CN101592151A - 螺杆流体机械 - Google Patents

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Abstract

一种螺杆流体机械，借助收纳在形成于外壳上的转子室内的凹凸咬合的螺杆转子压缩对象气体、或者将对象气体的膨胀力转换为旋转力其中，在螺杆转子和转子轴的高压侧的轴承之间，从螺杆转子侧依次地配设第1非接触密封件、第2非接触密封件、唇部密封件，且设有：润滑流体供给流路，将润滑流体供给至第1非接触密封件和第2非接触密封件之间的第1密封空间；连通孔，使第2非接触密封件和唇部密封件之间的第2密封空间与唇部密封件的耐压以下的空间连通。借助这样的构成，成为一种在转子轴侧的排出侧具有廉价且省空间的轴密封构造的螺杆流体机械。

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
对于通过收纳在转子室内的凹凸咬合的螺杆转子压缩对象气体的螺杆压缩机及将对象气体的膨胀转换为旋转能量的螺杆膨胀器等的螺杆流体机械，为了将对象气体密封在系统内或者防止外气等混入至对象气体，在转子轴的螺杆转子和轴承之间设置轴密封构造。
如特开2000-45948号所记载的那样，在以往的螺杆压缩机中，作为吸入侧的轴密封装置而使用唇部密封件(リツプシ一ル)，且作为排出侧的轴密封装置而使用机械密封件。
唇部密封件是廉价且省空间的轴密封装置，但能够密封的最大压力一般为0.03MPa左右。因此，唇部密封件在高压的排出侧可能会存在轴密封不充分或耐久性显著降低的问题，所以只能够用于低压的吸入侧的轴密封。另一方面，机械密封件能够用于高压的轴密封，但是存在价格非常高且用于设置的空间很大的问题。
在特开2007-132243号中记载了如下发明，在螺杆转子和轴承之间，在螺杆转子侧设置迷宫式密封件那样的非接触密封件，在轴承侧设置唇部密封件，使非接触密封件和唇部密封件之间的空间与低压空间连通，使得过大的压力不施加在唇部密封件上。
但是，特开2007-132243号的发明在对象气体的温度较高时，少量漏出的高温的对象气体会使唇部密封件的温度上升。通常，唇部密封件的热膨胀率大，即便密封空间的压力不上升，也存在由于温度上升而导致与转子轴的接触压力升高而容易损伤的问题。
发明内容
鉴于上述问题点，本发明的课题为提供一种螺杆流体机械，在转子轴的高压侧具有廉价且省空间且可靠地进行密封的轴密封构造。
为了解决上述课题，在本发明的螺杆流体机械中，在上述螺杆转子和上述螺杆转子的转子轴的高压侧的轴承之间，从上述螺杆转子侧依次地配设第1非接触密封件、第2非接触密封件、唇部密封件，且设有：润滑流体供给流路，将润滑流体供给至上述第1非接触密封件和上述第2非接触密封件之间的第1密封空间；连通孔，使上述第2非接触密封件和上述唇部密封件之间的第2密封空间与上述唇部密封件的耐压以下的空间连通。
根据该构成，因为润滑流体被供给至第1密封空间，所以能够使第1非接触密封件以及第2非接触密封件的密封性提高。此外，由于第1非接触密封件以及第2非接触密封件的双重的非接触密封件的存在，与非接触密封件只有一个的情况相比，能够更可靠地密封对象气体。此外，使第2密封空间与低压的空间连通，所以过剩的压力不施加在唇部密封件上，能够防止向轴承侧的压缩气体及润滑液体的侵入。进而，被供给至第1密封空间的润滑流体漏出至第2密封空间而冷却唇部密封件，所以能够实现第1唇部密封件的长寿命化及转子的高旋转化。
此外，在本发明的螺杆流体机械中，上述第1非接触密封件也可以具有借助上述转子轴的旋转力使上述润滑流体向上述转子室侧移动的螺旋状的槽或者突起。
根据该构成，能够使借助润滑流体向转子室侧移动的压力来密封对象气体的效果进一步提升。
此外，在本发明的螺杆流体机械中，上述唇部密封件也可以设置为防止润滑油从上述轴承侧向上述第2密封空间流出的朝向。
根据该构成，能够可靠地防止轴承润滑用油的漏出。
如以上那样，根据本发明，由于第1非接触密封件以及第2非接触密封件的双重的非接触密封件的存在，能够更可靠地防止高温的对象气体从转子室漏出而与唇部密封件接触。此外，因为设有使第2非接触密封件和唇部密封件之间的第2密封空间与低压空间连通的连通孔，所以过大的压力不会施加在唇部密封件上。进而，将润滑流体供给至第1非接触密封件和第2非接触密封件之间，从而漏出至第2密封空间的润滑流体冷却唇部密封件，所以能够延长唇部密封件的寿命。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的螺杆压缩机的概略剖视图。
图2是本发明的第2实施方式的螺杆膨胀器的轴承构造的概略剖视图。
图3是本发明的第3实施方式的螺杆膨胀器的轴承构造的概略剖视图。
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第1实施方式的螺杆压缩机1。螺杆压缩机1，利用收纳在外壳2的转子室3内的凹凸咬合的一对的螺杆转子4将低压(例如大气压)的蒸气(对象气体)压缩(例如压缩为0.5MPaG)而排出。
在外壳2上设有：吸入流路5，将压缩的蒸气供给至转子室3；排出流路6，排出在转子室3内被螺杆转子4压缩的蒸气；轴承轴密封空间8、9，分别设置在吸入侧及排出侧设置，用于设置支承及轴密封螺杆转子4的转子轴7的构造。
转子轴7，通过设置在吸入侧的轴承轴密封空间8内的滚动轴承10和设置在排出侧的轴承轴密封空间9内的两个滚珠轴承11被能够旋转地支承，且在吸入侧的轴承轴密封空间9中贯通延伸，与未图示的马达连接。
在滚动轴承10的上述马达侧设置防止向马达侧的异物(滚动轴承10的油状物等)的浸入的唇部密封件12，且在滚动轴承10的螺杆转子4侧设有：唇部密封件13，进行密封以使滚动轴承10的油状物不流出至螺杆转子4侧；唇部密封件14，进行密封以使蒸气及润滑流体不从吸入流路5浸入至滚动轴承10侧。
在螺杆转子4和滚珠轴承11之间的排出侧的轴承轴密封空间9中，从螺杆转子4侧依次地设有第1迷宫式密封件15、第2迷宫式密封件16以及唇部密封件17。第1迷宫式密封件15是已知的非接触密封件，包括与转子轴7嵌合而与转子轴7一起旋转的转子、以与该转子不接触的方式嵌合且固定在轴承轴密封室9的内壁上的定子，是一边一点点地使蒸气漏出一边降低蒸气压力的部件。唇部密封件17设置为防止从滚珠轴承11的润滑用油的流出的朝向，且其耐压为0.03MPaG左右。
轴承轴密封空间9，被第2迷宫式密封件16和唇部密封件17划分，被划分为第1迷宫式密封件15和第2迷宫式密封件16之间的第1密封空间18、第2迷宫式密封件16和唇部密封件17之间的第2密封空间19以及比第2密封空间19更靠近滚珠轴承11侧的封油空间20。
此外，外壳2具有：开放孔21，向大气开放唇部密封件13和唇部密封件14之间的空间；润滑流体供给流路22，将润滑流体(例如由螺杆压缩机所排出的蒸气的冷凝水)供给至第1迷宫式密封件15和第2迷宫式密封件16之间的第1密封空间18；连通路23，向大气(低压空间)开放第2迷宫式密封件16和唇部密封件17之间的第2密封空间19。
被供给至第1密封空间18的润滑流体与漏出至第1密封空间18的蒸气一起通过第2迷宫式密封件16而漏出至第2密封空间19。此时，润滑流体，因为减小第2迷宫式密封件16的间隙所以降低蒸气的漏出量。
第2密封空间19，因为借助连通路22被大气开放，所以从第2迷宫式密封件16漏出的蒸气被向大气放出，不向唇部密封件17施加过剩的压力。此外，漏出至第2密封空间19的润滑流体，从唇部密封件17带走由与转子轴7的摩擦而产生的热并从连通孔23流出。由此，能够防止唇部密封件17的过热而能够防止劣化及损伤，能够使转子轴7的转速高速化(例如使转子轴7的周速从40上升到50m/s)。
图2以及图3表示作为本发明的螺杆流体机械的第2实施方式的螺杆膨胀器31的高压侧的轴承轴密封构造。螺杆膨胀器31中，螺杆转子34被收纳在形成在外壳32上的转子室33中，且通过保持在外壳32上的轴承36能够旋转地支承螺杆转子34的转子轴35。在螺杆膨胀器31中，在螺杆转子34和轴承36之间，从螺杆转子34侧依次地配设有第1粘胶密封件(ビスコシ一ル)(非接触密封件)37、第2粘胶密封件38以及唇部密封件39。
第1粘胶密封件37以及第2粘胶密封件38，由嵌装在外壳32上的套筒构成，借助波形弹簧40而沿着轴方向被按压在外壳32以及气密地安装在外壳32上的固定部件32a上，其结果为被气密地保持在外壳32上。第1粘胶密封件37以与转子轴35之间的间隙为数十μm以下的方式被保持，第2粘胶密封件38以与被嵌装在转子轴35上且与转子轴35一起旋转的轴衬套41之间的间隙为数十μm以下的方式被保持。进而，第1粘胶密封件37以及第2粘胶密封件38，在其内表面上形成有螺旋状的槽42、43，将向转子室33的压力提供给随着转子轴35或轴衬套41的旋转而旋转的流体。
在外壳32上设有润滑流体供给流路45，该润滑流体供给流路45将润滑流体供给至第1粘胶密封件37和第2粘胶密封件38之间的配设有波形弹簧40的第1密封空间44。此外，在外壳32上设有连通路47，该连通路47向大气开放第2粘胶密封件38和唇部密封件39之间的第2密封空间46。
唇部密封件39，以与轴衬套41滑接的方式被保持在外壳32上，且被安装在防止润滑油等从保持轴承36的封油空间48漏出至第2密封空间46的方向。
在本实施方式中，被供给至第1密封空间44的润滑流体例如能够通过经由蒸气汽水阀从润滑流体供给流路45供给下述冷凝水的一部分而利用，所述冷凝水为，通过热交换器二次利用从锅炉被供给至蒸气膨胀器31而从蒸气膨胀器31排出的蒸气的热时产生的冷凝水。
在本实施方式中，借助转子轴35的旋转，第1粘胶密封件37以及第2粘胶密封件38利用产生的流体压将蒸气密封在转子室33内，但经由润滑流体供给流路45将水供给至第1密封空间44，所以与只存在蒸气那样的气体的情况相比，在第1粘胶密封件37以及第2粘胶密封件38中产生的流体压更大。由此，能够可靠地密封蒸气，且能够借助漏出至第2密封空间46的润滑流体来冷却唇部密封件39。
图3表示作为本发明的第3实施方式的螺杆流体机械的螺杆压缩机31a的高压侧的轴承构造。在本实施方式的说明中，对与第2实施方式相同的构成元件标注相同的符号，从而省略重复的说明。在本实施方式的螺杆压缩机31a中，第1粘胶密封件37a以及第2粘胶密封件38a由一体地形成在转子轴35上的螺旋状的突起49、50构成。该第1粘胶密封件37a以及第2粘胶密封件38a借助转子轴35的旋转而产生流体压，该流体压使存在于与外壳32的间隙中的流体向转子室33侧移动。
在本发明中，设置第1非接触密封件的目的在于获得对象气体密封效果，而设置第2非接触密封件的目的不仅在于获得对象气体密封效果，还要获得润滑流体漏出至第2密封空间而冷却唇部密封件的效果。如上述那样，第1非接触密封件以及第2非接触密封件具有借助转子轴的旋转力使润滑流体向转子室侧移动的螺旋状的槽或者突起，从而进一步提升对象气体密封效果。但是，如果是具有这样的螺旋状的槽或者突起的形态，因为润滑流体漏出至第2密封空间的量更小，所以借助漏出至第2密封空间的润滑流体冷却唇部密封件的效果会减弱。从而，在重视借助润滑流体冷却唇部密封件的效果时，也可以只在第1非接触密封件上设置借助转子轴的旋转力使润滑流体向转子室侧移动的螺旋状的槽或者突起。或者，也可以在第1非接触密封件上设置借助转子轴的旋转力使润滑流体向转子室侧移动的螺旋状的槽或者突起，且在第2非接触密封件上设置使润滑流体向第2密封空间侧移动的螺旋状的槽或者突起。

Claims (3)

1.一种螺杆流体机械，借助收纳在形成于外壳内的转子室内的凹凸咬合的螺杆转子来压缩对象气体，或者将上述对象气体的膨胀力转换为旋转力，
在上述螺杆转子和上述螺杆转子的转子轴的高压侧的轴承之间，从上述螺杆转子侧依次地配设第1非接触密封件、第2非接触密封件、唇部密封件，
设有：
润滑流体供给流路，将润滑流体供给至上述第1非接触密封件和上述第2非接触密封件之间的第1密封空间；
连通孔，使上述第2非接触密封件和上述唇部密封件之间的第2密封空间与上述唇部密封件的耐压以下的空间连通。
2.如权利要求1所述的螺杆流体机械，其特征在于，上述第1非接触密封件具有借助上述转子轴的旋转力使上述润滑流体向上述转子室侧移动的螺旋状的槽或者突起。
3.如权利要求1或2所述的螺杆流体机械，其特征在于，上述唇部密封件设置为防止润滑油从上述轴承侧向上述第2密封空间流出的朝向。
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