JPH03242489A - 無給油式スクリュー流体機械 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は無給油式スクリュー圧縮機、または無給油式ス
クリュー真空ポンプの如き無給油式スクリュー流体機械
に関する。

［従来の技術］ スクリュー圧縮機は、スクリュー歯車形の雄ロータと雌
ロータとを噛み合わせてロータ室内で回転させ、吸入側
からロータ室に吸入した気体（以下、代表的に空気であ
るとする）を圧縮して吐出するものである。通常のスク
リュー圧縮機においては、ロータ相互間およびロータと
ロータ室間のシールおよび潤滑ならびに冷却のためにオ
イルを用いる。

これに対し、無給油式（オイルフリー）スクリュー圧縮
機においては、全くオイル分を含まない圧縮空気を得る
目的のため、ロータ室内には全くオイルを導入せず、雄
、雌両ロータを僅少な間隙を置いて非接触状態に保ちつ
つ５両ロータ軸に取付けられたタイミングギヤ（これは
ロータ室外にある）の噛合いによって両ロータを互に非
接触で同期的に高速回転させるようになっている。ロー
タ室外において両ロータ軸は軸受で支持されており、こ
の軸受および上記タイミングギヤはオイルで潤滑される
が、そのオイルがロータ室内に入らないようにするため
に、及びロー、夕室からの空気の洩れを抑えるために、
ロータ軸受とロータ室との間には、幾つかの油切り用シ
ール手段やエアシール手段が設けられている。

その公知例が例えば特開昭５４−７１４１０号公報に示
されている。軸受に供給された潤滑油は多少ロータ軸に
付着するが、上記公知例では、この付着した潤滑油は一
組のラビリンスシールで阻止し、ロータに油が浸入しな
いようにしている。多くの実機に於いては、ラビリンス
シールの代わりに、内径側に端線溝を施こしたビスコシ
ールを使用し、このビスコシールのポンプ作用によって
、ロータ軸に付着した油をロータ室へ行かせない様に軸
受側に押し返えしている例が多い。またラビリンスシー
ルの代わりに、カーボンシールの如きものを使用してい
る例もある。前記公知例では、閉じ込めた圧縮空気を極
力外部に漏らさない様にするために、幾段にも空気を膨
張させるようにしたラビリンスシールを軸封装置として
いるが、多くの無給油式スクリュー空気圧縮機において
は、油がロータ室に浸入しないように先述の如くビスコ
シールやカーボンリングの類を使用している例が多い。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように、従来技術では、油切り手段としてビスコ
シールを使用しているのが大部分であるが、ビスコシー
ルの耐圧は軸径、軸回転数、端線ピッチ溝数、溝巾、軸
とビスコシール間の間隙等のパラメータによって決定さ
れ、通常、数十ないし百数十Ｉ１ｍ　Ａ　ｑ程度である
。ビスコシールの長さを長くすれば、この耐圧を高める
ことは出来るが、一般的にスペースの面から自ずと制限
される。また、軸受に噴射された油を排出する排油穴を
大きく取れば、ビスコシールにそれ程の耐圧をかけずに
、油をほぼ完全に回収出来るが、この方法もやはりスペ
ースの面から制限を受け、実際上は、ビスコシールの両
端間に少なからず圧力差が発生し、軸受側の圧力が高く
、軸受とは反対側の圧力が低くなる結果、ビスコシール
の本来持っている耐圧能力を損ねる結果となっている。

また、軸に付着した油は極めて薄い油膜を形成し、油の
本来持つ表面張力の低さによって、薄く広、がる。この
広がりは、油の付着した所の油膜が厚ければ厚い程、広
がりも広くなる。

また、圧縮機には吸入空気を遮断するアンロード状態が
ある。圧縮機は、このアンロード時にはロータを収納し
ているロータ室内は、はぼ−６００〜−７００ｍｄｇの
高真空となり、この結果、ラビリンスシールあるいはカ
ーボンシールの僅かなギャップを介して、空気がロータ
室内に吸引されると同時に、軸に付着した油もロータ室
内に吸引されるという問題がある。前記の公知例のよう
に、油切り用のビスコシールの代わりにラビリンスシー
ルを使用した場合は、ラビリンスシールは油に対しては
殆んど無力である（すなわち、油を押返す働きが殆んど
ない）ため、更に多くの油がロータ室内に吸引されるこ
とになる。

本発明の目的は、軸受に供給された潤滑油が、極力ロー
タ室の方へ行かないようにする簡単で確実な手段を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明では、ロータ室と軸受との間に位置する排油穴を
エゼクタの吸引口に接続することにより該排油穴の圧力
を低め、これにより、油がロータ室の方へ行くのを防止
する様にした。

［作　　　用」 軸受とロータ室との間に設けられた排油穴から、エゼク
タによって、潤滑油と同時に空気あるいはガスを吸引す
る。この結果、潤滑油は速やかに排油され、軸を伝わっ
てロータ室へ向かう油量が減少し、圧力の低いエゼクタ
側へ油が吸込まれる。

また、この排油穴とロータ室との間に設けられたビスコ
シール等の油切りシールの軸受側の圧力が低下し１反軸
受側の圧力が相対的に高くなるため、ビスコシール内の
空気あるいはガスの流れが軸受側へ向かうので、軸に付
着した油が軸受側へ押し戻されると同時に、この圧力差
は、ビスコシールの本来持つ耐圧方向と同一のため、見
かけ上のビスコシール耐圧能力が、非常に向上する。

［実　施　例コ 第１図に本発明の１実施例を示す。本実施例は無給油式
スクリュー圧縮機を圧縮空気を作るのに用いている例を
示す。この無給油式スクリュー圧縮機は、主に、メイン
ケーシング１、吸入側ケーシング２、吐出側カバ３と、
これらのケーシング↓、２で形成されたロータ室内に収
容された雄、雌一対の互いに噛み合う歯形から成るロー
タローブを有するロータ４からなる。ロータ４はロータ
軸の両端部に設けられた軸受５，５′により支持されて
いる。ロータ４の回転に伴い外部の空気は吸入口１１か
らロータ室に吸込まれ、ロータ４で圧縮された後、吐出
口１２から吐出される。軸受の給油は、給油口１３およ
び１３′を経て、軸受５および５′を通過した後、排油
口８および８′に導かれる。排油口８，８′は夫々軸受
５，５′とロータ室との間に位置している。このとき軸
に付着してロータ室側へ拡散する潤滑油を軸受側へ押し
戻すためのネジポンプ作用を有するビスコシール６およ
び６′を設ける。また、ビスコシール６および６′とロ
ータ室との間に、カーボンシール７および７′を設ける
。カーボンシール７および７′は、ロータ室内の高い圧
力の圧縮空気を極力洩らさず、また、アンロード時にロ
ータ室内部が真空になった時、外部の空気を極力吸込ま
ないようにするための一種のプレッシャブレーカである
。

本実施例の要は、排油口８および８′にエゼクタ１０お
よび１０’　を設けたものである。このエゼクタには、
圧縮空気がエゼクタ廓動用空気１４および１４′として
供給されるが、この圧縮空気は本圧縮機素らが作り出し
た圧縮空気を用いるのが得策である。エゼクタ１０およ
び１０’ののど部で、エゼクタ駆動空気１４．１４’の
速度を高めて静圧を低下させ、排油口８および８′内の
圧力を真空にすることにより、軸受５および５′に供給
された潤滑油を積極的に排油口８，８′に導くと同時に
、従来はビスコシール６および６′から洩れた油を排出
するための排油口であった口９および９′から外部の空
気を吸引する。この日９゜９′から吸引された空気はビ
スコシール６および６′を経て潤滑油と共に、排油口８
および８′からエゼクタ１０．１０’へ導かれる。この
結果。

ビスコシール６および６′の本来持つ耐圧に比較して、
ビスコシール６および６′の見かけ上の耐圧能力は非常
に向上する。

この事を下記に説明する。今、ビスコシール６および６
′の本来の耐圧がＰｖであるとする。軸受に給油された
潤滑油は、ビスコシール６および６′の反ロータ室側に
溜まる結果、この部分の圧力が若干上昇する。この上昇
圧力を△Ｐよとすると、ビスコシール６および６′の見
かけの耐圧能力は Ｐｖ−△Ｐ工 となってしまう。これが、エゼクタ１０．１０’を設け
ない従来の場合である。

しかしながら、本発明実施例のように、エゼクタ１０お
よび１０′を設けると、ビスコシール６および６′の反
ロータ室側の圧力は真空圧となる。

この真空圧を−△Ｐ２とすると、ビスコシール６および
６′の見かけの耐圧能力は Ｐｖ＋ΔＰ２ となり、従来の場合と比較すると、ビスコシール６およ
び６′の耐圧能力は Ｐｖ＋ΔＰ２−（Ｐｖ−ΔｐＪ＝△Ｐ２＋ΔＰ。

だけ見かけ上向上したことになる。

この結果、本実施例では、圧縮機本体の限られたスペー
ス内で十分な耐圧能力のある油切り手段を実現すること
が出来、圧縮機がアンロードしても、十分な油切り能力
を発揮するため、ロータ室内への油の浸入を阻止出来る
。

また、エゼクタ１０および１０’　にエゼクタ駆動空気
として供給する圧縮空気を第２図に示すように制御する
ことにより、アンロード時にのみ前記の作用効果を発揮
させることも出来る。即ち、第２図に示すように、排油
口８および８′に接続したエゼクタ１０．１０’の駆動
空気供給路にバルブ１５を夫々取りつける。バルブ１５
はアンロード時に開にし、フルロード時には閉にする。

このことにより、フルロード時の圧縮空気の使用量をな
くし、空気の無駄な使用をさけることが出来る。

本実施例では、フルロード時にはエゼクタは作用しない
が、フルロード時にはロータ室から空気がカーボンシー
ルを通って外へ若干洩れており、これが油をロータ室の
方へ行かない様に押し返す働きをするので、エゼクタを
作用させるまでもない。（勿論、必要ならば作用させて
もよい。）これに対し、アンロード時には、ロータ室内
は真空になり、これに空気が油を伴って吸入されようと
するので、エゼクタ１０．１０’　を作用させることに
より、これを防止するのである。

なお、第２図に示す装置は、圧縮機の吐出側即ち排油口
８′の方のみに設けることも出来る。

エゼクタ１０および１０’　から排出された潤滑油の混
った霧状の空気を本圧縮機に結合されたギアケース（図
示せず）の中に開放し、オイルミストリムーバでその油
煙を除去すればこの油煙を外部に拡散することなく処理
出来る。

なお、本発明は無給油式スクリュー圧縮機に限らず、無
給油式スクリュー真空ポンプにも適用し得る。

［発明の効果コ １　ビスコシールの見かけ上の耐圧能力が向上し、その
効果は前述のように△Ｐ□＋ΔＰ２向上する。

２　この結果、圧縮機のアンロード時にも、ロータ室側
への油の浸入がなくなる。

３　軸受が転がり軸受である場合、軸受に供給される潤
滑油は、−殻内に、転動体と内、外輪あるいは保持器の
間の僅かな隙間を経て通過するので、供給した潤滑油の
かなりの量が軸受には押し込まれず、軸受の反対側にあ
ふれ出てしまうが、本発明の場合は潤滑油の流れに沿っ
て下流側が真空であるため、潤滑油がスムーズに下流側
へ流れ、軸受に対する潤滑油量の確保が容易である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第↓図は無給油式スクリ
ュー圧縮機の断面およびエゼクタ接続関係を示す図、第
２図はアンロード時のみエゼクタを作用させる例を示す
図である。 １・・・メインケーシング　２・・・吸入側ケーシング
３・・・吐出側カバ　　　　４・・・雄、雌一対のロー
タ５．５′・・・軸受　　　　６，６′　・・ビスコシ
ール７．７′・・・カーボンシール ８．８′　・・排油口　　　９，９′　・・空気吸込口
１０．１０’　・・・エゼクタ １工・・・吸入口　　　　　１２・・・吐出口１３．１
３’・・・給油口 １４．１４’・・エゼクタ廓動用圧縮空気１５・・・・
バルブ （他１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　給油なしで無接触にて噛み合って回転せしめられる
   雄雌両ロータを収容したロータ室の外部にて該ロータの
   軸を給油式軸受で支持した無給油式スクリュー流体機械
   において、該軸受とロータ室との間に該軸受の潤滑油の
   排油穴を設け、該排油穴にエゼクタの吸引口を接続した
   ことを特徴とする無給油式スクリュー流体機械。 ２　上記エゼクタへの駆動用気体の供給を制御するバル
   ブを有する請求項１記載の無給油式スクリュー流体機械
   。