JPH10252901A - ロータ軸をシールする装置とその種の装置を備えたスクリュー型圧縮機 - Google Patents

ロータ軸をシールする装置とその種の装置を備えたスクリュー型圧縮機

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JPH10252901A
JPH10252901A JP10029582A JP2958298A JPH10252901A JP H10252901 A JPH10252901 A JP H10252901A JP 10029582 A JP10029582 A JP 10029582A JP 2958298 A JP2958298 A JP 2958298A JP H10252901 A JPH10252901 A JP H10252901A
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rotor shaft
sealing device
rotor
compressor
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単でコンパクトな設計で安価である
が、しかし大きな圧力差の場合でも、ロータ軸が休止し
ていてもまた回転していても、殆ど全てのものが良好な
シールを行うロータ軸用シール装置を得る。 【解決手段】 ハウジングから間隔をおいて少なくとも
一本のロータを内部に設け、流体を圧縮又は膨張させる
機器のハウジングに組付けられた軸受に支持されたロー
タ軸をシールし、ロータとロータ軸周りの軸受との間に
配置され且つ少なくとも２つの空隙接触か若しくは摩擦
の無いシールを有し、ロータとロータ軸との間の第１の
空隙接触シールと、２つのリップを備えた逆向きリップ
シールと、第２の空隙接触シールとを連続せしめ、同リ
ップは、部分的に互いに反対方向に向けられそれらの裏
側は上記ロータ軸に向けられ、同リップの間には圧力流
体用入口が開口され、それによってそれらリップは、そ
れらの間の圧力に応じてロータ軸に接続されたり、又は
ロータ軸から持ち上げられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体を圧縮又は膨
張させる機器の、特にハウジングと少なくとも一本のロ
ータを内部に備えたタイプの圧縮機又は管用エキスパン
ダのハウジングに組付けられた軸受に支持されたロータ
軸をシールする装置に関し、それによって該シール装置
は、ロータとロータ軸周りの軸受との間に配置され且つ
少なくとも２つの空隙接触の、又は摩擦の無いシールを
有している。
【０００２】
【従来の技術】ロータ軸における漏れは、機器の効率を
低減することは明らかであるが、しかし、幾つかのケー
スでは、通常油となっているが、軸受の潤滑剤が、機器
の流体中に最後は入ってしまったり、機器の流体が軸受
の潤滑剤中に最後は入ってしまったりすることは、とも
かく大きな不利益となる。
【０００３】このことは、例えば、油分の無い圧縮空気
が必要とされているのに、軸受が油で潤滑されているよ
うな圧縮機に関するケースに相当する。
【０００４】液体噴射式圧縮機の場合、そのような油分
の無い圧縮ガスを得るために、油でなく例えば水の潤滑
剤がロータ上に噴霧される。更に、この潤滑剤は軸受や
これらの軸受を潤滑する油とは接触しないであろう。
【０００５】それは、次の理由による。即ち圧縮機の他
のものの中には、ロータが休止している時も回転してい
る時も、ロータとロータ軸用軸受との間で最適シールを
行うのを保証するために幾つかのシールから構成された
ロータ軸用シール装置が適用されているからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】国際特許出願公開明細
書（ＷＯ）の第９４／１５１００号に記載されたスクリ
ュー型圧縮機は、ロータ軸をシールする装置を備えてお
り、それによって大部分の装置は、ロータを出力部に接
続したものとして第１と第２のシール間のリング形状室
と、圧縮空気ラインの接続された第２と第３のシール間
のリング形状室とを備えた３つの空隙接触シールから構
成されている。
【０００７】しかし、この公知シール装置は、完全なシ
ールを行うものではない。
【０００８】本発明は、比較的簡単でコンパクトな設計
で、安価であるが、しかし大きな圧力差の場合でも、ロ
ータ軸が休止していてもまた回転していても、殆ど全て
のものが、良好なシールを行うロータ軸用シール装置を
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的は、シール装置
が、ロータと軸受との間の第１の空隙接触シールと、２
つのリップを備えた二重の逆向きリップシールと、第２
の空隙接触シールとを連続して備えており、それら２つ
のリップは、それらの一部が互いに反対方向に向き且つ
それらの裏側が上記ロータ軸に向けられており、またそ
れらのリップの間には圧力流体用入口が開口されてお
り、それによってそれらリップは、それらの間の圧力に
応じてロータ軸に接続されたり、又はロータ軸から持ち
上げられるようになっている本発明によって達成され
る。
【００１０】負荷のかかっていないリップは弾力的にロ
ータ軸に接続するが、しかし、ロータ軸の回転中は圧縮
機からの流体によって裏側に他方側よりもより大きな総
合圧が加えられて、結果的にリップが持ち上げられるよ
うになっている逆向きリップシールが、ドイツ特許発明
明細書（ＤＥ−Ｃ）の第３．６１６．６８９号に記載さ
れている。
【００１１】リップは持ち上げられるので、ロータ軸に
対するリップの摩擦は除去される。そこで、リップは、
明らかに圧力流体が制約されつつも漏れを起こせるよう
にする。
【００１２】それ故、これは、正規のリップシールの反
対となっており、それで、圧縮機の圧力は前方側に加え
られることになり、またそれで、ロータ軸がより速く回
転を始めて圧縮機の圧力が高まるに従って、リップはロ
ータ軸に対してより強く押圧されることになり、結果的
により大きな摩耗を起こすことになる。
【００１３】圧縮機では、好ましくは、この流体は圧縮
機自体から到来し、次いで圧力流体の上記入口は、圧縮
機の高圧側か、又は例えば圧縮機に接続された分離器等
の、その出口に接続される。
【００１４】各空隙接触シールは、ラビリンスシール
や、又は例えば螺旋シール等の粘性シールとすることが
できる。
【００１５】シール装置は、ロータの高圧側のロータ軸
の周りに設けられ、その場合、それは、ロータの周囲か
ら到来して第１シールを通って漏出する流体を排出する
為に、第１空隙接触シールと二重の逆向きリップシール
との間においてハウジングに出口を備えることができ
る。
【００１６】シール装置は、ロータの低圧側のロータ軸
の周りに設けられ、その場合、それは、ハウジング内で
噴射される潤滑剤と同じか又は代替し得る流体を供給す
る為に、第１空隙接触シールと二重の逆向きリップシー
ルの間においてハウジングに入口を備えることができ
る。
【００１７】本発明は、ハウジング内において第３シー
ルと軸受との間に軸受用潤滑剤の供給部を備えることが
できるが、それは、リップシールと第３シールとの間に
おいて大気への接続部を備えることができる。
【００１８】本発明は、更に、ハウジング内に軸受を介
して搭載されたロータ軸を両端で支持したスクリュー形
状の２本のロータを有したスクリュー型圧縮機や、殆ど
全てが、水又は油以外の他の潤滑剤がロータに噴霧され
るスクリュー型圧縮機であって、それが、少なくとも、
上記実施例のいずれか一つに係るロータ軸をシールする
装置を有していることを特徴とするスクリュー型圧縮機
に関する。
【００１９】
【発明の実施の形態と実施例】本発明の特徴をより良く
説明する為に、本発明に係るロータ軸をシールする装置
を備えたスクリュー型圧縮機について、次の好適な実施
例によって、何ら制限的にでは無く、ただ一例として添
付図面を参照にして説明する。
【００２０】図１は、内部に２本の協動螺旋ロータ２が
軸受を介して搭載されているハウジング１から主として
構成された水噴射を行うスクリュー型圧縮機を示してい
る。この軸受の前方では、ロータ２の高圧側、即ち圧縮
機の出口３側においてハウジング１内で二重ボールベア
リング５に搭載され軸方向に向けられたロータ軸４が、
２本のロータ２に各々設けられている。
【００２１】ロータ２とボールベアリング５との間にお
いて、シール装置６がロータ軸４の周りに設けられてい
る。
【００２２】ロータ２の低圧側では、従って圧縮機の入
口７の側では、各ロータ２には軸方向のロータ軸８又は
９が更に設けられており、それによって、これらロータ
８、９は、ハウジング１に設けられたローラ軸受１０に
搭載されている。
【００２３】ロータ２とローラ軸受１０との間におい
て、ロータ軸８又は９は、シール装置１１によって囲ま
れている。
【００２４】ロータ軸９は、ロータ軸８よりも若干長く
なっており、ハウジング１の一部分によって形成された
歯車箱に組付けられ、駆動モータに接続された図示され
ていない歯車式トランスミッションの一部分のローラ軸
受１０の外側に突出した端に歯車１２を有している。
【００２５】ロータ軸４の周りでシールを行う各装置６
は、図２に詳細に示されているように、３つのシール１
３、１４、１５を有しており、それらの間には、出口１
８と大気圧への接続部１９とが各々接続されているリン
グ形状室１６、１７を備えているが、第３出口２０は、
この第３シール１５側においてボールベアリング５に接
続されている。
【００２６】ロータ２側のシール１３は、図示の例で
は、螺旋シールから形成されており、ロータ軸４の外面
に設けられ且つハウジング１の軸用開口２２壁までほと
んど達しそうなスパイラル螺糸２１から成る空隙接触式
ダイナミックシールである。この螺糸２１の螺旋方向
は、ロータ軸４の正規の回転方向において、螺糸２１が
流体をロータ２まで運ぶようなものとなっている。
【００２７】出口１８は、噴射された流体の、即ち水や
空気の出口であり、また、それはロータ軸４を取り囲ん
だ小室１６を圧縮機の入口７に接続するダクトから構成
されている。
【００２８】接続部１９は、ロータ軸４の周りの小室１
７と大気との間の接続を行うダクトである。
【００２９】これら２つの小室１６、１７の間に設けら
れたリップシール１４は、２つのリップ２３と、これら
２つのリップ２３の間で開口した圧縮空気用入口２４と
を有した二重の逆向きリップシールである。
【００３０】軸用開口２２内では、これら２つのリップ
２３は、それらの一部が互いに反対方向に向き、それら
の裏側がロータ軸４の方に向けられている。運転の休止
時には、これらのリップ２３の可橈端は、それらの裏側
でロータ軸４に接続されている。
【００３１】リップ２３の前側は、各々小室１６、１７
内に開いているが、圧縮空気の入口２４は、一方で２つ
のリップ２３間の空間内に開口し且つ他方で減圧弁２５
Ａを介して圧縮機出口３に接続した分離器２５に接続さ
れたダクトと成っている。
【００３２】リップ２３は、ゴムのような弾性変形可能
な素材から造られ且つ支持体に固定されており、結果的
に上記の可橈端の湾曲が妨げられることはない。
【００３３】第３シール１５は、動的な空隙接触シール
であり、図示の例では、それはロータ軸４の周りに設け
られた螺旋溝２６から成る螺旋シールであり、その螺旋
方向は、螺糸２１の螺旋方向とは反対になっており、即
ち、結果的にロータ軸４が正規方向に回転すると、流体
はボールベアリング１０へ押し戻されることになる。シ
ール装置６の作動は、次のようになっている。
【００３４】圧縮機の正規の作動条件の下では、ロータ
２に接続された各ロータ軸４の端には大きな圧力が存在
しており、その結果、このロータ２上に噴射された潤滑
剤、即ち水は、加圧下でロータ軸４を経て漏出する。
【００３５】空隙接触シール１３によって、漏出水は、
大部分ロータ２に運ばれ戻される。漏出の残りの部分
は、出口１８を経て圧縮機の入口７に流れ戻る。
【００３６】二重のリップシール１４は、ボールベアリ
ング５を潤滑する油と水を実際に分離するために設けら
れている。
【００３７】分離器２５から到来し且つ入口２４を介し
てリップ２３間に供給される境界空気は、油の圧力や水
の圧力よりも大きな圧力を有しており、その結果、リッ
プ２３の可橈端は持上げられ、従って最早ロータ軸４と
は何ら接触しない。ボールベアリング５側では、小室１
７は大気に接続しているために、圧力は大気圧に事実上
等しくなっている。
【００３８】結果的に、ロータ軸４に対するリップ２３
の摩擦が無くなるが、しかし、境界空気は若干漏れを起
こす。
【００３９】この漏れている境界空気は、出口１８を介
して圧縮機の入口７へ部分的に排除され、出口１９を介
して大気へ部分的に排除される。
【００４０】リップシール１４のボールベアリング５側
では、小室１７が出口１９を経て大気圧に接続している
ので大気圧がかかっている。リップシール１４の他方側
は、圧縮機の入口７に接続されており、その場合も大気
圧がかかることになる。
【００４１】第３シール１５は、ボールベアリング５か
らロータ軸４を経て漏れ出る油が確実にこのボールベア
リング５に運ばれ戻されるようにしている。
【００４２】シール１５を多分通過してしまったような
油は、シール１３を通過した水のように、リップシール
１４の位置で漏れている圧縮空気によっていかなる場合
も止められる。
【００４３】圧縮機がアイドリング運転している時、分
離器２５における圧力は、実際には大気圧に等しく、更
に境界空気の過大圧力も低下する。リップ２３間のこの
圧縮空気の過大圧力が低下し、その結果、これらリップ
２３はロータ軸４に接続されることになり、それで二重
の逆向きリップシール１４は、従来の逆向きリップシー
ルとして静的に作用する。
【００４４】圧縮機が無負荷状態にされると、大きな負
圧が圧縮機の入口７に発生される。この負圧が装置６ま
で出口１８を経て伝達されるのを防ぐために、圧縮機の
零負荷で閉じられるこの出口１８にシール２７を設けな
ければならない。
【００４５】図３に詳細に示されているロータ軸８、９
の周りでシールする装置１１は、シール１３、１４間の
小室１６に接続された水の出口１８が、水の入口２８で
代替されており、従って圧縮機の入口７の圧力に対して
例えば０．１バールの若干の過大圧力の下で水源に接続
されている点で上記シール装置６と異なっているだけで
ある。
【００４６】このシール装置１１の作用は、シール装置
６の作用に類似しているが、この場合の相違は、水は何
らロータ２側から漏出せず、また空隙接触シール１３の
ために、入口２８を経て供給される水は、若干の過大圧
力を受けてロータ２に運ばれる点である。
【００４７】水の圧力は、シール１４に供給される境界
空気の圧力よりもかなり低いので、入口２８を介して若
干過大な圧力の下で供給される水は、シール１４の作用
に何ら影響しないものである。
【００４８】上述したシール装置６、１１は、ロータ２
の潤滑剤と軸受５、１０のそれとの間で優れたシールを
行い且つ完全な分離を行うものである。
【００４９】これらのシール装置６、１１では、上述の
ものとは別の他の粘性シールやラビリンスシール等の空
隙接触シールが使用され得る。
【００５０】更に、水とは別の潤滑剤も圧縮機に噴射さ
れよう。
【００５１】シール１４の入口２４は、必ずしも圧力の
かかった境界空気源に接続される必要がない。境界空気
に代わって、他の圧力流体も使用されよう。
【００５２】シール装置６又は１１は、更に他のタイプ
の圧縮機や、管用エキスパンダやポンプのような流体を
圧縮したり、又は膨張させたりする他の機器にさえ適用
され得る。
【００５３】本発明は、添付図面に示されている上記実
施例に決して限定されるものではなく、反対にその種の
シール装置やその種の圧縮機は、本発明の技術的範囲に
依然入っている限りあらゆる種類の変形例で造られ得る
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスクリュー型圧縮機の断面を概略
示している。
【図２】図１において拡大スケールでＦ２で示された部
分を示している。
【図３】図１において拡大スケールでＦ３で示された部
分を示している。
【符号の説明】
１ ハウジング ２ ロータ ４ ロータ軸 ５ 軸受（ボールベアリング） ７ 圧縮機入口 ８ ロータ軸 ９ ロータ軸 １０ 軸受 １３ 第１シール（空隙接触シール） １４ 二重の逆向きリップシール １５ 第３シール（空隙接触シール） １６ リング形状室（小室） １７ リング形状室（小室） １８ 出口 １９ 接続部 ２３ リップ ２４ 圧力流体用入口 ２５Ａ 減圧装置 ２８ 入口

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハウジング（１）から間隔をおいて少な
    くとも一本のロータ（２）を内部に搭載し、流体を圧縮
    又は膨張させる機器のハウジング（１）に組付けられた
    軸受（５、１０）に支持されたロータ軸（４、８、９）
    をシールするもので、それによってロータ（２）とロー
    タ軸（４、８、９）周りの軸受（５、１０）との間に配
    置され且つ少なくとも２つの空隙接触（ブランクコンタ
    クト）か若しくは摩擦の無いシール（１３、１５）を有
    したシール装置において、このシール装置は、ロータ
    （２）とロータ軸（４、８、９）との間の第１の空隙接
    触シール（１３）と、２つのリップ（２３）を備えた二
    重の逆向きリップシール（１４）と、第２の空隙接触シ
    ール（１５）とを連続して備えており、それら２つのリ
    ップ（２３）は、その一部が互いに反対方向に向き且つ
    それらの裏側が上記ロータ軸（４、８、９）に向けられ
    ており、またそれらのリップ（２３）の間には圧力流体
    用入口（２４）が開口されており、それによってそれら
    リップ（２３）は、それらの間の圧力に応じてロータ軸
    （４、８、９）に接続されたり、又はロータ軸（４、
    ８、９）から浮上されることを特徴とするシール装置。
  2. 【請求項２】 シール装置は、圧縮機のロータ軸（４、
    ８、９）の周りに搭載されており、また圧力流体の入口
    （２４）は、減圧装置（２５Ａ）を介して圧縮機の高圧
    側に又はその出口に接続されたラインに接続されている
    ことを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
  3. 【請求項３】 空隙接触シール（１３、１５）の少なく
    とも一方は、ラビリンスシールか又は例えば螺旋シール
    等の粘性シールであることを特徴とする上記請求項1ま
    たは２に記載のシール装置。
  4. 【請求項４】 シール装置は、ロータ（２）の高圧側の
    ロータ軸（４）の周りに設けられており、またロータ
    （２）の周囲から第１シール（１３）を通って漏れた流
    体を排出するために、第１空隙接触シール（１３）と二
    重逆向きリップシール（１４）との間においてハウジン
    グ（１）に出口（１８）を有していることを特徴とする
    請求項１ないし３のいずれか一項に記載のシール装置。
  5. 【請求項５】 シール装置は、ロータ（２）の低圧側の
    ロータ軸（８、９）の周りに設けられており、また第１
    空隙接触シール（１３）と二重逆向きリップシール（１
    ４）との間に流体を供給するために、ハウジング（１）
    に入口（２８）を有していることを特徴とする請求項１
    ないし３のいずれか一項に記載のシール装置。
  6. 【請求項６】 シール装置は、リップシール（１４）と
    第３シール（１５）との間に大気への接続部（１９）を
    有していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれ
    か一項に記載のシール装置。
  7. 【請求項７】 シール装置は、第３シール（１５）と軸
    受（５、１０）との間においてハウジング（１）にと軸
    受（５、１０）の潤滑剤の出口（２０）を有しているこ
    とを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載
    のシール装置。
  8. 【請求項８】 シール装置は、出口（１８）又は入口
    （２８）又は大気への接続部（１９）が接続されている
    シール（１３、１４、１５）のうち少なくとも２つの間
    においてロータ軸（４、８、９）の周りにリング形状室
    （１６、１７）を有していることを特徴とする請求項４
    ないし６のいずれか一項に記載のシール装置。
  9. 【請求項９】 ハウジング（１）に軸受を介して搭載さ
    れた両端上にロータ軸（４、８、９）を有した２本の螺
    旋ロータ（２）を含むスクリュー型圧縮機において、該
    圧縮機は、請求項１ないし８のいずれか一項に記載のロ
    ータ軸（４、８、９）をシールする装置を少なくとも一
    つ有していることを特徴とするスクリュー型圧縮機。
  10. 【請求項１０】 高圧側又は出口側に設けられたロータ
    軸（８、９）の少なくとも一方をシールする装置は、第
    １シール（１３）と、圧縮機入口（７）に接続されたリ
    ップシール（１４）との間に出口（１８）を有している
    ことを特徴とする請求項９に記載のスクリュー型圧縮
    機。
  11. 【請求項１１】 低圧側又は入口側に設けられたロータ
    軸（４）の少なくとも一方をシールする装置は、第１シ
    ール（１３）と、流体源に接続されたリップシール（１
    ４）との間に入口（２８）を有していることを特徴とす
    る請求項９又は１０に記載のスクリュー型圧縮機。
  12. 【請求項１２】 シール装置は、液体が噴射される圧縮
    機であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の
    スクリュー型圧縮機。
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