JPH03213692A - 無給油式スクリュー圧縮機の軸シール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、無給油式スクリュー圧縮機の軸シール装置に
関し、とくにヘリウム冷凍用として好適な軸シール装置
に関するものである。

（従来の技術） 従来、無給油式スクリュー圧縮機においてヘリウムガス
等を圧縮する場合には、ロータにかかる荷重が大きいた
め、ロータ軸を支持する軸受には油潤滑式のものを用い
なければならない。例えば、ヘリウム冷凍におけるヘリ
ウムガス圧縮の場合には、システム上、圧縮機の運転中
及び停止中において、ヘリウムガス系統内への潤滑油の
蒸気や不純ガス等が侵入するのを極力少なくする必要が
ある。

そのため、従来は、無給油式スクリュー圧縮機のガス系
統側と潤滑油系統側とのシールには、メカニカルシール
や窒素ガス等の二次流体を用いる非接触シール（ｃｌｅ
ｘｒｘｎｃｅ　５ｅｘｌ）等が使用されていた。

しかし、このような従来技術では、メカニカルシールの
密封端面に使用される密封流体である潤滑油を圧送する
ため、または非接触シールの密封部の隙間に流通する密
封流体である二次流体を圧送するため、ポンプやブロワ
−等の補機類を運転する必要があり、また運転中及び停
止中においてヘリウムガス系統内への不純ガスの侵入が
起り、停止時におけるヘリウムガス系統の真空脱気中に
も不純ガスが該系統内に侵入する欠点を免れなかった。

（発明が解決しようとする課題） 従来技術には、前記のように種々の問題がある。本発明
は、ラビリンス型シール、ハニカム型シールまたは動圧
型シール等の非接触シールをガス系統側に、磁性流体シ
ールを潤滑油系統側にそれぞれ用いることによって、従
来技術が避けることのできなかった前記の問題点を解決
する軸シール装置を得ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の無給油式スクリュー圧縮機の軸シール装置は、
前記の目的を達成するために次の手段からなる。

無給油式スクリュー圧縮機の潤滑油系統側には磁性流体
シールが設けられており、更にガス系統側には非接触シ
ールが設けられていること（第１発明）。

無給油式スクリュー圧縮機のガス系統側と潤滑油系統側
との間のシールボックス内部において、ガス系統側から
潤滑油系統側に向けて順次、非接触シール、中間室、磁
性流体シール及び空隙が設けられ、かつ前記のガス系統
側から前記の非接触シールを経て中間室に漏れたガスを
低圧ガス系統側に戻す回収管系統が設けられていること
（第２発明）。

中間室と空隙とのガス圧力の差により作動する差圧発信
器が設けられ、該差圧発信器からの信号によって前記の
中間室の圧力と空隙の圧力との差が常に一定値以下にす
るように動作する圧力調節弁が回収管系統の適所に設け
られていること（第３発明）。

（作用） 無給油式スクリュー圧縮機において、ガス系統側（ガス
圧縮部）の流体と潤滑油系統側の流体とを磁性流体シー
ルにより分離し、ガス系統側に設けられたラビリンス型
シール、ハニカム型シールまたは動圧型シールのような
非接触シールにより磁性流体シールの耐圧負荷を減少さ
せる。

シールボックス内の中間室と空隙とのガス圧力の差を検
出し、この検出信号によってガス回収管系統に設けた圧
力調節弁を開閉して前記のガス圧力の差が一定値を越え
ないように調節することにより、磁性流体シールにかか
る負荷の変動を少なくする。

（実施例） 図は本発明の無給油式スクリュー圧縮機の軸シール装置
の一実施例である。

Ａはガス系統側（ガス圧縮部側）、Ｂは潤滑油系統側（
軸受部側）、Ｉ２はシールボックス、１３は回転軸、１
１はラビリンス型、動圧型またはハニカム型等のシール
からなる非接触シール、１，２及び３は磁極片、４，５
は永久磁石、７，８及び９は磁性流体、２０は磁性流体
シール、１８は中間室、１９は空隙、１５は差圧発信器
、１６は圧力調節弁、１７はガス回収管系統である。

永久磁石４．５によって磁極片１，２，３、回転軸１３
及び永久磁石４．５を通る磁気回路が形成され、その磁
気力により磁性流体７．８．９は、磁場の強い所である
磁極片１，２及び３のそれぞれの端部に拘束されて安定
なシール膜を形成する。

図面上では磁極片は３個示されているが、実際にはもっ
と多く、例えば、１０個位が設けられる。

−段の磁性流体膜が耐えられる圧力差は小さいので、こ
のように多段にすることによって実用上必要な耐圧力を
確保する。

中間室１８にはガス系統側Ａから非接触シール１１を通
じて漏れてきたガスが溜る（ガス圧ｐ＋）。

一方、空隙１９には潤滑油系統側Ｂのガス圧Ｐ２が働い
ている。中間室１８内の圧力Ｐ１が空隙１９内の圧力Ｐ
２に比べて一定値を越えて大となるときは、その圧力差
を差圧発信器１５によって検知し、この信号をガス回収
管系統１７の適所に設けた圧力調節弁１６に送る。これ
により該調節弁は、前記の差圧の変動を一定値内にする
ように調節動作を行なう。

非接触シール１１から中間室１８に洩れたガス、例えば
ヘリウムガスは、低圧側のガス回収管系統に戻すことに
よって回収される。ヘリウムガスは、このような低圧側
にライン接続することにより系外とは完全に遮断される
。

〔発明の効果〕

磁性流体シールは、スクリュー圧縮機の回転軸と磁極片
である固定壁との間の狭い隙間に磁気力によって磁性流
体膜を形成してガスを完全に遮断して通路を密封するこ
とができ、また摩耗が少なく長寿命である。

そして、本発明においては、この磁性流体シールをガス
系統側と潤滑油系統側との間に介在させてガス系統側の
ガスと潤滑油系統側の流体（油）との完全分離を達成す
るとともに、磁性流体シールのガス系統側には非接触シ
ールを設置して磁性流体シール自身の耐圧力を減少させ
るとともに、非接触シールには二次流体を使用しないこ
とにより二次流体がガス系統側（−次流体）内に浪人す
ることがなく、また、二次流体用の補機を運転する必要
もない。

更に、磁性流体シールの両側に働くガス圧力の差を常に
チエツクし、この差圧が一定値を越えないように調節す
るので、磁性流体シールの作動が常に確実にかつ良好に
行なわれ、密封状態を完全に達成することができ、該シ
ールの寿命を長く保持することもできる。そして、この
圧力調節は低圧側へ連結するガス回収管系統に取付けら
れているので、ガス回収を行なうこともできる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例の説明図である。 １．２．３・・磁極片、４．５・・永久磁石、７．８．
９・・磁性流体、１１・・非接触シール、Ｉ２・・シー
ルボックス、１５・・差圧発信器、１６・・圧力調節弁
、１７・・ガス回収管系統、１８・・中間室、１９・・
空隙、Ａ・・ガス系統側、Ｂ・・潤滑油系統側。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）無給油式スクリュー圧縮機の潤滑油系統側に磁性
   流体シールを設けるとともにガス系統側に非接触シール
   を設けることを特徴とする無給油式スクリュー圧縮機の
   軸シール装置。
2. （２）無給油式スクリュー圧縮機のガス系統側と潤滑油
   系統側との間のシールボックス内部において、ガス系統
   側から潤滑油系統側に向けて順次、非接触シール、中間
   室、磁性流体シール及び空隙を設け、前記非接触シール
   から中間室に漏れたガスを低圧ガス系統側に戻すガス回
   収管系統を設けたことを特徴とする無給油式スクリュー
   圧縮機の軸シール装置。
3. （３）中間室と空隙とのガス圧力の差により作動する差
   圧発信器を設け、該差圧発信器からの信号により前記の
   中間室と空隙との差圧を常に一定値以下にするように回
   収管系統に圧力調節弁を設けたことを特徴とする請求項
   ２記載の無給油式スクリュー圧縮機の軸シール装置。