CN102678561B - 喷水式螺杆流体机械 - Google Patents

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Abstract

本发明的螺杆流体机械在转子室与转子轴的高压侧的轴承之间从转子室侧开始顺次地设置第一非接触密封件、第二非接触密封件以及唇形密封件，具有向形成于第一非接触密封件与第二非接触密封件之间的加压空间中导入高压的对象气体的加压连通路、检测加压空间的压力的加压压力检测器、在加压压力检测器的检测值从预先设定的加压压力范围脱离时发出警报的警报装置。本发明的螺杆流体机械的轴密封装置的寿命长，能够对该轴密封装置进行检测或者预见并将其可靠地通知给操作者。

Description

喷水式螺杆流体机械
技术领域
本发明涉及一种喷水式螺杆流体机械。
背景技术
在利用收纳在转子室内的阴阳啮合的螺杆转子对对象气体进行压缩的螺杆压缩机、及在转子室内令对象气体膨胀而令阴阳啮合的螺杆转子旋转的螺杆膨胀器（膨胀机）等的螺杆流体机械中，为了将对象气体封闭在系统内或者防止外部气体等混入对象气体，在转子轴的螺杆转子与轴承之间设置轴密封构造。
如日本特许第4559343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形密封件，作为排出侧的轴密封装置使用机械式密封。
唇形密封件是低价且节省空间的轴密封装置，但是一般而言能够密封的最大压力为0.3kgf/cm2左右。因此，唇形密封件在高压侧有可能轴密封不充分或耐久性显著降低，所以其只能够在低压侧的轴密封时使用。另一方面，机械式密封能够实现高压的轴密封，但是存在非常贵且用于设置的空间大的问题。
在该专利公报所公开的螺杆压缩机中，除了将唇形密封件用作吸入侧的轴的轴密封，也用作排出侧的轴的轴密封。在该螺杆压缩机中，为了不对用于排出侧的轴的轴密封的唇形密封件施加过度的压力，在螺杆转子与唇形密封件之间设置迷宫式密封件，进而，设置令迷宫式密封件与唇形密封件之间的空间与吸入流路、或者转子室的吸入侧附近的中间压力部连通的连通路。
此外，在螺杆流体机械中，如例如日本特开2000-45948号所记载的那样，有向转子室内喷水而进行润滑以及冷却的喷水式机械。在作为喷水式螺杆流体机械的轴密封装置使用唇形密封件时，要求唇形密封件具有密封水的功能。但是，与油不同，水的润滑性低，所以如果利用唇形密封件对水进行密封则唇形密封件的磨损变大。因而，在喷水式螺杆流体机械中，存在唇形密封件的寿命短、需要频繁地进行维护的问题。
因此，在螺杆流体机械中，特别是在该喷水式螺杆流体机械中，需要设置能够令唇形密封件的寿命长期化的轴密封装置，并且需要在该轴密封装置发生任何的异常时或者预见到将发生任何的异常时将该情况可靠地通知流体机械的操作者，令该操作者进行喷水式螺杆流体机械的适当的维护。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而提出的，目的在于提供一种水润滑式螺杆流体机械，其轴密封装置的寿命长且能够对该轴密封装置进行检测或者预测并将其可靠地通知操作者。
为了解决上述课题，本发明的喷水式螺杆流体机械包括：形成转子室的壳体；收纳于上述转子室内的阴阳啮合的螺杆转子，上述螺杆转子对对象气体进行压缩或者将对象气体的膨胀力转换为旋转力；水供给机构，向上述转子室内喷射水而用于进行上述螺杆转子的润滑；第一非接触密封件、第二非接触密封件及唇形密封件，在上述转子室与上述螺杆转子的转子轴的轴承之间从上述转子室侧顺次地设置；以及加压连通路，对形成在上述第一非接触密封件与上述第二非接触密封件之间的加压空间导入高压的上述对象气体。
根据该构成，经由高压连通路导入加压后的对象气体，从而令加压空间升压。由此，将加压空间的压力维持为高压，所以从转子室漏出到流出空间的水不会流入到加压空间。因此，能够抑制从转子室漏出到加压空间的水到达唇形密封件，所以唇形密封件不会破损，能够防止水进入到唇形密封件而导致的轴承用润滑油的漏出。
上述构成的螺杆流体机械也可以还具有：检测上述加压空间或者上述加压连通路的压力的加压压力检测器、以及在上述加压压力检测器的检测值脱离了预先设定的加压压力范围时发出警报的警报装置。
根据该构成，在轴密封装置发生任何的异常时，加压空间的压力发生变化的可能性高，在由加压压力检测器检测加压空间的压力且发生异常的压力上升及压力下降时，警报装置发出警报而通知喷水式螺杆流体机械的操作者，所以能够促使喷水式螺杆流体机械的操作者进行适当的维护。
此外，在上述构成的螺杆流体机械中，也可以上述螺杆流体机械是对上述对象气体进行压缩的螺杆压缩机，具有从排出的上述对象气体将水分离的水回收器，经由减压机构将在上述水回收器中分离了水的上述对象气体供给到上述加压连通路。
根据该构成，能够将从喷水式螺杆压缩机排出的对象气体的一部分用作导入加压空间的对象气体，无需为了向加压连通路供给对象气体而准备附属设备，通过检测与减压机构的设定值相比加压压力检测器的检测值超过限度地上升或者下降的情况，能够检测轴密封装置的异常。
此外，在上述构成的螺杆流体机械中，也可以上述轴承为高压侧的轴承，进而还具有低压连通路，所述低压连通路令形成在上述第一非接触密封件的上述转子室侧的流出空间与上述转子室内的低压空间或者与上述转子室连通的上述对象气体的低压流路连通。
根据该构成，通过经由低压连通路与低于排出压的转子室或者吸入流路连接，从而将流出空间减压，并且通过经由高压连通路导入加压了的对象气体而令加压空间升压。从而，加压空间的压力高于流出空间，所以从转子室漏出到流出空间的水不会流入到加压空间，通过低压连通路回流到转子室。因而，即便是高压侧的轴承、唇形密封件，也能够发挥充分地防止唇形密封件的破损、防止水进入唇形密封件导致的轴承用润滑油的漏出的效果。
进而，上述构成的螺杆流体机械也可以还具有：检测上述加压空间或者上述加压连通路的压力的加压压力检测器；检测上述流出空间、上述低压连通路或者上述低压空间或者上述低压流路的压力的低压压力检测器；以及在上述加压压力检测器的检测值与上述低压压力检测器的检测值的差压脱离了预先设定的差压范围时发出警报的警报装置。
根据该构成，能够适宜地检测到第一非接触密封件发生了异常的情况，所以能够进一步降低漏出的水到达唇形密封件的危险性。
此外，在上述构成的螺杆流体机械中，也可以还具有开放连通路，该开放连通路令形成在上述第二非接触密封件与上述唇形密封件之间的开放空间与上述壳体的外部连通而向大气开放。
根据该构成，即便水进入到了开放空间，由于将水从开放连通路放出到大气中，所以能够令对唇形密封件18产生的损伤保持在最低限度。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的螺杆压缩机的简略剖视图。
图2是本发明的第二实施方式的螺杆压缩机的简略剖视图。
图3是本发明的第三实施方式的螺杆压缩机的简略剖视图。
具体实施方式
由此，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1简化地表示本发明的喷水式螺杆流体机械的第一实施方式的喷水式螺杆压缩机1。螺杆压缩机1利用收纳在形成于壳体2内的转子室3的阴阳啮合的一对螺杆转子4对对象气体（例如空气）进行压缩并排出，为了对转子室3内进行冷却、密封以及润滑而向转子室3内导入水。
壳体2中设置有用于向转子室3供给要压缩的对象气体的吸入流路（低压流路）5、与转子室3连通而用于将在转子室3内被螺杆转子4被压缩了的对象气体排出的排出流路6、用于设置在吸入侧以及排出侧分别对螺杆转子4的转子轴7进行支承以及轴密封的构造的轴承轴密封空间8、9。
转子轴7被滚子轴承10和两个滚珠轴承11支承为能够旋转，所述滚子轴承10设置在吸入侧的轴承轴密封空间8内，所述两个滚珠轴承11设置在排出侧的轴承轴密封空间9内，转子轴7贯通吸入侧的轴承轴密封空间8而延伸，并与未图示的马达连接。
在滚子轴承10的上述马达侧，设置用于防止异物（滚子轴承10的润滑油等）进入马达侧的唇形密封件12，在滚子轴承10的螺杆转子4侧，设置进行密封使得滚子轴承10的润滑油不会流出到转子室3侧的唇形密封件13、和进行密封使得对象气体及润滑流体不会从吸入流路进入滚子轴承10侧的唇形密封件14。
在壳体2上，形成有形成转子室3的排出侧（高压侧）的端面的分隔壁部15，利用分隔壁部15划分转子室3和排出侧的轴承轴密封空间9。在排出侧的轴承轴密封空间9的分隔壁部15与滚珠轴承11之间，按照从转子室3侧开始的顺序设置第一非接触密封件16、第二非接触密封件17、以及唇形密封件18。
第一非接触密封件16以及第二非接触密封件17是公知的迷宫式密封件，与转子轴7之间形成0.02mm左右的小间隙，从而令要通过该间隙的流体产生很大的压力损失，从而抑制流体的通过。唇形密封件18配设为能够防止滚珠轴承11的润滑油向转子室3侧漏出的朝向。
第一非接触密封件16、第二非接触密封件17以及唇形密封件18分别分割轴承轴密封空间9，从而在分隔壁部15与第一非接触密封件16之间形成流出空间19，在第一非接触密封件16与第二非接触密封件17之间形成加压空间20，在第二非接触密封件17与唇形密封件18之间形成开放空间21。
在壳体2上，设置低压连通路23，其令流出空间19与转子室3的从吸入流路5隔离的压缩途中的空间即低压空间22连通；加压连通路24，用于对加压空间20导入高压的对象气体；开放连通路25、26，令开放空间21向壳体2的外部连通而向大气开放。
进而，喷水式螺杆压缩机1具有从排出流路6所排出的对象气体分离水的水回收器27，在水回收器27中具有将分离回收的水向吸入流路5再供给的水供给配管28、将在水回收器27中分离了水的对象气体的一部分经由过滤器29以及减压阀（减压机构）30导入加压连通路24的加压配管31。
减压阀30设定为将对象气体减压到比低压空间22稍高程度的压力（设定压力）。例如，如果低压空间22的压力为0.03MPa左右，则加压空间20中的压力调整为比其高0.1MPa左右的压力（0.13MPa）左右。另外，也可以在从减压阀30到加压空间20的加压配管31中设置别的减压机构作为减压阀30，例如节流孔等。
进而，喷水式螺杆压缩机1具有检测加压配管31的压力、即加压连通路24进而加压空间20的压力P1的加压压力检测器32。加压压力检测器32的检测值输入到警报装置33。警报装置33具有：控制装置34，向其输入加压压力检测器32的检测值，判定该检测值是否位于预先设定的加压压力范围中；以及显示器35以及扬声器36，在由控制装置34判定加压压力检测器32的检测值没有位于加压压力范围中时，能够根据来自该控制装置34的信号发出警报输出。
在该喷水式螺杆压缩机1中，流出空间19与转子室3内的低压空间22连通，并向加压空间20导入比低压空间22高压的对象气体，所以流出空间19的压力变得比加压空间20的压力低。因此，在第一非接触密封件16与转子轴7的间隙中，产生从加压空间20向流出空间19的对象气体的稍微的流动，防止从转子室3向流出空间19与对象气体一起流出的水进入到加压空间20。由此，能够防止水到达唇形密封件18而令唇形密封件18破损，能够防止滚珠轴承11的润滑油的漏出。
此外，对象气体从加压空间20经由第二非接触密封件17和转子轴7之间的间隙向开放空间21一点点地流出。流入开放空间21的对象气体借助开放连通路25、26而被放出到大气中，所以能够将开放空间21的压力维持为大气压。由此，即便万一例如喷水式螺杆压缩机1停止时水进入开放空间21，由于将该水从开放连通路25、26放出到大气中，所以能够将对唇形密封件18产生的损坏降到最低限度。
此外，在喷水式螺杆压缩机1中，警报装置33（控制装置34）预先将比由减压阀30设定的加压空间20的设定压力稍高的压力设定为上限压力，将比该设定压力稍低的压力设定为下限压力，从而限定上限压力与下限压力之间的正常压力的加压压力范围。优选基于减压阀30的设定压力与上限压力及下限压力的差借助试验等确认由于第一非接触密封件16及第二非接触密封件17的破损而产生的压力变动而设定为适当的值。
另外，有时加压压力检测器32的检测压力P1由于减压阀30的异常而脱离加压压力范围。即，喷水式螺杆压缩机1不仅检测第一非接触密封件16以及第二非接触密封件17的异常，还检测减压阀30的异常并发出警报。
接着，在图2中表示本发明的第二实施方式的喷水式螺杆压缩机1a。另外，在以下的实施方式中，对于与之前说明了的实施方式相同的构成要件标注相同的符号，省略重复说明。
本实施方式的喷水式螺杆压缩机1a具有检测低压连通路23的压力P2的低压压力检测器37。因此，在壳体2上，设置有与低压连通路23连通并向能够安装低压压力检测器37的外表面延伸的导压路38。低压压力检测器37所检测出的低压连通路23的压力P2被输入到警报装置33的控制装置34。控制装置34计算加压压力检测器32的检测压力P1与低压压力检测器37的检测压力P2的差压△P，在该差压△P从预先设定的差压范围脱离时，也令显示器35以及扬声器36发出警报。 
在控制装置33中设定的差压范围优选根据试验等预先确认第一非接触密封件16发生任何的异常而从该第一非接触密封件16现实地发生漏水时的压力范围而决定。根据该构成，能够可靠地检测到第一非接触密封件16发生了异常的情况，所以能够进一步降低漏出的水到达唇形密封件的危险性。
在喷水式螺杆压缩机1a中，也可以构成为在警报装置33中分别阶段地设定上述的“加压压力范围”及“差压范围”，根据加压压力检测器32的检测压力P1及差压△P所属的“加压压力范围”及“差压范围”的阶段而向显示器34及扬声器35发出既定的警告。这样一来，能够可靠地检测到预计减压阀30中将要发生的异常（被预见到的异常）等，能够事先防止异常的发生。
接着，图3表示本发明的第三实施方式的喷水式螺杆压缩机1b。本实施方式的喷水式螺杆压缩机1b中，与排出侧（高压侧）相同，在转子室3与吸入侧（低压侧）的转子轴7的唇形密封件13之间，从转子室3侧顺次地配设第一非接触密封件39以及第二非接触密封件40。第一非接触密封件39以及第二非接触密封件40都是与高压侧的第一非接触密封件16以及第二非接触密封件17同样构成的迷宫式密封件。
由此，在低压侧的轴承轴密封空间8中，在第一非接触密封件39与第二非接触密封件40之间形成加压空间41，在第二非接触密封件40与唇形密封件13之间形成开放空间42。在壳体2上，形成对加压空间41导入高压的对象气体用的加压连通路43、和令开放空间42与壳体2的外部连通而向大气开放的开放连通路44。向加压连通路43连接从减压阀20的下游侧的加压配管31分支的加压配管45而供给对象气体。
另外，在加压连通路24的近前的加压配管31中夹设节流孔46，在加压连通路43的近前的加压配管45中夹设节流孔47。向排出侧的加压空间20导入经由节流孔46被稍微减压了的但依然为高压的对象气体。此外，对吸入侧的加压空间41也导入经由节流孔47而被稍微减压了的但仍为高压的对象气体。
而且，在喷水式螺杆压缩机1b中，检测加压配管31的压力P1的加压压力检测器32在比减压阀20靠下游，并且设置于比与加压配管45的分支点靠上游的加压配管31中。该喷水式螺杆压缩机1b也具有警报装置33，该警报装置33具有向其输入加压压力检测器32的检测值并判定该检测值是否位于预先设定的加压压力范围中的控制装置34。
在本实施方式中，对于吸入侧的轴承轴密封空间8也形成导入对象气体而维持高压的加压空间41，所以即便在喷水式螺杆压缩机1b吸入的对象气体的压力、即吸入流路5的压力高于大气压时，对象气体也不会进入加压空间41。由此，不会出现水伴随着对象气体进入并到达唇形密封件13从而令唇形密封件13破损、令轴承用润滑油漏出等的情况。
此外，即便万一水漏出到加压空间41进而漏出到开放空间42，漏出的水从开放空间42经由开放连通路44排出到外部，所以不会增大有关唇形密封件13的密封空间的压力，能够抑制漏出的水到达唇形密封件13。因此，不会令唇形密封件13破损，能够防止水进入到唇形密封件13所导致的轴承用润滑油的漏出。
此外，在喷水式螺杆压缩机1b中，警报装置33（控制装置34）预先将比由减压阀30设定的设定压力稍高的压力设定为上限压力，将比该设定压力稍低的压力设定为下限压力，从而确定上限压力与下限压力之间的正常的压力的加压压力范围。基于减压阀30的设定压力与上限压力及下限压力的差优选借助试验等确认由于第一非接触密封件16及第二非接触密封件17的破损而产生的压力变动及由于第一非接触密封件39及第二非接触密封件40的破损而产生的压力变动而设定为适当的值。
本发明不限定于上述的实施方式。例如，加压压力检测器32以及低压压力检测器37只要能够实质地检测加压空间20及加压空间41、流出空间19的压力或者其压力的变动即可。具体而言，加压压力检测器32可以配设为直接检测加压空间20及加压空间41的压力，也可以配设为检测加压连通路24及加压连通路42的压力。另外，也可以为了直接且独立地检测加压空间20与加压空间41的压力、检测其变动（进而独立地检测排出侧的第一非接触密封件16、第二非接触密封件17中产生了破损否、或者吸入侧的第一非接触密封件39、第二非接触密封件40中产生了破损否）而将该加压压力检测器在加压空间20与加压空间41每个中各配设一个，加压压力范围也在加压空间20与加压空间41的每个中一个个地设定。此外，低压压力检测器37也可以直接地检测低压空间19的压力，也可以检测转子室3内的低压空间22的压力。
进而，低压连通路23也可以构成为令流出空间19与吸入流路5连通。另外，能够进行下述等的更广范围的变形：在配设于减压阀30的上游侧的过滤器29的更上游侧，夹设仅在供给电力时开放的常闭型的单动式电磁开闭阀等、或者在水回收器27的下游设置干燥剂、将被干燥剂除湿后的对象气体经由加压配管31、46以及加压连通路24、44导入到加压空间20、42中。

Claims (6)

1.一种喷水式螺杆流体机械，其中，包括：
形成转子室的壳体；
收纳于上述转子室内的阴阳啮合的螺杆转子，上述螺杆转子对对象气体进行压缩或者将对象气体的膨胀力转换为旋转力；
水供给机构，向上述转子室内喷射水而用于进行上述螺杆转子的润滑；
第一非接触密封件、第二非接触密封件及唇形密封件，在上述转子室与上述螺杆转子的转子轴的轴承之间从上述转子室侧顺次地设置；
以及加压连通路，对形成在上述第一非接触密封件与上述第二非接触密封件之间的加压空间导入高压的上述对象气体。
2.根据权利要求1所述的螺杆流体机械，其特征在于，还具有：
加压压力检测器，检测上述加压空间或者上述加压连通路的压力；
警报装置，在上述加压压力检测器的检测值脱离了预先设定的加压压力范围时发出警报。
3.根据权利要求1所述的螺杆流体机械，其特征在于，
上述螺杆流体机械是对上述对象气体进行压缩的螺杆压缩机，
具有从排出的上述对象气体将水分离的水回收器，
经由减压机构将在上述水回收器中分离了水的上述对象气体供给到上述加压连通路。
4.根据权利要求1所述的螺杆流体机械，其特征在于，
上述轴承为高压侧的轴承，
进而还具有低压连通路，所述低压连通路令形成在上述第一非接触密封件的上述转子室侧的流出空间与上述转子室内的低压空间或者与上述转子室连通的上述对象气体的低压流路连通。
5.根据权利要求4所述的螺杆流体机械，其特征在于，还具有：
加压压力检测器，检测上述加压空间或者上述加压连通路的压力；
低压压力检测器，检测上述流出空间、上述低压连通路或者上述低压空间或者上述低压流路的压力；
警报装置，在上述加压压力检测器的检测值与上述低压压力检测器的检测值的差压脱离了预先设定的差压范围时发出警报。
6.根据权利要求1所述的螺杆流体机械，其特征在于，
还具有令形成在上述第二非接触密封件与上述唇形密封件之间的开放空间与上述壳体的外部连通而向大气开放的开放连通路。
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