JPS6111481A - 流体式スクリユー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ュー装置に関する。

従来の技術 公開されたスウェーデン特許出願Ｎ１７６０４８８２−
１（公開番号ｆｆｌ　４０６９５Ｂ　）に記載されてい
る流体式スクリュー装置は、ハウジング内に取付けられ
た主スクリュー及び少なくとも１つの副スクリューを備
えており、これらスクリュ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
ューが回転すると、スクリューの谷部に沿って流体が軸
方向に移動する。このスクリュー装置は、主スクリュー
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
ューによｌり陀送される。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、流体流れがスクリュ
ーを駆動するため、スクリュー装置はモータとして機能
し、主スクリュ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。

主スクリューの主軸は、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、主スクリュ
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、ハウジングの一部と協
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ュー装置は次のよ
うな問題点がある。すなわち、主スクリューの高圧側に
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
、特にスクリュ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、このスクリュー装置に
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った。

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ャップ内に
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った。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
擦力を伴って係合するため、両部会に摩耗を生じ、極端
な場合には、カラー等の部品が破損す、ることかあった
１゜ 本発明の目的は、前述の従来のスクリュー装置を改善し
、あらゆる運転条件下でも軸方向及び径方向に満足にい
（軸支持状態が確保できる流体式スクリュー装置を提供
することにある。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために、本発明のスクリュー装置
は、主スクリューと、この主スクリューに協働する副ス
クリューと、主スクリュー及び副スクリューを収納する
ハウジングと、高圧（ＪＪＪＪ　”’Ｑ　ハウジングか
ら突出すべく主スクリューに設けられた主軸と、主スク
リューにかかる軸方向力の一部ヲバランスすべく主軸上
に設けたバランスピストンと、主スクリューにかかる軸
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ｒ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ュー装置（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
り合った略円形断面の８つの孔の合成体として形成され
ている。合孔には主スクリユ−（８）及び２つの副スク
リユ−（９）が収容されており、これらスクリュー（８
）　（９）は互いに咬合し、相互にかつ合孔を形成する
壁面にシー／ｌ／（密に接触）されている。

低圧側において副スクリユ−（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−（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αηに嵌入し
たバランスピストンＯＯを備えている。バランスピスト
ンＯＱ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−（９）がバラン
スされる。

主スクリユ−（８）は一体の主軸＠を備え、この主軸（
６）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、スクリュ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。主軸側は、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
０１を形成すべく拡径されている。

このバランスピストン０１は第１端部部材（２）に設け
た小径中央凹部α荀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（ロ）
上に形成した肩部に係合するリングα６との間には軸方
向シーｌＶＯ３が配設されている。

バランス用カラーＱ０が主軸側を取巻いており、その右
側面においてバランスピストン０１の左側面に当接する
と共に、その左側面において、ボールベアリング四の内
方レース（２０ａ）の右側面に当接している。円方レー
ス（２０ａ）の左側面は、主軸□□□のねじ部に螺合さ
れたナツト？）の右側面に当接しているため、ナツト？
ηを締付けることにより、カラー斡、内方レース（２０
ａ）及びナツトＧ！ｐを主軸叩上に固定できる。

ワッシャー磐及びボールベアリング四の外方レース（２
０ｂ）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。大径中朱凹部は、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（２ａ）により画定されて
いる。

ワッシャー（イ）と中間当接面（２ａ）との間には波形
ワッシャースプリング（ハ）（ハ）を設けているため、
ワッシャーに）及び外方レース（２０ｂ）がカバー（３
）の右端面（８ａ）の方向に所定付勢力で押圧される。

主スクリユ−（Ｂ）は内部に軸方向ダクト四を備えてお
り、このダクトに）は、入口室に面する主スクリユ−（
８）の右端部から主軸側の中間に設けた径方向タクト（
２）の位置まで延びている。カバー（３）に囲まれた空
間（財）、カラー〇〇とワッシャーに）の間の空間、第
１端部部材（２）に設けた軸方向ダクト（至）、及びス
リーブ（ロ）に設けたダクト（２）を介して径方向ダク
トに）はバランス室（至）に連通しているため、バラン
スピストンａ１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（２）の右側面に作用するため、主軸■
は左方向に付勢され、これによりスクリュー装置の作動
時に発生する流体力に起因して主軸ａ４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（２）と小径中央凹部α４の間
隙から漏出した液体が、中間当接面（２ａ）、カラー〇
〇の右側面、及びバランスピストン（資）の外周面で形
成されるバランス室Ｑηに高圧下で導入された時に発生
する力も主軸（６）を左方向に変位させるように作用す
る。この圧力は、スクリュー装置の高圧側及び低圧側の
圧力の中間の値を有し、スクリュー装置内で発生して主
スクリユ−（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（至）により、ま
た一部はバランス室ａη内の可変圧力により、主軸（財
）が左方向に付勢され、これによってカラーｑ値、すな
わち主軸αつが、必要なバランス圧が発生して、主スク
リユ−（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。

スクリュー装置の運転開始時や、液体の粘度が高い（ｔ
ｈｉｃｋ　）の時、或いは液体が低温の時のように、ス
クリュー装置の高圧側の液体圧が特に低い場合には、バ
ランス室０７１内の圧力が低（なって主軸＠の軸方向位
置が不満足なものとなり、ワッシャースプリング＠（ハ
）によるばね付勢力によって第１端部部材（２）とカラ
ー０１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ＯＩに損傷を与える危険性がある
。ワッシャーに）はワッシャースプリング（ハ）（ハ）
による軸方向付勢力を受けて、左側に押圧されている。

ワッシャースプリング＠（ハ）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（ト）に伝達さ
れる。ある動作条件下でギャップの）が最大幅になる程
に主軸叫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（７）がこの軸方向力を吸収する。

ボールベアリング（ホ）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（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ャ
ップの）の幅が太き（なり過ぎ、このギャップ（６）を
介しての低圧の侵入によってバランス室Ｃ１７＋の圧力
上昇能力が減少した場合にｅりうる。そして、このよう
な摩滅時に、ボールベアリング（イ）が、それによる軸
方向力の増加分を吸収するものである。

ワッシャースプリング＠（ハ）の第１の機能は、バラン
ス室ａｚ内の圧力が低い時に、カラーａすとワッシャー
（イ）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０９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っかかり（５ｅｉ
ｚｕｒｅ　）の危険性を減少させる仁とにある。

また、ワッシャースプリング＠（ハ）は主軸（２）が回
転した時に、ワッシャー（イ）及びボールベアリングに
）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、ギャップ（２）が全周にわた・つて正確に均一な
幅を有するように、スクリュ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
ス用のカラー〇’Ｊ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
側端面をワッシャー（イ）の右側端面よりも中間当接面
（２ａ）に対し若干（０，２〜０．６ａｎ程度）近接す
るように位置させている。スクリュー装置のならし運転
の際には、主軸σ）冒まワッシャースプリング（ハ）（
ハ）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）を摩滅して、そこに
環状四部（２ａ’）を形成する。この摩滅作用は、ギャ
ップ（４）がな（な・つて、ワッシャー（２）と中間当
接面（２ａ）が当接するまで継続され、ワッシャーに）
及びボールベアリング（７）が主軸＠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むる。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、ギャップＣＢ）における静圧軸受の機能を低下させ
る）に拘らず、ギャップの）が全周にわたり均一な幅を
有することになる。

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
ものでなく、冒頭の特許請求の範囲によってのみ権利範
囲を理解されるべきのものである。

発明の効果 以上述べたごとく、本発明の流体式スクリュー装置によ
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（ワッシャースプリング）が周当接面を離間させる
ので、周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ュー装置の断面
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、（２Ｊ・−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−、（９）・・・副スクリユ−、■・・・主１１
１１、（至）・・・ハランスピストン、０η・・・バラ
ンス室、Ｏｌｌ・・・バランス用カラー、　　（１９ａ
）・・・環状突起、（ホ）・・・ボールベアリング、に
）・・・ワッシャー、ｃｎｗ−・・ワッシャースプリン
グ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主スクリューと、この主スクリューに協働する副ス
   クリューと、主スクリュー及び副スクリューを収納する
   ハウジングと、高圧側でハウジングから突出すべく主ス
   クリューに設けられた主軸と、主スクリューにかかる軸
   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、主スクリュ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ュ
   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
   受が主スクリュ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、主軸から主スクリュー側に向う
   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
   の流体式スクリュー装置。 ３、軸方向静圧軸受は、主スクリュ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ュー装置。 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ュー装置。