JPS642795B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スクリユ圧縮機のスラスト方向の力
のつり合い装置に関する。

第１図はスクリユ圧縮機の雄，雌ロータと、そ
の軸受と、回転駆動用のギアとを示す。

スクリユ圧縮機の雄，雌ロータ１，２は、ケー
シング（第１図中では省略）の内部に収容され、
雄ロータ１はシヤフト３の両端部において軸受
５，７，７′により支持され、雌ロータ２はシヤ
フト４の両端部で軸受６，８，８′により支持さ
れている。

前記雄ロータ１のシヤフト３の一端部にはギア
９が設けられ、他端部にはギア１０が設けられて
おり、一方雌ロータ２のシヤフト４の他端部には
ギア１１が設けられている。

前記雄ロータ１のシヤフト３の一端部に設けら
れたギア９は、回転駆動装置（図示省略）より動
力を受けて雄ロータ１を駆動し、雄ロータ１のシ
ヤフト３の他端部と雌ロータ２のシヤフト４の他
端部とに設けられたギア１０，１１は、一対のタ
イミングギアを構成していて雌ロータ２を雄ロー
タ１と同期駆動させるようになつている。これら
のギア９，１０，１１には動力伝達を滑らかにす
るため、ヘリカルギアが使用されており、このた
めギアのねじれ方向によつて設定された方向にス
ラスト力が発生する。そして、スクリユ圧縮機で
はギア９，１０，１１のうち、ギア９，１０によ
るスラスト力は全負荷時の圧縮反力を軽減するた
め、吸入側から吐出側に作用するように、またギ
ア１１によるスラスト力はギア１０の反力により
吐出側から吸入側に作用するように、ねじれ方向
が決められている。

また、雄，雌両ロータ１，２は、圧縮ガスの圧
縮反力により常に吐出側から吸入側へ押す力を受
けている。ただし、吸入圧が通常２Kg／cm²Ｇ程度
で使用されるような、２段圧縮機の２段側に使用
されるような場合は、無負荷運転開始時、吐出側
が大気圧になり、吸込側が２Kg／cm²Ｇ程度で、そ
の差圧により吸入側から吐出側へロータを押す力
が一時的に働くこともある。この状態は、吸入側
の絞り弁を閉じることにより吸入側の圧力が大気
圧以下になると、吐出側から吸入側へロータを押
す力に転換される。その結果、雌ロータ２は第１
図に矢印ロで示されるギア反力と、矢印ニで示さ
れる圧縮反力との、吐出側から吸入側に向かう同
じ方向の力を受けているので、安定した状態に保
たれている。

一方、雄ロータ１は第１図に矢印イで示される
吸入側から吐出側に作用するギア反力と、矢印ハ
で示されるように、吐出側から吸入側に作用する
圧縮反力とを受けている。このため、圧縮機の全
負荷時にはギア反力が圧縮反力によるスラスト力
を減少させた状態で雄ロータ１を吐出側から吸入
側へ移動させるが、圧縮機の起動時および無負荷
時には吐出側を大気に開放するため、吸入側と吐
出側との圧力差が少なく、ギア反力が圧縮反力に
打ち勝ち、雄ロータ１を吐出側へ移動させるよう
に作用する。したがつて、雄ロータ１は圧縮機の
運転状態によつて方向および大きさの異なる力を
受ける結果、不安定な状態におかれる。

これに対して、従来、圧縮機の全負荷時の圧縮
反力を軽減するため、ロータの軸端部にピストン
を設け、これに圧力をかけ、圧縮反力と反対方向
の力を発生させる技術が提案されている。

しかし、前記従来技術によると、圧縮機の起動
時あるいは無負荷時の圧縮反力が小さい状態と、
圧縮反力が大きい全負荷時とで、ロータの軸方向
荷重の向きが変わるので、ロータの軸方向の挙動
を安定化できない欠点がある。

本発明の目的は、圧縮機の起動時，全負荷時お
よび無負荷時に至る全運転状態にわたつて油圧源
からの圧油によりロータに、吐出側から吸入側方
向に一定の力を連続的に付与しうるスクリユ圧縮
機のスラスト力のつり合い装置を供旧するにあ
る。

本発明の特徴は、ロータの軸端部にバランスピ
ストンと、該バランスピストンを摺動自在に嵌挿
するとともに、該バランスピストンにより第１，
第２のチヤンバを形成するシリンダとからなるス
ラスト付与手段を設け、該スラスト付与手段の第
１，第２のチヤンバを流体圧回路を介して油圧源
に接続し、該流体圧回路に前記圧縮機の吸入側圧
力および吐出側圧力により切換操作して、油圧源
からの圧油を前記第１のチヤンバあるいは第２の
チヤンバに供給する油圧調整弁を備えたところに
あり、この構成により前記目的を確実に達成する
ことができたものである。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２図，第３図および第４図は、スクリユ圧縮
機と本発明つり合い装置の一実施例を示す。

そのスクリユ圧縮機は、第２図に示されるよう
に、ケーシング１２、これの内部に収容された
雄，雌ロータ１３，１４、雄ロータ１３のシヤフ
ト１５の軸受１７，１９，１９′，２１，２１′、
雌ロータ１４のシヤフト１６の軸受１８，２０，
２０′、雄ロータ１３のシヤフト１５の一端部に
設けられたギア２２と他端部に設けられたギア２
３，雌ロータ１４のシヤフト１６に設けられたギ
ア２４とを備えている。

前記ケーシング１２には、雄，雌ロータ１３，
１４の一端部側に吸入口が形成され、他端部側に
は吐出口が形成されているが、吸入口，吐出口と
も図面では省略されている。

前記雄ロータ１３のシヤフト１５の一端部に設
けられたギア２２は回転駆動装置（図示省略）よ
り動力を受けて雄ロータ１３を駆動し、雄ロータ
１３のシヤフト１５の他端部と雌ロータ１４のシ
ヤフト１６の他端部とに設けられたギア２３，２
４は、互いにかみ合う一対のタイミングギアを構
成していて雌ロータ１４を雄ロータ１３と同規駆
動しうるようになつている。これらのギア２２，
２３，２４には、ヘリカルギアが用いられてい
る。

前記つり合い装置は、スタフイングボツクス２
５に設けられたバランスピストン２７、エンドカ
バー２６に形成されたシリンダ２８、該シリンダ
２８内の第１，第２のチヤンバ２９，３０の圧力
を調整する流体圧回路３８とを備えている。

前記スタフイングボツクス２５には、雄ロータ
１４のシヤフト１５の他端部に２個並設された軸
受２１，２１′が収容されており、このスタフイ
ングボツクス２５の外周面にバランスピストン２
７がリング状に設けられている。

前記エンドカバー２６は、ケーシング１２の他
端部に固定され、スラスト付与手段が形成されて
いる。該スラスト付与手段は、シリンダ２８と、
該シリンダ２８内を摺動自在に嵌挿する前記バラ
ンスピストン２７とから構成され、該シリンダ２
８の内部はバランスピストン２７により第１，第
２のチヤンバ２９，３０に区画されている。前記
第１，第２のチヤンバ２９，３０には、各別に連
通するポート３１，３２が形成されている。

なお、前記アウタリング２５の外周面の両端部
とエンドカバー２６の内周面間にはＯリング３３
が介装され、バランスピストン２７の外周面とシ
リンダ２８の内周面間にはＯリング３４が介装さ
れている。

また、第４図に示されるように、スクリユ圧縮
機の吸入口には絞り弁３５が接続され、吐出口に
は吐出開放弁３６と逆止弁３７とが連結されてい
る。

前記流体圧回路３８には、この実施例では油圧
回路が採用されている。そして、この流体圧回路
３８は第４図に示されるように、オイルタンク３
９，オイルポンプ４０および第１，第２の油圧調
整弁４１，４２とを配備している。前記第１，第
２の油圧調整弁４１，４２には、それぞれバイパ
ス弁（図示省略）が内蔵されている。また、第
１，第２の油圧調整弁４１，４２は往き側配管４
３を介してオイルポンプ４０に並列に接続されて
いる。一方、第１の油圧調整弁４１は帰り側配管
４４を介してオイルタンク３９に連通され、他の
配管４６を介して前記シリンダ２８内の第１のチ
ヤンバ２９のポート３１に接続されており、また
第１の油圧調整弁４１には圧縮機の吸入側の圧力
が操作信号４８として挿入されている。他方、第
２の油圧調整弁４２は帰り側配管４５を通じてオ
イルタンク３９に連通され、他の配管４７を介し
て前記シリンダ２８内の第２のチヤンバ３０のポ
ート３２に接続され、また第２の油圧調整弁４２
には圧縮機の吐出側の圧力が操作信号４９として
挿入されている。

前記実施例のスラスト力のつり合い装置につ
き、第４図，第５図に関連して作用を説明する。

圧縮機の起動時には、絞り弁３５は一般に閉じ
られ、吐出開放弁３６が開かれ、吐出側が大気に
開放されるが、起動直後は、吸入側，吐出側とも
大気圧であるため、吸入側と吐出側との圧力差が
なく、ギア反力により雄ロータ１３には吸入側か
ら吐出側へ移動させる力が働くので、第１の油圧
調整弁４１配管４６およびポート３２を通じてシ
リンダ２８内の第２のチヤンバ３０に圧力をか
け、雄ロータ１３には吐出側から吸入側へ押す力
を付与する。

圧縮機の全負荷時には、ガスは絞り弁３５を通
つて雄，雌ロータ１３，１４に送られ、該雄，雌
ロータ３，１４で圧縮され、その圧縮ガスは逆止
弁３７を通つて使用に供される。この状態では、
吐出開放弁３６は閉じられている。また、この全
負荷時には圧縮ガスによる圧縮反力が大きくなつ
て、該圧縮反力はギア反力により軽減されるもの
の、圧縮反力がギア反力に打ち勝ち、雄ロータ１
３を吐出側から吸入側へ移動させる力が働くの
で、第２の油圧調整弁４２、配管４７およびポー
ト３１を通じてシリンダ２８内の第１のチヤンバ
２９に圧力をかけ、雄ロータ１３を吐出側から吸
入側へ押す力を適正に保持する。

圧縮機が全負荷運転から無負荷運転に入ると、
吐出開放弁３６が開かれ、吐出側が大気圧まで低
下される。この過程で雄ロータ１３に働く吐出側
から吸入側へ押す力が小さくなる。この場合に
は、吐出側の圧力による操作信号４９によつて第
２の油圧調整弁４２に内蔵されたバイパス弁が開
かれ、第１のチヤンバ２９内の圧力がポート３
１、配管４６および帰り側配管４４を通じてオイ
ルタンク３９に逃がされ、第１のチヤンバ２９の
圧力が下げられるため、雄ロータ１３を吐出側か
ら吸入側に押す力が一定に保たれる。ついで、絞
り弁３５が閉じられると、吸入側の圧力が真空に
低下し、雄ロータ１３を吐出側から吸入側に押す
力が大きくなる。この場合には、吸入側の圧力に
よる操作信号４８によつて第１の油圧調整弁４１
に内蔵されたバイパス弁が開かれ、第２チヤンバ
３０の圧力がポート３２、配管４７および帰り側
配管４５を通じてオイルタンク３９に逃がされる
ので、雄ロータ１３を吐出側から吸入側へ押す力
が一定に保たれる。

圧縮機が無負荷時から全負荷時に移動する場合
には、前記と全く逆の過程をたどり、吸入側，吐
出側の圧力を操作信号４８，４９として第１，第
２の油圧調整弁４１，４２が操作され、第１、第
２のチヤンバ４１，４２内の圧力が高められ、第
５図に示されるように、雄ロータ１３を吐出側か
ら吸入側へ押す力が一定に保たれる。

以上の作用により、雄ロータ１３を圧縮機の全
運転状態にわたつて、第５図に示されるように、
ギア反力と圧縮反力とバランスピストン２７に加
わる圧力であるピストン力との和が、常に吐出側
から吸入側へ一定の力で押すように調整されるの
で、雄ロータ１３の挙動を安定化できる。

なお、この実施例では雌ロータ１４はギア２４
によるギア反力と圧縮ガスによる圧縮反力との作
用で吐出側から吸入側へ押されているので、挙動
不安定の問題は生じない。

また、前記第１，第２の油圧調整弁４１，４２
の操作信号は、吸入側と吐出側の圧力に限らず、
第３図に示されるように、雄ロータ１３のシヤフ
ト１５にひずみゲージ５０を組み込み、該ひずみ
ゲージ５０からの信号により操作するようにして
もよい。

さらにまた、図示実施例では雄ロータ１３のシ
ヤフト１５にのみバランスピストンを取り付けた
場合を示しているが、雌ロータ１４のシヤフト１
６にもバランスピストンを取り付け、両方のバラ
ンスピストンによりロータを吐出側から吸入側へ
一定の力で押すようにしてもよい。

本発明は、以上説明した構成，作用のもので、
本発明によれば、圧縮機の起動時、全負荷時およ
び無負荷時に至る全運転時にわたつてロータを吐
出側から吸入側へ、常に一定の力で連続的に押し
ているので、ロータの挙動を安定化でき、ロータ
のシヤフトの軸受に加わる荷重の方向、大きさと
も一定になしうる結果、圧縮機を長期間にわたつ
て高性能に維持できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はスクリユ圧縮機の概略説明図、第２図
はスクリユ圧縮機と本発明のつり合い装置の一例
を示す横断平面図、第３図はつり合い装置部分の
拡大断面図、第４図はつり合い装置を吸入側と吐
出側の圧力を操作信号として作動させる実施例の
系統図、第５図は本発明におけるギア反力と圧縮
反力と、ピストン力と、ロータに働く力との関係
を示す線図である。 １２……ハウジング、１３，１４……雄、雌ロ
ータ、１５，１６……雄，雌ロータのシヤフト、
１７，１８，１９，１９′，２０，２０′，２１，
２１′……軸受、２２〜２４……ギア、２７……
バランスピストン、２８……シリンダ、２９，３
０……第１、第２のチヤンバ、３１，３２……第
１、第２のチヤンバのポート、３８……流体圧回
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ケーシング内に一対の雄、雌ロータを収容
   し、該一対の雄、雌ロータの回転によつて吸入側
   から吸入した気体を圧縮して吐出側から吐出する
   スクリユ圧縮機において、前記一対の雄、雌ロー
   タ軸端部にバランスピストンと、該バランスピス
   トンを摺動自在に嵌挿するとともに、該バランス
   ピストンにより第１、第２のチヤンバを形成する
   シリンダとからなるスラスト付与手段を設け、該
   スラスト付与手段の第１、第２のチヤンバを流体
   圧回路を介して油圧源に接続し、該流体圧回路に
   前記圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力により
   切換操作して、油圧源からの圧油を前記第１のチ
   ヤンバあるいは第２のチヤンバに供給する油圧調
   整弁を備えていることを特徴とするスクリユ圧縮
   機のスラスト力のつり合い装置。