JPH0337039B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は大量のガス（例えばガス搬送方式によ
る高出力レーザー用のガス）を循環させるための
送風機に関する。

［従来の技術］ スイス国特許第480543号明細書により既に公知
となつている送風機は、１本の水平な駆動シヤフ
トを有しており、シヤフトの一方の自由端部には
水平方向で作用するラジアルフイーダが設けられ
ており、他方の自由端部にはアキシヤルつまり軸
方向のガス軸受が設けられている。シヤフトはラ
ジアルフイーダに続いてリング状の内室により囲
まれており、この内室には遮断液シール部材がラ
ジアルフイーダから離反する方向で接続されてい
る。遮断液シール部材は半径方向で接したシヤフ
ト支承部と中央のリング室とから構成されてお
り、このリング室内には導管を介して遮断液を過
圧状態にすることにより導入することが出来る。
遮断液シール部材の内室とは反対の側にはモータ
室が接続されており、送風機を駆動する装置とし
ての電気モータがこのモータ室内に収容されてい
る。内室およびモータ室はそれぞれ遮断液シール
部材に隣接する範囲に補集装置として作用する比
較的大きな半径のリング室を有しており、各リン
グ室からはそれぞれ１本の導管が分離装置と排出
装置と圧縮部とに通じている。

上述した公知の送風機は、大気中に放出される
と健康を害し生命に危険を及ぼすようなガスを循
環させるために用いられ、従つて、どのような状
況にあつても当該送風機からガスが流出すること
は回避されねばならない。

このことを達成するために遮断液シール部材が
設けられており、該部材のリング室内に圧入され
た遮断液は、半径方向で案内された狭い区域を経
て内室もしくはモータ室内に達し、そこで補集装
置内に受容され、次いで所定の循環運動を行つた
後に再使用すべく導管を介して分離装置および排
出装置に送られる。その際に補集された搬送ガス
ないしモータ室ガスも、分離されて再びガス搬送
室ないしモータ室に供給される。

しかし、この公知の送風機における欠点とし
て、内室中にある蒸発性の遮断液がガス搬送流の
範囲内にも到達し、またモータ室を介して駆動装
置の範囲内にも達することが挙げられる。

このような理由によつて、公知の送風機で用い
られる遮断液は、搬送ガスないし駆動装置範囲に
対するその少くとも痕跡的な供給分が非臨界的で
あるようなものでなければならない。しかるにこ
のこと自体が１つの欠点となる。何故ならば、こ
のように相反する要求を１つの遮断液で満たすこ
とは出来ないからである。

アメリカ合衆国特許第3951573号の明細書には、
上述の公知例に類似した別の送風機が開示されて
いる。この場合、ラジアルフイーダの背面ないし
下面がハウジングにおける下動の対応面と共に１
つの軸方向の螺旋溝の軸受を形成している。この
送風機においては、シヤフトの配置が鉛直方向で
なされており、シヤフト及びラジアルフイーダの
自重は上記の軸方向の螺旋溝の軸受によつて受け
止められている。

この公知の送風機の場合、シヤフトに沿つた待
別なシール部材又はロツク装置は設けられていな
い。

ドイツ連邦共和国特許第908692号、同第877519
号、同第865844号の各明細書には、ラビリスシー
ル及びスリツプリングシールの種々異なつた実施
態様が開示されている。

更にドイツ連邦共和国特許出願公開第3245959
号明細書によれば、ガス搬送方式によるレーザー
装置内で、例えば二酸化炭素（CO2）又は窒素
（N2）及びヘリウム（He）の混合ガスのような
ガスを励起区域と冷却区域との間で循環させるた
めに用いられる送風機が公知となつている。周知
の如く、この種のレーザー装置においては、レー
ザーガス内の温度上昇に伴なつてその出力値が低
下する。従つて、この公知例では、ガスを励起区
域と熱交換器との間で継続的に循環させることに
より、ガス温度を常に充分低く保つような措置が
とられている。

この公知の装置を極めて強力な高出力レーザー
に用いようとする場合には、レーザー内のガスを
１時間当り数千立方メートルないし１万立方メー
トルの搬送率で循環させることが必要とされる。
そのためには１分間当りのラジアルフイーダ回転
数を数万回転ないし10万回転にしなければなら
ず、他方、ラジアルフイーダの周速度を１秒間当
り600メートル以上にし、駆動出力を数十キロワ
ツトにする必要がある。

公知の装置においては、半径方向フイーダない
し接線方向フイーダをどのような形式で駆動すべ
きであるかという問題が未解決のままにされてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ そこで本発明の課題は、冒頭に述べた形式の送
風機に改良を加えて、どのような状況のもとにあ
つても潤滑媒体又はシール媒体がなんらガス循環
回路中に侵入しないようにすることである。

［課題を解決するための手段］ 多量のガスを循環させるための送風機におい
て、ガス搬送手段が循環ガスを受けて案内するた
めの第１ガス通路と第２ガス通路を有し、これら
のガス通路が接続通路によつて接続されており、 ラジアル圧縮部が垂直軸のまわりに回転可能に
配置されていて、前記第１ガス通路から前記第２
ガス通路へ前記ガスを送るために前記接続通路内
に延びた上方圧縮部を有し、さらに平坦な下面を
有し、該下面に螺旋溝を設け、 圧密なハウジングが前記ガス搬送手段の下方に
配置されていて、前記平坦な下面と反対側に平坦
な上面を有し、 垂直な穴が前記平坦な上面から延びており、 垂直な駆動用のシヤフトが前記ラジアル圧縮部
及び前記平坦な下面に堅固に接続されていて、そ
れらと一緒に回転し、かつ該シヤフトが前記穴に
受け入れられており、 第１の高圧ガス室が前記平坦な下面と前棋平坦
な上面との間に形成されていて、前記ラジアル圧
縮部が回転されたとき前記螺旋溝の作用を受けて
軸方向の螺旋溝ベアリングとして働き、前記高圧
ガス室が前記第２ガス通路と連絡しており、 第１の軸方向のシール部材が前記平坦な上面近
くで前記穴に配置されていて、前記穴内の前記シ
ヤフトを軸方向にシールし、 第２の軸方向のシール部材が前記第１の軸方向
のシール部材から下方に離れたところで前記穴内
に配置されていて、前記穴内の前記シヤフトをさ
らに軸方向にシールし、かくして前記第１および
第２の軸方向のシール部材の間にロツク室を画成
し、さらに前記第２の軸方向のシール部材の下方
に駆動室を画成し、前記第２の軸方向のシール部
材が下方のスラストリングに弾性的に静止してい
る軸方向の上方のスライドリングを有し、その一
方の周部がベローの一端と接続されていて、該ベ
ローの他端が前記ハウジングの一方の周部に静止
しており、前記スラストリングが前記シヤフトに
着座していて、そこに潤滑オイル導管が設けられ
ていて、前記駆動用シヤフト内の軸方向の潤滑オ
イル供給通路に接続されており、前記スライドリ
ングと前記スラストリングとの間のスライド面の
開口に前記導管を接続する上方穴を有し、 ラジアルベアリング手段が前記第２の軸方向の
シール部材の下方の離れたところで前記穴内に配
置されていて、前記スラストリング内の下方穴が
前記ラジアルベアリング手段に向けられた下方面
内の開口に前記導管を接続し、 第１流体ラインが前記ロツク室に接続されてお
り、 第２流体ラインが前記駆動室に接続されてお
り、前記第１の高圧ガス室内にある圧力よりも相
対的に低い圧力を前記ロツク室内につくり、 潤滑オイルポンプが前記第２流体ラインに接続
されている、 ことを特徴とする送風機。

［作用］ ラジアル圧縮部たとえばラジアルフイーダ（以
下単にラジアルフイーダと呼ぶ）の下面に螺旋溝
が設けられていて、第１の高圧ガス室をガス通路
に接続されたポンプ室として機能させる。

ロツク室内の圧力がポンプ室内における圧力よ
り相対的に低く調整されるようになつている。

媒体が常にポンプ室からロツク室内に流れ、そ
の逆の流れが決して生じないようになつているの
で、ポンプ室内の圧力条件が変化した場合にも、
単に媒体のみ（特に搬送ガスのみ）をポンプ室か
らロツク室内に抜き出すことができ、潤滑媒体ま
たはシール媒体がロツク室からポンプ室内に、ひ
いてはガス循環回路内に侵入することは決してな
い。

［効果］ 例えばレーザーのような特殊な使用例において
予め規定された圧力条件がシヤフトに沿つて限定
的に設けられた圧力ゾーンにより申分なく維持さ
れる一方、送風機の駆動装置の支承および潤滑シ
ステムも高出力特性の観点から見て最適なものに
できる。

従つて、例えば75パーセントの窒素と25パーセ
ントのヘリウムとから成る混合気としてのガスを
用いるガスレーザーを、100〜150ミリバール程度
のガス圧で駆動することが可能である。ラジアル
フイーダの直径が50〜500ミリメートルであり、
駆動出力が１〜50キロワツトである場合には、１
分間当りの回転数を２万回〜18万回にすると、そ
の搬送量は１時間につき800〜２万立方メートル
に達し、その場合、支承および潤滑システム内で
はレーザーガス圧を10バール上回りうる圧力に調
整することが出来る。

前述の搬送率を得るための前記駆動出力におけ
る最適な高速回転運動をこの出力範囲内で達成す
ることが保証されると同時に、その際、潤滑媒体
が高圧潤滑および支承システムからポンプ室内
に、つまり、例えばレーザーのガス室内には決し
て達しないことも保証される。

このことにより生ずる利点として、３段階の圧
力断面が駆動用シヤフトの軸線に沿つて調節さ
れ、従つて高圧駆動室からスライドシールを越え
て流出する潤滑媒体はこれがポンプ室に達する前
にロツク室から搬出されることを挙げることがで
きる。

［好適な実施例］ 本発明の好適な実施例では、駆動室が付加的に
圧縮空気ポンプと接続されており、この圧縮空気
ポンプが駆動室内の圧力をロツク室における圧力
より高く調整される。

この構成によつて得られる利点を述べると、駆
動室内の圧力をロツク室に隣接した範囲で直接的
に圧縮空気によつて容易に調整することができ
る。しかもその際に必要とされるのは単に当該範
囲内に潤滑オイルを無圧で送り込むことに過ぎな
い。次いで、この範囲では潤滑オイルと圧縮空気
との混合気としてのエーロゾルが生成され、この
エーロゾルは、これがロツク室内に移行すると、
直ちに真空ポンプに通じる導管を介して吸い出さ
れる。

本発明の特に好適な実施例においては、オイル
が潤滑オイルポンプによりオイルパンから搬出さ
れ、オイルパンは真空ポンプに前接続されたオイ
ル分離器に還流オイルポンプを介して接続されて
いる。

このような構成の利点を述べると、潤滑媒体の
ための完全に閉じられた回路が提供される。従つ
て、特に吸い出されたエーロゾル内に含まれた潤
滑オイルはオイル分離器と還流オイルポンプとに
よつて回収される。

更に、この構成においては、オイルパン内のオ
イルに液化されたガス、好適には冷媒用弗素含有
化合物としてのフレオンを添加し、圧縮部の入口
がオイル表面の上方でオイルパンに接続されるよ
うにしておき、オイルから蒸発するガスを圧縮部
内で圧縮し、この圧縮により液化されたガスを再
びオイルに添加するならば特に良好な効果を期す
ることが出来る。

このような形式が採られるならば、液化された
状態でオイルに添加されたガスがそのままの形態
で潤滑および冷却部位に達し、そこで蒸発し、従
つて気化による寒冷作用に基いた付加冷却効果が
発揮されるので、軸受と場合によつては送風機の
駆動装置の駆動要素とを特に効果的に冷却する。
次いで、この蒸発したガスは潤滑オイルと共に再
びオイルパン内に達し、閉じた回路内で再圧縮さ
れて液化し、液相で再びオイルに添加される。

本発明の好適な実施例においては、シール部材
に軸方向や半径方向のスライドシール面が設けら
れている。

また、本発明の好適な実施例においては、ポン
プ室とロツク室との間に位置するシール部材が、
ハウジングとシヤフトとの間で作用するアキシヤ
ルつまり軸方向のスライドリング面を備えたラジ
アル方向のスライドリングシール部材として構成
されている。

このような構成によつて得られる利点を述べる
と、直接ポンプ室に隣接している範囲で主として
ガスが満たされた２つの室（つまりポンプ室とロ
ツク室と）を互いに分離するためのシール部材と
して単純な構造のシール部材を用いることができ
る。

本発明の別の実施例によれば、ロツク室と駆動
室との間に位置するシール部材が、ハウジングと
シヤフトとの間で作用するラジアル方向のスライ
ドリング面を備えた軸方向のスライドリングシー
ル部材として構成されている。

この実施例の利点は、軸方向のスライドリング
シール部材が、特に高圧駆動室（つまり既に述べ
た如く高圧下にある潤滑オイルないし圧縮空気エ
ーロゾルを収容する駆動室）をシールするのに好
適であることである。

この軸方向のスライドリングシール部材は、好
適にはこのシール部材がロツク室と駆動室との間
に軸方向のスライドリングを有し、スライドリン
グが対応リング上に弾性的に設けられるように構
成されている。特にこの軸方向のスライドリング
は周面に沿つてベローズの一端部に結合されてお
り、ベローズの他端部はハウジングの周面に当接
し、その際、シヤフト上には対応リングがくる。

このような構成の有利な点は、軸方向のシール
が特に簡単且つ確実に機能するものとして製作さ
れうることである。この場合、ベローズは互いに
シールされるべきスペース（つまりロツク室と駆
動室）を隔離する。対応リングをシヤフト上に配
置しておくと、対応リングがシヤフト上に容易に
プレスして嵌められると同時に、例えばシヤフト
の軸受のような他の部材をシヤフト上で保持する
ために用いることも出来る点で有利である。

この実施例において対応リングに少くとも１本
の潤滑オイル案内通路を設け、この通路を１つの
穴によりスライドリングと対応リングとの間のス
ライドリング面に接続しておくと特に効果的であ
る。

このような構成によつて得られる主な利点は、
先に述べた運転条件において、例えば毎秒当り
120メートルの周速度を呈しうるような軸方向の
スライドリングシール部材の冷却と潤滑とが同時
に行われることである。換言するならば、適宜に
調節されうる装入量で対応リングを通つて流れる
潤滑オイルは、単にスライドリングシール部材内
で発生する摩擦熱を排出するのみならず、同時に
スライドリング面を潤滑し、ひいては摩擦熱の発
生を既にその当初から軽減するのである。

この実施例における更に別の変形態様では、対
応リングの傍にシヤフトを支承するための１つの
ラジアルピボツト軸受が配置されており、対応リ
ングにおける別の穴部が通路からリング表面に通
じ且つラジアルピボツト軸受に向つて方向づけら
れている。

この実施例において得られる主な利点は、潤滑
オイルが単に軸方向のスライドリングシール部材
を冷却し且つ潤滑するためにのみ用いられるので
はなく、更にシヤフトの軸受を潤滑するためにも
用いられることである。しかも、望ましい二次的
効果として、軸受の同時潤滑には潤滑オイルの装
入量を高める必要が生じるが、対応リングを冷却
する点で改良が行われる。更に、１回の潤滑媒体
供給のみで軸方向のスライドリングシール部材と
シヤフトの軸受とが同時に潤滑された冷却される
ことにより、当該システムの構造を特に単純化す
ることが出来る。

この実施例において、複数の通路と穴ないし別
の穴部とをそれぞれ対応リングの周辺に亙つて分
配しておくならば、特に良好な結果が得られる。

この形式によれば、潤滑オイルが特に大量に装
入される場合、オイル供給が極めて均等に実施さ
れる。

上述した各実施例において、シール部材のスラ
イドリング面を形成する部分を、少くとも部分的
に金属またはプラスチツク含浸カーボンまたはグ
ラフアイトまたはプラスチツクまたはセラミツ
ク、もしくはこれらの素材を組合せたものから構
成しておくと特に効果的である。

この措置が特に有利であることは実地試験にお
いて証明されている。

本発明の別の実施例によれば、複数のシール部
材のスライドリング面が互に平行状態に調節され
て、シヤフトの回転運動時にこれらのシール部材
に限定的なタンブリング運動が生ずるようになつ
ている。

これによつて、限定されたタンブリング運動が
行われて、潤滑ウエツジングが生じ、この潤滑ウ
エツジングがスライドリングシールの効果的な潤
滑を行わせるのである。

このことは本発明の別の実施例（即ち、シール
部材のスライドリング面が正又は負の搬送方向に
螺旋搬送溝を有する形式の実施例）にも当てはま
る。

これによつても、自己潤滑効果が得られる。

更に本発明による別の実施例では、ロツク室及
びポンプ室の内圧を検出するためのセンサーが設
けられている。これらのセンサーはコントローラ
に接続されている。コントローラはその出力側が
圧縮空気ポンプと真空ポンプとに作用的に接続さ
れていて、送風機のその都度異なつた回転数に応
じてポンプ室とロツク室と駆動室との間にそれぞ
れ所定の圧力差または圧力比等の相互関係が生じ
るようになつている。

特にこの構成による効果が発揮されるのは、送
風機の回転開始時および終了時における特殊な条
件を考慮に入れようとする場合である。つまり換
言するならば、このような運転状態においても本
発明の課題が申分なく解決されるようにするため
には、駆動シヤフトの軸方向に沿つた圧力値をチ
エツクして、その値から適切な調整値を導き出さ
ねばならないが、上述した本発明の構成によれ
ば、低回転数ではラジアルフイーダの搬送圧が低
下するという事実を考慮に入れることが出来る。

ところで、この圧力は真空ポンプによりロツク
室内に生ぜしめられた負圧と比較され、その結果
から真空ポンプ及び圧縮空気ポンプに関する調整
値が導き出されるので、それぞれ異なるスペース
に亙る限定された圧力断面を維持することが可能
になり、圧力断面自体は種々異なる回転数に応じ
て最適化されうる。更にこの場合、センサーから
検出される信号を利用して直接レーザーの真空ポ
ンプに利用することも出来ることは言うまでもな
い。

本発明におけるその他の利点は、この明細書お
よび添付図面から明らかである。

本発明における前述及び後述の各特徴が、単に
その都度述べられた組合せだけでなく他の組合せ
でも、また組合せをせずに単独でも、本発明の範
囲を逸脱することなく利用されうることは自明で
ある。

とくに、ガス搬送方式によるレーザーの前述の
使用例は単なる１つの例として示されているに過
ぎず、本発明による送風機は工業的な製作プロセ
スの枠内でガスを高い搬送率で装入する必要のあ
る他の多くの使用例でも申分なく利用されうるも
のである。

次に添付図面に示した実施例につき本発明を詳
細に説明する。

第１図には、本発明の実施例として送風機が符
号１０で全体的に示されている。この送風機１０
は、おおむね２つの部分、すなわちガス搬送手段
１１の部分と駆動手段１２の部分とに分けること
が出来る。

ガス搬送手段１１にはガスを搬送し且つ案内す
るために必要な全ての要素が含まれている。その
ため上位の制限壁１３と下位の制限壁１４との間
には案内兼分離部材１５が設けられている。これ
らの案内兼分離部材１５の間には、ラジアル圧縮
部たとえばラジアルフイーダ１６の配設される接
続通路が設けられている。案内兼分離部材１５の
表面輪郭１７は、ラジアルフイーダ１６における
対応表面輪郭に合わせて形成されている。

このような構成において、ガス搬送手段１１は
上位のガス通路１８と下位のガス通路２０とを有
しており、上位のガス通路１８内では例えば混合
稀ガスのようなガスが符号１９で示す矢印の方向
に流動することが可能であり、下位のガス通路２
０内ではこのガスが符号２１で示す矢印の流動方
向を有している。これら２つのガス通路１８及び
２０は、第１図にライン２２で暗示されているよ
うな別の転向部材のところでつながつている。

本発明による送風機１０を例えば高出力レーザ
ー装置で用いる場合には、上位のガス通路１８を
励起区域とし、他方、合目的的には、下位のガス
通路２０の延在範囲内に単数もしくは複数の熱交
換器を設けて循環ガスを冷却することが出来る。

更に第１図から明らかなように、ラジアルフイ
ーダ１６における羽根の設計を適宜なものにしさ
えすれば、ガスの流動方向を矢印１９，２１の向
きとは逆向きにすることも可能である。ここで再
び強調しておかねばならないのは、ガス搬送方式
によるレーザーの使用例が単に１つの図示例であ
るに過ぎず、本発明は決してこの使用例に限定さ
れるものではないという点である。

送風機１０の駆動手段１２は円筒形のハウジン
グ３０をその主たる構成要素として有している。
このハウジング３０の上面部分は、下位の制限壁
１４と一体成形されるか或いはこれにネジ結合さ
れたリングフランジ３１として構成されている。

リングフランジ３１の中央部分には１つの開口
部３２が設けられており、この開口部３２には駆
動用のシヤフト３３が貫通せしめられ、シヤフト
３３にはラジアルフイーダ１６が相対回動不能に
取付けられている。

シヤフト３３は上方のラジアル軸受３４と下方
のラジアル軸受３５とに保持されており、シヤフ
トの下面部分にはハウジング３０に対するバネ弾
性の支承部３６が設けられている。

本発明で用いられる「上方」、「上位」、「下位」
及び「下方」という用語が図面における表示と同
様に単なる例示規定であるのに過ぎないことはこ
こで強調されねばならない。従つて本発明による
送風機は、当然のことながら、その枠を逸脱する
ことなく水平方向の組込位置でも下向き位置でも
使用可能である。

シヤフト３３にはロータ巻線３７が設けられて
おり、このロータ巻線３７は両ラジアル軸受３
４，３５間に配置され、ハウジング３０に配置さ
れたステータ巻線３８と向き合つて位置してい
る。ステータ巻線３８は給電装置３９と接続状態
にあり、適宜な振幅と周波数とくに可変周波数と
を有する供給電圧がこの給電装置３９によつて生
ぜしめられる。給電装置３９は標準的に１〜50キ
ロワツトの当初出力を有しており、その場合の当
初周波数は700〜3000ヘルツに調節することが可
能である。

更にこの給電装置３９は、第１図にはその明確
さを期して図示されてない評価ユニツトと検出回
路とを備えている。潤滑オイル温度および潤滑オ
イル量および入力を監視するための各評価ユニツ
ト並びに軸受の損傷を探知する検出回路はいずれ
も既に公知となつており、従つてここではその説
明を省略する。

上方のラジアル軸受３４とリングフランジ３１
の開口部３２との間には、上方のシール部材４５
及び下方のシール部材４６が設けられている。従
つて、シヤフト３３の軸方向で作用するこれらの
シール部材４５，４６は、上位のシール部材４５
の上方に位置していて下位のガス通路２０に接続
されたポンプ室４７と、両シール部材４５，４６
間に位置するロツク室４８と、下位のシール部材
４６と上位のラジアル軸受３４との間に位置する
第１の駆動室４９とを画成している。

更に、上位のラジアル軸受３４とロータ巻線３
７またはステータ巻線３８との間に位置するスペ
ースが、第２の駆動室５０とさされ、ロータ巻線
３７またはステータ巻線３８と下位のラジアル軸
受３５との間に位置するスペースが、第３の駆動
室５１とされ、下位のラジアル軸受３５の下方に
位置していてバネ弾性の支承部３６をも収容する
スペースが、第４の駆動室５２とされる。

送風機１０の駆動手段１２には種々異なる圧力
媒体回路が接続されている。

圧縮空気ポンプ５５もしくは通常の圧縮空気発
生装置は、圧縮空気導管５６を介して第１の駆動
室４９に接続されている。

種々異なつた軸受要素及び駆動要素を潤滑し且
つ冷却するためには、オイルパン６０に収容され
たオイル５９が用いられる。このオイルパン６０
は熱交換器６１に接続されていて、オイル５９が
常に所定の低い温度に保たれるようになつてい
る。

潤滑オイルポンプ６２はオイル５９をオイルパ
ン６０から第１の潤滑オイル導管６３内に送り込
む。シヤフト３３の軸線方向でハウジング３０内
に延びるこの第１の潤滑オイル導管６３は、引続
き軸方向でシヤフト３３を貫通し、次いで第１の
駆動室４９に達するように半径方向外向きに偏向
されている。

第２の潤滑オイル導管６４は、第４の駆動室５
２内で第１の潤滑オイル導管６３から分岐して、
下位のラジアル軸受３５に直接給油するために用
いられる。

第３の潤滑オイル導管６５は、第２の駆動室５
０を起点として、第３の駆動室５１から来る第４
の潤滑オイル導管６６と第４の駆動室５２から来
る第５の潤滑オイル導管６７とに合流し、最終的
にはオイルパン６０に戻るように案内されてい
る。

オイルパン６０のオイル５９には、例えばフレ
オンのような液化可能なガスを添加することが出
来る。フレオンを加えられたオイルは種々異なる
冷却および潤滑点に達し、その際、これらの部位
における温度によつてフレオンが蒸発するので、
冷却プロセスはこの気化現象により更に一層促進
される。

斯くしてフレオンは気相のままオイルパン６０
に戻され、そこから吸出されて圧縮部６８に送ら
れ、圧縮部６８により再び液化するまで圧縮され
る。このようにして液化されたフレオンは、再び
オイルパン６０のオイル５９に添加される。

本発明による送風機１０には更に真空ポンプ７
０が設けられており、この真空ポンプ７０の入口
側にはオイル分離器７１が接続されている。オイ
ル分離器７１のオイル溜めからは、オイル還送導
管７２が還流オイルポンプ７３を経てオイルパン
６０に達するように案内されている。

オイル分離器７１はその入口側で吸込導管７４
に接続されており、吸込導管７４はロツク室４８
に通じている。

更にこの送風機１０には冷却オイルポンプ７５
が設けられており、この冷却オイルポンプ７５は
オイル５９をオインパン６０から吸上げて第１の
冷却オイル導管７６内に送り込むために用いら
れ、ステータ巻線３８の範囲に達するこの導管７
６によつてステータ巻線３８の冷却が行われる。
ステータ巻線３８からは第２の冷却オイル導管７
７がオイル５９をオイルパン６０に還流させるよ
うに案内されている。

更に、吸込導管７４には第１の圧力センサー７
８が、またポンプ室４７には第２の圧力センサー
７９がそれぞれ設けられており、これらの圧力セ
ンンサー７８，７９はコントローラ８０と結合さ
れている。このコントローラ８０は、出口側で真
空ポンプ７０ならびに圧縮空気ポンプ５５の各制
御入口に接続されている。本発明による送風機１
０をレーザー用に使用する場合には、コントロー
ラ８０をレーザーの真空ポンプにも接続すること
が出来る。

第２図および第３図には、第１図で全体を概略
的に示したにすぎない本発明による送風機１０の
詳細が示されている。

ラジアル軸受３４及び３５は、好ましくは第２
図に示されているように、ころがり軸受８３，８
４として構成される。

更に第２図から明らかなように、第１の潤滑オ
イル導管６３はまずハウジング３０内における軸
方向の通路８５によつて形成される。この通路８
５は測定ユニツト８６内に移行しており、測定ユ
ツト８６にはベンチユリノズル８７が内蔵されて
いる。このベンチユリノズル８７には、適宜なケ
ーブルを介して接続ブシユ８９に接続された圧力
センサー８８が配設されている。

測定ユニツト８６は、ハウジング３０と結合さ
れている相対回動不能な射出成形部９０の１つの
構成要素である。この射出成形部９０は測定ユニ
ツト９０の上方で軸受シエル９２の開口部９１を
貫通しており、軸受シエル９２はＯ−リング９３
によりハウジング３０内で浮動的に保持されてい
る。各Ｏ−リング９３の間には、軸受シエル９２
を緩衝的に支承するためのオイルクツシヨン又は
機械的なバネ部材もしくはそれに類するものを設
けておくことが出来る。

カツプ状に形成された軸受シエル９２内では第
２の潤滑オイル導管９が射出成形部９０から側方
に離反する方向に延びており、この潤滑オイル導
管６４は上向きに折曲げられて、ころがり軸受８
４に向つて方向づけられている。射出形成部９０
の上端はシヤフト３３の中央の穴９４内に挿入さ
れているので、この箇所には射出成形部９０用の
回転支承部が形成される。シヤフト３３に設けら
れたこの中央穿孔部９４は中央の通路９５に続い
ている。この中央の通路９５はシヤフト３３の上
端部付近で側方に向つて半径方向の通路内に移行
している。この点に関しては第３図で更に詳しく
説明する。

なお第２図から明らかなように、ステータ巻線
３８はその外周面に沿つて冷却用リン溝９７，９
８を有しており、これらのリング溝９７，９８は
冷却オイル導管７６，７７と接続続状態にある。

第１図に示された給電装置３９の接続ブシユ１
００にまで達するステータ巻線３８用の接続ケー
ブルは、ハウジング３０に設けられた別の穴９９
を通つて案内されている。

第３図には、シヤフト３３の上端部におけるシ
ール部材がが更に詳細に示されている。

この図から明らかなように、上位のシール部材
４５はラジアルスライドリングシール部材１０５
によつて形成されている。ラジアル方向のスライ
ドリングシール部材１０５はハウジング３０の上
部に密接に坐着し、且つシヤフト３３に対しては
僅かなリング状ギヤツプ１０６をつくつて位置し
ている。従つて、このラジアル方向のスライドリ
ングシール部材１０５は、ポンプ室４７とロツク
室４８との間に位置するシール部材を形成する。

ロツク室４８は軸方向のスライドリングシール
部材によつて下方を制限されており、このスライ
ドリングシール部材は、ベローズ１０８を介して
ハウジング３０に弾性的に懸架された軸方向のス
ライドリング１０７により形成されている。スラ
イドリング１０７はシヤフト３３上にプレスで嵌
められた対応リング１０９の上に位置しており、
この場合、スライドリング１０７と対応リング１
０９との間には半径方向のリング状ギヤツプ１１
０が形成されている。

シヤフト３３に設けられた中央の通路９５は、
対応リング１０９の高さ位置で複数の半径方向通
路１１１，１１１ａ，１１１ｂに移行しており、
これらの半径方向通路は、対応リング１０９を貫
いて上方では上位の穴１１２内に、また下方では
下位の穴１１３内にそれぞれ開口している。この
場合、上位の穴１１２がリング状キヤツプ１１０
内に移行するのに対し、下位の穴１１３は、ころ
がり軸受８３に向つて方向づけられている。

上位のころがり軸受８３は下位のころがり軸受
８４と同様にシヤフト３３の半径方向段部に坐着
し、且つＯ−リング１１９を介してハウジング３
０に緩衝的に配置された軸受シエル１１８により
支承されている。

次に第１図〜第３図に示した本発明による送風
機の作用を述べる。

給電装置３９とくにその当初周波数および当初
出力を調整することにより、送風機１０はその不
作用位置から始動される。送風機１０の始動加速
中に生ずる低回転数においては、まずポンプ室４
７内に比較的低い圧力が生ずる。この低い圧力は
ロツク室４８内の圧力と同様にセンサー７８，７
９を介して検出され、真空ポンプ７０が上位のシ
ール部材４５を介して限定された圧力落差を生ぜ
しめるように調整される。更に圧縮空気ポンプ５
５も、第１の駆動室４９内における潤滑媒体圧が
上記の両圧力に相応する圧力値をとるように調整
される。

特に第１図から明らかなように、ロータ巻線３
７とステータ巻線３８とによつて象徴される駆動
要素は、両ラジアル軸受３４，３５間に位置して
いるので、シヤフト３３は所謂「浮動支承」され
ている。シヤフト３３における軸方向の支承部
は、一方でバネ弾性的な支承部３６を介してシヤ
フト３３の下端部に達し、他方では圧力調整部を
介してポンプ室４７内に達している。

本発明による送風機１０は、好ましくはその定
格回転数が臨界を超えた範囲、つまり可動システ
ムの固有共振値を上回る範囲に設定されるように
運転される。

このようにして得られた送風機は、図から明ら
かに見てとることの出来るような軽量でコンパク
トな構造を有しており、しかもその場合、同時に
軸受力が軽減され、臨界回転数範囲においても確
実かつ安全な運転が保証され、それ自体「浮動的
に」懸架された軸受シエル９２，１１８により両
ラジアル軸受３４，３５の平面内における軸受緩
衝が達成される。これによつても、振動の振幅を
僅かなものにし、ひいては送風機１０の回転特性
を申分なく静かなものにすることが助長される 回転数が定格値に達すると、全ての潤滑および
冷却オイルシステムと、その他の圧力媒体システ
ムとが平衡状態におかれる。

潤滑オイルは潤滑オイルポンプ６２によりオイ
ルパン６０から汲上げられて第１の潤滑オイル導
管６３と第２の潤滑オイル導管６４とに送られ
る。第２の潤滑オイル導管６４が潤滑オイルを下
方から下位のラジアル軸受３５に噴射するのに対
し、第１の潤滑オイル導管６３は、中央の通路９
５と好ましくは複数の半径方向通路１１１，１１
１ａ，１１１ｂとを経て案内され、次いで好適に
は複数の箇所で対応リング１０９を貫通する（第
３図参照）。これにより対応リング１０９が冷却
されると同時に、対応リング１０９上における軸
方向スライドリング１０７として構成された下位
のシール部材４６と、ころがり軸受８３として構
成された上位のラジアル軸受３４とが直接的な潤
滑媒体供給によつて潤滑せしめられる。

下位の穴１１３からほぼ無圧状態で流出する潤
滑オイルは、第１の駆動室４９内で圧縮空気導管
５６から流入する圧縮空気と混合せしめられて、
エーロゾル状の油泡を第１の駆動室４９内に生ぜ
しめ、この油泡は圧縮空気ポンプ５５の作用によ
り容易に且つすばやい反応で調節される圧力下に
おかれる。

オイルと圧縮空気とから成るこのエーロゾルに
おける若干の漏洩流は、第１の駆動室４９からロ
ツク室４８内に移行せしめられるが、そこから吸
込導管７４を介して吸出される。そのために必要
とされる圧力落差は、圧縮空気ポンプ５５により
第１の駆動室４９における圧力を数バール程度の
過圧に調整する一方、ロツク室４８内の圧力を真
空ポンプ７０により吸込導管７４を介して負圧に
調整することによつて得られる。このような圧力
調整が行われることによつて、ポンプ室４７から
の漏洩流をラジアル方向のスライドリングシール
部材１０５におけるリング状ギヤツプ１０６を介
してロツク室４８内にのみ流動させることも保証
される。

斯くして、この吸込導管７４からは、潤滑オイ
ルと圧縮空気とガス搬送手段１１の搬送ガスとか
ら成る混合物と、更に場合によつては、潤滑オイ
ルに添加される蒸発せしめられた冷却ガス（特に
フレオン）とが吸出される。

吸出されたこの混合物はオイル分離器７１内に
達し、オイル分離器７１内部では潤滑オイルがオ
イル溜めに集められ、次いで還流オイルポンプ７
３の作用によりオイル還送導管７２を経てオイル
パン６０内に戻される。

更に、この実施例においては、冷却オイルポン
プ７５と冷却オイル導管７６，７７と冷却用リン
グ溝９７，９８とから構成される駆動要素のため
の冷却システムが設けられている。

この場合、駆動要素のための冷却システムが他
の冷却媒体、例えば冷却水もしくはそれに類する
媒体と協働せしめられうることは言うまでもな
い。

更にこの場合、特に第３図にその詳細が示され
た上位のラジアル軸受３４におけるのと同じよう
に、第１図に示された下位のラジアル軸受３５を
構成し冷却することが可能であることも明らかで
ある。

第４図および第５図には本発明による装置の変
形態様されており、この場合、ラジアル方向のス
ライドリングシール部材１０５のリング状ギヤツ
プ１０６を経て流れる漏洩流をより一層軽減する
ため、ポンプ室４７内における半径方向の圧力断
面が第４図のグラフに示す圧力断面経過特性曲線
１２９のように調整される。

特に第３図および第５図から明らかなように、
ラジアルフイーダ１６の下面１２５には螺旋溝１
２６，１２６ａ，１２６ｂ…が設けられており、
これらの溝の間にはそれぞれ対応するウエブ１２
７，１２７ａ，１２７ｂ…が位置している。各螺
旋溝１２６の内端は、それぞれ内部でラジアルフ
イーダ１６の回転軸線から符号１２８で示す距離
のところに形成されている。この場合、第３図お
よび第５図における螺旋溝１２６が縮尺どうり描
かれていないことは明らかであつて、その実際の
深さは100分の１ミリメートル程度、好ましくは
僅か数ミクロンに過ぎない。

ラジアルフイーダ１６の高速回転時には、第４
図に経過特性曲線１２９で示された半径方向の圧
力断面、つまりシヤフト３３の表面からポンプ室
４７が下位のガス通路２０内に移行する範囲まで
の断面が調整される。第４図のグラフから明らか
に見てとられるように、ラジアルフイーダ１６の
下面１２５とこれに向き合つたリングフランジ３
１の上面との間に位置するリング室状の範囲に
は、正の最大圧により動的な圧力クツシヨンが生
ぜしめられ、これによつて搬送ガスが下位のガス
ス通路２０からポンプ室４７内に移行する事態は
ほぼ回避される。

この点をさらに詳述すると、ラジアルフイーダ
１６の下面１２５に設けた螺旋溝１２５−１２７
は、いわゆる軸方向のエアベアリングとして作用
するものである。このような軸方向のエアベアリ
ングは、２つのラジアル方向のベアリング面の間
に空気圧をつくつて、軸方向に力が作用するよう
にするものである。本発明の送風機にあつては、
垂直方向に軸心をもつており、回転部分の全重量
が各ベアリング面に下向きの力を加えるようにな
つている。それゆえ、回転部分を支承して、その
全重量に反作用を与えるには、上向きの何らかの
支承力を与なければならない。

本発明においては、このような支承は、ラジア
ルフイーダ１６の下面１２５に設けた螺旋溝１２
５−１２７によつて達成されている。回転部分の
静止時には環状の室４７には全く圧力が生じない
が、ラジアルフイーダ１６が回転すると、室４７
に圧力が生じ、シヤフト３３とそのヘツド周部と
の間のラジアル方向の約半分の距離で最大の圧力
となる。このような圧力ｐとラジアル方向の距離
ｒの関係は第４図に示されているとおりである。

更に第６図に示された本発明の別の変形態様に
おいては、上述した各実施例の場合とは異なつて
シヤフト３３の上端部における軸方向の圧力断面
が調整されるようになつており、その圧力断面は
全部で４つの圧力段階を有している。

この実施例の場合、単に２つのシール部材（第
１図のシール部材４５，４６を参照）ではなく３
つのシール部材１３０，１３１，１３２が設けら
れており、これらのシール部材は上方に位置する
ポンプ室４７と下方に位置する第１の駆動室４９
との間でロツクゲート加圧室１３３とロツクゲー
ト減圧室１３４とを形成している。

この場合、ロツクゲート加圧室１３３が不活性
ガス圧導管１３５を介してガス圧縮ポンプと接続
状態にあるのに対し、ロツクゲート減圧室１３４
はバランス導管１３６を介して外気に接続されて
いる。

第６図に示された構成では、隣接する２つの室
（つまりポンプ室４７及びロツクゲート減圧室１
３４）におけるより高い圧力（過圧）がロツクゲ
ート加圧室１３３内に生ぜしめられる。従つて、
この実施例においては、既述の各実施例とは逆方
向でポンプ室４７内への漏洩流が生ずる。然しな
がら、このガス圧縮ポンプ１３７は、稀ガス混合
物、好適にはガス搬送部１１内に含まれる稀ガス
混合物をそれ自体ロツクゲート加圧室１３３内に
送り込むので、ポンプ室４７内へのこの漏洩流は
非臨界的なものになる。

ロツクゲート減圧室１３４内への漏洩流が生ず
る場合にも、この漏洩流は外気に放出されるので
非臨界的である。なお、バランス導管１３６を適
宜な手段により吸込導管７４に接続させうること
は言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による送風機を圧力媒体回路と
共に概略的に示した全体図である。第２図は第１
図による送風機の駆動部における機械的な細部を
拡大して示した図である。第３図は本発明で用い
られるシール部材および支承部材を明確に示すべ
く第２図の１部を更に拡大した図である。第４図
は第３図による装置の解説に用いられる半径方向
の圧力経過特性曲線を示すグラフである。第５図
はラジアルフイーダを第１図と同じ縮尺で示す底
面図である。第６図は本発明による別の実施例と
しての送風機の１部を示す図である。 １０……送風機、１１……ガス搬送部、１２…
…駆動部、１３……上位の制限壁、１４……下位
の制限壁、１５……案内兼分離部材、１６……ラ
ジアルフイーダ、１８…上位のガス通路、１９…
…ガス流動方向を示す矢印、２０……下位のガス
通路、２１……ガス流動方向を示す矢印、２２…
…ガスの流動する軌道、３０……ハウジング、３
１……リングフランジ、３３……シヤフト、３４
……上位のラジアル軸受、３５……下位のラジア
ル軸受、３６……バネ弾性の支承部、３７……ロ
ータ巻線、３８……ステータ巻線、３９……給電
装置、４５……上位のシール部材、４６……下位
のシール部材、４７……ポンプ室、４８……ロツ
ク室、４９……第１の駆動室、５０……第２の駆
動室、５１……第３の駆動室、５２……第４の駆
動室、５５……圧縮空気ポンプ、５６圧縮空気導
管、５９……オイル、６０……オイルパン、６１
……熱交換器、６２……潤滑オイルポンプ、６３
……第１の潤滑オイル導管、６４……第２の潤滑
オイル導管、６５……第３の潤滑オイル導管、６
６……第４の潤滑オイル導管、６７……第５の潤
滑オイル導管、６８……コンプレツサ、７０……
真空ポンプ、７１……オイル分離器、７２……オ
イル還送導管、７３……還流オイルポンプ、７４
……吸込導管、７５……冷却オイルポンプ、７６
……第１の冷却オイル導管、７７……第２の冷却
オイル導管、７８……第１圧力センサー、７９…
…第２の圧力センサー、８０……コントローラ、
８３……上位のころがり軸受、８４……下位のこ
ろがり軸受、８５……軸方向の通路、８６……測
定ユニツト、８７……ベンチユリノズル、８８…
…圧力センサー、８９……接続ブシユ、９０……
射出成形部、９１……軸受シエルの開口部、９２
……軸受シエル、９３……Ｏ−リング、９５……
中央の通路、９７，９８……冷却用リング溝、１
００……接続ブシユ、１０５……ラジアルスライ
ドリングシール部材、１０６……リング状ギヤツ
プ、１０７……アキシヤルスライドリング、１０
８……ベローズ、１０９……対応リング、１１０
……リング状ギヤツプ、１１１，１１ａ，１１１
ｂ……半径方向の通路、１１２……上位の穿孔
部、１１３……下位の穿孔部、１１８……軸受シ
エル、１１９……Ｏ−リング、１２６，１２６
ａ，１２６ｂ……螺旋溝、１２７，１２７ａ，１
２７ｂ……ウエブ、１２８……ラジアルフイーダ
回転軸線からの螺旋溝端部の距離、１２９……圧
力断面径路特性曲線、１３０〜１３２……シール
部材、１３３……ロツクゲート加圧室、１３４…
…ロツクゲート減圧室、１３５……不活性ガス圧
力導管、１３６……バランス導管、１３７……ガ
ス圧縮ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多量のガスを循環させるための送風機におい
   て、 ガス搬送手段が循環ガスを受けて案内するため
   の第１ガス通路と第２ガス通路を有し、これらの
   ガス通路が接続通路によつて接続されており、 ラジアル圧縮部が垂直軸のまわりに回転可能に
   配置されていて、前記第１ガス通路から前記第２
   ガス通路へ前記ガスを送るために前記接続通路内
   に延びた上方圧縮部を有し、さらに平坦な下面を
   有し、該下面に螺旋溝を設け、 圧密なハウジングが前記ガス搬送手段の下方に
   配置されていて、前記平坦な下面と反対側に平坦
   な上面を有し、 垂直な穴が前記平坦な上面から延びており、 垂直な駆動用のシヤフトが前記ラジアル圧縮部
   及び前記平坦な下面に堅固に接続されていて、そ
   れらと一緒に回転し、かつ該シヤフトが前記穴に
   受け入れられており、 第１の高圧ガス室が前記平坦な下面と前記平坦
   な上面との間に形成されていて、前記ラジアル圧
   縮部が回転されたとき前記螺旋溝の作用を受けて
   軸方向の螺旋溝ベアリングとして働き、前記高圧
   ガス室が前記第２ガス通路と連絡しており、 第１の軸方向のシール部材が前記平坦な上面近
   くで前記穴に配置されていて、前記穴内の前記シ
   ヤフトを軸方向にシールし、 第２の軸方向のシール部材が前記第１の軸方向
   のシール部材から下方に離れたところで前記穴内
   に配置されていて、前記穴内の前記シヤフトをさ
   らに軸方向にシールし、かくして前記第１および
   第２の軸方向のシール部材の間にロツク室を画成
   し、さらに前記第２の軸方向のシール部材の下方
   に駆動室を画成し、前記第２の軸方向のシール部
   材が下方のスラストリングに弾性的に静止してい
   る軸方向の上方のスライドリングを有し、その一
   方の周部がベローの一端と接続されていて、該ベ
   ローの他端が前記ハウジングの一方の周部に静止
   しており、前記スラストリングが前記シヤフトに
   着座していて、そこに潤滑オイル導管が設けられ
   ていて、前記駆動用シヤフト内の軸方向の潤滑オ
   イル供給通路に接続されており、前記スライドリ
   ングと前記スラストリングとの間のスライド面の
   開口に前記導管を接続する上方穴を有し、 ラジアルベアリング手段が前記第２の軸方向の
   シール部材の下方の離れたところで前記穴内に配
   置されていて、前記スラストリング内の下方穴が
   前記ラジアルベアリング手段に向けられた下方面
   内の開口に前記導管を接続し、 第１流体ラインが前記ロツク室に接続されてお
   り、 第２流体ラインが前記駆動室に接続されてお
   り、 前記第１の高圧ガス室内にある圧力よりも相対
   的に低い圧力を前記ロツク室内につくり、 潤滑オイルポンプが前記第２流体ラインに接続
   されている、 ことを特徴とする送風機。 ２ 前記スラストリングの周辺に複数の通路と開
   口を配設したことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の送風機。 ３ 前記スライド面を形成する部分を金属で作つ
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の送風機。 ４ 前記スライド面を形成する部分をプラスチツ
   ク含浸カーボンで作つたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の送風機。 ５ 前記スライド面を形成する部分をグラフアイ
   トで作つたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の送風機。 ６ 前記スライド面を形成する部分をプラスチツ
   ク材料で作つたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の送風機。 ７ 前記スライド面を形成する部分をセラミツク
   材料で作つたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の送風機。 ８ 前記シヤフトの回転時に所定のタンブリング
   運動が付与されるように表面を調整することによ
   り前記スライド面が画成されている特許請求の範
   囲第１項に記載の送風機。 ９ 前記駆動室がさらに圧縮空気ポンプに接続さ
   れていて、前記駆動室内の圧力を前記ロツク室内
   の圧力よりも高く調節する構成にしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の送風機。 １０ 前記潤滑オイルポンプがオイルをオイルパ
   ンから配送し、前記オイルパンが環流オイルポン
   プを経てオイル分離器に接続されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第９項に記載の送風機。 １１ 前記オイルパン内の前記オイルが液化ガス
   と混合されるようにし、前記オイルから蒸発され
   た前記ガスを圧縮する圧縮部の入口がオイル表面
   よりも上方の接続ポイントで前記オイルパンに接
   続されており、前記ガスが圧縮されて液化すると
   き、最終的に前記オイルに再び混合されることを
   特徴する特許請求の範囲第１０項に記載の送風
   機。 １２ 前記ロツク室及び前記高圧ガス室にそれら
   の圧力を検出する複数のセンサーを設け、それら
   のセンサーをコントローラに接続し、前記コント
   ローラの出力を前記圧縮空気ポンプに接続し、違
   つた送風機回転速度に対して前記高圧ガス室、前
   記ロツク室及び前記駆動室の所定の相互圧力関係
   をつくるようにした特許請求の範囲第１１項に記
   載の送風機。 １３ 前記螺旋溝が前記ラジアル圧縮部の前記垂
   直軸から離れたところで終つていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の送風機。 １４ 前記送風機がガス搬送方式の高出力レーザ
   ー用のガスに用いるものである特許請求の範囲第
   １項に記載の送風機。 １５ 前記液化ガスがフレオンである特許請求の
   範囲第１１項に記載の送風機。