CN114810602A - 螺杆压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明的一种螺杆压缩机包括：螺杆转子；用于收纳螺杆转子的壳体；和对形成在壳体内的压缩室内供给液体的供液机构，供液机构包括使液体的射流相互碰撞而薄膜化或微粒化来将其供给至压缩室内的多个供液部和对多个供液部供给从上游侧供给来的液体的供给流路，多个供液部分别直接连接于供给流路的侧面，多个供液部包括第一供液部和相对于该第一供液部位于供给流路中的下游侧的第二供液部，第一供液部与压缩室内的第一区域连通，第二供液部与压缩室内的第二区域连通，第一区域中的气体的压力高于第二区域中的气体的压力。由此，即使具有多个供液部也能够抑制制造成本，并且能够抑制接头和密封部的增加。

Description

螺杆压缩机

本申请是国际申请号为PCT/JP2018/044492、2020年6月1日进入中国国家阶段的申请号为201880077742.0的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及螺杆压缩机。

背景技术

存在具有通过使液体的射流相互碰撞而薄膜化或微粒化来提供液体的功能的供液机构。

作为微粒化地提供液体的现有技术，已知在压缩机内部的与压缩工作室对应的壳体的壁面部形成供水部，从该供水部对压缩工作室喷射水的技术。该现有技术中，在中央部形成有盲孔的供水部件的底部倾斜角度θ地形成了与外部连通的多个小孔，被导向盲孔的水从小孔向压缩工作室广范围地喷射。作为上述现有技术的一例有专利文献1。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-184768号公报

发明内容

发明要解决的课题

在使用上述现有技术的专利文献1所记载的螺杆压缩机中，供水部(供液部)的数量增加时，盲孔的数量增加。从而，供液部的数量越增加，加工工时越增加，制造成本增大。另外，流路的数量与盲孔的数量相应地增加，流路中的接头和密封部增多，因此液体向压缩机外部泄漏的风险增大。

本发明以即使在具有多个供液部的情况下，也抑制制造成本、并且抑制接头和密封部的增加作为课题。

用于解决课题的技术这群

为了解决上述课题，本发明的供液机构包括：多个供液部，各自具有中心轴相交叉的多条分支流路；和对所述分支流路供给从上游侧供给来的液体的供给流路。其中，多个所述供液部中的多条所述分支流路分别直接连接于所述供给流路的侧面。

另外，本发明的螺杆压缩机包括所述供液机构、螺杆转子和用于收纳所述螺杆转子的壳体。而且，所述供液机构对形成在所述壳体内的压缩室内供给液体。

发明效果

根据本发明，即使在具有多个供液部的情况下，也能够抑制制造成本，并且抑制接头和密封部的增加。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的供液机构的截面图。

图2是沿着图1的II-II线的截面图。

图3是本发明的第二实施方式的供液机构的截面图。

图4是沿着图3的IV-IV线的截面图。

图5是本发明的第三实施方式的供液结构的截面图。

图6是本发明的第四实施方式的供液机构的截面图。

图7是表示对螺杆压缩机所具有的供液机构提供的润滑油的供给通路的示意图。

图8是表示图7中示出的螺杆压缩机的结构的图。

具体实施方式

对于本发明的实施方式，适当参考附图详细地进行说明。

其中，各图中，对于共通的构成要素和同样的构成要素，附加相同的附图标记，适当省略其重复的说明。

(第一实施方式)

首先，参照图1和图2说明本发明的第一实施方式。

图1是本发明的第一实施方式的供液机构10的截面图。图2是沿着图1的II-II线的截面图。另外，图2中，省略了背景的图示。

本实施方式的供液机构10具有通过使作为液体的润滑油的射流相互碰撞而薄膜化或微粒化来供给润滑油的功能。

如图1所示，供液机构10具有多个(此处是2个)供液部1。多个供液部1具有第一供液部3和相对于该第一供液部3位于供给流路5中的下游侧的第二供液部4。即，将供液部1用作第一供液部3和第二供液部4的总称。

第一供液部3具有中心轴以角度θ交叉的多条(此处是一对)分支流路3a、3b。第二供液部4具有中心轴以角度ψ交叉的多条(此处是一对)分支流路4a、4b。分支流路3a和分支流路3b位于相对于通过多条分支流路3a、3b的中心轴的交叉点并且与供给流路5的中心轴9正交的平面3c对称的位置。另外，分支流路4a和分支流路4b位于相对于通过多条分支流路4a、4b的中心轴的交叉点并且与供给流路5的中心轴9正交的平面4c对称的位置。如图1、图2所示，分支流路3a、3b和分支流路4a、4b都与供给流路5的侧面直接连接而连通。

如图1所示，供给流路5和分支流路3a、3b、4a、4b在壳体2中形成。供给流路5的上游侧端部6与泵(未图示)连接，下游侧端部7构成作为终端面的端面。

在这样构成的供液机构10中，泵工作时，经过上游侧端部6流入到供给流路5的润滑油分别流入分支流路3a、3b、4a、4b。从分支流路3a、3b分别成为射流地流出的润滑油以角度θ相互碰撞而成为膜状之后，微粒化地向供液目的地的空间8扩散。关于从分支流路4a、4b分别流出的润滑油也是同样的。

如上所述，本实施方式的供液机构10具有分别具备中心轴交叉的多条分支流路3a、3b或4a、4b的多个供液部1、和对分支流路3a、3b、4a、4b供给从上游侧供给来的润滑油的供给流路5。而且，在供给流路5的侧面上，分别直接连接有多个供液部1中的多条分支流路3a、3b、4a、4b。

从而，本实施方式中，即使在供液部1的数量增加的情况下，也能够共用供给流路5作为对各分支流路3a、3b、4a、4b导入液体的流路。因此，能够削减加工工时并抑制制造成本。另外，即使分支流路3a、3b、4a、4b的数量增加，除了各分支流路3a、3b、4a、4b与供液目的地的空间8的连通部之外，通向外部的开口部的数量也不会增加。因此，与开口部相连的流路的数量不会增加，能够抑制流路中的接头和密封部的增加。由此，能够降低设置有供液机构10的装置中的向外部泄漏润滑油的风险，能够实现可靠性的提高，同时使供液部1的数量增加。

这样，根据本实施方式，即使在具有多个供液部1的情况下，也能够抑制制造成本，并且抑制接头和密封部的增加。

(第二实施方式)

接着，参考图3和图4，对于本发明的第二实施方式，以与上述第一实施方式的不同点为中心进行说明，省略共通点的说明。

图3是本发明的第二实施方式的供液机构10的截面图。图4是沿着图3的IV-IV线的截面图。另外，图4中省略了背景的图示。

如图3、图4所示，设各分支流路3a、3b、4a、4b的内径均为相同的d，设供给流路5的内径为D。

本实施方式中，在供给流路5与分支流路3a、3b、4a、4b的连接部C处的供给流路5的内径D比分支流路3a、3b、4a、4b的内径d更大这一点上，与第一实施方式不同。

本实施方式中，供给流路5的内径D与分支流路3a、3b、4a、4b的内径d例如具有下式的关系。

D＝6.3d……(1)

已知一般而言，分支管从主管分支的情况下的分支部(连接部)处的流动阻抗，在干流上游侧与分支流路所成的角度是钝角时，与是锐角的情况相比更小。

本实施方式的第一供液部3中，分支流路3a与供给流路5的中心轴9所成的角度是(π+θ)/2、是钝角，分支流路3b与供给流路5的中心轴9所成的角度是(π-θ)/2、是锐角。从而，第一供液部3中，与供给流路5和分支流路3a的连接部C处的流动阻抗相比，供给流路5与分支流路3b的连接部C处的流动阻抗更大。因此，存在分支流路3a中流过的润滑油的流量比分支流路3b中流过的润滑油的流量更大的可能性。该情况下，存在在第一供液部3中，多条分支流路3a、3b各自的流量的偏差对于薄膜化或微粒化后的润滑油的均匀的扩散、或薄膜化和微粒化的特性本身造成不良影响的可能性。

本实施方式的情况下，如上所述，供给流路5的内径D与分支流路3a、3b、4a、4b的内径d被设定为式(1)的关系。由此，在供给流路5中的润滑油的平均流速V与分支流路3a、3b、4a、4b中的润滑油的平均流速v之间，基于不可压缩性流体的连续性方程式(截面积×流速＝恒定)，有下式的关系成立。

v＝10V……(2)

此时，供给流路5中的动压PD和各分支流路3a、3b、4a、4b中的平均动压Pd根据式(2)如下式所示地导出：

PD＝(1/2)×(润滑油的密度)×V²……(3)

Pd＝(1/2)×(润滑油的密度)×v²

＝(1/2)×(润滑油的密度)×100V²……(4)

设本实施方式的第一供液部3中，从供给流路5的上游侧端部6到供液目的地的空间8的总流动阻抗为R。另外，设供给流路5中的流动阻抗为R1，供给流路5与分支流路3a、3b的连接部C处的流动阻抗为R2，分支流路3a、3b中的流动阻抗为R3，从分支流路3a、3b向空间8的扩大部的流动阻抗为R4。该情况下，总流动阻抗R＝R1+R2+R3+R4。此处，流动阻抗R2使用供给流路5中的润滑油的平均流速V定义。另外，流动阻抗R4使用分支流路3a、3b中的润滑油的平均流速v定义。

因为流动阻抗与动压成正比，所以根据式(3)和式(4)，总流动阻抗R中，供给流路5与分支流路3a、3b的连接部C处的流动阻抗R2所占的比例是约1％程度。结果，总流动阻抗R中，分支流路3a、3b中的流动阻抗R3压倒性地成为支配性的。因此，连接部C处的基于供给流路5与各分支流路3a、3b所成的角度的流动阻抗对各分支流路3a、3b中的润滑油的流量造成的影响非常小。由此，能够抑制各分支流路3a、3b中的润滑油的流量的偏差。关于第二供液部4，效果也是同样的。

从而，根据第二实施方式，在上述第一实施方式达成的效果之外，也能够实现射流碰撞后的润滑油的扩散范围的均匀化、以及防止薄膜化和微粒化的特性恶化。

(第三实施方式)

接着，参考图5，对于本发明的第三实施方式，以与上述第一实施方式的不同点为中心进行说明，省略共通点的说明。

图5是本发明的第三实施方式的供液机构10的截面图。

如图5所示，设分支流路3a和分支流路4a的内径为da，分支流路3b和分支流路4b的内径为db。另外，设通过多条分支流路3a、3b的中心轴的交叉点、与供给流路5的中心轴9正交的平面为3c，通过多条分支流路4a、4b的中心轴的交叉点、与供给流路5的中心轴9正交的平面为4c。

本实施方式中，在相对于平面3c位于供给流路5中的下游侧的分支流路3b的内径db比相对于平面3c位于供给流路5中的上游侧的分支流路3a的内径da更大这一点上，与第一实施方式不同。关于分支流路4a、4b也是同样的。即，在多个供液部1中，越是位于下游侧的分支流路3b、4b，内径被设定为越大。

即，分支流路3a和分支流路4a的内径da与分支流路3b和分支流路4b的内径db具有下式的关系。

db>da……(5)

如第二实施方式中所说明，供给流路5与分支流路3a的连接部C处的流动阻抗，比供给流路5与分支流路3b的连接部C处的流动阻抗更小。因此，存在分支流路3a与分支流路3b相比润滑油的流量更大的可能性。于是，本实施方式中，通过使分支流路3b的内径db比分支流路3a的内径da更大，而使分支流路3b中的润滑油的流速比分支流路3a中的润滑油的流速更低。从而，如式(4)所示，分支流路3b中的动压比分支流路3a中的动压更低。因为分支流路3a、3b中的流动阻抗与动压成正比，所以根据式(5)的关系，结果，分支流路3b中的流动阻抗比分支流路3a中的流动阻抗更低。因此，能够缓和供给流路5与分支流路3a的连接部处的流动阻抗、与供给流路5和分支流路3b的连接部处的流动阻抗的不同。由此，可以抑制分支流路3a、3b中的润滑油的流量的偏差。关于第二供液部4，效果也是同样的。

从而，根据第三实施方式，在上述第一实施方式达成的效果之外，也能够实现射流碰撞后的润滑油的扩散范围的均匀化、以及防止薄膜化和微粒化的特性恶化。

(第四实施方式)

接着，参考图6，对于本发明的第四实施方式，以与上述第一实施方式的不同点为中心进行说明，省略共通点的说明。

图6是本发明的第四实施方式的供液机构10的截面图。

如图6所示，设通过多条分支流路3a、3b的中心轴的交叉点与供给流路5的中心轴9正交的平面为3c，通过多条分支流路4a、4b的中心轴的交叉点与供给流路5的中心轴9正交的平面为4c。设相对于平面3c位于供给流路5中的上游侧的分支流路3a的中心轴相对于平面3c所成的角度为θa，相对于平面3c位于供给流路5中的下游侧的分支流路3b的中心轴相对于平面3c所成的角度为θb。设相对于平面4c位于供给流路5中的上游侧的分支流路4a的中心轴相对于平面4c所成的角度为ψa，相对于平面4c位于供给流路5中的下游侧的分支流路4b的中心轴相对于平面4c所成的角度为ψb。角度θa、θb、ψa、ψb是分别在靠近供给流路5的一侧形成的交角，是锐角。

本实施方式中，在角度θb大于角度θa、角度ψb大于角度ψa这一点上，与第一实施方式不同。即，在多个供液部1中，越是位于下游侧的分支流路3b、4b，其中心轴相对于平面3c、4c所成的角度被设定为越大。

即，角度θa、θb、ψa、ψb具有下式的关系。

θa<θb……(6)

ψa<ψb……(7)

如第二实施方式中所说明的，供给流路5与分支流路3a的连接部C处的流动阻抗，比供给流路5与分支流路3b的连接部C处的流动阻抗更小。因此，存在分支流路3a与分支流路3b相比润滑油的流量更大的可能性。从分支流路3a和分支流路3b分别喷射的润滑油相互碰撞之后，通常，在平面3c上膜状地扩展。油膜随着前进而在宽度方向上扩展从而逐渐变薄，之后断裂、分裂而微粒化。但是，分支流路3a中的润滑油的流量比分支流路3b中的润滑油的流量更大的情况下，因射流的碰撞而形成的油膜向分支流路3b的方向倾斜。于是，本实施方式中，通过使分支流路3b的中心轴相对于平面3c所成的角度θb大于分支流路3a的中心轴相对于平面3c所成的角度θa，而抑制油膜向分支流路3b的方向倾斜的情况。由此，可以抑制分支流路3a、3b中的润滑油的流量的偏差导致的影响。关于第二供液部4，效果也是同样的。

从而，根据第四实施方式，在上述第一实施方式达成的效果之外，也能够实现射流碰撞后的润滑油的扩散范围的均匀化、以及防止薄膜化和微粒化的特性恶化。

接着，参考图7和图8，对于具备上述实施方式的供液机构10的螺杆压缩机100进行说明。

图7和图8所示的螺杆压缩机100是所谓供油式空气压缩机。关于螺杆压缩机100所具有的供液机构10的结构，此处与图1所示的结构相同，因此附加相同的附图标记并适当省略说明。另外，螺杆压缩机100也可以构成为具有图3、图5或图6所示的供液机构10。

图7是表示对螺杆压缩机100中具有的供液机构10供给的润滑油的供给通路的示意图。

如图7所示，润滑油的供给通路由螺杆压缩机100、离心分离机11、冷却器12、过滤器和止回阀等辅助机器13、以及将它们连接的配管14构成。从螺杆压缩机100排出的压缩空气中混入了从外部对螺杆压缩机100的内部注入的润滑油。压缩空气中混入的润滑油通过离心分离机11从压缩空气分离，被冷却器12冷却后，通过辅助设备13再次从供液孔15对螺杆压缩机100的内部供给。另外，螺杆压缩机100的压缩对象并不限定于空气，例如也可以是氮等其他气体。

图8是表示图7所示的螺杆压缩机100的结构的图。

如图8所示，螺杆压缩机100具有螺杆转子16和收纳螺杆转子16的壳体18。螺杆转子16包括具有扭转的齿(凸瓣)且相互咬合地旋转的阳转子和阴转子。

螺杆压缩机100具有分别可旋转地支承螺杆转子16的阳转子和阴转子的吸入侧轴承19和排出侧轴承20、以及油封、机械密封等轴密封部件21。此处，“吸入侧”指的是螺杆转子16的轴向上的空气的吸入侧，“排出侧”指的是螺杆转子16的轴向上的空气的排出侧。

一般，螺杆转子16的阳转子的吸入侧端部经由转子轴与作为旋转驱动源的电动机22连接。螺杆转子16的阳转子和阴转子分别相对于壳体18的内壁面保持数十～数百μm的间隙而收容在壳体18中。

被电动机22旋转驱动的螺杆转子16的阳转子对阴转子进行旋转驱动，由阳转子和阴转子的齿槽和将其包围的壳体18的内壁面形成的压缩室23膨胀和收缩。由此，空气从吸入口24被吸入，在被压缩至规定压力之后，从排出口25被排出。

另外，对于压缩室23，从螺杆压缩机100的外部经由供液孔15注入润滑油。

作为对压缩室23内部供油的目的之一，有压缩过程中的空气的冷却。本实施方式中，为了促进压缩空气的冷却效果而增大压缩空气与润滑油的传热面积，为此在2个供液部1中具有射流碰撞型喷嘴。第一供液部3具有中心轴相互交叉的分支流路3a和分支流路3b，第二供液部4具有中心轴相互交叉的分支流路4a和分支流路4b。

多条分支流路3a、3b、4a、4b均连接至与供液孔15连通的供给流路5，由此对压缩室23供给从供液孔15流入的润滑油。在壳体18中分别设置将在供给流路5中流动的润滑油导入各分支流路3a、3b、4a、4b中的流路的情况下，其加工孔与螺杆压缩机100的外部连通，因此需要接头和塞等密封部。而且，分支流路的数量越是增加，其加工孔的数量也越是增多，因此加工工时、润滑油泄漏的风险增大。

与此相对，本实施方式中，多条分支流路3a、3b、4a、4b均与供给流路5的侧面直接连接地连通。这样，在供液孔15之外，消除了供油通路与螺杆压缩机100的外部连通的部分。由此，不仅能够削减加工工时而抑制制造成本，而且排除了润滑油向螺杆压缩机100外部泄漏的风险。

另外，本实施方式中，第一供液部3的分支流路3a、3b连通的供液目的地的空间8(参考图1)的压力比第二供液部4的分支流路4a、4b连通的供液目的地的空间8(参考图1)的压力更高。即，在供油通路中，在距离排出口25更近的空气压力高的区域，设置上游侧的第一供液部3，在距离吸入口24更近的空气压力低的区域设置下游侧的第二供液部4。这样，通过在供给流路5内的润滑油的压强更高的状态下，使供给流路5与高压侧的第一供液部3连通，能够防止压缩室23内的空气经由第一供液部3逆流至供给流路5内。

以上，对于本发明基于实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，包括各种变形例。例如，上述实施方式是为了易于理解地说明本发明而详细说明的，并不限定于必须具有说明的全部结构。另外，对于上述实施方式的结构的一部分，能够追加、删除、置换其他结构。

例如，上述实施方式中，使用润滑油作为由供液机构10供给的液体，但不限定于此，例如也可以使用水、冷却液、燃料等其他液体。

另外，上述实施方式中，供液机构10具有2个供液部1，但不限定于此，也可以具有3个以上供液部1。

另外，上述实施方式中，对于一个供液部1中具有一对分支流路的情况进行了说明，但不限定于此，也可以在一个供液部1中例如具有3条以上的多条分支流路。

另外，上述实施方式中，对于供液机构10搭载在螺杆压缩机100中的情况进行了说明，但不限定于此，例如也可以搭载在燃料喷射装置等其他装置中。

附图标记说明

10 供液机构

1 供液部

3 第一供液部

3a 分支流路

3b 分支流路

3c 平面

4 第二供液部

4a 分支流路

4b 分支流路

4c 平面

5 供给流路

9 供给流路的中心轴

8 供液目的地的空间

C 连接部

16 螺杆转子

18 壳体

23 压缩室

100 螺杆压缩机。

Claims (2)

1.一种螺杆压缩机，其特征在于，包括：

螺杆转子；

用于收纳所述螺杆转子的壳体；和

对形成在所述壳体内的压缩室内供给液体的供液机构，

所述供液机构包括使液体的射流相互碰撞而薄膜化或微粒化来供给至所述压缩室内的多个供液部和对多个所述供液部供给从上游侧供给来的液体的供给流路，

多个所述供液部分别直接连接于所述供给流路的侧面，

多个所述供液部包括第一供液部和相对于该第一供液部位于所述供给流路中的下游侧的第二供液部，

所述第一供液部与所述压缩室内的第一区域连通，

所述第二供液部与所述压缩室内的第二区域连通，

所述第一区域中的气体的压力高于所述第二区域中的气体的压力。

2.一种螺杆压缩机，其特征在于，包括：

螺杆转子；

用于收纳所述螺杆转子的壳体；

对形成在所述壳体内的压缩室内供给液体的供液机构；和

具有能够排出压缩后的气体的排出部，

所述供液机构包括使液体的射流相互碰撞而薄膜化或微粒化来供给至所述压缩室内的多个供液部和对多个所述供液部供给从上游侧供给来的液体的供给流路，

多个所述供液部分别直接连接于所述供给流路的侧面，

多个所述供液部包括第一供液部和相对于该第一供液部位于所述供给流路中的下游侧的第二供液部，

在所述螺杆转子的轴向上，所述第一供液部位于与所述第二供液部相比更靠近所述排出部的位置。

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