圧縮の要：ロータリー・スライディング・ベーン・コンプレッサー

投稿者: Norm Shade 2023 年 7 月 17 日

往復動後のスライディングベーンコンプレッサーは、ロータリーベーンコンプレッサーとも呼ばれ、最も古いタイプのコンプレッサーの 1 つです。 スライディングベーンポンプに関する最初の既知の記述は、1588 年にイタリアの技術者アゴスティーノ ラメリによって書かれた本の中にありました。

ロータリーベーンポンプは、カナダのニューブランズウィック州サックビルのエンジニア、チャールズ C. バーンズによって 1874 年 6 月 16 日に特許が取得されました。このバーンズは現代のデザインを発明したと一般に信じられています。 ロータリーベーンコンプレッサーとポンプは 1900 年代初頭から生産されており、多くの企業が数千台を生産してきました。

ロータリーベーンコンプレッサーは、遠心運動を利用して空気またはその他のガスを圧縮します。 円筒形ローターは、固定ケーシング内に偏心して配置されており、吐出ポートでは円筒形ケーシングのボアに最も近く、入口ポートでは円筒形ケーシングのボアから最も遠ざかります。

ケーシングは、大きな入口と比較的小さな出口または排出ポートを備えています。 偏心ローターには複数の放射状スロットがあり、それぞれにバネ仕掛けのブレードまたはベーンが装備されています。 羽根はスチールまたは合成繊維素材で作られています。 バネと遠心力によってベーンの外端がハウジングのボアに押し付けられ、隣接するベーン間のガス漏れが最小限に抑えられます。

用途に応じて、機械には潤滑油が使用される場合と、潤滑油が使用されない場合があります。 コンプレッサーがオイル潤滑されている場合、ベーンとケーシングの間に薄いオイルの層があり、動作中にベーンの先端からのガス漏れを防ぐのにも役立ちます。

隣接する羽根の間の空間はポケットを形成します。 偏心ローターが円筒形のケーシングボア内で回転すると、各ベーンがローターの半径方向スロット内に移動します。 これにより、隣接する羽根が入口から吐出口まで回転するにつれて、羽根間のポケットの容積が徐々に減少します。

体積の減少により、閉じ込められたガスの圧力が増加します。 ベーンの強度とベーン先端を超える漏れ率により、ベーン全体の差圧が制限されます。 したがって、圧力比が高いコンプレッサーにはより多くのベーンが必要になります。 一般的な単段ロータリーベーンコンプレッサーの圧力比は 5:1 ですが、一部の高圧モデルでは 7:1 または 8:1 になります。 ベーンの数が増えるほど、ローター周囲の隣接する空間間の圧力差は小さくなります。

圧力比が高い用途では、20 枚または 30 枚ものベーンが必要になる場合があります。 ほとんどのロータリー ベーン コンプレッサーは、圧力が 150 psig (10.3 bar) 以下に制限されています。 軽量で多用途ですが、レシプロコンプレッサーに比べて効率は低くなります。 回転スライディングベーン技術は、空気およびガスの圧縮、真空サービス、液体のポンピング、およびバルク固体の移送に適用されています。

Blackmer は、スライディング ベーン マシンを開発した最初の企業の 1 つです。 20 世紀に入るまで、ロータリー ポンプは一般に「ギア ポンプ」であると理解されていました。これは主に 2 つの噛み合うギアで構成され、ギアの歯とポンプ ハウジングの間に液体を閉じ込め、回転中に液体を輸送する小さなシール キャビティを形成します。 、液体を反対側に押し出します。

しかし、1899 年に RM Blackmer は、ギア ポンプの原理から大きく脱却したベーン型ポンプの設計を考案しました。 ギアポンプの流量はギアの歯が磨耗するにつれて確実に低下しますが、ベーンタイプのポンプの損失はほとんど無視できます。 ベーンの先端が磨耗すると、ベーンはローター スロットの外側に移動するだけで、自動調整され、元の速度が維持されます。 ブラックマーにとって、この独創的なタイプのポンプを発明するのにこれ以上の好機はありませんでした。

自動車の出現により、この国はガソリンと石油に対する新たな渇望をもたらしました。 石油産業は大きな進歩を遂げており、この若い会社はそれに伴って拡大する準備ができていました。 Blackmer のベーン ポンプは、数百もの異なるポンプ モデルの原型となりました。 Blackmer 社はミシガン州ペトスキーで設立され、1925 年にミシガン州グランドラピッズの現在の場所に移転しました。