JPH0329962B2 - - Google Patents

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JPH0329962B2
JPH0329962B2 JP30332589A JP30332589A JPH0329962B2 JP H0329962 B2 JPH0329962 B2 JP H0329962B2 JP 30332589 A JP30332589 A JP 30332589A JP 30332589 A JP30332589 A JP 30332589A JP H0329962 B2 JPH0329962 B2 JP H0329962B2
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pressure
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体機械におけるスクリユー膨張
機、特にスクリユー膨張機に対する給油技術に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a screw expander in a fluid machine, and particularly to a lubricating technology for a screw expander.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

スクリユー型の流体(ガス)機械を圧縮機とし
て使用することが以前から行われており、したが
つて、これに関する給油方法は数多く提案されて
いるが、上記機械を膨張機として使用したケース
は少なく、その際の給油手段については、必ずし
も明らかにされていない。
Screw-type fluid (gas) machines have been used as compressors for a long time, and many lubricating methods have been proposed for this purpose, but there are only a few cases in which the above-mentioned machines have been used as expanders. However, the means of refueling at that time has not necessarily been disclosed.

文献によれば、スクリユー型圧縮機は膨張機と
しても使用することができるとあつて、たとえば
噴射式油冷スクリユー型圧縮機の具体的構成の説
明がなされているが、当該装置においてケーシン
グ内に冷却した多量の潤滑油を噴射して、ケーシ
ングおよびロータ間の潤滑、圧縮気体の直接冷却
および各部のシール作用を行うようにした給油手
段、すべて気体圧縮の効率を高めるためのもので
あつて膨張機のための給油方法としては必ずしも
適切なものとはいえなかつた。
According to the literature, a screw compressor can also be used as an expander, and for example, the specific structure of an injection oil-cooled screw compressor is explained. A lubrication means that injects a large amount of cooled lubricating oil to lubricate the casing and rotor, directly cools the compressed gas, and seals each part, all of which are intended to increase the efficiency of gas compression. This was not necessarily an appropriate method of refueling aircraft.

すなわち、ケーシング内に注入する冷却潤滑油
の噴射方向一つを採つてみても、圧縮機と膨張機
とを同一に論じることができないのである。
In other words, even when considering one direction of injection of cooling lubricant oil injected into the casing, a compressor and an expander cannot be considered the same.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

そこで本発明は、スクリユー型の流体機械を膨
張機として使用す場合に、 (イ) 吸入側に高圧流体を供給するので、吸入側端
面でのシールを確実にしないと効率の良否に大
きく影響がある。
Therefore, when using a screw-type fluid machine as an expander, the present invention provides the following advantages: (a) Since high-pressure fluid is supplied to the suction side, efficiency will be greatly affected unless the end face of the suction side is securely sealed. be.

(ロ) 吸入側から吸入した高圧ガス流体を作用室
(シリンダ内側)に取込み、膨張させて動力を
得るようにし原動機であるため、作用室および
作用室相互間のシールを確実にしないと機械効
率に悪影響を及ぼす。
(b) Since the high-pressure gas fluid sucked from the suction side is taken into the working chamber (inside the cylinder) and expanded to generate power, it is a prime mover, so mechanical efficiency must be ensured unless the working chambers are sealed securely between the working chambers. have a negative impact on

(ハ) 機械部材相互の摺動面を潤滑・シールする液
体を注入するとき予め潤滑すべき摺動面の構成
に応じて、潤滑区域を適当に区分して、各区画
毎に適切に摺動面を潤滑・シールすることが同
室内でポリトロープ工程にある気体のエネルギ
ーを無駄にしない効果を奏するので、機械効率
の向上をもたらす。
(c) When injecting liquid to lubricate and seal the sliding surfaces of mechanical parts, the lubrication area should be divided appropriately according to the configuration of the sliding surfaces to be lubricated in advance, and the sliding surfaces should be properly distributed in each section. Lubricating and sealing the surfaces has the effect of not wasting the energy of the gas in the polytropic process within the same chamber, resulting in improved mechanical efficiency.

以上のような諸点を考慮し、スクリユー膨張機
において最適な給油手段を提供することを目的と
するものである。
Taking the above points into consideration, it is an object of the present invention to provide an optimal oil supply means for a screw expander.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、上記目的を達成するため、以下に述
べるとおりの各構成要件を具備している。
In order to achieve the above object, the present invention has the following constituent elements.

(1) スクリユー型流体機械において、吸入する高
圧ガス流体を受入れ、容積を変化させる作用室
を区画する部材相互の摺動面のシールおよび潤
滑のため、ノズルを介してシリンダー内側に噴
射するシール潤滑用液体の供給系統を、少なく
とも高圧ガス流体の吸入室の端面、スクリユー
ロータを支承する高圧側ベアリング、同じく低
圧側ベアリング、作用室およびメカニカルシー
ルの5系統に分割・供給することを特徴とする
スクリユー膨張機の給油装置。
(1) In screw-type fluid machines, seal lubrication is injected into the inside of the cylinder through a nozzle to seal and lubricate the sliding surfaces of the members that define the working chamber that accepts the high-pressure gas fluid that is sucked in and changes its volume. The liquid supply system is divided and supplied into five systems: at least the end face of the high-pressure gas fluid suction chamber, the high-pressure side bearing that supports the screw rotor, the low-pressure side bearing, the action chamber, and the mechanical seal. Lubricating device for screw expander.

〔作用〕[Effect]

本発明スクリユー膨張機、特にその給油装置
は、上記システムのうちのスクリユー膨張機に対
する潤滑油の作用に関する技術である。
The screw expander of the present invention, particularly its oil supply device, is a technology related to the effect of lubricating oil on the screw expander of the above-mentioned system.

具体的には下記の5系統の潤滑手段を含む潤滑
油の循環系統を構成するものであり、以下、順を
追つて、その作用を詳述する。
Specifically, it constitutes a lubricating oil circulation system including the following five systems of lubrication means, and the functions thereof will be explained in detail below.

第2図は、本発明スクリユー膨張機の横断面図
を示し、図中、10は、作用室の外壁を形成する
縦断面(図示のスクリユー・ロータ回転軸に直交
する平面に沿う断面)が眼鏡形もしくは分銅形の
シリンダで、その長手方向両端には端面を封止す
る各端板1,12がねじ止めされ、それぞれシリ
ンダ室内で回転する雌、雄スクリユー・ロータ1
3,14の回転軸15,16を軸支するベアリン
グ17,18を保持する一方、当該ロータの各端
面との間で接触シールすると共に、その一方には
高圧ガス吸入室19を、他方にはガス吐出室20
を設けている。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the screw expander of the present invention. It is a cylinder in the form of a cylinder or a weight, and end plates 1 and 12 are screwed to both ends in the longitudinal direction to seal the end faces, and a female screw rotor 1 and a male screw rotor 1 rotate in the cylinder chamber, respectively.
The bearings 17 and 18 that support the rotating shafts 15 and 16 of the rotors 3 and 14 are held, and the bearings 17 and 18 are held in contact with each end face of the rotor, and a high-pressure gas suction chamber 19 is provided in one of them, and a high-pressure gas suction chamber 19 is provided in the other. Gas discharge chamber 20
has been established.

吸入側端面のシール(第一系統) 21は、高圧側端板11に設けられた高温・高
圧ガス吸入室19に向けて開口した潤滑油噴射ノ
ズルで、作用室のガス吸入口5に近接して設けら
れ、ポンプP2によつて加圧され、熱交換器S1
よつて加熱された潤滑油を高温・高圧ガス中に霧
状に噴射して、前記ガスと共に端板11に穿設し
た吸入口5を通して作用室内に吸入される。
Seal 21 on the suction side end face is a lubricating oil injection nozzle that opens toward the high temperature/high pressure gas suction chamber 19 provided on the high pressure side end plate 11, and is located close to the gas suction port 5 of the action chamber. The lubricating oil pressurized by the pump P 2 and heated by the heat exchanger S 1 is injected into the high-temperature, high-pressure gas in the form of a mist, and is perforated in the end plate 11 together with the gas. The liquid is sucked into the action chamber through the suction port 5.

作用室は、雌、雄スクリユー・ロータ13,1
4の歯の噛合線とシリンダ10内壁と端板11の
端面22とにより区画されている空間よりなり、
ロータ13,14の回転に伴なつて、その容積が
次第に拡がるように設けられていて、前記作用室
は高圧側端板11に設けた吸入口5に連通してい
るときは容積が狭く、連通を絶つて、すなわち、
閉切つて低圧側端板12側に進行するに伴なつて
容積が拡がり、やがて低圧側端板12に穿設した
吐出口6に連通して、作用室内に吸入した高温・
高圧ガスを吐出口6を介して低圧側の吐出室20
に解放する。
The working chamber consists of female and male screw rotors 13,1
It consists of a space defined by the engagement line of the teeth of No. 4, the inner wall of the cylinder 10, and the end surface 22 of the end plate 11,
The working chamber is provided so that its volume gradually expands as the rotors 13 and 14 rotate, and when the working chamber is in communication with the suction port 5 provided in the high-pressure side end plate 11, its volume is narrow; cut off, that is,
As it closes and advances toward the low-pressure side end plate 12, the volume expands, and eventually it communicates with the discharge port 6 formed in the low-pressure side end plate 12, and the high-temperature gas drawn into the working chamber.
The high pressure gas is passed through the discharge port 6 to the discharge chamber 20 on the low pressure side.
to be released.

この間に、吸入口5から吸入した高温・高圧ガ
スは作用室内でロータ13,14を回転させなが
らポリトロープ膨張を続けて低温・低圧ガスに変
り動力を発生する。
During this time, the high-temperature, high-pressure gas sucked in from the suction port 5 continues polytropic expansion while rotating the rotors 13 and 14 in the working chamber, and changes into low-temperature, low-pressure gas to generate power.

今、吸入室19内に噴射された高温潤滑油は霧
状になつて高圧ガスに混入し、吸入口5から作用
室へガスの流れに乗つて流入するが、潤滑油の比
重はガスのそれよりも大きいから必ずしもガスの
流れに乗りきれず、作用室を区画するシリンダー
内壁面、高圧側端面22およびロータ13,14
のスクリユー面に衝突、付着して前記面を潤滑す
ると共に、こらの面相互およびスクリユー・ロー
タの高圧側端面の摺動面およびスクリユー噛合線
間の潤滑および同部分に生じる隙間に侵入して効
率よくシール作用を奏する。
The high-temperature lubricating oil injected into the suction chamber 19 now becomes a mist, mixes with the high-pressure gas, and flows into the action chamber from the suction port 5 along with the gas flow, but the specific gravity of the lubricating oil is that of the gas. Because it is larger than the above, it cannot necessarily ride the flow of gas, and the inner wall surface of the cylinder that partitions the working chamber, the high pressure side end surface 22, and the rotors 13, 14
It collides with and adheres to the screw surface to lubricate said surface, as well as lubricate each other, the sliding surface of the high pressure side end surface of the screw rotor, and the screw engagement line, and penetrate into the gaps created in the same area to improve efficiency. Works well as a seal.

高圧・冷媒ガスが吸入室19内に流入する工程
に関連して、要すれば熱交換器S1内で加熱された
高温の潤滑油を吸入ガス内に噴射するとき、潤滑
油の温度を高圧ガスのそれと同等またはそれ以上
の高温にし、潤滑油の噴射によつてガスの温度を
高めるようにして、その結果、少くとも吸入ガス
の圧力低下が生じないように企画されている。
In connection with the process of high-pressure refrigerant gas flowing into the suction chamber 19, if necessary, when high-temperature lubricating oil heated in the heat exchanger S1 is injected into the suction gas, the temperature of the lubricating oil is increased to a high pressure. It is designed to have a high temperature equal to or higher than that of the gas, and to increase the temperature of the gas by injecting lubricating oil, so that at least no pressure drop in the suction gas occurs.

作用室は、前述のとおり、雌、雄ロータのスク
リユー面、シリンダー内壁および高圧端板111
の端面22とにより区画されているため、同室内
に充満した高温・高圧ガスはロータを低圧端板1
2側に推し付け、高圧側端板22とロータの端面
との間に隙間をつくる傾向を生じるが、高温ガス
中に混在する霧粒状の潤滑油が、その隙間をシー
ルしてガス漏れを防ぎ、膨張機の効率低下を起き
ないようにする。
As mentioned above, the action chamber includes the screw surfaces of the female and male rotors, the inner wall of the cylinder, and the high-pressure end plate 111.
Since the rotor is divided by the end face 22 of the rotor, the high temperature and high pressure gas filled in the same chamber is
2 side, which tends to create a gap between the high-pressure side end plate 22 and the end face of the rotor, but the mist-like lubricant oil mixed in the high-temperature gas seals the gap and prevents gas leakage. , to prevent the efficiency of the expander from decreasing.

ことにより吸入口5に近い作用室ではガス圧が
高いから少しのガス漏れも効率に及ぼす影響が大
きいので、摺動面間隙のシールは確実に行われる
必要がある。吸入工程に先立つて吸入室19にお
いて高圧ガス中に潤滑油を噴霧したのは、その為
でもある。
Since the gas pressure is high in the working chamber near the suction port 5, even a small amount of gas leakage has a large effect on efficiency, so it is necessary to reliably seal the gap between the sliding surfaces. This is also the reason why lubricating oil is sprayed into the high pressure gas in the suction chamber 19 prior to the suction process.

第一系統の潤滑手段は以上のとおりであつて、
ここに噴射された潤滑油は、その後工程のすべて
の摺動面の潤滑と隙間のシール作用に関与するも
のとなる。
The first system of lubrication means is as described above,
The lubricating oil injected here will be involved in the lubrication of all sliding surfaces and sealing of gaps in subsequent steps.

高圧側ベアリングの潤滑(第二系統) 第3図は、本発明スクリユー膨張機の平断面図
を示し、図中、11は高圧側端板であつて、並列
するボールベアリング17−1,17−1,17−
,17−2を保持し、前記のベアリングは高圧端
板を内側から貫いてロータ13,14の回転軸1
5が延長する、その頚部を軸支している。
Lubrication of High Pressure Side Bearings (Second System) Fig . 3 shows a plan cross-sectional view of the screw expander of the present invention. 1,17-
2 , 17-2 , and the bearing passes through the high-pressure end plate from the inside and connects to the rotating shaft 1 of the rotor 13, 14.
5 extends, supporting its neck.

ロータの高圧側端面22とボールベアリングの
内輪との間の回転軸にはブツシユが嵌合してあ
り、その外周と端板軸孔との摺動面にはラビリン
スが削設されているほか、端板11を貫いて高圧
側ベアリング潤滑用の給油孔23が穿設されてい
る。前記給油孔23は、さらにブツシユの周面に
設けられた油溝を介して、もう片側のロータの回
転軸15を軸支するベアリングを潤滑するため、
給油通路24に連通し、前記と同様な構造よりな
るブツシユの周面に削設された油溝につながつて
いる。
A bush is fitted on the rotating shaft between the high-pressure side end surface 22 of the rotor and the inner ring of the ball bearing, and a labyrinth is cut on the sliding surface between the outer periphery and the end plate shaft hole. An oil supply hole 23 for lubrication of the high-pressure side bearing is bored through the end plate 11. The oil supply hole 23 further lubricates the bearing that supports the rotating shaft 15 of the rotor on the other side via an oil groove provided on the circumferential surface of the bush.
It communicates with the oil supply passage 24 and is connected to an oil groove cut into the circumferential surface of a bushing having the same structure as described above.

高圧側端板11の外側端面には蓋板25がねじ
止めされていて、端板11との間に高圧側ベアリ
ング室26が形成され潤滑油の収容室となつてい
て、前記ベアリング17−1、17−2はそれぞれ
同室内に露出している。ベアリング室26は油回
収孔27(第2図参照)を介して後述するシリン
ダ10内壁面に開孔する回収孔Aに連通する。
A cover plate 25 is screwed to the outer end surface of the high-pressure side end plate 11, and a high-pressure side bearing chamber 26 is formed between the end plate 11 and the lubricating oil storage chamber. , 17-2 are exposed in the same room. The bearing chamber 26 communicates with a recovery hole A opened in the inner wall surface of the cylinder 10, which will be described later, via an oil recovery hole 27 (see FIG. 2).

第4図は、シリンダ10内壁、作用室の展開図
であつて、上側水平線は高圧側端面22で吸入口
5側であり、下側水平線は低圧側端面であつて、
吐出口6側であり、中央線は、シリンダ眼鏡断面
の円弧の交叉線、斜線はスクリユー歯先面とシリ
ンダ内壁面との摺動接触線であつて、それぞれの
区画が作用室の空間を示す。
FIG. 4 is a developed view of the inner wall of the cylinder 10 and the working chamber, in which the upper horizontal line is the high pressure side end face 22 and the suction port 5 side, and the lower horizontal line is the low pressure side end face,
It is on the discharge port 6 side, the center line is the intersection line of the circular arc of the cylinder glasses cross section, the diagonal line is the sliding contact line between the screw tooth tip surface and the cylinder inner wall surface, and each section indicates the space of the working chamber. .

また、矢印の方向は、ロータの進行方向、すな
わち作用室の移動方向を、一点鎖線の斜線は膨張
用作用空間の修了位置を示すものである。
Further, the direction of the arrow indicates the moving direction of the rotor, that is, the moving direction of the working chamber, and the dashed line diagonal line indicates the completion position of the working space for expansion.

Aは、シリンダ内壁に開口し、高圧側ベアリン
グ室26、油回収孔27を通じて作用室に連通し
ている潤滑油回収孔で、前記作用室が吐出口6に
連通する以前の位置に設けられる。
A is a lubricating oil recovery hole that opens in the inner wall of the cylinder and communicates with the working chamber through the high-pressure side bearing chamber 26 and the oil recovery hole 27, and is provided at a position before the working chamber communicates with the discharge port 6.

Bも同様、後述の低圧側ベアリング室33に溜
つた低圧側ベアリング18の潤滑油等を回収する
孔で、同じく作用室に連通し、前記作用室が吐出
口6に連通する以前の位置に開口する。
Similarly, B is a hole for collecting lubricating oil, etc. of the low pressure side bearing 18 accumulated in the low pressure side bearing chamber 33, which will be described later. do.

なお、中央の交叉線に沿い、その両側に穿設さ
れている複数の油噴射孔29は、シリンダ内壁と
スクリユー歯先面との摺動面の潤滑とシールを行
うための潤滑油噴射孔である。
The plurality of oil injection holes 29 drilled on both sides of the central intersection line are lubricant injection holes for lubricating and sealing the sliding surface between the cylinder inner wall and the screw tooth tip. be.

再び第3図に戻つて、図中、給油孔23に供給
された高圧潤滑油は、給油孔24等を通つて、各
ロータ回転軸のブツシユに設けられた油溝に導か
れ、ここから溢れた潤滑油は、一方にはブツシユ
周面と端板11に穿設した軸孔との間の摺動面の
ラビリンスを潤滑、シール化して作用室からの高
圧ガスの漏洩を防ぎ、他方は、高圧側ベアリング
側に溢れ出して並列する各ボールベアリング17
1、17−2を強制潤滑し、ベアリングの回転に
伴なう発熱を吸収して、その後流出し高圧側ベア
リング室26に滞留する。
Returning to FIG. 3 again, in the figure, the high-pressure lubricating oil supplied to the oil supply hole 23 is guided to the oil groove provided in the bush of each rotor rotating shaft through the oil supply hole 24, etc., and overflows from there. On the one hand, the lubricating oil lubricates and seals the labyrinth of the sliding surface between the bushing peripheral surface and the shaft hole bored in the end plate 11 to prevent leakage of high pressure gas from the working chamber, and on the other hand, Each ball bearing 17 overflows to the high pressure side bearing side and is arranged in parallel.
-1 and 17-2 are forcibly lubricated to absorb the heat generated by the rotation of the bearings, and then flow out and stay in the high pressure side bearing chamber 26.

さきに述べたとおり、高圧側ベアリング室26
に溜つた潤滑油は油回収孔27を通つてシリンダ
ー10内壁に開口する回収孔Aに導かれ、ここで
低圧側作用室内のガス媒体に混合し、やがて吐出
口6、吐出室20より膨張機外へ排出される。
As mentioned earlier, the high pressure side bearing chamber 26
The lubricating oil accumulated in the tank is led through the oil recovery hole 27 to the recovery hole A that opens on the inner wall of the cylinder 10, where it mixes with the gas medium in the low-pressure side working chamber, and eventually flows through the discharge port 6 and the discharge chamber 20 to the expander. Expelled outside.

高圧側ベアリング室26内に滞留した潤滑油の
中には高圧ガス媒体が大量に溶け込んでいる(冷
媒ガスを作用流体として使用した場合)から、同
室内に溜つた潤滑油が回収孔Aから低温・低圧の
作用室内に回収されたときに油から溶解ガスが蒸
発して作用室内でガス膨張作用を奏し、エネルギ
回収のために一役担うこととなる。
Since a large amount of high-pressure gas medium is dissolved in the lubricating oil accumulated in the high-pressure side bearing chamber 26 (when refrigerant gas is used as the working fluid), the lubricating oil accumulated in the same chamber is released from the recovery hole A at a low temperature. - When the oil is collected in the low-pressure working chamber, dissolved gas evaporates from the oil and causes gas expansion within the working chamber, playing a role in energy recovery.

また、回収孔Aから潤滑油を作用室内に噴射さ
せるために、シリンダ内壁とスクリユー歯先面と
の摺動面の潤滑およびシール作用を生じる。
Furthermore, since the lubricating oil is injected into the working chamber from the recovery hole A, a lubrication and sealing action is produced on the sliding surface between the cylinder inner wall and the screw tooth tip.

膨張室噴射用(第三系統) 第2図を参照して、図中、10は、前述したよ
う作用室の外壁を形成する縦断面が眼鏡形もしく
は分銅形のシリンダで、その眼鏡形断面の円弧の
交叉線に近い壁面を貫き、それぞれロータに設け
たスクリユーの歯の進行方向、好ましくはスクリ
ユー歯先の移動方向に傾けて複数本の潤滑油噴射
孔29を穿設する。
For expansion chamber injection (third system) Referring to Fig. 2, numeral 10 in the figure is a cylinder with a spectacle-shaped or weight-shaped longitudinal section that forms the outer wall of the action chamber as described above; A plurality of lubricating oil injection holes 29 are drilled through the wall surface near the intersection line of the circular arcs and are inclined in the direction of movement of the teeth of the screw provided on the rotor, preferably in the direction of movement of the tips of the screw teeth.

油噴射孔29の外端は、シリンダ10外側に設
けた潤滑油貯溜室に開口しており、同室には要す
れば熱交換器S1内の加熱パイプを通つて加熱さ
れ、ポンプP2により加圧された潤滑油を給油孔
28を通して供給し、噴射孔29を通してロータ
の回転に伴ないスクリユー歯が進行する方向に向
つて作用室内に高温潤滑油を噴射する。噴射孔2
9は、またロータのスクリユー歯の噛合線付近の
シリンダ壁面に開口するから作用室内に噴射され
た潤滑油の一部は、噛合線側にも導かれ、噛合摺
動面の潤滑およびシール作用を奏する。
The outer end of the oil injection hole 29 opens into a lubricating oil storage chamber provided on the outside of the cylinder 10, which is heated if necessary through a heating pipe in the heat exchanger S1 , and is heated by the pump P2. Pressurized lubricating oil is supplied through the oil supply hole 28, and high-temperature lubricating oil is injected into the working chamber through the injection hole 29 in the direction in which the screw teeth advance as the rotor rotates. Injection hole 2
9 also opens on the cylinder wall near the meshing line of the screw teeth of the rotor, so a part of the lubricating oil injected into the working chamber is also guided to the meshing line side, providing lubrication and sealing effects on the meshing sliding surface. play.

第5図を参照して、図面は、雌ロータ14のス
クリユー歯に直交する平面に沿つて切断して示す
一部断面図で、図中、10はシリンダ、14は雌
ロータ、29は、シリンダ壁を貫いて斜めに設け
られた潤滑油噴射孔、30は、雌ロータのスクリ
ユー歯先面の突出条、矢印は、ロータの回転に伴
なうスクリユー歯の移動方向を示す。歯と歯の間
の溝部とシリンダ内壁面によつて区画された空間
が作用室で、それぞれガス媒体が充満している
が、ロータ進行方向上流側の作用室内のガスがよ
り高温・高圧であつて下流側のそれほど、低温・
低圧になつている。
Referring to FIG. 5, the drawing is a partial sectional view taken along a plane orthogonal to the screw teeth of the female rotor 14, in which 10 is a cylinder, 14 is a female rotor, and 29 is a cylinder. A lubricating oil injection hole 30 diagonally provided through the wall is a protruding line on the top surface of the screw tooth of the female rotor, and an arrow indicates the direction of movement of the screw tooth as the rotor rotates. The space defined by the groove between the teeth and the inner wall of the cylinder is the working chamber, and each is filled with a gas medium. The lower the temperature on the downstream side, the lower the temperature.
It's getting low pressure.

噴射孔29から噴射された潤滑油は、図示のよ
うにスクリユー歯の突条30の進行方向の後側か
らシリンダ内壁面とスクリユー歯先面との間に噴
射して高圧作用室との区画する突条30の摺動面
を潤滑かつシールして高温・高圧ガスの漏洩を防
ぐと共に、ロータの高速回転に伴ない潤滑油が突
条30の移動に従つて行けず高圧側で油膜が保て
ない傾向が生じないよう突条の移動方向に沿つて
噴射するようにしている。
As shown in the figure, the lubricating oil injected from the injection hole 29 is injected from the rear side in the advancing direction of the protrusion 30 of the screw tooth between the cylinder inner wall surface and the screw tooth tip surface to partition it from the high pressure action chamber. The sliding surface of the protrusion 30 is lubricated and sealed to prevent leakage of high-temperature and high-pressure gas, and as the rotor rotates at high speed, the lubricating oil cannot follow the movement of the protrusion 30 and maintain an oil film on the high-pressure side. The injection is made along the direction of movement of the protrusions so as not to cause a tendency for the protrusions to move.

作用室内に噴射された高温潤滑油は膨張室内の
潤滑およびシール作用を果した後、ガス媒体と混
合して、ガスと一緒に吐出口6から機外に排出さ
れる。
The high-temperature lubricating oil injected into the action chamber performs a lubricating and sealing action in the expansion chamber, then mixes with the gas medium and is discharged from the discharge port 6 to the outside of the machine together with the gas.

低圧側ベアリングの潤滑(第四系統) 第2図および第3図を参照して、図中、12は
低圧側端板であつて、ローラベアリング18,1
8を保持し、前記ベアリングは低圧側端板を内側
から貫いてロータ1314の回転軸16が延長す
る頚部を軸支する。低圧側端板12側の構践は高
圧側端板のそれと殆んど相違しないが、雄ロータ
13の回転軸16が機外に延長しているため、前
記軸と低圧側ベアリング室33を形成する蓋板3
2との間にメカニカルシール36が設けられるこ
と、および低圧側端板12には、その内側端面に
吐出口6を、それに続いて吐出口20が連通して
いる点、若干の差異がある。
Lubrication of Low Pressure Side Bearing (Fourth System) Referring to FIGS. 2 and 3, 12 is a low pressure side end plate, and roller bearings 18, 1
8, and the bearing passes through the low-pressure side end plate from the inside and pivotally supports the neck portion of the rotor 1314 from which the rotating shaft 16 extends. The configuration of the low-pressure side end plate 12 side is almost the same as that of the high-pressure side end plate, but since the rotating shaft 16 of the male rotor 13 extends outside the machine, it forms a low-pressure side bearing chamber 33 with the shaft. cover plate 3
There are some differences in that a mechanical seal 36 is provided between the low-pressure end plate 12 and the low-pressure side end plate 12, and that the discharge port 6 is connected to the discharge port 6 on the inner end surface of the low-pressure end plate 12, and the discharge port 20 is connected to the discharge port 6.

給油孔31は端板12を貫いて回転軸16のブ
ツシユに衝き当るまで設けてあり、同孔31から
供給され、た高圧の潤滑油は、各ロータ回転軸の
ブツシユ周面と端板12との間の摺動面を潤滑、
シールする一方、低圧側ベアリング18を通つて
これを強制潤滑し、低圧側ベアリング室33に溜
る。低圧側ベアリング室33は油回収孔34を介
してシリンダ10内壁に開口した回収孔Bに連通
されていて、室33に滞留した潤滑油は回収孔3
4およびBを通つて低圧側作用室に射出し、そこ
でガス媒体と混同して吐出口6から吐出室20に
排出される。
The oil supply hole 31 is provided until it penetrates the end plate 12 and hits the bushing of the rotary shaft 16. Lubricates the sliding surfaces between
While sealing, the oil is forcibly lubricated through the low-pressure side bearing 18 and accumulated in the low-pressure side bearing chamber 33. The low-pressure side bearing chamber 33 is communicated with a recovery hole B opened in the inner wall of the cylinder 10 via an oil recovery hole 34, and the lubricating oil stagnant in the chamber 33 is transferred to the recovery hole 3.
4 and B into the low-pressure side working chamber, where it is mixed with the gas medium and discharged from the discharge port 6 into the discharge chamber 20.

その作用および効果は、高圧側ベアリング潤滑
の場合と殆んど変りがない。
Its action and effect are almost the same as in the case of high-pressure side bearing lubrication.

メカニカルシールの潤滑(第五系統) 第3図を参照して、回転軸16が低圧側ベアリ
ング室33の蓋板32を貫通する部分には蓋板に
穿設された貫通孔と回転軸との間にシール材35
が詰められているが、さらに外側にメカニカルシ
ール取付板38をねじ止めして、同板38と軸1
6との間をメカニカルシール36によつてシール
する。
Mechanical seal lubrication (fifth system) With reference to FIG. Seal material 35 between
The mechanical seal mounting plate 38 is screwed to the outside, and the mechanical seal mounting plate 38 and the shaft 1 are
6 is sealed by a mechanical seal 36.

取付板38には給油孔37を設けて、ここに熱
交換器S1の加熱パイプ3から要すれば高温・高圧
の潤滑油を圧入し、メカニカルシール36を潤滑
した後、メカニカルシール室に充満してシール材
35に滲透して低圧側ベアリング室33に移動、
滞留し、低圧側ベアリング潤滑油と合体する。
The mounting plate 38 is provided with an oil supply hole 37, into which high-temperature and high-pressure lubricating oil is pressurized if necessary from the heating pipe 3 of the heat exchanger S1 , and after lubricating the mechanical seal 36, the mechanical seal chamber is filled. and permeates into the sealing material 35 and moves to the low pressure side bearing chamber 33.
It stays and combines with the low-pressure side bearing lubricating oil.

〔実施例〕〔Example〕

今、本発明の一実施例を図面に沿つて説明する
と下記のとおりである。
An embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明給油装置を施したスクリユー
型ガス流体機械の膨張機を原動機として、工場廃
熱を利用して構成した発電システムの概略図を示
し、図中、熱交換器S1には一方に工場から排出さ
れる高温流体を通すパイプ1が設けられ、他方か
らポンプP1を介して送給される液状の冷媒(こ
こではフレオンガス、R−114)を加熱して気化
させ、高温・高圧ガスに変える蒸発器2が設置さ
れている。熱交換器S1にはさらに、ポンプP2
介して送給される潤滑油を高温に加熱するための
パイプ3が設けられる。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a power generation system configured using factory waste heat, with an expander of a screw-type gas fluid machine equipped with the oil supply device of the present invention as the prime mover. A pipe 1 is installed on one side for passing high-temperature fluid discharged from the factory, and a liquid refrigerant (Freon gas, R-114 in this case), which is supplied from the other side via a pump P 1 , is heated and vaporized to reach a high temperature.・An evaporator 2 is installed to convert into high-pressure gas. The heat exchanger S 1 is further provided with a pipe 3 for heating the lubricating oil fed via the pump P 2 to a high temperature.

なお、パイプ1を通過した高温流体の熱エネル
ギーは、熱交換器S1によつて冷媒の気化および加
熱・昇圧ならびに潤滑油の加熱のために用い尽さ
れて低温流体となり熱交換器S1より排出される。
Note that the thermal energy of the high-temperature fluid that has passed through the pipe 1 is used up by the heat exchanger S 1 to vaporize, heat, and pressurize the refrigerant, and to heat the lubricating oil, and becomes a low-temperature fluid from the heat exchanger S 1 . be discharged.

熱交換器S1内で気化し高温・高圧になつた冷媒
ガスは、スクリユー膨張機4の吸入口5側に導か
れる。作用室内でで膨張してスクリユー・ロータ
を回転させた高温・高圧の冷媒ガスは低温・低圧
になつて膨張機の吐出口6側から排出されて分離
タンク7内に送込まれ、ここで冷媒ガスと潤滑油
とが分離して、冷媒ガスは熱交換器S2内に設置し
た凝縮器8を通つて液化し、その後ポンプP1
吸込側から吸込まれて加圧流体となり、熱交換器
S1の蒸発器2内に送給される。
The refrigerant gas vaporized in the heat exchanger S 1 to a high temperature and high pressure is guided to the suction port 5 side of the screw expander 4 . The high-temperature, high-pressure refrigerant gas that expands in the action chamber and rotates the screw rotor becomes low-temperature and low-pressure and is discharged from the discharge port 6 side of the expander and sent into the separation tank 7, where the refrigerant is The gas and lubricating oil are separated, and the refrigerant gas passes through the condenser 8 installed in the heat exchanger S 2 and liquefies, and then is sucked in from the suction side of the pump P 1 to become a pressurized fluid, and the refrigerant gas is liquefied through the condenser 8 installed in the heat exchanger S 2.
It is fed into the evaporator 2 of S1 .

高温・高圧の冷媒ガスによつて駆動された膨張
機4のスクリユーロータは、発電機9を回して電
気を起す。
The screw rotor of the expander 4, which is driven by high-temperature, high-pressure refrigerant gas, turns the generator 9 and generates electricity.

熱交換器S2内には別に海水などを低温熱源とす
る流体を導入して、冷媒ガスの通る凝縮器8を冷
却し、これを凝縮、液化させている。
A fluid using seawater or the like as a low-temperature heat source is separately introduced into the heat exchanger S 2 to cool the condenser 8 through which the refrigerant gas passes, and condense and liquefy it.

他方、熱交換器S1内に設けられた潤滑油加熱パ
イプ3内を流れて高温に加熱された潤滑油は、こ
れを5つの系統に分けて膨張機内に供給し、摺動
面の潤滑およびシール作用等に用いる。
On the other hand, the lubricating oil that flows through the lubricating oil heating pipe 3 installed in the heat exchanger S1 and is heated to a high temperature is divided into five systems and supplied to the expander to lubricate the sliding surfaces and Used for sealing, etc.

すなわち、そのは、高温・高圧の冷媒ガスの
スクリユー膨張機4の吸入側端面シールのため
に、膨張機の吸入室内のガス流体に噴射し、その
は、膨張機のスクリユー回転軸の高圧側ベアリ
ング潤滑用に膨張機端板内に送給し、は、膨張
機の作用室内の摺動面の潤滑およびシール用とし
て同室内に噴射し、そのは、膨張機のスクリユ
ー回転軸の低圧側ベアリング潤滑用として膨張機
端板内に送給し、Vは、膨張機のメカニカシール
用に圧入する。それらの膨張機内に送給された潤
滑油は、上記のように冷媒ガスに混入したまま膨
張機内部を移動し、吐出口6から諸共、排出され
て分離タンク7内に収容されている間に気液分離
が行われ、ここで分離され潤滑油はタンンク7の
底部からポンプP2によつて吸入され加圧されて、
熱交換器S1の潤滑油加熱パイプ3に送給される。
That is, in order to seal the suction side end face of the screw expander 4 of high temperature and high pressure refrigerant gas, it is injected into the gas fluid in the suction chamber of the expander, and the high pressure side bearing of the screw rotation shaft of the expander is injected into the gas fluid in the suction chamber of the expander. is fed into the end plate of the expander for lubrication, and is injected into the same chamber to lubricate and seal the sliding surfaces in the working chamber of the expander, and is used to lubricate the low-pressure side bearing of the screw rotation shaft of the expander. It is fed into the expander end plate for use, and the V is press-fitted for the mechanical seal of the expander. The lubricating oil fed into the expanders moves inside the expanders while being mixed with the refrigerant gas as described above, and is discharged from the discharge port 6 and stored in the separation tank 7. Gas-liquid separation is performed, and the separated lubricating oil is sucked in from the bottom of the tank 7 by a pump P2 and pressurized.
It is fed to the lubricating oil heating pipe 3 of the heat exchanger S1 .

熱交換器S1のパイプ3内を通つた高温潤滑油の
その後の作動は前述したとおりである。
The subsequent operation of the hot lubricating oil passed through the pipe 3 of the heat exchanger S 1 is as described above.

かくして、冷媒ガスおよび潤滑油の流れはクロ
ーズド・サイクルを構成している。
The flow of refrigerant gas and lubricating oil thus constitutes a closed cycle.

スクリユー膨張機における潤滑・シール油の供
給手段は以上述べたとおりの構成より成る。
The means for supplying lubricating and sealing oil in the screw expander is constructed as described above.

なお、上記技術の説明は、冷媒ガスを作動源流
体とし、工場廃熱利用の発電装置に使用したスク
リユー膨張機の給油装置の実施例に沿つて述べた
が、スクリユー膨張機に用いられる高圧ガス源は
必ずしも冷媒ガスに限られるものではない。
The above technology has been explained using refrigerant gas as the working fluid and is based on an example of a refueling device for a screw expander used in a power generation device that utilizes factory waste heat. The source is not necessarily limited to refrigerant gas.

たとえば圧搾空気を使用する場合は、吸入側端
面シールおよび作用室内へ供給する潤滑兼シール
用液体に“水”を選択することができる。ただ
し、この際はベアリグの潤滑手段を別系統にする
ことを要する。
For example, when compressed air is used, "water" can be selected as the lubricating and sealing liquid supplied to the suction side end seal and the working chamber. However, in this case, it is necessary to use a separate system for lubricating the bearing rig.

また、本発明のスクリユー膨張機の使用領域
も、上述実施例の説明に制限されるものではな
く、要するにに定常的に多量の高圧ガス流体源が
得られる状態のもとであれば、特に支障のない限
り、何時、如何なる環境下でも実施可能であり、
それに伴なつて本発明給油装置は、当該スクリユ
ー膨張機の効率を向上させ、かつ、耐用年数を大
幅に延長させる効果を奏するものである。
Further, the range of use of the screw expander of the present invention is not limited to the explanation of the above embodiments, and in short, it is particularly important to use the screw expander under conditions where a large amount of high-pressure gas fluid source is constantly available. It can be carried out at any time and under any environment unless
Accordingly, the oil supply device of the present invention has the effect of improving the efficiency of the screw expander and significantly extending its service life.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明装置は、以上述べたとおりの構成を備え
るので、高温・高圧ガス流体の吸入側端面におけ
る作用室からの漏洩を攻効果的に防止すると共
に、前記端面における摺動面のシールによつて吸
入室における同流体の無用な圧力低下を防止する
一方、シリンダ内側へ噴射する潤滑・シール用液
体と相俟つて作用室相互を区画する摺動面の潤滑
とシール作用を確実にして、作用室相互間のガス
の漏洩を最小限にとどめ、また、スクリユー・ロ
ータの機械的回転抵抗を極力小さくし、ガスの圧
力低下を可及的に防止するなど、種々の機会にエ
ネルギーの有効利用を図ることにより、効率の高
いスクリユー膨張機を実現させ、さらに、膨張機
全体機構における摺動面の摩耗量を減少させて無
開放連続運転時間および耐用年数の延長をもたら
すところの給油装置を提供することができる。
Since the device of the present invention has the configuration as described above, it effectively prevents leakage of high-temperature, high-pressure gas fluid from the action chamber at the suction side end face, and also seals the sliding surface at the end face. This prevents unnecessary pressure drop of the same fluid in the suction chamber, and together with the lubricating and sealing liquid injected into the cylinder, it ensures the lubrication and sealing of the sliding surfaces that separate the working chambers. We aim to utilize energy effectively in various ways, such as minimizing gas leakage between each other, minimizing the mechanical rotational resistance of the screw rotor, and preventing gas pressure drops as much as possible. To provide a lubricating device which realizes a highly efficient screw expander and further reduces the amount of wear on sliding surfaces in the entire mechanism of the expander, thereby extending the continuous operation time without opening and the service life. Can be done.

なお、本給油装置に熱交換器を付設して、予め
加熱したシール・潤滑油液を直接、吸入室または
作用室内に噴射すれば、作用室における高圧ガス
のポリトロープ工程にエルギーを追加し、ガスの
圧力低下を可及的に防止し、エネルギーの有効利
用を図ることも可能である。
In addition, if a heat exchanger is attached to this oil supply device and the preheated seal/lubrication oil liquid is injected directly into the suction chamber or the action chamber, energy will be added to the polytropic process of the high-pressure gas in the action chamber, and the gas will be It is also possible to prevent the pressure drop as much as possible and aim for effective use of energy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明装置が施されたスクリユー型
流体機械の膨張機を原動機として使用した工場廃
熱利用発電システムの系統図、第2図は、前記膨
張機の雄ロータの回転軸を含む平面により切断し
て示す横断面図、第3図は、同膨張機の平断面図
第4図は、膨張機のシリンダ内壁および作用室の
展開図、第5図は、膨張機の雌ロータのスクリユ
ー歯に直交する平面で切断して示す一部横断面図
である。 4……スクリユー膨張機、5……吸入口、6…
…吐出口、10……シリンダ、11……高圧側端
板、12……低圧側端板、13……雄ロータ、1
4……雌ロータ、15,16……回転軸、17…
…高圧側ベアリング、18……低圧側ベアリン
グ、19……吸入室、20……吐出室、21……
噴射ノズル、23,28,31および37……給
油孔、26……高圧側ベアリング室、27,3
4,AおよびB……油回収孔、29……油噴射
孔、30……突条、33……低圧側ベアリング
室、35……シール材、36……メカニカルシー
ル。
Fig. 1 is a system diagram of a power generation system using factory waste heat that uses an expander of a screw-type fluid machine equipped with the device of the present invention as a prime mover, and Fig. 2 shows the rotating shaft of the male rotor of the expander. 3 is a cross-sectional view of the expander, FIG. 4 is a developed view of the cylinder inner wall and working chamber of the expander, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the female rotor of the expander. FIG. 3 is a partial cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the screw teeth. 4...screw expander, 5...intake port, 6...
...Discharge port, 10...Cylinder, 11...High pressure side end plate, 12...Low pressure side end plate, 13...Male rotor, 1
4... Female rotor, 15, 16... Rotating shaft, 17...
...High pressure side bearing, 18...Low pressure side bearing, 19...Suction chamber, 20...Discharge chamber, 21...
Injection nozzle, 23, 28, 31 and 37... Oil supply hole, 26... High pressure side bearing chamber, 27, 3
4, A and B...Oil recovery hole, 29...Oil injection hole, 30...Protrusion, 33...Low pressure side bearing chamber, 35...Seal material, 36...Mechanical seal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 スクリユー型流体機械において、吸入する高
圧ガス流体を受入れ、容積を変化させる作用室を
区画する部材相互の摺動面のシールおよび潤滑の
ため、ノズルを介してシリンダー内側に噴射すシ
ール潤滑用液体の供給系統を、少なくとも高圧ガ
ス流体の吸入室の端面、スクリユーロータを支承
する高圧側ベアリング、同じく低圧側ベアリン
グ、作用室およびメカニカルシールの5系統に分
割・供給することを特徴とするスクリユー膨張機
の給油装置。
1 In a screw-type fluid machine, a seal lubricating liquid that is injected into the inside of a cylinder through a nozzle to seal and lubricate the sliding surfaces of the members that define the working chamber that accepts the high-pressure gas fluid to be sucked in and changes its volume. A screw expansion system characterized by dividing and supplying the supply system into at least five systems: an end face of a suction chamber for high-pressure gas fluid, a high-pressure side bearing that supports the screw rotor, a low-pressure side bearing, an action chamber, and a mechanical seal. Aircraft refueling system.
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