JPH04228975A - 無給油式圧縮機の軸封装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮ガスが例えば毒性
がある等有害である場合に好適な無給油式圧縮機の軸封
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】　　従来、無給油式圧縮機の軸封装置と
してカーボンリングシールが一般的に使用されている。 これはフローティングシールであり、軸との間の隙間が
小さ過ぎると軸と接触することになるため、大きな隙間
を必要とする。このため、圧縮ガスが軸封部から機外に
漏洩するのを防止するのに軸封部に多量のシールガス（
例；　Ｎ２等の不活性ガス）を供給しており、その消費
量が大きくなるという欠点がある。これに対して、シー
ル面間の隙間を小さくしてシールガスの消費量を少なく
することができ、またメカニカルシールのように潤滑油
を使用しないために圧縮ガスへの油の混入はなく無給油
式圧縮機の特性を損わないという点では固定環と回転環
からなる非接触シール（構造については後述する）が優
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記非接触シールの場
合、上記固定環と回転環のシール面間の隙間が小さく、
シールガスの消費量を少なくすることができる反面、シ
ールガス流路も小さいため、詰まりが生じ易く、接触摩
擦によりシール面を破損してガス洩れを起し易いという
問題がある。本発明は、斯る従来の問題点を課題として
なされたもので、シールガス量を少なくするとともに、
圧縮ガスの漏洩およびシールガス切れによるシール面の
焼付防止を可能とした無給油式圧縮機の軸封装置を提供
しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１発明は、ロータ室と軸受部との間に位置し、固
定環と回転環とからなる非接触シールと、シールガス供
給源より圧力調節弁，流量計を経て上記固定環側のシー
ルガス流通路である第１ガス孔に至る第１流路と、上記
回転環側のシールガス流通路である第２ガス孔より、上
記流量計による検出値が予め設定した上，下限値の範囲
内である場合にのみ上記流量計からの信号により流路を
開く流路開閉手段を経て戻し流路に至る第２流路と、上
記流量計による検出値が上記上，下限値の範囲外である
異常時の場合にのみ上記流量計からの信号により流路を
開く流路開閉手段を介して上記第２流路に連通させる第
１流路から分岐した第３流路と、上記第１流路，第２流
路間の差圧に基づいて上記圧力調節弁の開度を調節する
開度調節手段とから形成した。

【０００５】また、第２発明は、上記第１流路をアキュ
ムレータにも連通するように形成した。

【０００６】さらに、第３発明は、ロータ室と軸受部と
の間に位置し、固定環と回転環とからなる非接触シール
と、シールガス供給源より圧力調節弁，流量計を経て上
記固定環側のシールガス流通路である第１ガス孔に至る
第１流路と、上記シ−ルガス流通路からガス供給が正常
になされている場合には、上記回転環側のシールガス流
通路である第２ガス孔より、上記流量計による検出値が
予め設定した上，下限値の範囲内である場合にのみ上記
流量計からの信号により流路を開く流路開閉手段を経て
戻し流路に至る第２流路と、同じく上記正常になされて
いる場合には、上記流量計による検出値が上記上，下限
値の範囲外である異常時の場合にのみ上記流量計からの
信号により流路を開く流路開閉手段を介して上記第２流
路に連通させる第１流路から分岐した第３流路と、同じ
く上記正常になされている場合には、上記第１流路，第
２流路間の差圧に基づいて上記圧力調節弁の開度を調節
する開度調節手段と、上記シ−ルガス流通路に圧力検出
可能に設けられ、検出圧力が予め定めた設定値よりも低
い上記正常になされている場合以外の場合には上記戻し
流路と第２流路とを連通させるように上記流路開閉手段
の流路を強制的に切換えさせ、その他の場合には上記正
常になされている場合の運転に切換えさせる圧力スイッ
チとから形成した。

【０００７】

【作用】第１発明のように構成することにより、シール
ガス流路に詰まりが生じた場合、或はシール面が破損し
た場合等の異常時でも、それを検出して、非接触シール
の回転環側の第２ガス孔にシールガスを供給するように
なり、圧縮ガスの機外への漏洩はなくなる。また、第２
発明のように構成することにより、第１発明における作
用に加えて、上記異常時にシールガスを供給するシール
ガス供給源の容量が十分大きくない場合でも、アキュム
レータより十分なシールガスを供給できるようになる。 さらに、第３発明のように構成することにより、第１発
明における作用に加えて、装置起動の際、シ−ルガスの
導入開始時に流量計による検出圧力が予め定めた設定値
以下の場合でも、第１流路から非接触シ−ルを経て第２
流路へとシ−ルガスを流して上記流量計による検出圧力
を上昇させて円滑に正常運転に移行するようになる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の一実施例を図面にしたがって
説明する。図１，図２は、第１発明に係る軸封装置１を
適用した無給油式スクリュ圧縮機を示し、ケーシング２
内に互いに噛み合う雌雄一対のスクリュロータ３が軸受
４により回転可能に支持してある。また、スクリュロー
タ３と軸受４との間にはカーボンリング等によるシール
５と軸封装置１の一部をなす非接触シール６とが設けて
あり、スクリュロータ３を収納したロータ室７からの圧
縮ガスの機外への漏洩を防ぐように形成してある。非接
触シール６は互いにシール面８，９にて当接する固定環
１０と回転環１１とからなり、固定環１０をロータ軸長
手方向に摺動可能に、かつばね１２により回転環１１の
シール面８に向けて付勢した状態で、中間部材１３を介
してケーシング２に支持させる一方、回転環１１をロー
タ軸１４と一体回転可能に設けてある。また、ケーシン
グ２および中間部材１３に固定環１０側のシールガス流
通孔である第１ガス孔１５と、ケーシング２に回転環１
１側のシールガス流通孔である第２ガス孔１６が穿設し
てあり、この第１ガス孔１５を回転環１１のシール面８
に連通させる貫通孔１７が固定環１０内に穿設してある
。

【０００９】一方、図示しないシールガス供給源より圧
力調節弁２１，流量計２２を経て第１ガス孔１５に至る
第１流路２３と、第２ガス孔１６より三方切換弁２４を
経て戻し流路２５に至る第２流路２６と、この第２流路
２６を三方切換弁２４を介して第１流路２３に連通させ
る第３流路２７とが設けてある。ここで、流量計２２は
第１流路２３内のシールガス流量を検出するとともに、
検出流量が予め設定したシールガス流量の上，下限値の
範囲内である場合には、三方切換弁２４のａ，ｂポート
を連通させてシールガスを第１流路２３から第２流路２
６を経て戻し流路２５に導き、上記検出流量が上記範囲
外である異常時の場合には、三方切換弁２４のａ，ｃポ
ートを連通させて、第２流路２６を戻し流路２５とは遮
断し、第１流路２３と連通させて、第２ガス孔１６にも
シールガスを供給するようにしたものである。また本実
施例では、この異常時の場合には図１中※印で示す信号
に基づいてアラームを発するとともに圧縮機を停止させ
るように形成してある。

【００１０】さらに、第１流路２３，第２流路２６には
両流路間の差圧を検出し、この差圧に基いて圧力調節弁
２１の開度を変えて、非接触シール６に供給するシール
ガスの流量を調節する開度調節手段２８が設けてある。 以上、非接触シール６，第１流路２３，第２流路２６，
第３流路２７および開度調節手段２８から軸封装置１が
なっている。次に、上記構成からなる軸封装置１の動作
について説明する。非接触シール６が、破損、詰まりも
ない正常な状態にあるときには、流量計２２によるシー
ルガス流量の検出値は上記上，下限値の範囲内にあり、
流量計２２からの信号により三方切換弁２４はａ，ｂポ
ートが連通した状態になっている。したがって、第１流
路２３より第１ガス孔１５を経て供給されるシールガス
は貫通孔１７を経てシール面８，９間を通って図２中矢
印にて示すようにロータ室７側に向かって流れ、第２ガ
ス孔１６，第２流路２６を経て、戻し流路２５へ送り出
される。そして、このシールガスの流れにより、シール
面８，９は微小な隙間で、非接触状態に保たれるととも
に、ロータ室７からの圧縮ガスの機外（図中右方）への
漏洩は阻止されている。また、圧縮機の作動中における
シールガス流量の変動に対応して開度調節手段２８によ
り圧力調節弁２１の開度が変えられ、上記流量が調節さ
れる。

【００１１】これに対して、例えばシールガス流路の詰
まりが生じると、シールガス流量が低下し、流量計２２
による検出値が上記下限値以下となる。また、例えばシ
ール面８，９が破損するとシールガス流量が増大し、上
記検出値は上記上限値を超えることになる。このように
、上記検出値が上記上，下限値の範囲外になると、流量
計２２からの信号により三方切換弁２４のａ，ｂポート
を遮断して、ａ，ｃポートを連通させることにより第３
流路２７，第２流路２６を経て、第２ガス孔１６よりシ
ールガスを供給して、ロータ室７から圧縮ガスが機外へ
漏洩するのを阻止するようになっている。さらに、この
場合には、上述したように、流量計２２から※印で示す
信号によりアラームを発するとともに、圧縮機を停止さ
せ、圧縮ガスの漏洩防止の徹底化を図ってある。

【００１２】図３は、第２発明に係る軸封装置１ａを適
用した無給油式スクリュ圧縮機を示し、図１，図２に示
す装置とは、新たにアキュムレータ２９を設けた点を除
き、他は実質的に同一であり、互いに対応する部分には
同一番号を付して説明を省略する。このアキュムレータ
２９は第１流路２３に連通させて設けてあり、これによ
り上記異常時にシールガスを第２ガス孔１６にも供給す
る際に、第１流路２３へのシールガス供給源の容量が十
分大きくない場合にも、アキュムレータ２９内のシール
ガスで必要量を確保できるようになっている。なお、第
１発明，第２発明において回転環１１は自己潤滑性のあ
る材料から形成するのが良く、例えば二硫化モリブデン
を使うか、或はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ
）コーティングを施すのが好ましい。

【００１３】このように自己潤滑性のある材料を用いる
ことにより、例えば必ずしもシールガスの供給が可能で
あるとは限らない装置据付時でも、ロータを回転させて
運転調節が可能となり、また実運転中でもシールガスの
供給が停止した場合に、ロータ回転の停止までの間にシ
ール面が焼付きを起すのを防止できる。また、圧力調節
弁２１の駆動部は図示しない計装ラインの空気を用いた
空気式のものの他、電気式、自力式でもよく、その形式
は問わない。さらに、三方切換弁２４に代えて第２流路
２６と戻し流路２５，第２流路２６と第３流路２７との
間に二つの二方弁を設けてもよい。その他、第３流路２
７の第１流路２３への合流箇所は圧力調節弁２１の入側
であってもよい。

【００１４】図４は、第３発明に係る軸封装置１ｂを適
用した無給油式スクリュ圧縮機を示し、図１，図２に示
す装置とは、新たに圧力スイッチ３０を設けた点を除き
、他は実質的に同一であり、互いに対応する部分には同
一番号を付して説明を省略する。この圧力スイッチ３０
は、第１流路２３に圧力検出可能に設けられ、検出圧力
が予め定めた設定値よりも低い場合には戻し流路２５と
第２流路２６とを連通させるように三方切換弁２４の流
路を強制的に切換えさせ、その他の場合、即ち第１流路
２３からガス供給がなされている正常な場合には、上記
第１発明と同様の運転に切換えさせるものである。そし
て、装置起動の際、シ−ルガスの導入開始時に流量計２
２による検出圧力が上記設定値以下の場合でも、第１流
路２３から非接触シ−ル６を経て第２流路２６へとシ−
ルガスを流して流量計２２による検出圧力を上昇させて
円滑に正常運転に移行するようにしてある。

【００１５】さらに詳説すれば、装置起動前は第１流路
２３内のシ−ルガス流は止められており、三方切換弁２
４はａ，ｃポ−トが連通した状態になっている。そして
、この状態でシ−ルガスを導入すると第１流路２３を流
れる前に第３流路２７を流れ、第１流路２３内を流れる
シ−ルガス量が少なくなる。この結果、流量計２２によ
る検出圧力は予め設定した上，下限値の範囲内に入らず
装置の起動ができなくなってしまう虞れがある。このよ
うに第１流路２３内のシ−ルガス流量が少なくなるのは
、第３流路２７から非接触シ−ル６に流れたガス圧力が
第１流路２３からのシ−ルガスの入口である第１ガス孔
１５におけるガス圧力よりも高くなり、第１流路２３か
らシ−ルガスが流れ難くなるからである。第３発明では
、斯る不具合をなくすために、装置起動時のように第１
流路２３内のガス圧力が設定値よりも低い場合には圧力
スイッチ３０により強制的に三方切換弁２４をａ，ｂポ
−ト連通の状態にするようにしてある。そして、斯る不
具合のないシ−ルガスが流れている正常運転状態では第
１発明と同様の運転を行なうようにしてある。この設定
値はできるだけ小さく、０に近いほうが好ましく、この
ように小さくすることによりシ−ルガス流量を０にする
直前まで圧縮ガスの機外への漏洩を防止することができ
る。なお、第３発明においても第２発明と同様にアキュ
ムレータ２９を設けて形成してもよい。また、上記各実
施例ではスクリュ式圧縮機について説明したが、本発明
はスクリュ式のものに限るものではない。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、第１発
明によれば、ロータ室と軸受部との間に位置し、固定環
と回転環とからなる非接触シールと、シールガス供給源
より圧力調節弁，流量計を経て上記固定環側のシールガ
ス流通路である第１ガス孔に至る第１流路と、上記回転
環側のシールガス流通路である第２ガス孔より、上記流
量計による検出値が予め設定した上，下限値の範囲内で
ある場合にのみ上記流量計からの信号により流路を開く
流路開閉手段を経て戻し流路に至る第２流路と、上記流
量計による検出値が上記上，下限値の範囲外である異常
時の場合にのみ上記流量計からの信号により流路を開く
流路開閉手段を介して上記第２流路に連通させる第１流
路から分岐した第３流路と、上記第１流路，第２流路間
の差圧に基づいて上記圧力調節弁の開度を調節する開度
調節手段とから形成してある。このため、シールガスの
供給量は少なくて済み、万一シールガス流路に詰まりが
生じた場合、或はシール面が破損した場合等の異常時で
も、それを検出して、非接触シールの回転環側の第２ガ
ス孔にシールガスを供給して圧縮ガスの機外への漏洩を
阻止することが可能になるという効果を奏する。

【００１７】また、第２発明によれば、上記第１流路を
アキュムレータにも連通するように形成してある。この
ため、上記第１発明の効果に加えて、上記異常時にシー
ルガスを供給するシールガス供給源の容量が十分大きく
ない場合でも、アキュムレータより十分なシールガスが
供給でき、圧縮ガスの機外への漏洩阻止の信頼性をより
一層向上させることが可能になるという効果を奏する。

【００１８】さらに、第３発明によれば、ロータ室と軸
受部との間に位置し、固定環と回転環とからなる非接触
シールと、シールガス供給源より圧力調節弁，流量計を
経て上記固定環側のシールガス流通路である第１ガス孔
に至る第１流路と、上記シ−ルガス流通路からガス供給
が正常になされている場合には、上記回転環側のシール
ガス流通路である第２ガス孔より、上記流量計による検
出値が予め設定した上，下限値の範囲内である場合にの
み上記流量計からの信号により流路を開く流路開閉手段
を経て戻し流路に至る第２流路と、同じく上記正常にな
されている場合には、上記流量計による検出値が上記上
，下限値の範囲外である異常時の場合にのみ上記流量計
からの信号により流路を開く流路開閉手段を介して上記
第２流路に連通させる第１流路から分岐した第３流路と
、同じく上記正常になされている場合には、上記第１流
路，第２流路間の差圧に基づいて上記圧力調節弁の開度
を調節する開度調節手段と、上記シ−ルガス流通路に圧
力検出可能に設けられ、検出圧力が予め定めた設定値よ
りも低い上記正常になされている場合以外の場合には上
記戻し流路と第２流路とを連通させるように上記流路開
閉手段の流路を強制的に切換えさせ、その他の場合には
上記正常になされている場合の運転に切換えさせる圧力
スイッチとから形成してある。このため、第１発明にお
ける効果に加えて、装置起動の際、シ−ルガスの導入開
始時に流量計による検出圧力が予め定めた設定値以下の
場合でも、第１流路から非接触シ−ルを経て第２流路へ
とシ−ルガスを流して上記流量計による検出圧力を上昇
させて円滑に正常運転に移行するようになるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　第１発明に係る軸封装置を適用した無給油
式スクリュ圧縮機のシールガス流路および流路制御系統
図である。

【図２】　　上記圧縮機の部分断面図である。

【図３】　　第２発明に係る軸封装置を適用した無給油
式スクリュ圧縮機のシールガス流路および流路制御系統
図である。

【図４】　　第２発明に係る軸封装置を適用した無給油
式スクリュ圧縮機のシールガス流路および流路制御系統
図である。

【符号の説明】

１，１ａ　　軸封装置 ６　　非接触シール ７　　ロータ室 １０　　固定環 １１　　回転環 １５　　第１ガス孔 １６　　第２ガス孔 ２１　　圧力調節弁 ２２　　流量計 ２３　　第１流路 ２４　　三方切換弁 ２５　　戻し流路 ２６　　第２流路 ２７　　第３流路 ２８　　開度調節手段 ２９　　アキュムレータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ロータ室と軸受部との間に位置し、固
   定環と回転環とからなる非接触シールと、シールガス供
   給源より圧力調節弁，流量計を経て上記固定環側のシー
   ルガス流通路である第１ガス孔に至る第１流路と、上記
   回転環側のシールガス流通路である第２ガス孔より、上
   記流量計による検出値が予め設定した上，下限値の範囲
   内である場合にのみ上記流量計からの信号により流路を
   開く流路開閉手段を経て戻し流路に至る第２流路と、上
   記流量計による検出値が上記上，下限値の範囲外である
   異常時の場合にのみ上記流量計からの信号により流路を
   開く流路開閉手段を介して上記第２流路に連通させる第
   １流路から分岐した第３流路と、上記第１流路，第２流
   路間の差圧に基づいて上記圧力調節弁の開度を調節する
   開度調節手段とから形成したことを特徴とする無給油式
   圧縮機の軸封装置。
2. 【請求項２】　　上記第１流路をアキュムレータにも連
   通するように形成したことを特徴とする請求項１に記載
   の無給油式圧縮機の軸封装置。
3. 【請求項３】　　ロータ室と軸受部との間に位置し、固
   定環と回転環とからなる非接触シールと、シールガス供
   給源より圧力調節弁，流量計を経て上記固定環側のシー
   ルガス流通路である第１ガス孔に至る第１流路と、上記
   シ−ルガス流通路からガス供給が正常になされている場
   合には、上記回転環側のシールガス流通路である第２ガ
   ス孔より、上記流量計による検出値が予め設定した上，
   下限値の範囲内である場合にのみ上記流量計からの信号
   により流路を開く流路開閉手段を経て戻し流路に至る第
   ２流路と、同じく上記正常になされている場合には、上
   記流量計による検出値が上記上，下限値の範囲外である
   異常時の場合にのみ上記流量計からの信号により流路を
   開く流路開閉手段を介して上記第２流路に連通させる第
   １流路から分岐した第３流路と、同じく上記正常になさ
   れている場合には、上記第１流路，第２流路間の差圧に
   基づいて上記圧力調節弁の開度を調節する開度調節手段
   と、上記シ−ルガス流通路に圧力検出可能に設けられ、
   検出圧力が予め定めた設定値よりも低い上記正常になさ
   れている場合以外の場合には上記戻し流路と第２流路と
   を連通させるように上記流路開閉手段の流路を強制的に
   切換えさせ、その他の場合には上記正常になされている
   場合の運転に切換えさせる圧力スイッチとから形成した
   ことを特徴とする無給油式圧縮機の軸封装置。