JP5736440B2

JP5736440B2 - スクリュ圧縮機

Info

Publication number: JP5736440B2
Application number: JP2013241026A
Authority: JP
Inventors: 秀剛高木
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2030-12-10
Also published as: JP2014077447A

Description

本発明は、スクリュ圧縮機に関する。

ケーシング内に形成した圧縮室（ロータ室）の中に雌雄一対のロータを収容し、ロータの回転によって吸込流路から吸い込んだ気体を圧縮して吐出流路から吐出するスクリュ圧縮機が広く利用されている。

スクリュ圧縮機には、雌雄一対のスクリュロータのロータ軸を支持するための軸受け、さらにそのロータ軸の周囲には圧縮室とそれ以外の空間とを遮断するための軸封部材が必須的に設けられる。軸受けには、通常、その潤滑のために油が供給される。また、軸封部がドライガスシールのように非接触の状態でシールする形式のものである場合、その軸封部にはいわゆるシールガスの供給が必要とされることが多い。また、流体（空気等）の圧縮に伴って、いわゆるドレンが発生する場合もある。したがって、多くのスクリュ圧縮機は、その内部に油や気体を供給するための流路や、それらの油や気体、あるいは、内部で発生したドレン等を排出するための流路が形成されている。

例えば、特許文献１には、給油タンクに貯留された油を、油冷却器、ポンプ、フィルタの介設された給油ラインを介して、複数の軸受およびメカニカルシールに供給するよう構成されたスクリュ圧縮機が開示されている。特許文献１のスクリュ圧縮機では、スクリュロータの軸を支持する軸受けに潤滑油を供給するための流路を形成するために、ケーシングの軸受を保持する部分と外壁部分とが、部分的に、径方向に一体に接続された構成となっている。

特許文献１に開示のスクリュ圧縮機のように、軸受を保持する部分と外壁と径方向に接続することは、構造的にも不自然ではない。ただし、多様な要求に応じて設計されるスクリュ圧縮機の中には、強度的には、ケーシングの内側の部分と外壁部分とを径方向に接続する必然性がない場合もある。場合によっては、軸受の外側に軸受用油と異なる種類または異なる圧力の流体を収容する空間、例えば、雌雄のスクリュロータを同期させるための歯車を潤滑するための油を貯留する空間や、圧縮室に気体を吸い込むための流路等を形成することがより好ましい場合もある。

スクリュ圧縮機のケーシングは、一般に、鋳造によって形成されることが多い。鋳造で流路等を形成する場合は、その流路等が微量の流体を通じさせるためだけの目的で形成されるものであっても、その流路等が十分な厚みを有していなければ、溶湯が十分に行き渡らずに所望の形状とならず、肉厚不足によって形成した流路と他の内部空間とが連通してしまったり、冷却速度が不均一になるために材料欠陥が生じて破損したりする可能性がある。このため、従来のスクリュ圧縮機は、機械的な要求がなくても、流体の流路を確保するためだけに、ケーシングの内側の部分と外壁部分とを径方向に一体に形成し、ケーシングが重くなったり大型化したりしていた。

特許第４３６５４４３号公報

前記問題点に鑑みて、本発明は、ケーシング内部空間を横断して、さらに内側に形成された別の内部空間に流体を供給できる軽量で小型のスクリュ圧縮機を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明によるスクリュ圧縮機は、ケーシングに形成された圧縮室に雌雄一対のスクリュロータを回転可能に収容してなるスクリュ圧縮機において、
前記ケーシングは、軸受空間を画定する内部隔壁と、前記軸受空間の外側に配置された吸込空間を画定する外壁とを有し、前記外壁を貫通して前記吸込空間内を延伸し、先端が前記内部隔壁に挿入され、前記軸受空間と前記外壁の外側の流路とを連通させる連絡管部材を備え、前記内部隔壁と前記スクリュロータの軸との間に配設され、前記圧縮室と前記軸受空間とを隔壁する軸封装置は、前記連絡管部材を介してシール面に液体を供給されることにより、前記圧縮室から圧縮されたガスが漏出することを防止するメカシールを構成し、前記連絡管部材は、前記外壁の外面にガスケットを介して密接するフランジを有し、前記連絡管部材の内側端部は、前記内部隔壁に形成した嵌合穴に嵌合し、前記連絡管部材の外周と前記嵌合穴との間にはＯリングが配置されているものとする。

この構成によれば、外側内部空間に流体を供給するための管路をケーシング本体と別部材としたので、薄肉の部材で形成でき、スクリュ圧縮機の小型化および軽量化が容易である。また、ガスケットを用いるフランジの外壁に対する取り付けに若干の自由度があるため、内部隔壁の嵌合穴と、外壁の貫通穴との偏芯等を吸収することができ、内側内部空間および外側内部空間の気密性が容易に確保できる。また、連絡管部材をケーシングに溶接等によって固定する必要がないので熱による歪み等が生じず、割れが生じたりする危険性も低い。

本発明の第１実施形態のスクリュ圧縮機の軸方向断面図である。図１のスクリュ圧縮機の軸直角方向断面図である。図２の連絡管部材のフランジ近傍の部分断面図である。図２の連絡管部材の先端部の部分断面図である。

これより、本発明の実施形態に係るスクリュ圧縮機について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の１つの実施形態に係る圧縮機１の全体のスクリュロータの軸における断面を示す。また、図２は、図１のＡ−Ａ断面、つまり、圧縮機１の軸直角方向断面を部分的に示す。

本実施形態のスクリュ圧縮機１は、鋳物からなるケーシング２が形成する圧縮室３の中に雌雄一対のスクリュロータ（雄ロータ４および雌ロータ５）を回転可能に収容している。ケーシング２は、圧縮室３に連通し、不図示の吸込配管が接続される吸込空間（外側内部空間）６、および、スクリュロータ４，５の軸４ａ，５ａを支持する軸受け７〜１０を収容する軸受空間（内側内部空間）１１，１２を画定している。吸込側の軸受空間１１には、雄ロータ４と雌ロータ５とを同期回転させるための歯車１３，１４も収容されている。

吸込空間６と軸受空間１１，１２とは、一体に鋳造されたケーシング２の一部であって、吸込空間６の外側部分を画定する外壁１５から圧縮室３に向かって延伸する内部隔壁１６によって隔離されている。内部隔壁１６とスクリュロータ４，５の軸４ａ，５ａとの間には、軸封装置１７〜２０が配設されており、圧縮室３と軸受空間１１，１２との間を隔離している。

さらに、ケーシング２には、外壁１５を貫通して、吸込空間６内を延伸し、先端が内部隔壁１６に挿入された概略管状の連絡管部材２１が取り付けられている。この連絡管部材２１を介して、軸受空間１１は、ケーシング２の外部の軸封ガスを供給する管路に連通し得る。

また、本実施形態のスクリュ圧縮機１は、雄ロータ４の吸込側の軸４ａがケーシング２の外側に延伸し、不図示のモータ等に接続される。また、雄ロータ４の吐出側の軸４ａもまた、ケーシング２の外側に延伸し、不図示のスラスト荷重を受け止めるためのティルティングパッド等の機構が設けられる。したがって、これらの雄ロータ４の軸４ａがケーシング２を貫通する部分にも、それぞれ軸封装置２２，２３が設けられている。

図２に示すように、連絡管部材２１は、その先端が、内部隔壁１６に形成された嵌合穴２４に挿入されている。嵌合穴２４は、内部隔壁１６を貫通して軸受空間１１に開口し、軸封装置１７，１９に軸封ガスを供給するための流路となる。軸封装置１７，１９は、例えば、スクリュロータ４の軸に気密に取り付けられたロータ２５と内部隔壁に気密に取り付けられたステータ２６と近接する部分の外側の空間に軸封ガスを供給することで、軸封ガスの圧力によって、圧縮室３において圧縮されたガスが軸受空間１１に漏出することを防止するドライガスシールである。

さらに図３に示すように、連絡管部材２１は、ケーシング２の外壁１５の外面にガスケット２７を介して密接し、ネジ２８によって固定されるフランジ２９を有している。フランジ２９には、軸封ガスを供給するための外部配管３０のフランジ３１が植え込みボルト３２およびナット３３によって取り付けられている。

また、図４に示すように、連絡管部材２１の先端部外周には、内部隔壁１６の嵌合穴２４との隙間を封止するためのＯリング３４を受け入れるリング溝３５が形成されている。嵌合穴２４の吸込空間６側の開口部は、連絡管部材２１を挿入し易いように、テーパ状に拡径している。

連絡管部材２１の先端部は、嵌合穴２４に対して厳密に同心にしなければ、嵌合穴２４に挿入することができないが、他端のフランジ２９は、ガスケット２７を介してケーシング２の外壁１５に取り付けられるので、外壁１５の貫通穴に対して多少の芯ずれや傾斜があっても、外壁１５に気密に取り付けることができる。このため、連絡管部材２１に無理な曲げが生じて割れが生じたりせず、吸込空間６と完全に隔離された軸封ガスの流路が形成できる。

本発明によれば、鋳物からなるケーシング２に対して、直管のみからなる連絡管部材を、隙間が残らないように全周溶接して取り付けてもよいが、本実施形態のように、ガスケット２７を介して外壁１５に取り付けられるフランジ２９を設けることで、溶接の熱によって歪みが生じて、連絡管部材２１が破損し易くなることもない。

また、本実施形態では、連絡管部材２１を取り外し可能としたことで、万一、連絡管部材２１が損傷しても、容易に部品交換することができる。

また、連絡管部材２１は、金属材料から削りだす等の機械加工によって形成できる。このため、連絡管部材２１は、鋳物のように材料中に欠陥が生じることがないため、薄肉でも十分な強度を備え、より高い寸法精度も期待できる。したがって、軸封ガスの流路をケーシング２と一体の鋳物の一部に形成する場合と比べると、分離された連絡管部材２１は、軽量小型であり、吸込空間を狭めることもないため、スクリュ圧縮機１を大きくしたり重くしない。また、連絡管部材２１は、その形状等の自由度も高いため、その固有振動数を適宜、調整して、振動を抑制することもできる。

本実施形態では、連絡管部材２１によって、軸封装置１７，１９に軸封ガスを供給するための流路を形成しているが、連絡管部材２１の構成は、ケーシング内の外側内部空間のさらに内側に設けられた内側内部空間と、ケーシング外部との間で流体を移動させるための経路を形成するのに広く適用できる。

例えば、本発明により、軸受に潤滑油を供給するための流路、軸受から潤滑油を回収するための流路、軸封装置に圧縮室から漏出する冷却用油を回収するための流路、メカシールのような軸封装置のシール面に油などの液体を供給するための流路、その他、ドレンを排出するための流路等、多様な流路を形成することができる。

１…スクリュ圧縮機
２…ケーシング
３…圧縮室
４…雄ロータ
５…雌ロータ
６…吸込空間（内側内部空間）
７〜１０…軸受
１１，１２…軸受空間（外側内部空間）
１５…外壁
１６…内部隔壁
１７〜２０…軸封装置
２１…連絡管部材
２４…嵌合穴
２６…ガスケット
２８…フランジ
３４…Ｏリング
３５…リング溝

Claims

ケーシングに形成された圧縮室に雌雄一対のスクリュロータを回転可能に収容してなるスクリュ圧縮機において、
前記ケーシングは、軸受空間を画定する内部隔壁と、前記軸受空間の外側に配置された吸込空間を画定する外壁とを有し、
前記外壁を貫通して前記吸込空間内を延伸し、先端が前記内部隔壁に挿入され、前記軸受空間と前記外壁の外側の流路とを連通させる連絡管部材を備え、
前記内部隔壁と前記スクリュロータの軸との間に配設され、前記圧縮室と前記軸受空間とを隔壁する軸封装置は、前記連絡管部材を介してシール面に液体を供給されることにより、前記圧縮室から圧縮されたガスが漏出することを防止するメカシールを構成し、
前記連絡管部材は、前記外壁の外面にガスケットを介して密接するフランジを有し、
前記連絡管部材の内側端部は、前記内部隔壁に形成した嵌合穴に嵌合し、
前記連絡管部材の外周と前記嵌合穴との間にはＯリングが配置されていることを特徴とするスクリュ圧縮機。