JPH0143157B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、互いに相対的に並進的な円運動を行
なう２つの押しのけ部材と、固有回転を阻止され
た際に一方の押しのけ部材に対する他方の押しの
け部材の相対的な円運動を保証するカツプリング
部材とを有している渦巻式回転ピストン機械（圧
縮機、真空ポンプ等）に関する。

〔従来の技術〕

渦巻式の圧縮機、真空ポンプおよびその他の回
転ピストン機械はかなり以前から公知になつてい
る（例えばドイツ連邦共和国特許公告第2225327
号公報およびドイツ連邦共和国特許公開第
2603462号公報参照）。押しのけ過程は、たいてい
同様な形式でそれぞれ渦巻形の壁およびこの壁に
よつて仕切られるポケツトを有しているベースプ
レートから成つている２つの押しのけ部材によつ
て生ぜしめられる。この場合両方の押しのけ部材
の渦巻形の壁およびポケツトは軸方向で互いに嵌
まり合つている。その両方の押しのけ部材のたい
てい円形ではあるが純然たる並進的な相対運動
（平行案内）によつて、渦巻形の壁相互間の接触
点が一方向で変位し、従つてその相対運動の回転
方向に応じて接触点は半径方向で外側から内側へ
かあるいは内側から外側へ変位する。この形式の
回転ピストン機械の駆動もしくは被駆動は周知の
如く２つの方式で行なうことができる。第１の方
式としては、一方の押しのけ部材を固定して他方
の押しのけ部材にクランク機構のような偏心機構
を介して多くは円形の相対運動をあたえる。第２
の方式は両方の押しのけ部材を回転可能に支承し
て、両方の回転軸線は所期の偏心距離だけずら
す。渦巻形の壁およびポケツトが少なくとも2π
の円周角にわたつて延びている場合、常に少なく
とも一点において半径方向の接触点が渦巻形の部
材の間で生ずる。渦巻形の壁およびポケツトが少
なくとも4πの円周角にわたつて延びている場合、
常に少なくとも２つの半径方向接触点が生ずる。
この後者の場合には２つの接触点の間に三日月形
の中空室が生じ、これらの中空室によつて流体を
上述の相対運動に基いて一方向に送出することが
できる。

押しのけ部材の相対速度が小さくて一方向に流
出させる送出過程、それも渦巻形の壁およびポケ
ツトの特定の面範囲が常に吸込範囲又は排出範囲
に位置することになる送出過程は、潤滑油なしで
か又は僅かな潤滑油で高い圧縮比を得ようとする
場合での前記渦巻式のポンプおよび圧縮機の使用
を有利にする。潤滑油なしで働く回転ピストン機
械は保守コスト、運転コストおよび環境保護の理
由からもすすめられる。しかも、潤滑油の使用が
たんに望ましくないばかりか、例えば爆発の危険
のために許されない場合もある。

もちろん、理論上達成可能な高い圧縮比および
簡単な作業形式を具体化することは極めて困難で
ある。何故ならば、渦巻形の壁とポケツトとの間
の半径方向の接触点における確実で精密な転動お
よびシール作用を容易には実施することができな
いからである。しかしながら接触点における円滑
な転動が保証されていないと、必然的に渦巻形の
輪郭における摩耗の増大および局部的過熱が生
じ、その結果軸受の焼付きが発生する。

接触点における円滑な転動が十分でない主たる
原因は次の点にある。即ち、 (イ) 両方の押しのけ部材が互いに十分平行に案内
されておらず、 (ロ) 渦巻形の輪郭の製作精度が不十分であり、さ
らに (ハ) 渦巻形の輪郭もしくは接触点に熱に起因する
輪郭の変化もしくは遊びの消失が生ずる点にあ
る。

この問題の公知の解決策としては、平行ガイド
として高精度で調整可能なクランク装置、空調化
された室内での渦巻形の輪郭の高精度の製作、入
念な冷却油の循環による押しのけ部材の温度調整
等があげられる（例えばドイツ連邦共和国特許公
告第2225327号公報参照）。しかしながらこのよう
な解決策は、例えば回転スライダ式真空ポンプ等
のような油で干渉されている構造形式のポンプお
よび圧縮機の場合よりもずつと高い製作コストを
必要とする。それゆえに渦巻式回転ピストン機械
は従来、他に解決策がなくて高コストもやむをえ
ない場合にしか使用することができなかつた。冒
頭に述べた形式の回転ピストン機械の１つがドイ
ツ連邦共和国特許公開第2428228号公報によつて
も知られている。この公知例の場合、一方の押し
のけ部材に対して相対的な他方の押しのけ部材の
円運動を確実にするために、互いに直角に配置さ
れたすべりガイドを有するカツプリング部材が設
けられている。このすべりガイドは所要の遊びが
不可欠であり、この遊びによつて押しのけ部材相
互の正確な運動が妨げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の渦巻式回
転ピストン機械において、両方の押しのけ部材相
互の所望の正確な運動が簡単な形式で保証される
ようにすることにあり、具体的には前記公知例に
みられるガイドの遊びを排除することである。

〔課題を解決するための手段〕

このような課題を本発明は次のようにして解決
した。すなわち、第１の平行四辺形ガイドの一方
の端部が２つの押しのけ部材の一方に固定されて
いて、他方の自由端部の行程平面が押しのけ部材
の円運動平面に対して平行であり、この自由端部
は、第１の平行四辺形ガイドの一方の端部に、１
つの連結部材を介して結合されていて、この第２
の平行四辺形ガイドの他方の自由端部の行程平面
が、押しのけ部材の円運動平面に対して平行であ
り、この自由端部は２つの押しのけ部材の他方に
結合されており、両方の平行四辺形ガイドが板ば
ね対から成つているのである。

このような特徴を有している渦巻式回転ピスト
ン機械では、両方の押しのけ部材が互いに相対的
に完全に遊びなく案内される。両方の押しのけ部
材が互いに接触している場合、製作公差、不精確
な組立又は熱的伸びによつて惹起される形状差お
よび寸法差を平行四辺形ガイドによつて補償され
るという別の利点が得られる。要するに本発明に
より構成されている回転ピストン機械はコスト的
に著しく有利に製造することができる。というの
は製作公差に対する要求を著しく下げることがで
きるからである。

既に言及したように、渦巻式回転ピストン機械
の両方の押しのけ部材は、互いに相対的に並進的
な円運動を行なうために互いに正確に案内されね
ばならない。公知のカツプリング部材は遊びを避
けがたく、従つて、たとえわずかであれ不都合な
回転運動を余儀なくされた。ドイツ国特許第
174074号によつて知られるように1905年以来の長
いこの種の機械の歴史の中で、本発明ははじめ
て、特許請求の範囲第１項に示す構成の２つの平
行四辺形ガイドの使用によつて完全に遊びのない
両方の押しのけ部材相互の連結を可能にした。

〔実施例〕

次に図面に示した実施例に従つて本発明を説明
する。

第１図には、２つの板ばね対１６，１７；１
８，１９が所期の案内を生ぜしめる本発明の平行
四辺形ガイドが斜視図で示されている。板ばね対
１６，１７は支台２０，２１を介してパネル２２
に固定されており、このパネル２２は、見やすく
するために図示されていない環状の第１の押しの
け部材を支持している。板ばね１６，１７は自由
端部で正方形の枠２３に支台２４，２５を介して
固定されている。これらの板ばね１６，１７に対
してほぼ直角に板ばね１８，１９が配置されてお
り、これらの板ばね１８，１９は支台２６，２７
を介して枠２３と、また支台２８，２９を介して
やはり見やすくするために図示されていない円形
の第２の押しのけ部材とそれぞれ固く結合されて
いる。これらの４つの板ばね１６〜１９はそれぞ
れ枠２３の外側に沿つて配置されており、これに
よつて比較的薄型の構造形式が得られる。これら
の板ばねの長軸およびばね行程平面は所期の並進
的な円運動平面に対して平行に位置している。

第２図には、第１図で図示した平行四辺形ガイ
ドを有している回転ピストン機械が図示されてい
る。前述した第１の、不動の押しのけ部材は環状
のケーシング１自体から成つていてかつほぼ渦巻
状の突出部３１を有している。それに対して相対
的に、張出し３２を有している円形の押しのけ部
材５がクランク装置４を介して並進的な円運動を
行なう。この運動が両方の接続管部３３，３４の
いずれか一方から他方へ（回転方向に応じて）媒
体を搬送する。クランク装置４は押しのけ部材５
内で弾性的に支承されており、従つてこの構成だ
けでも既に大きな製作公差に基く形状差および寸
法を補償することができる。しかも付加的にほぼ
クランク装置４の平面内に第１図で示した平行四
辺形ガイドが設けられている。この第２図からわ
かるように前記支台２０，２１が破線で図示され
ており、これらの支台２０，２１を介して板ばね
１６，１７がケーシング１、つまり不動の押しの
け部材と結合されている。また、前記支台２４，
２５は枠２３と板ばね１６，１７とを結合してい
る。図中支台２８も示されており、この支台２８
は板ばね１９と円運動する押しのけ部材５とを結
合している。円運動する押しのけ部材５内でのク
ランク装置４の弾性的な支承は、軸受スリーブ３
７を取り巻く１つの弾性リング３６を介してなさ
れている。この出力側での弾性的支承の代わり
に、クランク装置が入力側でケーシング１内にお
いて弾性的に支承されていてもよい。

押しのけ部材５の各円運動に伴つて板ばねが負
荷作用を生ずる。この負荷作用によつて発生する
曲げ応力がばねの疲れ限度をはるかに下回るよう
に該板ばねの材料および長さが選ばれていなけれ
ばならない。付加的にこれらのばねに適当な形式
で初張力をあたえて、絶えず両方の突出部３１，
３２相互間に接触が保たれるようにすることもで
きる。このような接触が補償されていない場合は
圧縮比が著しく劣化する危険が生ずることがあ
る。

両方の押しのけ部材を案内するための以上の機
構は、不動の押しのけ部材と回転する押しのけ部
材とを有している回転ピストン機械のみならず、
回転可能に支承されている２つの押しのけ部材を
有している回転ピストン機械にも使用することが
できる。前者の場合には例えば枠２３が並進運動
しか行なわないのにたいし、後者の場合には枠が
回転運動をも行なう。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による渦巻式回転ピストン機械の
実施例を示したものであつて、第１図はその平行
四辺形ガイドの斜視図、第２図は本発明による回
転ピストン機械の横断面図である。 １…ケーシング、２…駆動軸、３…回転軸線、
４…クランク装置、５…押しのけ部材、１６，１
７，１８，１９…板ばね、２０，２１…支台、２
２…パネル、２３…枠、２４，２５，２６，２
７，２８，２９…支台、３１，３２…突出部、３
３，３４…接続管部、３６…弾性リング、３７…
軸受スリーブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 渦巻式回転ピストン機械であつて、互いに相
   対的に並進的な円運動を行なう２つの押しのけ部
   材と、固有回転を阻止された際に一方の押しのけ
   部材に対する他方の押しのけ部材の相対的な円運
   動を保証するためのカツプリング部材とを有して
   いる形式のものにおいて、第１の平行四辺形ガイ
   ド１６，１７の一方の端部が前記２つの押しのけ
   部材の一方に固定されていて、他方の自由端部の
   行程平面が前記円運動の平面に対して平行であ
   り、この自由端部は、第１の平行四辺形ガイド１
   ６，１７に対してほぼ直角に配置された第２の平
   行四辺形ガイド１８，１９の一方の端部に、１つ
   の連結部材２３を介して結合されていて、この第
   ２の平行四辺形ガイド１８，１９の他方の自由端
   部の行程平面が、前記円運動の平面に対して平行
   であり、この自由端部は前記２つの押しのけ部材
   の他方に結合されており、両方の平行四辺形ガイ
   ドは板ばね対から成つていることを特徴とする、
   渦巻式回転ピストン機械。 ２ 連結部材が方形の枠２８である特許請求の範
   囲第１項記載の渦巻式回転ピストン機械。 ３ 平行四辺形ガイドを形成している板ばね対１
   ６，１７；１８，１９が枠２８の外側に沿つて配
   置されている特許請求の範囲第２項記載の渦巻式
   回転ピストン機械。 ４ 枠が押しのけ部材の突出部３１，３２の高さ
   で配置されていて押しのけ部材を取り巻いている
   特許請求の範囲第２項又は第３項記載の渦巻式回
   転ピストン機械。 ５ 枠が回転する押しのけ部材５のためのクラン
   ク装置４の高さに配置されていてクランク装置４
   を取り巻いている特許請求の範囲第２項又は第３
   項記載の渦巻式回転ピストン機械。 ６ 平行四辺形ガイドを形成している板ばねの長
   さおよび材料が、ばねの負荷作用に基いて発生す
   る曲げ負荷がばねの疲れ限度をはるかに下回るよ
   うに選ばれている特許請求の範囲第１項から第５
   項までのいずれか１項記載の渦巻式回転ピストン
   機械。 ７ 単数又は複数の板ばねが初張力を有してい
   て、押しのけ部材へ及ぼされる力が両方の押しの
   け部材の突出部３１，３２の不断の接触を保つて
   いる特許請求の範囲第１項から第６項までのいず
   れか１項記載の渦巻式回転ピストン機械。