CN102996471A - 涡轮压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明是一种涡轮压缩机，在具有输入轴和接受经由齿轮传递来的该输入轴的旋转的至少1根小齿轮轴的齿轮箱上，具备由上述小齿轮轴驱动的第1级压缩机和第2级压缩机，并且分别具备将从这些第1级压缩机和第2级压缩机吐出的气体冷却的气体冷却器，其中，在上述齿轮箱的下部配设有润滑油箱；并且在靠上述第1级压缩机和第2级压缩机的下方的上述润滑油箱的两侧面上分别配设有上述气体冷却器；上述润滑油箱轴线及上述气体冷却器轴线与上述输入轴平行地配置。通过这样的结构，不使因润滑油的弹回带来的机械损失增大而减小压缩机的设置空间，并且能够使冷却水的配管施工也变得容易。

Description

涡轮压缩机

技术领域

本发明涉及从驱动轴经由驱动齿轮驱动叶轮的旋转轴的齿轮内置型的多级式涡轮压缩机。

背景技术

首先，对于有关以往例的多级式涡轮压缩机，以下参照附图6～图9进行说明。图6是有关以往技术1的离心压缩机的俯视图，图7是图6的Ⅳ－Ⅳ向视图，图8是有关以往技术2的涡轮压缩机的侧剖视图，图9是将有关以往技术2的涡轮压缩机设置多台的情况下的冷却水配管系统图的一例。

有关以往技术1的离心压缩机的压缩机主体44具有分别具备中空构造的压缩机基部45、齿轮箱壳体部46、第一级涡旋部47、第二级涡旋部48、和马达安装台49、将这些各部通过铸造而一体地形成的构造。

并且，在压缩机基部45的内部的靠一端A侧的部分上，形成有积存润滑油的润滑油积存室52，在压缩机基部45的内部的靠另一端B侧的部分上，形成有内装热交换元件（未图示）的中间冷却器室50、和内装其他热交换元件（未图示）的后冷却器室51。

此外，在压缩机基部45的靠一端A侧的端部上，安装有开口部盖59、60，以使其将润滑油积存室52的开口部56、57分别分开覆盖，在压缩机基部45的靠另一端B侧的端部上，安装有开口部盖58，以使其将中间冷却器室50、后冷却器室51的开口部54、55一体地覆盖。

在上述开口部盖58中，设有用来对内装在两冷却器室50、51中的热交换元件进行冷却介质的交接的管路（未图示），通过使冷却介质从压缩机基部45的外部对各热交换元件流通，在该冷却介质与两冷却器室50、51的内部的气体之间进行热交换，将上述气体冷却。此外，在上述后冷却器室51上设有向外部开口的气体出口（未图示）。

齿轮箱壳体部46设在上述压缩机基部45的上侧部，在内部内装有具有输入轴和输出轴的增速齿轮机构（未图示）。此外，在齿轮箱壳体部46的上端，安装着将上述增速齿轮机构覆盖的齿轮箱盖61，另一方面，在齿轮箱壳体部46的内部，形成有从增速齿轮的设置部分向上述润滑油积存室52延伸的润滑油回收流路75。

进而，在第一级涡旋部47的内部，形成有从涡旋室62向上述压缩机基部45的内部的中间冷却器室50的靠一端A侧端部附近延伸的第一级吐出流路66，通过叶轮（未图示）旋转，从气体入口65流入到第一级涡旋部47中而被压缩的气体经过第一级吐出流路66流入到中间冷却器室50中。

进而，在第二级涡旋部48的内部，形成有从上述压缩机基部45的内部的中间冷却器室50的靠另一端B侧端部附近向涡旋室67延伸的第二级吸入流路70、和从涡旋室67向压缩机基部45内部的后冷却器室51的靠另一端B侧端部附近延伸的第二级吐出流路71，通过叶轮旋转，从第二级吸入流路70流入到第二级涡旋部48中而被压缩的气体经过第二级吐出流路71流入到后冷却器室51中（例如参照日本·特开平7－103162号）。

但是，有关该以往技术1的离心压缩机压缩机主体44与中间冷却器室50及后冷却器室51、以及将压缩机主体44与上述冷却器室50、51连接的配管（未图示）的一部分为一体构造，由于在收纳增速齿轮的齿轮箱壳体部61的底部形成有底板61a，所以被喷射到该齿轮箱壳体部61内的润滑油碰到上述底板61a而弹回，碰撞到增速齿轮上而使机械损失增大。结果，导致离心压缩机的性能下降。

另一方面，以往技术2虽然将由收纳增速齿轮（未图示）的齿轮箱81、第1级压缩机85及第2级压缩机86构成的压缩机主体、第1气体冷却部82及第2气体冷却部83、以及将上述压缩机主体与第1气体冷却部82及第2气体冷却部83连接的配管的一部分（例如，1级压缩空气流通路88或2级压缩空气流通路89）做成了一体构造这一点与上述以往技术1相同，但如图8所示，为去除了齿轮箱81的底板而直接将润滑油回收到润滑油箱87中的构造（参照日本·特许第4048078号）。因而，没有如以往技术1那样、润滑油碰到上述底板61a而弹回、使机械损失增大、导致离心压缩机的性能下降的情况。

但是，这样的有关以往技术2的涡轮压缩机与有关以往技术1的离心压缩机同样，在第1气体冷却部82及第2气体冷却部83（在以往技术1中，是中间冷却器室50及后冷却器室51）的轴线方向（第1气体冷却部82及第2气体冷却部83的长度方向）沿与平行于压缩机的小齿轮轴84配置的驱动轴（未图示）正交的方向配置。此外，驱动上述驱动轴的驱动马达当然沿与驱动轴同轴方向安装，所以这样的压缩机的外形尺寸在与驱动轴平行的方向上比较长，在与该驱动轴正交的方向上较短。另外，第1气体冷却部82及第2气体冷却部83的冷却水的供水协调口及排水协调口配置在这些第1气体冷却部82及第2气体冷却部83的轴线方向的端部上。

在将有关以往技术2的涡轮压缩机设置多台的情况下，为了维护的方便，如图9所示，将该多台涡轮压缩机配置为，使各压缩机的驱动轴并列。结果，向各冷却部82、83的供水协调口91及排水协调口92被配置在各压缩机的侧面（相邻的压缩机的面中的相互对置的面）上。

在这样配置的情况下，向供水协调口91及排水协调口92连接的供水配管91a及排水配管92a都需要相对于供水主配管91b及排水主配管92b弯曲（即，大致向直角方向弯曲，以使得从供水主配管91b及排水主配管92b大致垂直地延伸后与该供水主配管91b及排水主配管92b大致平行地延伸而连接到各压缩机上）而配管，配管施工变得复杂而困难。此外，需要在各压缩机间确保用于各驱动系统的维护及冷却器主体的拔出的作业的充分的空间，所以需要较大的设置空间。

发明内容

因而，本发明的目的是提供一种不使因润滑油的弹回带来的机械损失增大、使压缩机的设置空间变小、并且能够使冷却水的配管施工也变得容易的涡轮压缩机。

为了达到上述目的，有关本发明的涡轮压缩机，在具有输入轴和接受经由齿轮传递来的上述输入轴的旋转的至少1根小齿轮轴的齿轮箱的一个侧面上，具备由上述小齿轮轴驱动的第1级压缩机，并且在另一侧面上具备由上述小齿轮轴驱动的第2级压缩机，并且分别具备将从上述第1级压缩机和上述第2级压缩机吐出的气体冷却的气体冷却器，其特征在于，在上述齿轮箱的下部配设有润滑油箱；并且在靠上述第1级压缩机和上述第2级压缩机的下方的上述润滑油箱的两侧面上分别配设有上述气体冷却器；上述润滑油箱及上述各个气体冷却器的各轴线与上述输入轴平行地配置。

通过这样的结构，能够不增加涡轮压缩机的机械损失、并且将向气体冷却器的供排水配管不弯曲而连接到各个主配管上。因此，配管施工较简单，还能够减小设置空间，而且这些供排水配管在上述压缩机的维护方面不会成为妨碍。

在上述有关本发明的涡轮压缩机中，也可以是，在上述润滑油箱内，设有将上述润滑油箱内的油积存部上下划分的隔离板，由上述隔离板的端部和上述润滑油箱的内壁形成将上述划分的上下的油积存部连通的开孔部。

通过这样的结构，润滑油箱内的积存时间变长，能够使润滑油中的气泡消失。结果，能够防止上述齿轮及轴承的润滑及冷却能力的下降及腐蚀。此外，能够减小润滑油的使用量、使润滑油箱的容量也少量化，所以产生压缩机整体的大小也能够小型化的优点。

在上述有关本发明的涡轮压缩机中，也可以是，上述气体冷却器具有热交换器，在上述气体冷却器的壳体上，在上述气体冷却器的轴线方向上形成有供上述热交换器插入的贯通孔。

通过这样的结构，在该壳体的铸造时能够将型芯进行两端支承，能够可靠地进行气体冷却器内部的密封。

附图说明

图1是有关本发明的实施方式的3级式涡轮压缩机的示意的系统图。

图2是有关本发明的实施方式的3级式涡轮压缩机的省略了电动机的示意的俯视图。

图3是图2的A－A向视图。

图4是图2的B－B向视图。

图5是将有关本发明的实施方式的3级式涡轮压缩机设置多台的情况下的冷却水配管的系统图的一例。

图6是有关以往技术1的离心压缩机的俯视图。

图7是图6的Ⅳ－Ⅳ向视图。

图8是有关以往技术2的涡轮压缩机的侧剖视图。

图9是将有关以往技术2的涡轮压缩机设置多台的情况下的冷却水配管的系统图的一例。

具体实施方式

首先，对于有关本发明的实施方式的涡轮压缩机，作为应用到3级式涡轮压缩机中的形态例，以下参照附图1～图5进行说明。图1是有关本发明的实施方式的3级式涡轮压缩机的示意的系统图，图2是有关本发明的实施方式的3级式涡轮压缩机的省略了电动机的示意的俯视图，图3是图2的A－A向视图，图4是图2的B－B向视图，图5是将有关本发明的实施方式的3级式涡轮压缩机设置多台的情况下的冷却水配管的系统图的一例。

该3级式涡轮压缩机如图1所示，在输入齿轮6中具备将1－2级小齿轮7与3级小齿轮8啮合而形成的双小齿轮型的增速器（齿轮）4。该增速器4收容在增速器壳体（齿轮箱）5中。并且，上述输入齿轮6在其中央部分处连接在输入轴6a上。此外，输入轴6a受内置在增速器壳体（齿轮箱）5中的轴承等（未图示）可旋转地支承。

同时，上述输入轴6a的一端从增速器壳体5突出，连接在电动机M的输出轴6b上。上述输入轴6a与输出轴6b的连接经由联接器23连接，以使得在轴心中有偏差的情况下也能够不发生振动及噪声而传递旋转力。增速器壳体5由壳体下部的增速器下壳体5a、和壳体上部的增速器上壳体5b构成。并且，增速器下壳体5a连接在后述的润滑油箱13的上方。

此外，在上述输入齿轮6上，啮合着1－2级小齿轮7和3级小齿轮8，上述1－2级小齿轮7受小齿轮轴7a可旋转地支承，进而，上述3级小齿轮8受小齿轮轴8a可旋转地支承，即，换言之，有关本发明的实施方式的3级式涡轮压缩机可以说具有将输入轴6a的旋转经由输入齿轮6、1－2级小齿轮7传递的小齿轮轴7a、和将输入轴6a的旋转经由输入齿轮6、3级小齿轮8传递的小齿轮轴8a。

并且，从增速器4观察，在1－2级小齿轮7的小齿轮轴7a的反电动机M侧的一端上连接着第1级叶轮1a，在该第1级叶轮1a上围设有第1级压缩机壳体1b。另一方面，从增速器4观察，在1－2级小齿轮7的小齿轮轴7a的电动机M侧的另一端上连接着第2级叶轮2a，在该第2级叶轮2a上围设有第2级压缩机壳体2b。此外，该涡轮压缩机从增速器4观察，在3级小齿轮8的小齿轮轴8a的反电动机M侧的一端上连接着第3级叶轮3a，在该第3级叶轮3a上围设有第3级压缩机壳体3b。

这些第1级叶轮1a、第2级叶轮2a及第3级叶轮3a都分别收纳在第1级压缩机壳体1b、第2级压缩机壳体2b及第3级压缩机壳体3b内的涡旋室（未图示）中，构成第1级压缩机1、第2级压缩机2及第3级压缩机3。

即，在该3级式涡轮压缩机中，在增速器壳体（齿轮箱）5的一个侧面上具备由小齿轮轴7a驱动的第1级压缩机1，并且在增速器壳体（齿轮箱）5的另一个侧面上具备同样由小齿轮轴7a驱动的第2级压缩机。并且，在该3级式涡轮压缩机中，在增速器壳体（齿轮箱）5的一个侧面上，具备由小齿轮轴8a驱动的第3级压缩机3，并且在增速器壳体（齿轮箱）5的一个侧面上具备由小齿轮轴8a驱动的第3级压缩机3。

经由未图示的吸入过滤器被吸入的空气A0被第1级压缩机1压缩，作为第1级压缩空气被引导到将第1级压缩机1的吐出口与第2级压缩机2的吸入口连通的第1级压缩空气流路21中。并且，该第1级压缩空气经过夹设在构成第1级压缩空气流路21的第1级压缩机吐出配管21a与第2级压缩机吸入配管21b之间的第1级中间冷却器（气体冷却器）11被导入到第2级压缩机2中。

导入到第2级压缩机2中的第1级压缩空气进而被第2级压缩机2压缩，作为第2级压缩空气被引导到将第2级压缩机2的吐出口与第3级压缩机3的吸入口连通的第2级压缩空气流路22中。并且，该第2级压缩空气经过夹设在构成第2级压缩空气流路22的第2级压缩机吐出配管22a与第3级压缩机吸入配管22b之间的第2级中间冷却器（气体冷却器）12导入到第3级压缩机3中。并且，构成为，由该第3级压缩机3压缩的第3级压缩空气A3被向压缩空气的需求目的地供给。这里，附图标记20是将各配管连接的管接头。

并且，有关本发明的实施方式的涡轮压缩机在上述那样的3级式涡轮压缩机中，在将1－2级小齿轮7和3级小齿轮8啮合到输入齿轮6上而形成的增速器4的下方，进而是在增速器壳体（齿轮箱）5的下部配设有润滑油箱13，另一方面，在第1级压缩机1、第2级压缩机2及第3级压缩机3的下方、并且润滑油箱13的两侧面上，分别配设有具有圆筒形状的第1级中间冷却器11及第2级中间冷却器12。

同时，当将该涡轮压缩机俯视时（参照图2），润滑油箱轴线C3及第1级中间冷却器轴线C1、第2级中间冷却器轴线C2和压缩机的输入轴6a平行地配置。这里，构成第1级中间冷却器11的外壳的第1级中间冷却器躯体（壳体）11a、构成第2级中间冷却器12的外壳的第2级中间冷却器躯体（壳体）12a及夹在这两个中间冷却器躯体11a、12a间的润滑油箱13通过铸造物一体地形成。

在分别构成上述第1级及第2级中间冷却器11、12的第1级及第2级中间冷却器躯体11a、12a中，优选的是具有在各中间冷却器轴线C1、C2方向上形成有贯通孔的大致圆筒形状。并且，在第1级及第2级中间冷却器躯体11a、12a的贯通孔内，在各中间冷却器轴线C1、C2方向上插通收纳有热交换器11b、12b。

进而，构成为，向构成这些第1级及第2级中间冷却器11、12内的热交换器11b、12b的管束11c、12c供给冷却水或从这些管束11c、12c排出（将压缩空气冷却后的）冷却水，能够将上述第1级压缩空气及第2级压缩空气分别冷却。另外，附图标记13a表示润滑油箱盖，附图标记19a、19b表示中间冷却器盖，此外附图标记18、18表示第1级及第2级中间冷却器11、12的密封部。

冷却水的供排水协调口（图5所示的附图标记31、32）根据后述的理由，优选的是将第1级及第2级中间冷却器躯体11a、12a中的各中间冷却器轴线C1、C2方向的两端侧的某侧分别设在例如反电动机M侧的第1级及第2级中间冷却器盖19a、19a上。并且，通过将没有安装上述供排水协调口的一侧的中间冷却器盖19b、19b拆下、能够进行上述热交换器11b、12b的向第1级及第2级中间冷却器轴线C1、C2方向的插通而构成。

这样，通过在第1级至第3级压缩机1、2、3的下方、且润滑油箱13的两侧面的空间中、设置用于气体冷却的第1级及第2级中间冷却器11、12，能够实现压缩机整体的紧凑化。此外，由于做成了能够进行上述热交换器11b、12b的向第1级及第2级中间冷却器轴线C1、C2方向的插通的结构，所以热交换器I1b、12b的向第1级及第2级中间冷却器11、12的拆装变得简单，各中间冷却器11、12的维护变得容易。进而，由于润滑油箱13的润滑油箱盖13a侧的端面不被电动机妨碍，所以向润滑油箱13的供油也变得容易。

此外，由于构成第1级及第2级中间冷却器11、12的第1级及第2级中间冷却器躯体11a、12a在这些第1级及第2级中间冷却器轴线C1、C2方向上形成有贯通孔，所以在该中间冷却器躯体11a、12a的铸造时，能够将型芯用其两端牢固地支承而提高该中间冷却器躯体11a、12a的铸造时的加工精度，能够可靠地进行第1及第2中间冷却器11、12的密封部18、18的密封。

进而，收纳增速器4的增速器壳体5由壳体下部的增速器下壳体5a、和壳体上部的增速器上壳体5b构成，润滑油箱13形成在增速器下壳体5a的下部，进而，在润滑油箱13的两侧面的空间中，设有第1级及第2级中间冷却器11、12。通过做成这样的结构，能够实现有关本发明的涡轮压缩机的紧凑化，并且通过特别在不是润滑油箱13的下方、而是其两侧面的空间中设置第1级及第2级中间冷却器11、12，能够使构成增速器4的齿轮6～8与润滑油箱13的润滑油面的距离变大，所以能够消除因润滑油的弹回带来的机械损失。

即，在图4中，积存在润滑油箱13中的润滑油14被从设在润滑油箱盖13a上的未图示的供油口由油泵17吸起，从1－2级小齿轮7用的喷淋喷嘴9和3级小齿轮8用的喷淋喷嘴10朝向输入齿轮6、1－2级小齿轮7及3级小齿轮8喷射，用于这些增速器4的润滑、冷却，但即使被以高速旋转的增速器4的输入齿轮6及3级小齿轮8弹飞的润滑油14a从润滑油面14b弹回，也达不到增速器4，能够消除因润滑油14a的弹回带来的机械损失。这里，附图标记24是输入齿轮6的旋转方向。

此外，有关本发明的实施方式的涡轮压缩机如图5所示，在第1级及第2级中间冷却器轴线C1、C2方向的反电动机M侧的中间冷却器盖上分别设有第1及第2中间冷却器11、12的供水协调口31、31及排水协调口32、32，所以将上述涡轮压缩机设置多台的情况下的、向供水协调口31及排水协调口32连接的供水配管31a及排水配管32a都能够相对于供水主配管31b及排水主配管32b不弯曲而连接。

即，供水配管31a及排水配管32a在从供水主配管31b及排水主配管32b大致垂直地延伸后，不弯曲，而向配置在与该供水配管31a及排水配管32a大致同轴上的供水协调口31及排水协调口32连接。因此，配管施工较简单，还能够减小设置空间，而且这些配管不会成为压缩机的维护的障碍。

进而，有关本发明的实施方式的涡轮压缩机如图2、图4所示，在润滑油箱13内，设有将该箱13内的油积存部15上下划分的隔离板16。另外，由该隔离板16的端部和箱13的内壁形成将由隔离板16划分的上下的油积存部15连通的开孔部16a。

被增速器4弹飞而积存在油积存部15中的润滑油14被从设在润滑油箱盖13a上的未图示的供油口由油泵17吸起，再次供输入齿轮6、1－2级小齿轮7及3级小齿轮8、还有未图示的轴承的润滑、冷却，但被以高速旋转的上述齿轮6～8弹飞的润滑油14a将空气（气泡）卷入而回到润滑油箱13内的油积存部15中。含有该气泡的状态的润滑油14成为将上述齿轮6～8及轴承润滑、冷却的能力的下降及腐蚀的原因。

作为将气泡消除的方法，一般是增大润滑油箱13的容积、使到返回来的润滑油16被再利用为止的时间变长、使气泡浮起到油面上而飞散的方法，但这样需要大量润滑油14。通过如上述那样设置隔离板16，到润滑油14被吸入到油泵17中为止，被上述齿轮6～8弹飞而落下到油积存部15的润滑油面14b上的润滑油14沿着被隔离板16划分的上侧的油积存部15的润滑油14的流动而经由开孔部16a，接着沿着被隔离板16划分的下侧的油积存部15的润滑油14的流动而朝向润滑油箱盖13a方向。

因此，到润滑油14被吸入到油泵17中为止可靠地沿着较长的路径前进，到再利用为止的时间变长，润滑油14中的气泡浮起到油面上，所以能够使气泡向增速器壳体5内的气相部飞散。

在没有隔离板16的情况下，从增速器4下落到润滑油箱13的润滑油面14b上的润滑油14以最短路径朝向润滑油箱盖13a，而与其相比，在设有隔离板16的本发明的实施方式的情况下，落下到润滑油箱13的润滑油面14b上的上述润滑油14经由约3倍长的距离出去到润滑油箱13中。

如以上说明，根据有关本发明的实施方式的涡轮压缩机，能够使作为增速器4及轴承的润滑及冷却能力的下降原因的润滑油14中的气泡消失。进而，能够减少润滑油14的使用量，能够使润滑油箱13的容积也少量化，所以产生能够使压缩机整体的大小也小型化的优点。

另外，关于有关本发明的实施方式的涡轮压缩机，说明了应用到3级式涡轮压缩机中的形态例，但有关本发明的涡轮压缩机并不限定于3级式涡轮压缩机，在2级式涡轮压缩机或4级以上的多级式涡轮压缩机中当然也是有效的。

Claims (3)

1.一种涡轮压缩机，在具有输入轴和接受经由齿轮传递来的上述输入轴的旋转的至少1根小齿轮轴的齿轮箱的一个侧面上，具备由上述小齿轮轴驱动的第1级压缩机，

并且在另一侧面上具备由上述小齿轮轴驱动的第2级压缩机，

并且分别具备将从上述第1级压缩机和上述第2级压缩机吐出的气体冷却的气体冷却器，其特征在于，

在上述齿轮箱的下部配设有润滑油箱；

并且在靠上述第1级压缩机和上述第2级压缩机的下方的上述润滑油箱的两侧面上分别配设有上述气体冷却器；

上述润滑油箱及上述各个气体冷却器的各轴线与上述输入轴平行地配置。

2.如权利要求1所述的涡轮压缩机，其特征在于，在上述润滑油箱内，设有将上述润滑油箱内的油积存部上下划分的隔离板，由上述隔离板的端部和上述润滑油箱的内壁形成将上述划分的上下的油积存部连通的开孔部。

3.如权利要求1或2所述的涡轮压缩机，其特征在于，上述气体冷却器具有热交换器，在上述气体冷却器的壳体上，在上述气体冷却器的轴线方向上形成有供上述热交换器插入的贯通孔。

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