CN101493090B - 螺杆压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种螺杆压缩机，该螺杆压缩机构成为转子轴沿水平方向配置，在收纳对转子轴进行支承的轴承的轴承室的底部形成有贮油部，使轴承的下部浸渍在油中以进行润滑，其中，该螺杆压缩机具备与轴承室分开设置的腔室、将轴承室的贮油部与腔室连通的输油管线、和设置在腔室中的油面检测机构。根据这样的构成，能够准确地确认轴承室内的油面，轴承不会发生断油。

Description

螺杆压缩机

技术领域

本发明涉及螺杆压缩机。

背景技术

以往，在凹凸一对的螺杆转子的各转子轴沿水平方向配置的螺杆压缩机中，在各转子轴上安装有正时齿轮和轴承，这些正时齿轮和轴承通过油进行润滑和冷却以防止破损。

在现有技术中，作为低速、中速旋转的情况下使用的一般的润滑方法可以举出油浴法。在油浴法中，优选以使油面作为原则位于最下位的滚动体的中心的方式设置油位表，从而能够容易地确认油面。然而，在螺杆压缩机等容积型压缩机的轴承和正时齿轮的润滑要采用该油浴法的情况下，由于收纳轴承和正时齿轮的轴承壳体的外部形状等原因，存在不一定能够在容易识别油面的位置设置油位表的可能性。

在日本专利2580020号中，从空气压缩机的壳体中取出被压缩空气，将取出的被压缩空气引导至油雾发生器的节流部，利用在节流部产生的负压汲取润滑油并使其油雾化，然后将油雾供给壳体中的轴承和正时齿轮以进行润滑。在该方法中，虽然能够避免润滑油的枯竭，但是仍存在不能确认油面位置的问题。

在日本特开2003-148370号中，在涡旋压缩机的壳体内设置有油面传感器，当油面低于油面传感器的位置时，根据来自油面传感器的信号打开阀，从而从贮存润滑油的油容器供给润滑油。但是，涡旋压缩机是转子轴沿铅直方向配置的压缩机，在应用于转子轴沿水平方向配置的螺杆压缩机的情况下，由于正时齿轮的喷溅导致油面的变动大，难以进行准确的油面检测。

发明内容

本发明的课题在于提供一种螺杆压缩机，该螺杆压缩机构成为转子轴沿水平方向配置，并通过油浴式方式进行支承该转子轴的轴承的润滑，在该螺杆压缩机中能够准确地确认轴承室内的油面，不会出现轴承的断油。

作为用来解决上述课题的手段，本发明的螺杆压缩机包括以下部件：转子轴，沿水平方向配置；轴承，支承上述转子轴；轴承室，收纳上述轴承；贮油部，形成在上述轴承室的底部，上述贮油部构成为使上述轴承的下部浸渍在油中以进行润滑；腔室，与上述轴承室分开设置；输油管线，将上述贮油部与上述腔室连通；和油面检测机构，设置在上述腔室中。

在螺杆压缩机中，在转子旋转时，轴承室底部的油面由于油的喷溅而摆动，所以不能利用螺杆压缩机内部的油面检测机构。但是根据上述手段，通过设置使轴承室与和该轴承室分开设置的腔室连通的输油管线，不会受到压缩机内部的油面变动的影响，能够利用与压缩机的轴承室分开设置的腔室的油面检测机构准确地检测油面。

具体来说优选的是，该螺杆压缩机具备连通管线，该连通管线将上述腔室的位于油面上方的空间与上述轴承室的位于油面上方的空间连通。根据该构成，不会受到压缩机内部的油面变动的影响，能够利用与压缩机的轴承室分开设置的腔室的油面检测机构准确地检测油面。

此外优选的是，在上述轴承室中收纳有设置在上述转子轴的一端且相互啮合的正时齿轮，收纳有上述正时齿轮的上述轴承室的上述贮油部与上述输油管线的连接位置的高度位于上述贮油部中的可对上述轴承进行润滑的油面下限处。根据该构成，能够使正时齿轮的下部浸渍在油中从而进行润滑。

此外优选的是，该螺杆压缩机设置有对上述轴承室供给油的给油管线，当上述油面检测机构检测到上述腔室的上述油面是低于表示预先设定的下限的第1值的值时，经由上述给油管线对上述轴承室供给油。根据该构成，能够利用与壳体分开设置的腔室的油面检测机构检测油面，而不会受到壳体内部的油面变动的影响，并能够经由腔室和给油管线对壳体内部根据需要补充油。

此外优选的是，该螺杆压缩机设置有从上述轴承室排出油的排油管线，当上述油面检测机构检测到上述腔室的上述油面是高于表示预先设定的上限的第2值的值时，经由上述排油管线从上述轴承室排出油。根据该构成，能够利用与壳体分开设置的腔室的油面检测机构检测油面，而不会受到壳体内部的油面变动的影响，并能够从壳体内部根据需要排出油。

进而优选的是，该螺杆压缩机设置有对上述轴承室供给油的给油管线、从上述轴承室排出油的排油管线、和设置在上述输油管线上的油温检测机构，当上述油面检测机构检测到上述腔室的上述油面是低于表示预先设定的下限的第1值的值时，经由上述给油管线对上述轴承室供给油，当上述油面检测机构检测到上述腔室的上述油面是高于表示预先设定的上限的第2值的值时，经由上述排油管线从上述轴承室排出油，当上述油面检测机构检测到上述油面是高于上述第1值和上述第2值之间的预先设定的第3值的值，并且上述油温检测机构检测到上述油温是高于预先设定的值的值时，经由上述排油管线从上述轴承室排出上述油。根据该构成，通过在给油管线上进一步设置油温检测机构，能够进行以油面和油温的值为基准的油的排出。

根据本发明，在螺杆压缩机的沿水平方向配置的转子旋转时，由于轴承室底部的油面摆动，所以不能利用压缩机内部的油面检测机构，但是由于设置有与压缩机的轴承室分开的腔室、以及使轴承室和腔室连通的输油管线、和连通管线，所以能够利用油面检测机构通过与压缩机分开设置的腔室的油面，来检测并准确地确认压缩机内部的油面，而不会受到压缩机内部的油面变动的影响。因此能够避免轴承出现断油。

此外进行通过油面控制的油的补充，能够防止由于油面降低而导致的轴承破损。

此外，与压缩机分开设置的腔室兼用用来检测轴承室的贮油部的油面的构成、和用来供给油的构成，从而能够实现简易的构成。

此外，当压缩机内部的油量过多时，通过油的搅拌会使油温上升，而有可能因粘度下降引起轴承破损，但是通过进行以油面和油温的值为基准的控制，能够排除这样的可能性。

附图说明

图1是本发明的实施方式的螺杆压缩机的概略图(局部剖视图)。

图2是表示输油管线与收纳正时齿轮的轴承室的贮油部在跳脱油面的高度连接的情况下的、运转时的自排出侧轴承室底部的各位置(高度)处的压力与大气压的差的图。

具体实施方式

以下按照附图说明本发明的实施方式。

图1表示本发明的实施方式的螺杆压缩机1。该螺杆压缩机1是利用水来进行螺杆转子2、3的冷却和润滑的水润滑螺杆压缩机1，相互啮合的一对凸形转子2和凹形转子3收纳在转子壳体4中。各转子2、3的转子轴5、6沿水平方向配置。转子壳体4的一端由盖7封闭，在转子壳体4的另一端安装有马达壳体11，该马达壳体11收纳由转子(旋转元件)8和定子(固定元件)9构成的马达10。马达壳体11的端部也由盖12封闭。凸形转子2的转子轴5和马达10的马达轴13共有形成为一体的轴(也可以是分体的转子轴5和马达轴13由未图示的联轴器等连结从而形成为一体。)。转子轴5的螺杆转子侧端部通过转子侧滚动轴承14支承在转子壳体4上，转子轴5的凸形转子2和马达10的中间部通过中间滚动轴承15支承在转子壳体4上，并且转子轴5的马达侧端部通过马达侧滚动轴承16支承在马达壳体11上。凹形转子3的转子轴6的两端通过滚动轴承17、18支承在转子壳体4上。转子壳体4构成为具有收纳轴承14、17的排出侧轴承室21和收纳轴承15、18的吸入侧轴承室22，在排出侧轴承室21和吸入侧轴承室22中分别形成有贮油部25、26，并通过油浴式(或油浴喷溅式给油方式)进行轴承14、15、17、18的润滑。

吸入侧轴承室22和排出侧轴承室21的位于油面27、28上方的空间由连通管线29连通进而也与大气连通。在转子轴5、6上设置有唇形密封圈30，以分隔收纳转子2、3的转子室(压缩空间)的内外。在凸形转子2的轴端和凹形转子3的轴端分别固接有正时齿轮31、32，该正时齿轮31、32相互啮合。在转子壳体4上形成有空气的吸入口33和排出口34。

与吸入侧轴承室22和排出侧轴承室21分开地在螺杆压缩机1的外部设置有腔室40。如后面说明的那样，对腔室40注入油。腔室40的位于油面41上方的空间与压缩机轴承室21、22的位于油面27、28上方的空间由连通管线29连通。此外，连通管线29进而也与大气连通。腔室40的空间也可以不与连通管线29连通而向大气开放。在腔室40中设置有油面传感器(油面检测机构)42。

螺杆压缩机1的吸入侧轴承室22和排出侧轴承室21的底部(贮油部)25、26与腔室40的底部由输油管线43连通。收纳正时齿轮31、32的轴承室21的贮油部25与输油管线43如图2所示，在可润滑轴承14、17的贮油部25的油面27的下限(在此称为跳脱油面48。)的高度连接。该油面下限水平(即跳脱油面)通常设定在通过轴承17下侧的滚子49(参照图2)的大致中心的位置上。这根据经验的知识而得到。该输油管线43兼用作给油管线，但是也可以使与输油管线43分开的供油管线47与轴承室21、22连接。在输油管线43上设置有可以检测油温To的油温传感器44。

在输油管线43上分支地设置有排油管线45。在排油管线45上设置有排油用开闭阀46。

从贮存油的油箱50经由油泵51和冷油器52对腔室40供给油。

在水润滑螺杆压缩机1中设置有控制装置60，该控制装置60根据来自油面传感器42和温度传感器44的检测信号来控制油泵51和排油用开闭阀46。

在以上构成的螺杆压缩机1中，通过马达10的驱动经由转子轴5使凸形转子2旋转，进而经由正时齿轮31、32使凹形齿轮3旋转。通过凹凸形转子2、3的旋转，将从吸入口33吸入到收纳有凹凸形转子2、3的转子室(压缩空间)中的空气压缩，并从排出口34排出。

腔室40的底部与吸入侧轴承室22和排出侧轴承室21的底部(贮油部)25、26经由输油管线43连通，对腔室40的油面41和轴承室21、22的两油面27、28经由连通管线29施加相同的压力，所以根据帕斯卡原理，各油面27、28、41一致。但是，由现实可知，在排出侧轴承室21的贮油部25和输油管线43由底部连接的情况下，当正时齿轮31、32对油进行搅拌时，各油面27、28、41的高度会发生错位。

根据本申请发明的发明者们进行的实证试验(不设置本发明的螺杆压缩机1的输油管线43的构成)的实验结果，在5000rpm、70℃或1000rpm、4℃的运转条件下，排出侧轴承室21底部附近的压力，特别是该排出侧轴承室21的距离螺杆转子2、3远的面附近并且是底部附近的压力，与大气压相比为大约-150mmAq的负压。

从该实验结果判断，在运转时，通过大气压的腔室40、与由输油管线43和该腔室40连通的局部为负压的排出侧轴承室21底部附近之间产生的压力差，使得油从腔室40通过输油管线43向排出侧轴承室21侧移动，从而会在腔室40中的油面41的高度与排出侧轴承室21中的油面27的高度之间产生差异。此外，这些油面27、28、41的高度差异根据各种状态(油的粘性、正时齿轮31、32的转速等)变化。

另一方面，在本申请发明的发明者们进行的实证试验中，当使收纳正时齿轮31、32的轴承室21的贮油部25与输油管线43的连接位置为跳脱油面48的高度时，在油面27、28、41接近跳脱油面48的状态下，确认腔室40中的油面41的高度与排出侧轴承室21中的油面27的高度之间几乎不产生差异。这是推测是由于以下理由。通过伴随正时齿轮31、32旋转的轴承室21的贮油部25的搅拌而产生负压。因此出现油从腔室40经由输油管线43向排出侧轴承室21的移动，所以会产生腔室40中的油面41的高度与排出侧轴承室21中的油面27的高度差异。然而，连接位置越接近排出侧轴承室21底部，该负压的影响越大，连接位置越接近底部，油向排出侧轴承室21的移动量进而油面的高度差异也越大。相反地，连接位置越接近跳脱(trip)油面，负压的影响越小，油向排出侧轴承室21的移动量进而油面的高度差异也越小。

图2表示运转时的自排出侧轴承室21底部的各位置(高度)处的压力与大气压的差。跳脱油面48的高度处的压力与大气差的差为Δp。不过，Δp是微小的值，是事实上不影响腔室40中的油面41的高度与排出侧轴承室21中的油面27的高度之间的差异的程度。

如上所述，如果将收纳正时齿轮31、32的轴承室21的贮油部25与输油管线43在跳脱油面48的高度连接，则能够避免在油面27、41之间产生的高度差异，同时能够可靠地进行油面27是否达到跳脱油面48的高度的检测。另外，如果排出侧轴承室21中的油面27的高度不低于跳脱油面48，则能够避免轴承14、15、17、18发生断油。

接下来说明控制装置60所控制的油的供给和排出。当腔室40的油面传感器42检测到油面41低于预先设定的下限的第1值“高度LL”时，控制装置60起动油泵51，从而从油箱50对腔室40(以及轴承室21、22)供给通过冷油器52冷却后的油。当从油泵51起动经过了既定时间、或者油面41达到预先设定的第3值“高度M”(高于第1值“高度LL”且低于后述的第2值“高度H”)时，油泵51停止。根据帕斯卡原理，当使腔室40的油面41上升时，贮油部25、26的油面27、28也联动地上升至相同高度。其结果为，通过腔室40的油面41的上升，对轴承室21、22供给油，能够防止由于油面降低而导致的轴承14、15、17、18的破损。此外，“高度LL”只要设定为等于或高于跳脱油面48的高度即可。

当油面41高于预先设定的上限的第2值“高度H”时，排油用开闭阀46开阀，油从轴承室21、22排出。当从排油用开闭阀46开阀经过了既定时间或者油面41达到第3值“高度M”时，排油用开闭阀46闭阀，结束油从轴承室21、22的排出。当油放入过多时，通过轴承14、15、17、18和正时齿轮31、32混合的量增多，油温上升并且粘度下降，以至于有可能引起轴承14、15、17、18破损，但是根据上述的构成，能够排除这样的可能性(能够防止油放入过多)。

也可以即使油面41不高于预先设定的上限的第2值“高度H”，而高于第3值“高度M”并且油温To高于预先设定的上限温度时，排油用开闭阀46也开阀，从而将油从轴承室21、22排出。此外在该情况下，也可以在从排油用开闭阀46开阀经过了既定时间、或者油面41达到预先设定的“高度L”(低于第3值“高度M”并且高于第1值“高度LL”)、或者油温To降低至预先设定的温度(低于上述上限温度的温度)时，排油用开闭阀46闭阀，结束油从轴承室21、22的排出。根据上述的构成也能够排除由于油温To上升并且粘度下降而使得轴承14、15、17、18破损的可能性。此外如上所述，在油温To是上限温度以上而油面低于“高度M”的情况下，优先确保油量，不进行油的排出。

在上述实施方式中，由于是利用油泵51对腔室40供给油箱50中的贮存油的构成，所以兼备用来检测轴承室21、22的贮油部25、26的油面27、28的构成、和用来对轴承室21、22供给油的构成，因此也具有构成简单的优点。

以上的说明不过是例示性地说明本发明的技术思想，本发明中公开的实施例并不限定本发明的技术思想。可以在权利要求书的范围内进行修正和变形。例如腔室40的位于油面41上方的空间也可以由连通管线29与压缩机轴承室21、22的位于油面27、28上方的空间连通而不向大气开放。

此外，也可以构成为，腔室40的位于油面41上方的空间由连通管线29与压缩机轴承室21、22的位于油面27、28上方的空间连通，而且可以经由该连通管线29注入所谓的惰性气体。

Claims (5)

1.一种螺杆压缩机，包括：

转子轴，沿水平方向配置；

轴承，支承上述转子轴；

轴承室，收纳上述轴承；

贮油部，形成在上述轴承室的底部，上述贮油部构成为使上述轴承的下部浸渍在油中以进行润滑；

腔室，与上述轴承室分开设置；

输油管线，将上述贮油部与上述腔室连通；和

油面检测机构，设置在上述腔室中，

在上述轴承室中收纳有设置在上述转子轴的一端且相互啮合的正时齿轮，收纳有上述正时齿轮的上述轴承室的上述贮油部与上述输油管线的连接位置的高度位于上述贮油部中的可对上述轴承进行润滑的油面下限处。

2.如权利要求1所述的螺杆压缩机，其特征在于，还包括连通管线，该连通管线将上述腔室的位于油面上方的空间与上述轴承室的位于油面上方的空间连通。

3.如权利要求1所述的螺杆压缩机，其特征在于，还包括对上述轴承室供给油的给油管线，当上述油面检测机构检测到上述腔室的上述油面是低于表示预先设定的下限的第1值的值时，经由上述给油管线对上述轴承室供给油。

4.如权利要求1所述的螺杆压缩机，其特征在于，还包括从上述轴承室排出油的排油管线，当上述油面检测机构检测到上述腔室的上述油面是高于表示预先设定的上限的第2值的值时，经由上述排油管线从上述轴承室排出油。

5.如权利要求1所述的螺杆压缩机，其特征在于，还包括：

对上述轴承室供给油的给油管线；

从上述轴承室排出油的排油管线；和

设置在上述输油管线上的油温检测机构，

当上述油面检测机构检测到上述腔室的上述油面是低于表示预先设定的下限的第1值的值时，经由上述给油管线对上述轴承室供给油，

当上述油面检测机构检测到上述腔室的上述油面是高于表示预先设定的上限的第2值的值时，经由上述排油管线从上述轴承室排出油，

当上述油面检测机构检测到上述油面是高于上述第1值和上述第2值之间的预先设定的第3值的值，并且上述油温检测机构检测到上述油温是高于预先设定的值的值时，经由上述排油管线从上述轴承室排出上述油。

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