JPH037033B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は流体式スクリユー装置に関する。

従来の技術 公開されたスウエーデン特許出願No.7604832−
１（公開番号No.406985）に記載されている流体式
スクリユー装置は、ハウジング内に取付けられた
主スクリユー及び少なくとも１つの副スクリユー
を備えており、スクリユーは相互にかつハウジン
グ壁面に対しシール（密に接触）されている。こ
れらスクリユーが回転すると、スクリユーの谷部
に沿つて流体が軸方向に移動する。このスクリユ
ー装置は、主スクリユーがモータにより駆動され
る場合にはポンプとして機能して、流体（液体）
が低圧側から高圧側に向つてスクリユーにより圧
送される。一方、流体を高圧側から低圧側に流体
を強制供給した場合には、流体流れがスクリユー
を駆動するため、スクリユー装置はモータとして
機能し、主スクリユーに連動する主軸に結合した
別な装置を駆動することができる。

主スクリユーの主軸は、ハウジングの高圧側に
おいてシールを介して外部に突出している。主軸
は、主スクリユーに負荷される軸方向力の一部を
バランスするためのバランスピストンを備えると
共に、バランスの一部と協働して、上記軸方向力
の残部を吸収するための軸方向静圧軸受を形成す
るバランス用カラーを備えている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上述した従来のスクリユー装置
は次のような問題がある。すなわち、主スクリユ
ーの高圧側における主軸の径方向取付状態が満足
のいくものではなく、特にスクリユー装置をポン
プとして用いるためモータで駆動する場合には、
必ずしもモータの駆動軸が正確には主軸と軸心が
一致しておらず、このスクリユー装置に使用され
ている通常の軸受では、このような軸心不整合か
ら生じる力を吸収するには能力的に不充分であつ
た。また、軸方向静圧軸受も、特に低温状態や低
圧状態下でオイルをポンプ圧送する場合には、ハ
ウジングの前記一部とバランスピストンの近傍で
主軸に固定されたカラーとに形成された対向する
径方向当接面間のギヤツプ内にオイルが侵入する
ことができないため、当接面に極度の摩耗が生じ
るという点で不満足なものであつた。さらに、高
い入口圧で運転開始する場合には、カラーがハウ
ジングの前記一部とは反対側に取付けたスリーブ
に強い摩擦力を伴つて係合するため、両部分に摩
耗を生じ、極端な場合には、カラー等の部品が破
損することがあつた。

本発明の目的は、前述の従来のスクリユー装置
を改善し、あらゆる運転条件下でも軸方向及び径
方向に満足にいく軸支持状態が確保できる流体式
スクリユー装置を提供することにある。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明のスクリ
ユー装置は、主スクリユーと、この主スクリユー
に協働する副スクリユーと、主スクリユー及び副
スクリユーを収納するハウジングと、高圧側でハ
ウジングから突出すべく主スクリユーに設けられ
た主軸と、主スクリユーにかかる軸方向力の一部
をバランスよく主軸上に設けたバランスピストン
と、主スクリユーにかかる軸方向力の残部を吸収
すべく主軸上に設けたカラー及びハウジングの一
部により形成された当接面に備える軸方向静圧軸
受と、運転開始時又はそれに類似する運転条件下
で当接面を離間させるように作用する弾性手段と
を備えている。

作 用 以上の構成によれば、運転開始時又はそれに類
似する運転条件下で弾性手段が両当接面を離間さ
せるので、両当接面間へのオイルの侵入を許容
し、摩耗を防止できるものである。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づき説
明する。なお、下記の説明では、理解を容易にす
るため「右」及び「左」という語を用いるが、こ
れらは絶対的な位置を表わすものではない。

第１図に示す流体式スクリユー装置（ポンプと
してもモータとしても使用できる）は、略円筒状
の本体ケース１と、この本体ケース１の左端部に
ねじ固定された第１端部部材２と、この第１端部
部材２にねじ固定されたカバー３と、本体ケース
１の右端部にねじ固定された第２端部部材４とか
らなるハウジングを備えている。ハウジングは左
端部に出口５を有し、右端部に入口６を有する。

本体ケース１は出口５と入口６との間で延びる
軸方向通路７を内部に備えており、この軸方向通
路７は平行に延びると共に、相互に部分的に重な
り合つた略円形断面の３つの孔の合成体として形
成されている。各孔には主スクリユー８及び２つ
の副スクリユー９が収容されており、これらスク
リユー８，９は互いに咬合し、相互にかつ各孔を
形成する壁面にシール（密に接触）されている。

低圧側において副スクリユー９の右端部は、第
２端部部材４の内部に形成された入口室内に自由
状態で突入しており、副スクリユー９の左端部
は、本体ケース１の左端部に挿入されたスリーブ
１１に嵌入したバランスピストン１０を備えてい
る。バランスピストン１０の側面には、下記に述
べるように低圧側の圧力がかかつており、これに
より副スクリユー９がバランスされる。

主スクリユー８は一体の主軸１２を備え、この
主軸１２は第１端部部材２及びカバー３を貫通し
て外部に延びるため、スクリユー装置がポンプと
して用いられるか、モータとして用いられるかに
より、駆動モータ又は従動装置に結合される。主
軸１２は、その第１端部部材２内に位置する部分
においてバランスピストン１３を形成すべく拡径
されている。このバランスピストン１３は第１端
部部材２に設けた小径中央凹部１４の中で若干の
間隔により軸方向に変位可能である。

カバー３の左端部に形成される当接面と主軸１
２上に形成した肩部に係合するリング１６との間
には軸方向シール１５が配置されている。

バランス用カラー１９が主軸１２を取巻いてお
り、その右側面においてバランスピストン１３の
左側面に当接すると共に、その左側面において、
ボールベアリング２０の内方レース２０ａの右側
面に当接している。内方レース２０ａの左側面
は、主軸１２のねじ部に螺合されたナツト２１の
右側面に当接しているため、ナツト２１を締付け
ることにより、カラー１９、内方レース２０ａ及
びナツト２１を主軸１２上に固定できる。

ワツシヤー２２及びボールベアリング２０の外
方レース２０ｂは第１端部部材２の大径中央凹部
内に位置して、この大径中央凹部内で軸方向に限
定移動することができる。大径中央凹部は、軸方
向には、カバー３の径方向に延びる右端面３ａ及
び第１端部部材２の径方向に延びる中間当接面２
ａにより画定されている。

ワツシヤー２２と中間当接面２ａとの間には波
形ワツシヤースプリング２３，２４を設けている
ため、ワツシヤー２２及び外方レース２０ｂがカ
バー３の右端面３ａの方向に所定付勢力で押圧さ
れる。

主スクリユー８は内部に軸方向ダクト２５を備
えており、このダクト２５は、入口室に面する主
スクリユー８の右端部から主軸１２の中間に設け
た径方向タクト２６の位置まで延びている。カバ
ー３に囲まれた空間２７、カラー１９とワツシヤ
ー２２の間の空間、第１端部部材２に設けた軸方
向ダクト２８、及びスリーブ１１に設けたダクト
２９を介して径方向ダクト２６はバランス室３０
に連通しているため、バランスピストン１０の左
側面には、前述したように、低圧側の圧力がかか
つている。

入口室の圧力よりも通常は相当に高い出口室の
圧力はバランスピストン１３の右側面に作用する
ため、主軸１２は左方向に付勢され、これにより
スクリユー装置の作動時に発生する流体力に起因
して主軸１２に右方向に作用する力を部分的に相
殺する。また、バランスピストン１３と小径中央
凹部１４の間〓から漏出した液体が、中間当接面
２ａ、カラー１９の右側面、及びバランスピスト
ン１３の外周面で形成されるバランス室１７に高
圧下で導入された時に発生する力も主軸１２を左
方向に変位させるように作用する。この圧力は、
スクリユー装置の高圧側及び低圧側の圧力の中間
の値を有し、スクリユー装置内で発生して主スク
リユー８に作用する他の流体力に応じて変化す
る。従つて、通常の作動状態では、一部は出口室
内の圧力が直接作用するバランスピストン１３に
より、また一部はバランス室１７内の可変圧力に
より、主軸１２が左方向に付勢され、これによつ
てカラー１９、すなわち主軸１２が、必要なバラ
ンス圧が発生して、主スクリユー８がハウジング
内で自動的に軸方向にバランスされるような位置
に自己調整される。

スクリユー装置の運転開始時や、液体の粘度が
高い（thick）の時、或いは液体が低温の時のよ
うに、スクリユー装置の高圧側に液体圧が特に低
い場合には、バランス室１７内の圧力が低くなつ
て主軸１２の軸方向位置が不満足なものとなり、
ワツシヤースプリング２３，２４によるばね付勢
力によつて第１端部部材２とカラー１９の当接面
同志が離間されていないとこれら第１端部部材２
やカラー１９に損傷を与える危険性がある。ワツ
シヤー２２はワツシヤースプリング２３，２４に
よる軸方向付勢力を受けて、左側に押圧されてい
る。ワツシヤースプリング２３，２４の圧縮量に
応じて変化するこのばね付勢力は、ボールベアリ
ング２０に伝達される。ある動作条件下でギヤツ
プＢが最大幅になる程に主軸１２にかかる左側へ
の軸方向力が大きい場合には、ボールベアリング
２０がこの軸方向力を吸収する。

ボールベアリング２０はさらに、軸方向の静圧
軸受（hydrostatic axial bearing）がバランス
を保持するのに充分な圧力を発生できない場合
に、右側に働く軸方向力をも受容することができ
る。このような動作状態は、長期間使用後の摩滅
によりギヤツプＢの幅が大きくなり過ぎ、このギ
ヤツプＢを介しての低圧の侵入によつてバランス
室１７の圧力上昇能力が減少した場合に起りう
る。そして、このような摩滅時に、ボールベアリ
ング２０が、それによる軸方向力の増加分を吸収
するものである。

ワツシヤースプリング２３，２４の第１の機能
は、バランス室１７内の圧力が低い時に、カラー
１９とワツシヤー２２とを第１端部部材２の中間
当接面２ａから離間させ、カラー１９が中間当接
面２ａに押圧されたならば起るであろう焼付き或
は引つかかり（seizure）の危険性を減少させる
ことにある。また、ワツシヤースプリング２３，
２４は主軸１２が回転した時に、ワツシヤー２２
及びボールベアリング２０の外方レース２０ｂが
回転するのを防止するという別な機能も有してい
る。

特に、ギヤツプＢが全周にわたつて正確に均一
な幅を有するように、スクリユー装置の部品を製
造及び組立てることは非常に困難である。この観
点から、バランス用のカラー１９には第１端部部
材２の中間当接面２ａを形成する材料よりも硬質
な材料からなる環状突起１９ａを設け、この環状
突起１９ａの右側端面をワツシヤー２２の右側端
面よりも中間当接面２ａに対し若干（0.2〜0.6mm
程度）近接するように位置させている。スクリユ
ー装置のならし運転の際には、主軸１２はワツシ
ヤースプリング２３，２４の付勢下においても右
側に付勢されるため、環状突起１９ａが中間当接
面２ａを摩減して、そこに環状凹部２a′を形成す
る。この摩減作用は、ギヤツプＡがなくなつて、
ワツシヤー２２と中間当接面２ａが当接するまで
継続され、ワツシヤー２２及びボールベアリング
２０が主軸１２に右方向に継続して作用する軸方
向力を吸収することになる。このならし運転時に
おける摩滅作用により、製造時及組立時に起る例
えばねじれや平面性欠除等の装置詳細部の欠陥
（これは、ギヤツプＢにおける静圧軸受の機能を
低下させる）に拘らず、ギヤツプＢが全周にわた
り均一な幅の有するとになる。

なお、図面との関連で本発明の単一の実施例に
ついてのみ説明したが、本発明はこの実施例に限
定されるべきものではなく、冒頭の特許請求の範
囲によつてのみ権利範囲を理解されるべきのもで
ある。

発明の効果 以上述べたごとく、本発明の流体式スクリユー
装置によれば、運転開始時又はそれに類似する運
転条件下で弾性手段（ワツシヤースプリング）が
両当接面を離間させるので、両当接面間への流体
の侵入を許容し、摩耗を防止するという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るスクリユー装
置の断面図、第２図は第１図における要部拡大図
である。 １……本体ケース、２……第１端部部材、２ａ
……中間当接面、３……カバー、４……第２端部
部材、５……出口、６……入口、７……軸方向通
路、８……主スクリユー、９……副スクリユー、
１２……主軸、１３……バランスピストン、１７
……バランス室、１９……バランス用カラー、１
９ａ……環状突起、２０……ボールベアリング、
２２……ワツシヤー、２３，２４……ワツシヤー
スプリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主スクリユーと、この主スクリユーに協働す
   る副スクリユーと、主スクリユー及び副スクリユ
   ーを収納するハウジングと、高圧側でハウジング
   から突出すべく主スクリユーに設けられた主軸
   と、主スクリユーにかかる軸方向力の一部をバラ
   ンスすべく主軸上に設けたバランスピストンと、
   主スクリユーにかかる軸方向力の残部を吸収すべ
   く主軸上に設けたカラー及びハウジングの一部に
   より形成された当接面を備える軸方向静圧軸受
   と、運転開始時又はそれに類似する運転条件下で
   当接面を離間させるように作用する弾性手段とを
   備えた流体式スクリユー装置。 ２ 軸方向静圧軸受は軸方向に限定移動可能なこ
   ろがり軸受と組合せられており、このころがり軸
   受は、静圧軸受が主スクリユーに作用する全軸方
   向力をバランスするのに充分な大きさの圧力を発
   生することができないような運転条件下におい
   て、主軸から主スクリユー側に向う軸方向力の一
   部を吸収する特許請求の範囲第１項に記載の流体
   式スクリユー装置。 ３ 軸方向静圧軸受は、主スクリユーから主軸側
   に向う軸方向力を吸収することができる軸方向に
   限定移動可能なころがり軸受と組合せられている
   特許請求の範囲第１項に記載の流体式スクリユー
   装置。 ４ 運転前におけるころがり軸受の軸方向可動範
   囲が、当接面間の距離よりも大きく、運転中に当
   接面同志が摩滅により重なり合う特許請求の範囲
   第２項又は第３項に記載の流体式スクリユー装
   置。