に略同一となるようにねじ溝の谷底に設けた谷底同径部と、ねじ山に形成され軸方向に所定の抜け勾配(詳細には、分割ねじ型22Aの抜け始め側が相対的に小さく、抜け終わり側に向けてしだいに大きくなるような勾配)が設けられた山側勾配部とを備えている。
Moreover, in this embodiment, the
そして、中空円筒素材50の軸方向両側(図12中左側・右側)を把持器53A,53Bで保持し、中空円筒素材50の中央部外周側に分割ねじ型51A,51Bを配置する。その後、把持器53A,53Bを用いて中空円筒素材50の軸方向圧縮側に圧力を加え、これと同時に中空円筒素材50の内部に例えば圧縮液体液圧を充填して径方向外周側に向けて圧力を加える。これによって、中空円筒素材50を分割ねじ型51A,51Bで塑性加工して、ねじ部材44を製造する。その後、ねじ部材44を軸方向の一方側に引きながら回転させることにより分割ねじ型51A,51Bから引き出す。
Then, both axial sides (the left side and the right side in FIG. 12) of the hollow
そして、ねじ部材44の歯部2外周側の表面加工を行うとともに、ねじ部材44の端部45A,45Bを切削加工して軸部46A,46Bを形成する。そして、ねじ部材44の軸部46A,46Bに軸部材47A,47Bをそれぞれ嵌合し高密度溶接又は摩擦圧接で接合して、ねじ部材44と軸部材47A,47Bとを一体構成とする。
Then, surface processing on the outer peripheral side of the tooth portion 2 of the
このように本実施形態においては、分割ねじ型51A,51Bを用いて中空円筒素材50を成形してねじ部材44を製造する。このとき、ねじ部材44を軸方向の一方側に引きながら回転力を加えると、分割ねじ型51A,51Bの谷底同径部が対応するねじ部材の山部に摺動してガイド的な役割を果たすので、例えばねじ溝谷径が軸方向に変化するような構造の分割ねじ型を用いた場合に比べ、ねじ部材44を容易に回転させて分割ねじ型51A,51Bから引き出すことができる。これにより、超塑性材料を用いなくとも中空円筒素材50を塑性加工することができ、スクリュー流体機械に必要とされる強度(例えば50N/mm2程度)を確保することができる。また、上記実施形態同様、ねじ部材44の一方側及び他方側にそれぞれ軸部材を高密度溶接又は摩擦圧接で接合するので、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、スクリューロータ回転駆動時の不具合を防止し、性能及び信頼性を向上させることができる。
Thus, in the present embodiment, the
1 スクリューロータ
2 歯部
3 中空部
4 ねじ部材
5A,5B 端部
6A,6B 貫通穴
7A,7B 軸部材
11 鋳型
13A,13B 外周側分割中子
14A,14B 内周側分割中子
22A,22B 内周側分割中子型
24 雌ねじ部
25 ねじ溝の谷底
25a 窪み部
26 ねじ山
29 スクリューロータ
30 ねじ部材
31 補強板
32 貫通孔
33 翼状突起部(翼手段)
34 鋳型
35A,35B,35C,35D 内周側分割中子
36 連結部材
39 スクリューロータ
40 歯部
41 給油用貫通孔
42 シールライン
43 スクリューロータ
44 ねじ部材
47A,47B 軸部材
49A,49B 貫通穴
50 中空円筒素材
51A,51B 分割ねじ型
52 雌ねじ部
DESCRIPTION OF
34
Claims (10)
前記ねじ部材は、前記中空部の径方向断面に設けた少なくとも1つの補強板を有し、この補強板は、軸方向に貫通する貫通孔を設けたことを特徴とするスクリューロータ。 A helical tooth portion formed on the outer peripheral side, a screw member having a hollow portion substantially similar to the tooth portion, and a hollow portion of the screw member joined to one side and the other side in the axial direction of the screw member, respectively. In a screw rotor provided with two shaft members having a through hole communicating with
The screw member has at least one reinforcing plate provided in a radial section of the hollow portion, and the reinforcing plate is provided with a through hole penetrating in the axial direction.
前記ねじ部材の歯部は、前記中空部から外周側に貫通する給油用貫通孔をシールライン上に設けたことを特徴とするスクリューロータ。 A helical tooth portion formed on the outer peripheral side, a screw member having a hollow portion substantially similar to the tooth portion, and a hollow portion of the screw member joined to one side and the other side in the axial direction of the screw member, respectively. In a screw rotor provided with two shaft members having a through hole communicating with
The tooth portion of the screw member is provided with a through hole for oil supply penetrating from the hollow portion to the outer peripheral side on a seal line.
軸方向断面で少なくとも2つに分割形成され、前記ねじ部材の歯部外周側を形成するための外周側分割中子を造型し、
軸方向断面で少なくとも2つに分割形成され、前記ねじ部材の歯部内周側を形成するための内周側分割中子を造型し、
これら外周側分割中子及び内周側分割中子を組み込んだ鋳型を用いて前記ねじ部材を鋳造し、
この鋳造したねじ部材の軸方向一方側端部及び他方側端部にそれぞれ前記軸部材を高密度溶接又は摩擦圧接で接合することを特徴とするスクリューロータの製造方法。 A helical tooth portion formed on the outer peripheral side, a screw member having a hollow portion substantially similar to the tooth portion, and a hollow portion of the screw member joined to one side and the other side in the axial direction of the screw member, respectively. In a manufacturing method of a screw rotor provided with two shaft members having a through hole communicated with
Divided into at least two parts in the axial cross section, and formed an outer peripheral side split core for forming a tooth part outer peripheral side of the screw member;
Divided into at least two parts in the axial cross section, and formed an inner peripheral side split core for forming the tooth part inner peripheral side of the screw member;
Cast the screw member using a mold incorporating the outer peripheral side split core and the inner peripheral side split core,
A method for manufacturing a screw rotor, characterized in that the shaft member is joined to one end and the other end in the axial direction of the cast screw member by high-density welding or friction welding, respectively.
ねじ溝谷径が軸方向に略同一となるようにねじ溝の谷底に設けた谷底同径部とねじ山に形成され軸方向に所定の抜け勾配が設けられた山側勾配部とからなる雌ねじ部を有するとともに、その軸方向断面で少なくとも2つに分割形成された分割ねじ型を用いて、中空円筒素材を塑性加工して前記ねじ部材を製造し、
このねじ部材の軸方向一方側及び他方側にそれぞれ前記軸部材を高密度溶接又は摩擦圧接で接合することを特徴とするスクリューロータの製造方法。 A helical tooth portion formed on the outer peripheral side, a screw member having a hollow portion substantially similar to the tooth portion, and a hollow portion of the screw member joined to one side and the other side in the axial direction of the screw member, respectively. In a manufacturing method of a screw rotor provided with two shaft members having a through hole communicated with
An internal thread portion comprising a valley bottom same diameter portion provided at the bottom of the thread groove and a mountain side slope portion provided with a predetermined escape gradient in the axial direction so that the thread groove valley diameters are substantially the same in the axial direction. And using the split screw mold that is divided into at least two in the axial cross section, plastically processing the hollow cylindrical material to produce the screw member,
A method for manufacturing a screw rotor, comprising: joining the shaft member to one side and the other side in the axial direction of the screw member by high-density welding or friction welding.
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