JPH03505901A - 液封圧縮機 - 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】 液封圧縮機 本発明は液封圧縮機および真空ポンプに関する。

公知の液封圧縮機は、偏心して取付けられたロータを内部にもつケーシングを有 している。このケーシングは、ロータの遠心力によってケーシングの周囲に沿っ て回転させられる液体を含んでいる。ロータは偏心して取付けられているので、 ロータが回転するにつれ、液体軸の内側表面はロータ動翼の間隙の中を上下に動 く、液体の輪が外方に動いて間隙の底面から離れる時、間隙は気体入口に接続さ れる。液体軸と間隙の底面との距離が最小になる時、間隙は出口に接続される。

圧縮段階の間、間隙の底面にある開口部は閉じられ、その時、間隙に突入する液 体が気体を圧締する。

少量の液体が気体と共に圧縮機から出るので、それに相当する量を常時補充しな ければならない。

液封圧縮機はプロセス産業、殊に大量の気体を移送する場合に使用される。気体 が固体不純物を含む時、これらのポンプが殊に役立つ。

１つの液封圧縮機が米国特許第３１５４２４０号明細書に示されている。

この公知の液封圧縮機は固有の５実質的に一定の圧力比を有す−る。このことは 、圧縮機が設計値と異なる圧力比で運転される時に、余分の動力が必要であるこ とを意味する。さらに、一定の圧力比は、入口と出口で圧力差が無い場合、ポン プの始動時に問題を生ずる。

そこで、特許請求の範囲に、より詳しく定義される液封圧縮機が発明された。

本発明の液封圧縮機のロータは動翼が取付けられているフランジを備える。動翼 は反対端にてリングフランジによって相互に連結されている。圧縮される気体は ロータの圧縮区域から、壁隔能された、車軸とロータの間の円環形空間に導かれ 、そこから出口に導かれる。

本発明の特徴の１つは、実際の排出の前に、弁を備えた多数の中間出口が円環形 空間の壁に存在することである。

本発明の特徴の１つは、圧縮機ケーシングがロータと同じ方向に回転するドラム であることである。

本発明の特徴の１つは、動翼が導入区域にて液体軸から分離することである。

本発明の特徴の１つは、冷却液を動翼間隙に噴射することのできる冷却系統を圧 縮機が備えていることである。

本発明の特徴の１つは、圧縮機の出口側から入口側へ、弁を備えた連結通路を有 することである。

本発明の特徴の１つは、ロータの外側で、ケーシングに案内板があることである 。

本発明の特徴の１つは　導入段階にある間隙がみぞによって導入室に接続される ことである。

本発明の有利な特徴のいくつかを以下に詳しく説明する。

概略図は側投影図で、 第１図は、車軸に平行に、すなわち前面から見た、本発明による液封圧縮機の図 、 第２図は、第１図の圧縮機の別の細部の、前面から見た図、 第３ａ図は、本発明による別の圧縮機の、側面図から見た図、 第３ｂ図は、第３ａ図の圧縮機の前面から見た図、第４図は、第３図の一細部の 拡大図である。

第５図は、本発明による第３の圧縮機の、前面から見た図、 第６図は、本発明による第４の圧縮機の、側面から見た図、 第７図は、本発明による第５の圧縮機の、前面から見た図、 第８図は、本発明による圧縮機の接続を示す図である。

第１図に示す液封圧縮機は、固定された円筒形ケーシング１と、偏心して回転す る軸５に取付けられたロータ６とを有する。ロータ６は、軸５に平行な動翼８が 取付けられる端フランジを有する。動ＩＩｔ８の他端はリングフランジ９と連結 されている。動翼８と軸５の間に円環形空間があり、この空間は、軸５からと動 翼８間の間隙から壁によって隔離されている。

円環形空間は壁２３によって３個の扇形空間に分割されている。扇形部分１０． １は入口通路に、扇形部分１０．３は出口通路に、そして扇形部分１０．２は出 口通路１０．３より圧力が低いことの有り得る、別の出口通路に接続される。

ケーシング１内に液体が存在する。ロータ６が回転するにつれて、遠心力は液体 がケーシング１の周囲に輪を形成するようにする。ロータ６が回転する時、動Ｎ ８が最低位置にある時はその先端がかろうじて液体に触れる程度の液体の体積で ある。上方位置では液体は動翼間隙の底面に触れる。液体軸の内側表面は線１９ で表わされる。

圧縮される気体は導入通路に沿って円環形空間の部分１０．１に導かれる。部分 １０．１は導入段階の動翼間隙に接続されている。動翼間隙が導入段階から圧縮 段階に進むにつれ、間隙内に入る液体が気体を圧縮し始める。

特表平３−５０５９０１　（３） 最高位置にある時、間隙は円環形空間１０．３に接がる排出口１５を通過する。

実際の排出口の前方に、弁２１を備えた若干数の中間出口２０があり、その幾つ かは円環形空間１０．３に接がり、他は円環形空間１ｏ、２に接がっている。

弁２１は逆止め弁又は積極的に制御される弁であることができる。弁２１は圧縮 されている気体が出口通路の圧力よりも本質的に高い圧力まで圧縮されるのを防 止する。これは、殊に圧縮機を真空ポンプとして使用する時に、始動を容易する 。

第１図の圧縮機から、圧縮される気体のある分は最終圧力よりも低い圧力で排出 されることができる。

第２図は排出壁２３によって２個の部分に分割される代替の円環形空間を示す、 第１の部分１０．２は中間排出口２０゛を介して圧縮区域に接続される。圧縮さ れる気体のある部分は最終圧力よりも低い圧力にて第１の部分から排出されるこ とができる。これは多くの循環過程において重要な利点である。この装置を用い ることにより、例えばヒートポンプの効率を良くすることが可能である。

第２図は逆止め弁２１の例を示している。弁２１は、壁の外面に向かって細（な る円錐形開口部と、対応する弁体２４とを有している。弁体２４はばね２５によ って制御される。円環形空間１０．２の圧力が高いと、弁体２４は開口部の縁に 押しつけられる。

圧縮機はまた冷却系統２２を備え、これを用いて望ましくは液体軸を構成する液 体と同じ冷却液を圧縮段階中の動Ｘ間隙に噴射することができる。

冷却系統２２は、円環形空間の壁に取付けられた口とノズルを有し、円環形空間 １０．２を通過する管を含む。

第３ａ図および第３ｂ図に示すように、軸２に取付けられてケーシング１とロー タ６の間で回転するドラム３を設けることにより、圧縮機の効率を実質的に高め ることができる。こうすると、液体リングの、ケーシングに対する速度を減する ことができるので、液体軸の周囲の摩擦は実質的に減少する。ドラム３とロータ ６が同じ周速度で回転していると、速度の違いは偏心によって生ずる滑りだけと なる。

摩擦が減ずれば、回転速度をそれぞれに応じて増すことができる。よって、より 高い圧力比とより高い背圧を用いることが可能となる。そのうえ、より高い遠心 力はより高い容量範囲にわたって速度を調節することを可能にするが、圧力差は 出口と入口の間で液体軸の厚さを実質的に変化させない。

第３ａ図および第３ｂ図に示す圧縮機は、固定された円筒形ケーシング１、軸受 と共にケーシング１に取付けられたトラム軸２、および軸２の端に固定されたケ ーシング１内で回転する円筒形ドラム３を有する。

ドラム軸２から最も遠く離れた端の中心に開口部４がある。反対側にロータ軸５ があり、これはドラム軸２の上方に配！されている。ドラム内側に配置されたロ ータ６がこの軸５上で回転する。ロータ６は軸５の端に取付けられた端フランジ ７を備えている。開口部４の方に向く動翼８が端フランジ７に固定されている。

動翼８の反対端はリングフランジ９によって相互に連結されている。動翼８と軸 ５の間に円環形空間１０があり、この空間は端フランジ７にある開口部１１を通 してドラムに接続されている。圧縮される気体の入口ソケット１２がケーシング １に取付けられている。気体は軸５に近いドラム端にある開口部１３を通してド ラム３に入る。

円環形空間１０に排出通路１４が配置され、これは出口１５を介してロータ６の 最高位の間隙に接続されている。排出通路１４から壁で隔離されて、円環形空間 １０の下部が、入口１７を介して、導入段階にあるロータの間隙に接続されてい る入口通路１６を形成している。

動ｘ８の高さはロータ６の軸５の軸受端において、その他端におけるよりも高い ので、円環形空間は円錐形である。このことは、軸５の反対端にてケーシング３ の最高部における液体軸の内部表面１９がフランジ６と羽根８の下縁よりも下方 にあることを意味する（第４図）、この特徴は、フランジ６の下縁にねし山を作 ることによってフランジ６と吐出通路１４の壁１８との間の隙間を密封するのに 利用される。このねじ山はドラム３から圧縮空間に水を押し出す役目をする。

軸２のシール２６および軸５のシール２７はケーシング１の外側から修理し得る ように配置されている。

トラム３に入る気体は開口部１１を通して円環形空間１０に流れ、そこから入口 開口部１７を通って導入段階の動翼８の間隙に流れる。

間隙が開口部１７から離れるにつれて、間隙に突入する液体は気体を気体が排出 口１５を通って排出通路１４に流れる排出口１５にて間隙が最高位置に達するま で圧縮し始める。

第３ａ図および第３ｂ図に示す応用はロータ６の圧縮区域に、弁で閉鎖される中 間出口（第３ｂ図）を有することもできる。最後の排出口も弁で閉じることがで きる。中間開口部は異なる圧力の気体を別々の排出通路に抽出するのに使用する ことができる。

滑りを少なくするために、ロータ６およびドラム３にリブ４５．４６が設けられ ている。この代りに、ドラム３とロータ６を相互に対して積極的に誘導して回転 させることもできる。

特表平３−５０５９０１（４） 第５図に示す応用において、ロータ６とドラム３の偏心量が増加され、ロータ直 径はそれに応じて減じており、そのため導入区域において動翼８の先端は液体軸 との接触を失う。この場合、気体をロータ６の周囲にわたって供給することがで きる。この装置においても、当然、中間出口、冷却系統２２および回転ドラム３ を用いることが可能である。

第５図に示す応用において、排出口のあとの真空発生区域内の円環形空間１０の 外側表面上に溝状の真空逃し通路２８がある。これらの通路２日は導入区域を、 出口を通り過ぎたばかりの間隙に接続する。このようにして、密封液体の蒸発が 防止され、運転がより滑らかになる。

導入区域において液体軸がロータ６から離されて、ロータ６の周囲に気体が導か れる装置において、同じドラム３の中に数個のロータ６を設けることができる。

そのような応用が第６図に示されている。そこにはドラム３の中に３個のロータ ６がある。

第６図に示す応用において、容積効率を良くするために、ケーシング１に取付け られた案内板２９が用いられている。これらの案内板２９はその後縁が液体軸に 接触するように、ロータ６の圧縮区域の直前に配置されている。案内板２９の内 側の縁３１は曲線形で、ロータ６の外周に接している。案内板２９の目的は、圧 縮されている気体が未だ液体軸によって密封されていない間隙から排出されるの を防止することにある。

案内板２９°は第５図に示すような構成にも使用することができる。第７図に示 す装置において、回転ドラム３の軸２は両端の軸受と共にケーシング１に取付け られている。ドラム３は２個のフランジ３２によって軸２の中心に固定されてい る。フランジ３２の間の空間は開口部３３を介してケーシング１に、また開口部 ３４を介してドラム３に接続されている。このように作られた両方のドラム３内 に、相互に偏心して３個のロータ６が存在する。

第８図は液封圧縮機を接続する構造を示している。

圧縮される気体はライン３６から圧縮機３５に送られる。補給の液体は制御弁３ ７を備えたライン３８から供給される。圧縮された気体およびそれに含まれる密 封液体は分離タンク３９に供給される。タンク３９の中で密封液体は気体から分 離されて冷却器４０を経て圧縮機３５に戻される。気体は分離タンク３９から、 逆止め弁４１を備えた排出ライン４２に供給される。

排出ライン４２は連結ライン４３を介して供給ライン３６に接続されている。連 結ラインに絞り弁４４が設けられている。圧縮機を始動する時、絞り弁４４は開 いている。弁４４は徐々に絞られて、圧縮機は所要の排出圧に達する。

補正層の写し１羽訳交）邊工） （将ａ千活鵠１３牛釆の３ｐ 平成２年１２月７日

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも一端の中心に開口部が設けられている円筒形ケーシング（１，３ ）と、 前記ケーシングの縦軸線に平行で、前記ケーシング開口部を通して偏心して配置 された軸（５）と、前記軸に取付けられた端フランジ（７）を有し、前記軸上に あって前記ケーシング内で回転するロータ（６）であって、前記軸に平行にロー タに取付けられて他端がリングフランジ（９）と連結された動翼（８）を有する ロータ（６）と、 前記ロータと前記軸との間にあって、円筒状外壁と端壁によって前記ケーシング から分離された円環形空間（１０）とを有し、 回転する前記ロータにより前記ケーシングの周囲に輪が形成される液体で前記ケ ーシングが満たされること、 回転方向に見て前記液体輪（１９）の内側表面が前記円環形空間の外壁に接近す る区域である圧縮区域の端末にて、前記円環形空間の外壁内にある排出口（１５ ）と、 前記ケーシングの端にある開口部を通して前記円環形空間と通ずる排出通路（１ ４）と、 回転方向に見て、前記内側表面が前記円環形空間（１０）の外壁から遠ざかる区 域である導入区域にある動翼間隙に向けて、前記ケーシング内に気体を供給する 系統をさらに含む液封圧縮機において、弁を備えて前記排出口（１５）の前方に ある少なくとも１個の中間出口（２０）が前記円環形空間（１０）の外壁内に存 在することを特徴とする液封圧縮機。
2. ２．前記ケーシングが回転するドラム（３）であり、前記ロータが前記ドラムと 同一方向に回転する、請求項１記載の液封圧縮機。
3. ３．前記導入区域にあるロータ動翼が前記液体輪の内側表面から離れてしまうよ うな量の液体が前記ケーシング内に存在する、請求項１または２記載の液封圧縮 機。
4. ４．前記中間出口の少なくとも１つは、出口壁（２３）によって分離された中間 排出空間に前記円環形空間から通じている別の中間出口（２０′）であり、その 中間排出空間から前記ケーシングの端にある開口部を通じて導かれる別の出口通 路が存在している、請求項１ないし４のいずれか１項記載の液封圧縮機。
5. ５．圧縮される気体または前記液体輪を冷却する目的で、圧縮または導入段階に ある少なくとも１つの動翼間隙に液体を噴射することのできる冷却系統（２２） を備えている、請求項１ないし４のいずれか１項記載の液封圧縮機。
6. ６．ポンプの出口側から入口側へ、弁（４４）を備えた連結ライン（４３）が存 在する、請求項１ないし５のいずれか１項記載の液封圧縮機。
7. ７．前記ロータまたはドラムが前記ロータとドラムの間の滑りを減ずるためのリ ブまたは翼を備えるか、あるいは両者が相互に積極的に案内されて回転する、請 求項２ないし６のいずれか１項記載の液封圧縮機。
8. ８．前記ケーシング内に同一軸に取付けられた２個のドラムが存在する、請求項 ２ないし７のいずれか１項記載の液封圧縮機。
9. ９．容積効率を良くするために前記ロータの周囲の外側に取付けられた案内板（ ２９）が存在する、請求項１ないし８のいずれか１項記載の液封圧縮機。
10. １０．導入段階にある前記動翼間隙が溝（２８）を介して入口空間と接続されて いる、請求項１ないし９のいずれか１項記載の液封圧縮機。
11. １１．前記ケーシング内に２個以上のロータが存在する、請求項３ないし１０の いずれか１項記載の液封圧縮機。