JPS6147992B2 - - Google Patents
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- JPS6147992B2 JPS6147992B2 JP4390481A JP4390481A JPS6147992B2 JP S6147992 B2 JPS6147992 B2 JP S6147992B2 JP 4390481 A JP4390481 A JP 4390481A JP 4390481 A JP4390481 A JP 4390481A JP S6147992 B2 JPS6147992 B2 JP S6147992B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/08—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
- F01C1/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or engines
- F01C1/084—Toothed wheels
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Rotary-Type Compressors (AREA)
- Gears, Cams (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、スクリユー圧縮機や膨脹機などスク
リユー形流体機械のスクリユーロータ歯形の製作
方法に係るもので、特に、同期装置を用いてロー
タ歯形同志が互いに接触することなく、ほぼ一定
の微小間隙を保つて回転する乾式のスクリユー圧
縮機に好適なロータ歯形の製作方法に関するもの
である。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for manufacturing a screw rotor tooth profile for a screw type fluid machine such as a screw compressor or an expander. The present invention relates to a method of manufacturing a rotor tooth profile suitable for a dry screw compressor in which the tooth profiles rotate with a substantially constant minute gap maintained without coming into contact with each other.
一般にスクリユー圧縮機などから吐出されるガ
ス中に油分の混在が望ましくない用途に用いられ
る無給油式のスクリユー圧縮機などにおいては、
一対のスクリユーロータ間の回転伝達は、各々の
ロータの作動室外の軸部に設けられた同期装置を
介して行われ、このときロータ歯形同志は互いに
接触することなく、噛合つて回転する。この種の
スクリユー圧縮機のスクリユーロータは、実働時
にロータ歯形の歯部が高温(例えば1段形圧縮機
においては、圧力比8のとき、吐出ガス温度が約
300℃となり、ロータ歯形の温度は約200℃とな
る。)になるため、停止時の常温におけるロータ
歯形の歯部の形状と比較すると大幅に変形する。
このため、両ロータ歯形の形状の設計に際して
は、両ロータ歯形間およびロータ歯形とケーシン
グ間において、実働時に両ロータ歯形が接触する
ことなく、かつ最小の間隙にあるようにロータ歯
形の寸法を考慮して設計する必要がある。
In oil-free screw compressors, etc., which are generally used for applications where it is undesirable for oil to be mixed in the gas discharged from the screw compressor,
Rotation transmission between the pair of screw rotors is performed via a synchronizer provided on the shaft portion of each rotor outside the working chamber, and at this time, the rotor tooth profiles mesh and rotate without contacting each other. The screw rotor of this type of screw compressor has a rotor tooth profile that is at high temperature during actual operation (for example, in a single-stage compressor, when the pressure ratio is 8, the discharge gas temperature is approximately
The temperature will be 300℃, and the temperature of the rotor tooth profile will be approximately 200℃. ), the shape of the rotor teeth is significantly deformed compared to the shape of the rotor teeth at room temperature when the rotor is stopped.
Therefore, when designing the shape of both rotor tooth profiles, consider the dimensions of the rotor tooth profiles so that they do not come into contact during actual operation and there is a minimum gap between both rotor tooth profiles and between the rotor tooth profile and the casing. It is necessary to design the
従来の両ロータ歯形間の間隙の与え方として
は、例えば雄ロータの常温時のロータ歯形を基本
歯形とし、実働時の熱膨脹による変形量を考慮し
て常温時の雌ロータの歯形の法線方向に一定量の
間隙が与えられているスクリユーロータ歯形が実
用化されている。 Conventionally, the gap between both rotor tooth profiles is provided by using the rotor tooth profile of the male rotor at room temperature as the basic tooth profile, and taking into account the amount of deformation due to thermal expansion during actual operation, and creating a gap in the normal direction of the tooth profile of the female rotor at room temperature. A screw rotor tooth profile with a certain amount of clearance has been put into practical use.
また、前記とは異なる両ロータ歯形間の間隙の
与え方としては、互いに噛合うロータ歯形間の相
対すべり運動が小さい領域においては、わずかな
間隙を与え、それ以外のロータ歯形間には、充分
大きな間隙を与えるようにしたものが特公昭45―
20061号などにより開示されている。 In addition, a method of providing a gap between both rotor tooth profiles that is different from the above is that a small gap is provided in the area where the relative sliding motion between the rotor tooth profiles that mesh with each other is small, and a sufficient gap is provided between the other rotor tooth profiles. The one that gave a large gap was the special public service of 1973.
It is disclosed in No. 20061, etc.
しかしながら従来のロータ歯形の設計において
は、両ロータ歯形間およびロータ歯形とケーシン
グ間の間隙を一義的に決定しており、何んら理論
的に根拠のない間隙がロータ歯形に与えられてい
るため、ロータ歯形間の間隙の過大による性能効
率の低下や最悪の場合にはロータ歯形同志の接触
事故に発展する恐れがあり信頼性が低下するなど
の問題点を有している。
However, in conventional rotor tooth profile design, the gap between both rotor tooth profiles and between the rotor tooth profile and the casing is uniquely determined, and a gap that has no theoretical basis is given to the rotor tooth profile. However, there are problems such as a decrease in performance efficiency due to an excessively large gap between the rotor tooth profiles, and in the worst case, a contact accident between the rotor tooth profiles may occur, resulting in a decrease in reliability.
すなわち、前者の一定量の間隙を与える方法で
は、熱膨脹による変形が歯形形状によつて異なる
ため、ロータ歯形の熱膨脹量および実働時のロー
タ歯形間の間隙量を詳細に検討した結果決められ
た最適な間隙の与え方とは言えない。 In other words, in the former method of providing a fixed amount of gap, the deformation due to thermal expansion differs depending on the tooth profile. It cannot be said that this is a way to provide a proper gap.
また、後者のロータ歯形間において間隙の大き
さを変えて与える方法においても、第14図に示
すように常温時の間隙(図示実線)に対して実働
時の間隙(図示点線)をロータ歯形間の全域にわ
たつて一定の微小間隙に保持することは困難であ
る。 In addition, in the latter method of varying the size of the gap between the rotor tooth profiles, as shown in Figure 14, the gap during actual operation (the dotted line in the figure) is set between the rotor tooth profiles compared to the gap at room temperature (the solid line in the figure). It is difficult to maintain a constant minute gap over the entire area.
本発明の目的は、実働的に雌ロータと雄ロータ
の噛合うロータ歯形間の全域にわたつてほぼ一定
の微小間隙を保持するようにして性能効率の向上
および信頼性の向上を図るようにしたスクリユー
形流体機械のロータ歯形の製作方法を提供するこ
とにある。 An object of the present invention is to improve performance efficiency and reliability by maintaining a substantially constant minute gap over the entire area between the meshing rotor tooth profiles of the female rotor and the male rotor. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a rotor tooth profile for a screw type fluid machine.
上記目的を達成するために、本発明は常温時に
互いに間隙なしに噛合う一対のロータ歯形を基本
歯形とする雌ロータおよび雄ロータを備えたスク
リユー形流体機械のロータ歯形の製作方法におい
て、前記基本歯形の一方のロータ歯形を常温時か
ら実働時までの温度上昇に応じて変形させ、この
ロータ歯形をもとにして創成され、かつこのロー
タ歯形と接触することなくほぼ一定の微小間隙を
介して回転するロータ歯形を他方の実働時のロー
タ歯形として、このロータ歯形を常温までの熱収
縮に応じて変形させることにより常温時の他方の
ロータ歯形とし、前記常温時の一方のロータ歯形
と常温時の他方のロータ歯形を製作時に形成する
ことにより達成される。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a rotor tooth profile for a screw type fluid machine having a female rotor and a male rotor whose basic tooth profile is a pair of rotor tooth profiles that mesh with each other without a gap at room temperature. The rotor tooth profile on one side of the tooth profile is deformed as the temperature rises from room temperature to actual operation, and the rotor tooth profile is created based on this rotor tooth profile, and the rotor tooth profile is created through an almost constant minute gap without contacting this rotor tooth profile. The rotating rotor tooth profile is set as the other rotor tooth profile during actual operation, and this rotor tooth profile is deformed according to heat contraction up to room temperature to become the other rotor tooth profile at room temperature, and the one rotor tooth profile at room temperature is compared with the rotor tooth profile at room temperature. This is achieved by forming the other rotor tooth profile during manufacturing.
本発明のロータ歯形の製作方法は、常温時に互
いに間隙なしに噛合う一対のロータ歯形を基本歯
形とし、これら基本歯形のロータ歯形をもとに常
温時から実働時までの温度上昇による熱変形を考
慮して製作時のロータ歯形を形成する。それによ
つて実働時に雌ロータと雄ロータの噛合うロータ
歯形間の全域にわたつてほぼ一定の微小間隙を保
持することができるので、多量の流体洩れや歯形
同志の接触事故を発生させることがない。
The method for manufacturing a rotor tooth profile of the present invention uses a pair of rotor tooth profiles that mesh with each other without a gap at room temperature as a basic tooth profile, and based on the rotor tooth profile of these basic tooth profiles, thermal deformation due to temperature rise from room temperature to actual operation is calculated. The rotor tooth profile during manufacturing is designed with this in mind. As a result, it is possible to maintain an almost constant minute gap over the entire area between the meshing rotor tooth profiles of the female and male rotors during actual operation, so there is no possibility of large amounts of fluid leakage or contact accidents between the tooth profiles. .
以下本発明のロータ歯形の製作方法における一
実施例を図面により説明する。
An embodiment of the rotor tooth profile manufacturing method of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図においては、1は雌ロータ、2は雌ロー
タ1と互いに噛合う雄ロータで、これら両ロータ
1,2は、中心点3,4を回転中心としてケーシ
ング(図示せず)内で矢印方向に回転することに
より圧縮機の機能を満すようになつている。5,
6は両ロータ1,2のピツチ円を示す。ここで、
雌ロータの基本歯形を7、雄ロータの基本歯形を
8とすると、これら両ロータ1,2の基本歯形
7,8は、常温(ロータ歯形の製作時の温度で20
℃程度)状態で互いに間隙なしに噛合うロータ歯
形であり、本発明においては、この基本歯形7,
8の個々の形状の詳細には何んら制約されない。 In FIG. 1, 1 is a female rotor, 2 is a male rotor that meshes with the female rotor 1, and both rotors 1 and 2 are rotated within a casing (not shown) with center points 3 and 4 as their rotation centers. By rotating in this direction, it fulfills the function of a compressor. 5,
6 indicates the pitch circle of both rotors 1 and 2. here,
Assuming that the basic tooth profile of the female rotor is 7 and the basic tooth profile of the male rotor is 8, the basic tooth profiles 7 and 8 of both rotors 1 and 2 are at room temperature (at the temperature when the rotor tooth profiles were manufactured, 20
These are the rotor tooth profiles that mesh with each other without any gaps in the state (approximately 7°C).
There are no restrictions on the details of the individual shapes of 8.
第2図〜第4図は本発明を実施するに際しての
手順を示したもので、本発明の実施例においては
雄ロータ2を基準とし、雄ロータ2に基本歯形8
を与えた場合について説明する。 2 to 4 show the procedure for carrying out the present invention. In the embodiment of the present invention, the male rotor 2 is used as a reference, and the male rotor 2 has a basic tooth profile 8.
We will explain the case where .
第2図〜第3図において、9は雄ロータの基本
歯形8がロータ1,2の実働による熱膨脹によつ
て変形したロータ歯形を示すもので、(このロー
タ歯形を第1のロータ歯形と称する)この変形し
た第1のロータ歯形9は予めロータ内部の温度を
測定して得られた温度分布を基にして有限要素法
などの手法により計算によつて求める。10は雄
ロータ2のロータ歯形9によつて創成される雌ロ
ータ1のロータ歯形(このロータ歯形を第2のロ
ータ歯形と称する)で、この第2のロータ歯形1
0は前記熱膨脹により変形したロータ歯形9から
求める。 In Figures 2 and 3, reference numeral 9 indicates a rotor tooth profile in which the basic tooth profile 8 of the male rotor is deformed by thermal expansion due to the actual operation of the rotors 1 and 2 (this rotor tooth profile is referred to as a first rotor tooth profile). ) This deformed first rotor tooth profile 9 is calculated by a method such as the finite element method based on the temperature distribution obtained by measuring the temperature inside the rotor in advance. 10 is a rotor tooth profile of the female rotor 1 created by the rotor tooth profile 9 of the male rotor 2 (this rotor tooth profile is referred to as a second rotor tooth profile);
0 is determined from the rotor tooth profile 9 deformed by the thermal expansion.
次にロータ歯形10を各部の熱収縮に応じて実
働時から常温状態に戻すことにより、雌ロータ1
の常温状態におけるロータ歯形11が求められ
る。(このロータ歯形を第3のロータ歯形と称す
る)このときにも前記と同様に雌ロータ1のロー
タ内部の温度分布から有限要素法などの手法によ
り常温状態におけるロータ歯形11を求めればよ
い。 Next, by returning the rotor tooth profile 10 to the room temperature state from the actual operation according to the heat contraction of each part, the female rotor 1
The rotor tooth profile 11 at room temperature is determined. (This rotor tooth profile will be referred to as a third rotor tooth profile.) In this case, the rotor tooth profile 11 at room temperature may be determined from the temperature distribution inside the female rotor 1 using a method such as the finite element method in the same manner as described above.
上記の手順により、前記基本歯形8のロータ歯
形と第3ロータ歯形11を常温時におけるロータ
歯形、すなわち、製作時に形成されるロータ歯形
とする。 By the above procedure, the rotor tooth profile of the basic tooth profile 8 and the third rotor tooth profile 11 are set as the rotor tooth profile at room temperature, that is, the rotor tooth profile formed during manufacturing.
ここで、前記手順の具体例として最も簡単な例
について説明する。 Here, the simplest example will be explained as a specific example of the above procedure.
先ず、仮定条件として、実働時の両ロータの軸
直角断面における内、外部間および軸方向の温度
が均一に分布しているものとし、温度上昇による
ロータの熱膨脹は、ロータの中心からロータ歯形
上の任意の点までの距離に対応して半径方向に膨
脹するものとする。 First, as an assumption, it is assumed that the temperature in the inner and outer sections and in the axial direction of both rotors during actual operation is uniformly distributed in the cross section perpendicular to the axis, and that the thermal expansion of the rotor due to temperature rise is from the center of the rotor to the rotor tooth profile. It shall expand in the radial direction corresponding to the distance to an arbitrary point.
第4図において、雄ロータ2の基本歯形8上の
任意の点12の法線は12―13となる。この点
12は温度上昇により半径方向に膨脹して点14
に移動する。このとき、点14の法線14―15
は前記法線12―13に対して平行に移動し、こ
の点14は温度上昇によつて変形したロータ歯形
9上に存在する。 In FIG. 4, the normal line of an arbitrary point 12 on the basic tooth profile 8 of the male rotor 2 is 12-13. This point 12 expands in the radial direction due to the temperature increase, and the point 14
Move to. At this time, the normal line 14-15 of point 14
moves parallel to the normal 12-13, and this point 14 lies on the rotor tooth profile 9, which has been deformed due to the temperature increase.
以下前記と同様に基本歯形8の各点の熱膨脹量
を計算してロータ歯形9を求める。 Thereafter, in the same manner as described above, the amount of thermal expansion at each point of the basic tooth profile 8 is calculated to determine the rotor tooth profile 9.
次に、熱膨脹により変形した雄ロータ2のロー
タ歯形9によつて創成される雌ロータ1のロータ
歯形10を求めるには、第5図に示す如く前記点
15がピツチ点上にあるとき、点14で創成され
る相手のロータ歯形上の点16が求められる。こ
の点16はロータ歯形10上に存在する。 Next, in order to obtain the rotor tooth profile 10 of the female rotor 1 created by the rotor tooth profile 9 of the male rotor 2 deformed due to thermal expansion, when the point 15 is on the pitch point as shown in FIG. A point 16 on the mating rotor tooth profile created in step 14 is found. This point 16 lies on the rotor tooth profile 10.
このロータ歯形10からロータ歯形11に変換
するには、ロータ歯形8からロータ歯形9に変換
した逆の手順に行なえばよい。 In order to convert the rotor tooth profile 10 to the rotor tooth profile 11, the procedure for converting the rotor tooth profile 8 to the rotor tooth profile 9 may be reversed.
このように、基本歯形8に熱膨脹を考慮した一
方の第1ロータ歯形9により他方の第2ロータ歯
形10を創成するようにしたので、実働時には後
述するように雌ロータ1、雄ロータ2の噛合う歯
形間の全域にわたつてほぼ一定の最小の間隙を保
持することができるため、実働時における乾式の
スクリユーロータにおいて特に大幅な性能効率の
向上が図れる。 In this way, the second rotor tooth profile 10 is created by the first rotor tooth profile 9, which takes into account thermal expansion in the basic tooth profile 8, so that during actual operation, the meshing of the female rotor 1 and the male rotor 2 is reduced as will be described later. Since a substantially constant minimum gap can be maintained over the entire area between the mating tooth profiles, a significant increase in performance efficiency can be achieved, especially in dry screw rotors in operation.
すなわち、第13図の点線で示す如く実働時に
おける間隙は、15μm程度の微小量であり、この
微小間隙は雌ロータ1および雄ロータ2の噛合う
歯形間の全域にわたつてほぼ一定に保持される。
このとき、図示実線で示すように常温時の一対の
ロータ歯形間には、最大量で約110μm、最小量
で約20μmの間隙を与えるようにしている。尚、
上記の間隙量は、使用条件やロータ寸法やロータ
法などによつて大きく変化する。ちなみに、上記
の間隙量は温度条件が常温(20℃)、実働時温度
(200℃)、ロータ寸法が外径φ90mmの場合であ
る。 That is, as shown by the dotted line in FIG. 13, the gap during actual operation is a minute amount of about 15 μm, and this minute gap is maintained almost constant over the entire area between the meshing tooth profiles of the female rotor 1 and the male rotor 2. Ru.
At this time, as shown by the solid line in the figure, a gap of about 110 μm at the maximum and about 20 μm at the minimum is provided between the pair of rotor tooth profiles at room temperature. still,
The above-mentioned gap amount varies greatly depending on usage conditions, rotor dimensions, rotor method, etc. Incidentally, the above-mentioned gap amount is when the temperature conditions are room temperature (20°C), actual operating temperature (200°C), and the rotor has an outer diameter of 90 mm.
第6図は前記実施例の手順とは異なる他の実施
例を示すもので、第6図において第1図〜第5図
と同一符号のものは同一部分を示す。 FIG. 6 shows another embodiment different from the procedure of the previous embodiment, and in FIG. 6, the same reference numerals as in FIGS. 1 to 5 indicate the same parts.
第6図において、前記雌ロータ1、雄ロータ2
間の回転伝達は、両ロータ1,2の作動室の外部
に設けられた同期装置、例えば同期歯車(図示せ
ず)を介して行なわれる。また、この実施例にお
いても前記実施例と同様に雄ロータ2を基準と
し、雄ロータ2に基本歯形8を与えるようにして
おり、この基本歯形8は常温状態で基本歯形7と
互いに間隙なしに噛合うロータ歯形である。 In FIG. 6, the female rotor 1, the male rotor 2
The rotational transmission between the two rotors 1, 2 takes place via a synchronizing device, for example a synchronizing gear (not shown), provided outside the working chambers of both rotors 1, 2. Also, in this embodiment, the male rotor 2 is used as a reference as in the previous embodiment, and a basic tooth profile 8 is provided to the male rotor 2, and this basic tooth profile 8 is formed so as to be mutually free from the basic tooth profile 7 at room temperature. These are rotor tooth profiles that mesh with each other.
17は前記雌ロータ1の第2のロータ歯形10
から同期歯車のバツクラツシユ量(10〜25μm)
やロータ1,2同志が噛合いの過程で接触しない
ために必要な最小の間隙量を減じたロータ歯形
(このロータ歯形を第3のロータ歯形と称する)
を示すものである。18は前記第3のロータ歯形
17を常温状態に戻すことにより得られるロータ
歯形で(このロータ歯形を第4のロータ歯形と称
する)、この第4のロータ歯形18は前記と同様
に雌ロータ1のロータ内部の温度分布から有限要
素法などの手法により求められる。 17 is the second rotor tooth profile 10 of the female rotor 1
Amount of backlash of synchronous gears (10 to 25 μm)
and a rotor tooth profile with a reduced minimum clearance required to prevent rotors 1 and 2 from coming into contact with each other during the meshing process (this rotor tooth profile is referred to as the third rotor tooth profile).
This shows that. Reference numeral 18 denotes a rotor tooth profile obtained by returning the third rotor tooth profile 17 to a room temperature state (this rotor tooth profile is referred to as a fourth rotor tooth profile), and this fourth rotor tooth profile 18 is similar to that of the female rotor 1. It is determined from the temperature distribution inside the rotor using techniques such as the finite element method.
上記の手順により、前記基本歯形8のロータ歯
形と第4ロータ歯形18を製作時に形成されるロ
ータ歯形とする。 By the above procedure, the rotor tooth profile of the basic tooth profile 8 and the fourth rotor tooth profile 18 are set as the rotor tooth profile formed during manufacturing.
次に前記第3のロータ歯形17の求め方を第7
図により説明する。 Next, the method for determining the third rotor tooth profile 17 will be explained in the seventh section.
This will be explained using figures.
第7図において、雌ロータ1のピツチ円5上の
同期歯車のバツクラツシユ量とロータ1,2間の
必要最小間隙量の和をCo、前記熱膨脹により変
形したロータ歯形10上の任意の点19における
動径の長さ3―19をR、動径と点19に立てた
歯形の法線とのなす角をα、中心点3からピツチ
円5までの半径をRpとすると、前記ロータ歯形
10上の任意の点19は、バツクラツシユ量など
を考慮したとき点20になる。このときの点19
―20の距離をCとした場合、この距離Cは次式
で表わされる。 In FIG. 7, the sum of the backlash amount of the synchronous gear on the pitch circle 5 of the female rotor 1 and the required minimum gap amount between the rotors 1 and 2 is Co, and at an arbitrary point 19 on the rotor tooth profile 10 deformed by the thermal expansion, If the length of the vector radius 3-19 is R, the angle between the vector radius and the normal line of the tooth profile set at point 19 is α, and the radius from the center point 3 to the pitch circle 5 is Rp, then on the rotor tooth profile 10 An arbitrary point 19 becomes point 20 when the backlash amount and the like are considered. Point 19 at this time
If the distance of -20 is C, this distance C is expressed by the following formula.
C=R/Rp・Co・sinα
この式により熱膨脹で変形した第2のロータ歯
形10からバツクラツシユ量などを考慮した第3
のロータ歯形17が求められる。 C=R/Rp・Co・sinα According to this formula, from the second rotor tooth profile 10 deformed due to thermal expansion, the third
The rotor tooth profile 17 is determined.
次に、第3のロータ歯形17から第4のロータ
歯形18に変換するには、前記ロータ歯形8から
ロータ歯形9に変換した逆の手順で行なえばよ
い。 Next, in order to convert the third rotor tooth profile 17 to the fourth rotor tooth profile 18, the procedure for converting the rotor tooth profile 8 to the rotor tooth profile 9 may be reversed.
このように、バツクラツシユ量を考慮する理由
は、同期装置として同期歯車などを用いた場合、
実働時の最適な噛合いを得るために、同期歯車に
存在するバツクラツシユ量を考慮する必要が生じ
るからである。 In this way, the reason for considering the amount of backlash is that when using a synchronous gear etc. as a synchronizing device,
This is because in order to obtain optimal meshing during actual operation, it is necessary to consider the amount of backlash present in the synchronous gear.
このように、実働時の熱膨脹した雌ロータ、雄
ロータに同期歯車のバツクラツシユ量などを考慮
するようにしたので、実働時における両ロータ歯
形同志の接触防止を図ることができるため、スク
リユー圧縮機の信頼性が向上する。勿論、許容で
きる範囲内の最小のバツクラツシユ量を与えるこ
とにより性能向上を図ることができる。 In this way, by taking into account the amount of backlash of the synchronous gear on the thermally expanded female rotor and male rotor during actual operation, it is possible to prevent the tooth profiles of both rotors from coming into contact with each other during actual operation. Improved reliability. Of course, performance can be improved by providing the minimum amount of backlash within an allowable range.
第8図、第9図、第11図および第12図は前
記実施例の手順とは異なるさらに他の実施例を示
すもので、第8図、第9図、第11図および第1
2図において、第1図〜第7図と同一符号のもの
は同一部分を示す。 FIGS. 8, 9, 11, and 12 show still other embodiments different from the procedure of the above embodiment, and FIGS.
In FIG. 2, the same reference numerals as in FIGS. 1 to 7 indicate the same parts.
第12図に示すフローチヤートによつてこの実
施例の手順を説明する。 The procedure of this embodiment will be explained with reference to the flowchart shown in FIG.
この実施例においても、常温時のロータ歯形と
して雄ロータに基本歯形8を用いる。 In this embodiment as well, the basic tooth profile 8 is used for the male rotor as the rotor tooth profile at room temperature.
まず、基本歯形8が実働時にある温度上昇する
ものと仮定し、この温度上昇によつて生じる熱膨
脹後のロータ歯形(このロータ歯形を第1のロー
タ歯形9と称する。)を求める。次に同期歯車の
バツクラツシユ量やロータ同志が噛合いの程度で
接触しないために必要な間隙量などを考慮した間
隙量を仮定し、この間隙量を前記第1ロータ歯形
9に加えたロータ歯形(このロータ歯形を第2の
ロータ歯形21と称する)を求める。この第2ロ
ータ歯形21から噛合う相手の雌ロータ1のロー
タ歯形(このロータ歯形を第3のロータ歯形22
と称する)を求める。すなわち、雄ロータ2の第
2ロータ歯形21に創成により得られる雌ロータ
1の第3ロータ歯形22を求める。最後にこの第
3ロータ歯形22を常温状態に戻すことにより得
られるロータ歯形(このロータ歯形を第4のロー
タ歯形23と称する)を求める。 First, it is assumed that the basic tooth profile 8 undergoes a certain temperature rise during actual operation, and the rotor tooth profile after thermal expansion caused by this temperature increase (this rotor tooth profile is referred to as a first rotor tooth profile 9) is determined. Next, a gap amount is assumed that takes into account the amount of backlash of the synchronous gear and the amount of gap required to prevent the rotors from coming into contact with each other, and this gap amount is added to the first rotor tooth profile 9 ( This rotor tooth profile is referred to as a second rotor tooth profile 21). From this second rotor tooth profile 21, the rotor tooth profile of the mating female rotor 1 (this rotor tooth profile is changed to the third rotor tooth profile 22)
). That is, the third rotor tooth profile 22 of the female rotor 1 obtained by generating the second rotor tooth profile 21 of the male rotor 2 is determined. Finally, a rotor tooth profile obtained by returning this third rotor tooth profile 22 to a normal temperature state (this rotor tooth profile is referred to as a fourth rotor tooth profile 23) is determined.
上記の手順により、基本歯形8と第4ロータ歯
形23を常温の製作時に形成されるロータ歯形と
する。 By the above procedure, the basic tooth profile 8 and the fourth rotor tooth profile 23 are set as the rotor tooth profile formed during production at room temperature.
このように雌ロータ1および雄ロータ2の歯形
を常温時(製作時)に形成することにより、スク
リユー圧縮機の実働状態においては、雌ロータ1
と雄ロータ2との間隙が同期歯車のバツクラツシ
ユやロータ同志が接触しないため必要な最小の間
隙のみになるので、ガスなどの漏洩を極端に減少
できるため、スクリユー圧縮機の大幅な効率向上
が図れる。 By forming the tooth profiles of the female rotor 1 and the male rotor 2 at room temperature (at the time of manufacturing) in this way, the female rotor 1 is
Since the gap between the rotor and the male rotor 2 is only the minimum gap required since there is no backlash of the synchronous gear or contact between the rotors, leakage of gas etc. can be extremely reduced, and the efficiency of the screw compressor can be greatly improved. .
また、ロータやケーシングとの間隙もロータの
熱変形量が明確になるため、最小間隙に設定でき
る。 Further, since the amount of thermal deformation of the rotor becomes clear regarding the gap between the rotor and the casing, the gap can be set to the minimum value.
尚、本発明の前記実施例においては、実働時に
おける軸方向の温度分布を一定にしているが、作
動流体、圧力条件などの実働条件によつてはロー
タの軸方向にかなりの温度勾配が存在する。この
ため、低温の吸込側における温度分布と高温の吐
出側における温度分布を考慮した場合、ロータ歯
形を外周側が吸込側から吐出側に向うに従つて減
少するテーパ状に形成する。 In the above embodiment of the present invention, the temperature distribution in the axial direction during actual operation is kept constant, but depending on the actual operating conditions such as the working fluid and pressure conditions, there may be a considerable temperature gradient in the axial direction of the rotor. do. For this reason, when considering the temperature distribution on the low-temperature suction side and the temperature distribution on the high-temperature discharge side, the rotor tooth profile is formed in a tapered shape with the outer peripheral side decreasing from the suction side toward the discharge side.
すなわち、第10図に示す如く、吸込側(図示
A)の一端から吐出側(図示B)の他端に向うに
従つて先細りになるようなテーパを形成する。 That is, as shown in FIG. 10, a taper is formed that tapers from one end on the suction side (A in the drawing) to the other end on the discharge side (B in the drawing).
(図示B)また、このテーパは雌ロータ1、雄
ロータ2のいずれか一方又は両ロータにつけるこ
とも可能である。 (Illustration B) Moreover, this taper can also be provided on either one or both of the female rotor 1 and the male rotor 2.
尚、本発明の実施例においては、雄ロータ歯形
を基準とし、雄ロータ2に基本歯形8を与えた場
合について説明しているが勿論、雌ロータ歯形を
基準とし、雌ロータ1に基本歯形7を与えるよう
にしても同様の効果を奏する。 In the embodiments of the present invention, a case is described in which the male rotor 2 is given a basic tooth profile 8 with the male rotor tooth profile as a reference, but of course, the female rotor tooth profile is used as a reference and the female rotor 1 is given a basic tooth profile 7. The same effect can be achieved by giving .
また、本発明の実施例においては、常温時、互
いに間隙なしに噛合う歯形を基本歯形としている
が、常温時以外(常温時以上で実働時以下の温
度)の温度で互いに間隙なしに噛合う一対のロー
タ歯形を基本歯形としても構わない。 In addition, in the embodiments of the present invention, the basic tooth profile is a tooth profile that meshes with each other without a gap at normal temperature, but the tooth profile meshes with each other without a gap at temperatures other than normal temperature (temperatures above normal temperature and below actual operating temperature). The pair of rotor tooth profiles may be used as the basic tooth profile.
本発明は、常温時に互いに間隙なしに噛合う一
対のロータ歯形を基本歯形とし、これら基本歯形
の一方のロータ歯形を常温時から実働時までの温
度上昇に応じて変形させ、このロータ歯形をもと
にして創成され、かつこの歯形と接触することに
なくほぼ一定の微小間隙を介して回転するロータ
歯形を他方の実働時のロータ歯形とし、このロー
タ歯形を常温までの熱収縮に応じて変形させるこ
とにより常温時の他方のロータ歯形とし、前記常
温時の一方のロータ歯形と常温時の他方のロータ
歯形を製作時に形成するようにしたので、実働時
に一対の雌ロータおよび雄ロータが噛合うロータ
歯形間の全域にわたつてほぼ一定の微小間隙を保
持することができるため、スクリユー圧縮機など
流体機械の流体漏洩減少による大幅な性能効率の
向上が図れる。
The present invention uses a pair of rotor tooth profiles that mesh with each other without a gap at room temperature as a basic tooth profile, and deforms one rotor tooth profile of these basic tooth profiles as the temperature rises from room temperature to actual operation. The rotor tooth profile that is created as a rotor tooth profile and rotates through an almost constant minute gap without contacting this tooth profile is used as the other rotor tooth profile during actual operation, and this rotor tooth profile is deformed according to heat contraction up to room temperature. By doing so, the other rotor tooth profile at room temperature is set, and the one rotor tooth profile at room temperature and the other rotor tooth profile at room temperature are formed during manufacturing, so that the pair of female rotor and male rotor mesh during actual operation. Since it is possible to maintain a substantially constant minute gap over the entire area between the rotor tooth profiles, it is possible to significantly improve performance efficiency by reducing fluid leakage of fluid machines such as screw compressors.
また、両ロータ歯形同志の実働時における接触
事故なども防止できるため、信頼性の向上が図れ
る。 Further, since it is possible to prevent accidents such as contact between the teeth of both rotors during actual operation, reliability can be improved.
第1図は本発明のスクリユー形流体機械のロー
タ歯形の製作方法における基本歯形を説明するた
めの図、第2図〜第5図は本発明のスクリユー形
流体機械のロータ歯形の製作方法における一実施
例を示し、ロータ歯形を求めるための手順を説明
するための図、第6図および第7図は本発明方法
における他の実施例を示し、ロータ歯形を求める
ための手順を説明するための図、第8図、第9
図、第11図および第12図は本発明方法におけ
るさらに他の実施例を示し、ロータ歯形を求める
ための手順を説明するための図、第10図は本発
明方法におけるさらに他の実施例を示す側面図、
第13図および第14図は本発明方法および従来
による雌ロータと雄ロータ間の実働時および常温
時における間隙量を説明するための図である。
1…雌ロータ、2…雄ロータ、7,8…基本歯
形。
FIG. 1 is a diagram for explaining a basic tooth profile in the method for manufacturing a rotor tooth profile for a screw-type fluid machine according to the present invention, and FIGS. Figures 6 and 7 are diagrams showing an embodiment and explaining the procedure for determining the rotor tooth profile. Figure, Figure 8, Figure 9
11 and 12 show still another embodiment of the method of the present invention, and FIG. 10 shows still another embodiment of the method of the present invention. Side view showing,
FIGS. 13 and 14 are diagrams for explaining the gap amount between the female rotor and the male rotor according to the method of the present invention and the conventional method during actual operation and at room temperature. 1... Female rotor, 2... Male rotor, 7, 8... Basic tooth profile.
Claims (1)
タ歯形を基本歯形とする雌ロータおよび雄ロータ
を備えたスクリユー形流体機械のロータ歯形の製
作方法において、前記基本歯形の一方のロータ歯
形を常温時から実働時までの温度上昇に応じて変
形させ、このロータ歯形をもとにして創成され、
かつこのロータ歯形と接触することなくほぼ一定
の微小間隙を介して回転するロータ歯形を他方の
実働時のロータ歯形とし、このロータ歯形を常温
までの熱収縮に応じて変形させることにより常温
時の他方のロータ歯形とし、前記常温時の一方の
ロータ歯形と常温時の他方のロータ歯形を製作時
に形成するようにしたことを特徴とするスクリユ
ー形流体機械のロータ歯形の製作方法。 2 特許請求の範囲第1項に記載のスクリユー形
流体機械のロータ歯形の製作方法において、前記
基本歯形の一方のロータ歯形に常温時から実働時
までの熱膨脹に応じて変形させたロータ歯形を第
1ロータ歯形とし、この第1ロータ歯形によつて
他方のロータ歯形を創成して第2ロータ歯形と
し、この第2ロータ歯形から同期装置のバツクラ
ツシユを減じさせたロータ歯形を第3ロータ歯形
とし、この第3ロータ歯形を実働時より常温時ま
での熱収縮に応じて変形させたロータ歯形を第4
ロータ歯形とし、前記常温時の一方のロータ歯形
と常温時の第4ロータ歯形を製作時に形成するよ
うにしたことを特徴とするスクリユー形流体機械
のロータ歯形の製作方法。 3 特許請求の範囲第1項に記載のスクリユー形
流体機械のロータの歯形の製作方法において、前
記基本歯形の一方のロータ歯形に常温時から実働
時までの熱膨脹量を加えたロータ歯形を第1ロー
タ歯形とする共に第1ロータ歯形に同期装置のバ
ツクラツシユ量を加えたロータ歯形を第2ロータ
歯形とし、この第2ロータ歯形によつて他方のロ
ータ歯形を創成して第3ロータ歯形とし、この第
3ロータ歯形を実働時より常温時までの熱収縮に
応じて変形させたロータ歯形を第4ロータ歯形と
し、前記常温時の一方のロータ歯形と常温時の第
4ロータ歯形を製作時に形成するようにしたこと
を特徴とするスクリユー形流体機械のロータ歯形
の製作方法。[Scope of Claims] 1. A method for manufacturing a rotor tooth profile for a screw type fluid machine equipped with a female rotor and a male rotor whose basic tooth profile is a pair of rotor tooth profiles that mesh with each other without a gap at room temperature, wherein one of the basic tooth profiles is The rotor tooth profile is deformed as the temperature rises from room temperature to actual operation, and the rotor tooth profile is created based on this rotor tooth profile.
In addition, the rotor tooth profile that rotates through an almost constant minute gap without contacting this rotor tooth profile is used as the other rotor tooth profile during actual operation, and this rotor tooth profile is deformed according to heat contraction up to room temperature. A method for manufacturing a rotor tooth profile for a screw-type fluid machine, characterized in that the other rotor tooth profile is formed at normal temperature and the other rotor tooth profile at normal temperature is formed during manufacturing. 2. In the method for manufacturing a rotor tooth profile for a screw-type fluid machine according to claim 1, one rotor tooth profile of the basic tooth profile is deformed according to thermal expansion from room temperature to actual operation. 1 rotor tooth profile, the other rotor tooth profile is created by this first rotor tooth profile to provide a second rotor tooth profile, and a rotor tooth profile obtained by subtracting the backlash of the synchronizer from this second rotor tooth profile is defined as a third rotor tooth profile; The fourth rotor tooth profile is obtained by deforming the third rotor tooth profile according to heat contraction from actual operation to room temperature.
A method for manufacturing a rotor tooth profile for a screw type fluid machine, characterized in that one rotor tooth profile at normal temperature and a fourth rotor tooth profile at normal temperature are formed during manufacturing. 3. In the method for manufacturing a rotor tooth profile for a screw-type fluid machine according to claim 1, a first rotor tooth profile is obtained by adding an amount of thermal expansion from room temperature to actual operation to one rotor tooth profile of the basic tooth profile. The rotor tooth profile is defined as the rotor tooth profile, and the rotor tooth profile obtained by adding the backlash amount of the synchronizer to the first rotor tooth profile is defined as the second rotor tooth profile, and the other rotor tooth profile is created using this second rotor tooth profile to define the third rotor tooth profile. A rotor tooth profile obtained by deforming the third rotor tooth profile according to heat contraction from actual operation to room temperature is defined as a fourth rotor tooth profile, and the one rotor tooth profile at room temperature and the fourth rotor tooth profile at room temperature are formed during manufacturing. A method for manufacturing a rotor tooth profile for a screw-type fluid machine, characterized in that:
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4390481A JPS57159989A (en) | 1981-03-27 | 1981-03-27 | Tooth form of screw rotor |
| US06/436,371 US4492546A (en) | 1981-03-27 | 1982-10-25 | Rotor tooth form for a screw rotor machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4390481A JPS57159989A (en) | 1981-03-27 | 1981-03-27 | Tooth form of screw rotor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57159989A JPS57159989A (en) | 1982-10-02 |
| JPS6147992B2 true JPS6147992B2 (en) | 1986-10-22 |
Family
ID=12676692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4390481A Granted JPS57159989A (en) | 1981-03-27 | 1981-03-27 | Tooth form of screw rotor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57159989A (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5951183A (en) * | 1982-09-16 | 1984-03-24 | Hitachi Ltd | Screw rotor |
| JPS60173382A (en) * | 1984-02-17 | 1985-09-06 | Hokuetsu Kogyo Co Ltd | Screw rotor |
| JPS61197788A (en) * | 1985-02-27 | 1986-09-02 | Hitachi Ltd | Oil-free screw compressor |
| JPH06100082B2 (en) * | 1986-10-24 | 1994-12-12 | 株式会社日立製作所 | Skrillyu fluid machine |
| JPH021508Y2 (en) * | 1988-10-12 | 1990-01-16 | ||
| JP5108809B2 (en) * | 2009-02-26 | 2012-12-26 | 株式会社日立産機システム | Screw rotor manufacturing method and screw rotor |
-
1981
- 1981-03-27 JP JP4390481A patent/JPS57159989A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57159989A (en) | 1982-10-02 |
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