CN101418796A - 螺杆流体机械 - Google Patents

Abstract

一种螺杆压缩机，具备：阴阳一对的螺杆转子，相互地咬合而能够旋转地收容在壳体内、吸入流体而使流体压缩或者膨胀而排出；主推力轴承，内环固定在作为螺杆转子的至少一方的旋转轴的转子轴上、外环固定在壳体上而承受转子轴的推力；平衡轴承，内环固定在转子轴上、外环能够相对于壳体而移动；保持平衡轴承的外环的轴承保持部件；借助流体压力而向排出侧推压轴承保持部件的流体压力施加机构。根据这样的构成，能够减低转子轴的推力载荷，能够借助平衡活塞而排除旋转负荷的增加和平衡活塞的密封泄漏的危险性。

Description

螺杆流体机械

技术领域

本发明涉及一种螺杆流体机械。

背景技术

在通过阴阳咬合的螺杆转子而使流体压缩或膨胀的螺杆流体机械、例如通过螺杆转子而压缩流体的螺杆压缩机中，压缩了的流体的压力会产生向吸入侧沿着轴方向推压螺杆转子的推力载荷。在以往的螺杆压缩机中，在提高排出压时，存在承受该推力载荷的推力轴承的寿命变短的问题。

即便在转子轴上设置多个推力轴承，由于在实际中载荷也是集中在某一个的推力轴承上，所以不能够延长推力轴承的寿命。

在特开2002-317782号、特开2004-339994号、特许第3766725号中，记载有以下发明，为了减轻螺杆压缩机的推力轴承的载荷，而在转子轴的吸入侧的端部上设置与压力缸嵌合的活塞，借助导入至压力缸内的流体的压力而向与推力载荷相对的方向推压转子轴。

但是，这些螺杆压缩机的活塞，在压力缸的内部中与转子轴一起旋转，所以存在活塞和压力缸之间的摩擦或者压力缸内的流体的粘性阻力使转子轴的旋转负荷增大而使能源效率降低的问题。此外，有可能发生活塞和压力缸之间的密封发生磨耗、压力缸内的压力流体的泄漏的不良情况。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种螺杆流体机械，能够减低转子轴的推力载荷，能够排除由于平衡活塞导致的旋转负荷的增加、和平衡活塞的密封泄漏的危险性。

为了解决上述课题，本发明的螺杆流体机械包括：壳体；阴阳一对的螺杆转子，以可相互咬合并旋转的方式地收容在上述壳体内，用于吸入流体并使该流体压缩或者膨胀，之后排出该流体；主推力轴承，内环固定在作为上述螺杆转子的至少一方的旋转轴的转子轴上，外环固定在上述壳体上而承受上述转子轴的推力；平衡轴承，内环固定在上述转子轴上、外环能够相对于上述壳体移动；轴承保持部件，保持上述平衡轴承的外环；流体压力施加机构，借助流体压力而沿着上述转子轴的轴方向推压上述轴承保持部件。

根据该构成，不固定在壳体上地设置有借助流体压力而推压转子轴的平衡轴承，所以即便存在壳体或转子轴的尺寸变位，也能够使推力载荷分散而作用在主推力轴承和平衡轴承上，轴承的寿命长。此外，无需与转子轴一起旋转的活塞，所以没有了活塞的旋转阻力，也降低了抵销推力载荷的流体压力的密封泄漏的危险性。

此外，在本发明的螺杆流体机械中，也可在螺杆压缩机中在上述转子轴的吸入侧、在螺杆膨胀机中在上述转子轴的排出侧上设置上述平衡轴承。

根据该构成，从螺杆转子看，在螺杆压缩机中在与马达或涡轮机等的原动机、在螺杆膨胀机中在与发电机等的负荷机器的相反侧上配置平衡轴承或流体压力施加机构，所以容易确保配置流体压力施加机构等的空间，螺杆流体机械不会大型化。

此外，在本发明的螺杆流体机械中，上述流体压力在螺杆压缩机中可以是上述螺杆转子所排出的流体的压力、在螺杆膨胀机中可以是吸入至上述螺杆转子中的流体的压力。

根据该构成，若提高吸入侧或者排出侧的高压侧的流体压力，则平衡轴承所分担的推力载荷增加，所以能够使主推力轴承的负荷稳定，且主推力轴承的寿命变长。

此外，在本发明的螺杆流体机械中，上述流体压力施加机构也可包括：与在螺杆压缩机中在上述转子轴的吸入侧的延长线上、在螺杆膨胀机中在上述转子轴的排出侧的延长线上配设的平衡压力缸嵌合的平衡活塞、和连接上述平衡活塞与上述轴承保持部件的压力传递部件。

根据该构成，与转子轴同轴地设置平衡活塞，所以能够对于平衡活塞而使流体压力正确地作用在轴方向上。

此外，在本发明的螺杆流体机械中，上述平衡压力缸也可以分别在上述平衡活塞的上述螺杆转子的吸入侧以及排出侧上形成封闭空间，不同的流体压力分别作用在上述平衡活塞的吸入侧和排出侧上。

根据该构成，使螺杆转子的吸入侧的流体压力和排出侧的流体压力分别作用在平衡活塞的两侧上等，能够与实际作用在螺杆转子上的推力载荷相对应，向平衡轴承分配适当的载荷。

根据本发明，不固定在壳体上地设置有借助流体压力而进行推压的平衡轴承，从而能够使推力载荷分散作用在主推力轴承和平衡轴承上，轴承的寿命变长，流体压力的密封泄漏的危险性也低。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的螺杆压缩机的剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

图1，表示作为本发明的螺杆流体机械的一个实施方式的螺杆压缩机1的截面。螺杆压缩机1，相互地咬合的阴阳一对的螺杆转子3(仅图示阳转子)能够旋转地收容在壳体2的内部，从吸入口4吸入流体而借助螺杆转子3的旋转而压缩流体，从排出口5排出压缩后的流体。

作为螺杆转子3的旋转轴的转子轴6，在螺杆转子3的两侧上分别设置有封闭其与壳体2的缝隙的密封部件7、8、和承受径向载荷的径向轴承9、10，为了承受推力载荷，而在排出侧上设置有主推力轴承11、在吸入侧上设置有平衡轴承12。转子轴6，在排出侧的端部上经由未图示的连结器而连接有未图示的马达，转子轴6被旋转驱动。

主推力轴承11，内环固定在转子轴6上，外环固定在壳体2上。另一方面，平衡轴承12，内环固定在转子轴6上，外环由未固定在壳体2上的轴承保持部件13保持，能够相对于壳体2而沿轴方向移动。

在轴承保持部件13上嵌合有覆盖转子轴6的轴端部的伞状的压力传递部件14。此外，在轴承保持部件13和壳体2之间，设置有波形弹簧15。压力传递部件14，顶端插入至设置在转子轴6的吸入侧的延长线上的壳体2上的开口16中，且与封闭开口16的外侧的隔板17抵接。在开口16的外侧上，设置有平衡压力缸18，与平衡压力缸18嵌合的平衡活塞19经由隔板17而能够与压力传递部件14抵接。

平衡压力缸18，借助平衡活塞19而将其内部空间分隔为螺杆转子3的吸入侧(从平衡活塞19看，螺杆转子3的相反侧)的高压流体室20、和排出侧(从平衡活塞19看，螺杆转子3的相同侧)的低压流体室21。与排出口5连通的导压管22与高压流体室20连接，同样地，螺杆转子3的吸入侧的流体导入至低压流体室21中。由此，平衡活塞18，借助螺杆转子3的排出压力和吸入压力的差压，沿着转子轴6的轴方向而被向排出侧推出，经由隔板17而推压压力传递部件14，由此，能够向排出侧(从平衡活塞19朝向螺杆转子3的方向)推压轴承保持部件13(流体压力施加机构)。

波形弹簧15，即便在流体压力不作用在平衡活塞19上的状态下，也向吸入侧(从螺杆转子3朝向平衡活塞19的方向)推压轴承保持部件13，以使平衡轴承12的外环不会晃动而损伤轴承，但其压力非常的小，是在作用在转子轴6上的推力载荷的考察中能够忽略不计的程度的压力。

在螺杆压缩机1中，若排出压和吸入压的差变大，则要向吸入侧推出螺杆转子3的推力变大，推出平衡活塞19的流体压力也变大。平衡活塞19，经由压力传递部件14而向吸入侧推压轴承保持部件13，经由平衡轴承12而向排出侧推压转子轴6。即，作用在平衡活塞19上的流体压力，向抵销由螺杆转子3的流体压缩而产生的推力的方向推压转子轴6，减轻主推力轴承11的负荷，使主推力轴承11长寿命化。

在螺杆压缩机1中，由轴承保持部件13保持平衡轴承12的外环，该轴承保持部件13能够相对于壳体2而沿轴方向与压力传递部件14以及平衡活塞19一同移动，所以即便存在转子轴6或壳体2的尺寸误差或热膨胀，通过平衡活塞19在平衡压力缸18内移动，也能够防止推力集中在主推力轴承11和平衡轴承12的某一个上，能够使推力分散作用在主推力轴承11和平衡轴承12上。

在螺杆压缩机1中，为了抵销在螺杆转子3上产生的推力而使流体压力起作用的平衡活塞19，与转子轴6脱离，且不需要旋转。因此，平衡活塞19不会产生旋转阻力，不会使螺杆压缩机1的效率降低。此外，在螺杆压缩机1中，也不会由于与平衡压力缸18之间的密封劣化而导致压缩气体或密封用油泄漏，也不会因流体压力不作用而向主推力轴承11施加过大的负荷。

此外，如本实施方式这样，使螺杆转子的排出压作用于平衡活塞19的吸入侧的高压流体室20，使吸入压作用于排出侧的低压流体室21，从而，在吸入压较高的时候，向主推力轴承11和平衡轴承12适当地分配推力，能够有效地防止轴承的破损。也可使螺杆转子3的冷却/润滑/轴密封用油的注入压力等、表示为其他的基准压力的流体压力作用在低压流体室21上。

本发明的流体压力施加机构(平衡活塞19以及压力传递部件14)因为与转子轴6的旋转完全地脱离，所以也可以例如在螺杆转子3的排出侧上设置平衡轴承12，且通过配置在转子轴6的周围上的多个流体压力缸而向排出侧推压平衡轴承12。

另外，在上述的本发明的实施方式中，对于本发明的螺杆流体机械，表示了适用于螺杆压缩机的螺杆流体机械。但是，本发明的螺杆流体机械，不限定于螺杆压缩机，也可以适用于螺杆膨胀机(螺杆扩展器)。

在将本发明用于螺杆膨胀机时，为与上述的螺杆压缩机大致相同的构成即可，但螺杆转子3的旋转方向以及流体的流动相反。因此，在上述的实施方式中的吸入口4成为了螺杆膨胀机的排出口(排气口)，排出口5成为了螺杆膨胀机的吸入口(吸气口)。在螺杆膨胀机中，不是借助流体被压缩、而是借助膨胀而使螺杆转子3旋转。由此，排出侧的流体的压力比吸入侧的流体的压力低。此外，在上述的螺杆压缩机1中，在转子轴6上连接有马达等的原动机，而在螺杆膨胀机时，在同样的位置上连接有发电机等的负荷机器。

Claims (9)

1.一种螺杆流体机械，包括：

壳体；

阴阳一对的螺杆转子，以可相互咬合并旋转的方式收容在上述壳体内，用于吸入流体并使流体压缩或者膨胀，之后排出该流体；

主推力轴承，内环固定在作为上述螺杆转子的至少一方的旋转轴的转子轴上，外环固定在上述壳体上，承受上述转子轴的推力；

平衡轴承，内环固定在上述转子轴上，外环能够相对于上述壳体移动；

轴承保持部件，保持上述平衡轴承的外环；

流体压力施加机构，借助流体压力而沿着上述转子轴的轴方向推压上述轴承保持部件。

2.如权利要求1所述的螺杆流体机械，其特征在于，

上述螺杆流体机械为螺杆压缩机，

上述平衡轴承设置在上述转子轴的吸入侧。

3.如权利要求1所述的螺杆流体机械，其特征在于，

上述螺杆流体机械为螺杆压缩机，

上述流体压力为上述螺杆转子所排出的流体的压力。

4.如权利要求1所述的螺杆流体机械，其特征在于，

上述螺杆流体机械为螺杆压缩机，

上述流体压力施加机构包括：与配设在上述转子轴的吸入侧的延长线上的平衡压力缸嵌合的平衡活塞、和连接上述平衡活塞和上述轴承保持部件的压力传递部件。

5.如权利要求4所述的螺杆流体机械，其特征在于，

上述平衡压力缸，分别在上述平衡活塞的上述螺杆转子的吸入侧以及排出侧上形成有封闭空间，不同的流体压力分别作用在上述平衡活塞的吸入侧和排出侧上。

6.如权利要求1所述的螺杆流体机械，其特征在于，

上述螺杆流体机械为螺杆膨胀机，

上述平衡轴承设置在上述转子轴的排出侧。

7.如权利要求1所述的螺杆流体机械，其特征在于，

上述螺杆流体机械为螺杆膨胀机，

上述流体压力为上述螺杆转子所吸入的流体的压力。

8.如权利要求1所述的螺杆流体机械，其特征在于，

上述螺杆流体机械为螺杆膨胀机，

上述流体压力施加机构包括：与配设在上述转子轴的排出侧的延长线上的平衡压力缸嵌合的平衡活塞、连接上述平衡活塞和上述轴承保持部件的压力传递部件。

9.如权利要求8所述的螺杆流体机械，其特征在于，

上述平衡压力缸，分别在上述平衡活塞的上述螺杆转子的吸入侧以及排出侧上形成有封闭空间，不同的流体压力分别作用在上述平衡活塞的吸入侧和排出侧上。

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