KR100829665B1 - Two stage type screw compressor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저압측의 제1단 압축기 본체와, 고압측의 제2단 압축기 본체와, 상기 제1단 압축기 본체의 토출구와 상기 제2단 압축기 본체의 흡입구를 연결하는 가스 통로를 형성하고 있는 상자체와, 모터와, 상기 모터에 의해 구동되는 구동축과, 상기 제1단 압축기 본체 및 상기 제2단 압축기 본체의 각각으로부터 상기 상자체 내로 연장된 회전자축과, 상기 구동축의 동력을 상기 각 회전자축에 전달하고, 상기 상자체 내에 있는 동력 전달 기구와, 상기 구동축과 상기 구동축이 관통하는 상기 상자체의 케이싱 사이에 배치되어 있는 기계적 밀봉부로 이루어지는 2단형 스크류 압축기이다. 이 2단형 스크류 압축기에 있어서는, 공기의 침입 및 외부로의 작동 가스의 누출이 방지되어 있어 작동 가스에 독성이 있어도 외부에 해를 초래하지 않는다. The present invention forms a gas passage connecting the first stage compressor main body on the low pressure side, the second stage compressor main body on the high pressure side, and the discharge port of the first stage compressor main body and the suction port of the second stage compressor main body. Itself, a motor, a drive shaft driven by the motor, a rotor shaft extending into the box body from each of the first stage compressor body and the second stage compressor body, and the power of the drive shaft to the respective rotor shafts. And a mechanical seal disposed between the drive shaft and the casing of the box through which the drive shaft penetrates. In this two-stage screw compressor, intrusion of air and leakage of the working gas to the outside are prevented, and even if the working gas is toxic, it does not harm the outside.
2단형 스크류 압축기, 피니언 기어, 기어 상자, 케이싱, 회전자축, 캡링 2-stage screw compressor, pinion gear, gearbox, casing, rotor shaft, cap ring
Description
도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 2단형 스크류 압축기의 단면도. 1 is a cross-sectional view of a two-stage screw compressor according to an embodiment of the present invention.
도2는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 2단형 스크류 압축기의 단면도. Fig. 2 is a sectional view of a two stage screw compressor according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 : 2단형 스크류 압축기1: two stage screw compressor
11 : 제1단 압축기 본체11: first stage compressor main body
12 : 기어 상자12: gear box
13 : 제2단 압축기 본체13: second stage compressor body
14 : 모터14: motor
15, 16, 17 : 케이싱 15, 16, 17: casing
21, 29 : 스크류 회전자21, 29: screw rotor
22, 31 : 흡입구22, 31: inlet
23, 32 : 토출구23, 32: discharge port
24 : 회전자축24: rotor shaft
25, 34 : 피니언 기어25, 34: pinion gear
27, 36 : 기계적 밀봉부27, 36: mechanical seal
35 : 출력축35: output shaft
37 : 구동축37: drive shaft
38 : 캡링38: capping
39 : 불 기어39: fire gear
[문헌 1] 일본 실용신안 공개 평7-38683호 공보[Document 1] Japanese Utility Model Publication No. Hei 7-38683
본 발명은, 예를 들어 NH3와 같은 독성 물질을 냉매로 하는 냉동 장치에 적용되는 2단형 스크류 압축기에 관한 것이다. The present invention relates to a two-stage screw compressor applied to a refrigerating device using, for example, a toxic substance such as NH 3 as a refrigerant.
종래, NH3와 같은 독성 물질을 냉매로 하는 냉동 장치에 적용되는 2단형 스크류 압축기는 공지이다(예를 들어, 일본 실용신안 공개 평7-38683호 공보 참조). 2. Description of the Related Art Conventionally, a two-stage screw compressor applied to a refrigerating device using a toxic substance such as NH 3 as a refrigerant is known (see, for example, Japanese Utility Model Publication No. H7-38683).
일본 실용신안 공개 평7-38683호 공보에는 모터와 제1단 압축기 본체, 제2단 압축기 본체가 동축 상에 배치되고, 또한 각각의 케이싱이 일체적으로 결합되어 NH3를 냉매로 하는 냉동 장치에 사용되는 2단형 스크류 압축기가 개시되어 있다. 상기 모터는 제1단 압축기 본체의 흡입측에 위치하고 있고, 이 제1단 압축기 본체에 있어서의 한쪽의 스크류 회전자의 회전자축, 캡링을 거쳐서 상기 모터의 출력축에 결합되어 있다. Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 7-38683 discloses a refrigerating device in which a motor, a first stage compressor body, and a second stage compressor body are coaxially arranged, and each casing is integrally coupled to NH 3 as a refrigerant. A two stage screw compressor is used. The motor is located on the suction side of the first stage compressor main body, and is coupled to the output shaft of the motor via a rotor shaft and a cap ring of one screw rotor in the first stage compressor main body.
제1단 압축기 본체의 상기 회전자축의 주위 및 상기 출력축의 주위에는 회전부와 고정부 사이의 미끄럼 이동면에 냉각, 윤활용의 윤활유가 분사되는 기계적 밀봉부가 배치되고, 상기 캡링의 수용 공간과 제1단 압축기 본체 및 상기 모터, 각각의 내부 공간 사이에 있어서의 가스 누설을 밀봉하도록 형성되어 있다. In the circumference of the rotor shaft and the output shaft of the first stage compressor main body, a mechanical seal portion for cooling and lubricating oil is injected on the sliding surface between the rotating portion and the fixed portion, and the accommodation space of the capping and the first stage compressor It is formed so as to seal the gas leakage between the main body and the motor and the respective internal spaces.
상기 냉동 장치는 이미 알려진 바와 같이 압축기, 응축기, 팽창 밸브 및 증발기를 포함하는 냉매의 순환 유로를 구비하고 있다. 그리고, 이 증발기에 있어서의 냉매의 증발 온도가 -45 ℃ 내지 -75 ℃의 저온이 된 경우, 증발기에 직접 통하는 제1단 압축기 본체의 흡입 압력은 대기압 이하가 된다. 한편, 캡링의 수용 공간 및 상기 모터 내의 공간은 대기압의 상태로 되어 있고, 공기가 상기 수용 공간으로부터 상기 기계적 밀봉부의 미끄럼 이동면을 경유하여 제1단 압축기 본체 내, 특히 이 흡입측으로 침입할 가능성이 있다. The refrigeration unit is provided with a circulation passage of a refrigerant, as is known, comprising a compressor, a condenser, an expansion valve and an evaporator. And when the evaporation temperature of the refrigerant | coolant in this evaporator becomes low temperature of -45 degreeC--75 degreeC, the suction pressure of the 1st stage compressor main body which directly communicates with an evaporator becomes below atmospheric pressure. On the other hand, the capping accommodation space and the space in the motor are at atmospheric pressure, and there is a possibility that air may enter the first stage compressor main body, particularly on the suction side, from the accommodation space via the sliding surface of the mechanical seal. .
이 미끄럼 이동면에는, 상술한 바와 같이 윤활유가 분사되어 있고, 이 윤활유가 상기 수용 공간으로부터의 공기에 접촉하면 윤활유의 탄화물이 발생하고, 이것이 상기 미끄럼 이동면에 축적되어 가는 결과, 상기 미끄럼 이동면에 있어서의 밀봉 기능이 저하되어 간다는 문제가 있다. Lubricating oil is injected to this sliding surface as mentioned above, and when this lubricant contacts air from the said accommodation space, carbide of a lubricating oil will generate | occur | produce, and this will accumulate in the said sliding surface and, as a result, in the said sliding surface There exists a problem that sealing function falls.
또한, 압축기를 정지시키면 제1단 압축기 본체의 흡입구가 대기압보다 높은 압력 상태가 되고, 상술한 바와 같이 밀봉 기능이 저하되어 있으면, 상기 미끄럼 이동면의 부위로부터 독성이 있는 NH3가 상기 캡링의 수용 공간 및 상기 모터의 공간을 경유하여 기기 밖으로 누출된다는 문제가 있다. When the compressor is stopped, the suction port of the first stage compressor main body is at a pressure higher than atmospheric pressure. If the sealing function is degraded as described above, NH 3, which is toxic from the site of the sliding surface, has a space for the capping. And leaking out of the device via the space of the motor.
또한, 이와 같이 NH3가 모터 내로 누출되면 모터 내의 코일 권취선이 부식된다는 문제가 생긴다. Moreover, when NH 3 leaks into a motor in this way, the problem arises that the coil winding line in a motor corrodes.
본 발명은 이러한 종래의 문제를 해결하는 것을 과제로 하여 이루어진 것으로, 공기의 침입 및 외부로의 작동 가스의 누출을 방지하고, 가령 작동 가스에 독성이 있어도 외부에 해를 초래하지 않는 신뢰성이 높은 2단형 스크류 압축기를 제공하고자 하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a conventional problem, and has a high reliability that prevents intrusion of air and leakage of working gas to the outside and does not cause harm to the outside even if the working gas is toxic. It is an object of the present invention to provide a single screw compressor.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 저압측의 제1단 압축기 본체와, 고압측의 제2단 압축기 본체와, 상기 제1단 압축기 본체의 토출구와 상기 제2단 압축기 본체의 흡입구를 연결하는 가스 통로를 형성하고 있는 상자체와, 모터와, 상기 모터에 의해 구동되는 구동축과, 상기 제1단 압축기 본체 및 상기 제2단 압축기 본체의 각각으로부터 상기 상자체 내로 연장된 회전자축과, 상기 구동축의 동력을 상기 각 회전자축에 전달하고, 상기 상자체 내에 있는 동력 전달 기구와, 상기 구동축과 상기 구동축이 관통하는 상기 상자체의 케이싱 사이에 배치되어 있는 기계적 밀봉부로 이루어지는 2단형 스크류 압축기이다.In order to solve the above problems, the present invention connects the first stage compressor main body on the low pressure side, the second stage compressor main body on the high pressure side, and the discharge port of the first stage compressor main body and the suction port of the second stage compressor main body. A box forming a gas passage, a motor, a drive shaft driven by the motor, a rotor shaft extending into the box from each of the first stage compressor body and the second stage compressor body, and the drive shaft Is a two-stage screw compressor comprising a mechanical seal disposed between the drive shaft and the casing of the box through which the drive shaft penetrates, and transmits power to each of the rotor shafts.
상기 구성의 2단형 스크류 압축기에 있어서, 상기 동력 전달 기구는 상기 각 회전자축에 설치된 피니언 기어와, 상기 구동축에 설치되어 있는 불 기어로 이루어지도록 해도 좋고, 상기 불 기어는 상기 각 피니언 기어와 맞물린다. In the two-stage screw compressor of the above configuration, the power transmission mechanism may consist of a pinion gear provided on each rotor shaft and a bull gear provided on the drive shaft, and the bull gear meshes with each pinion gear. .
또한, 상기 구성의 2단형 스크류 압축기에 있어서, 상기 제1단 압축기 본체 와, 상기 제2단 압축기 본체 및 상기 상자체가 일체 구성이 되도록 해도 좋다. In the two-stage screw compressor of the above configuration, the first stage compressor main body, the second stage compressor main body, and the box body may be integrated.
또한, 상기의 구성에 부가하여, 상기 모터가 인버터에 의해 회전수 제어되는 것인 구성으로 해도 좋다. In addition to the above configuration, the motor may be configured to be controlled for rotation speed by an inverter.
본 발명에 관한 2단형 스크류 압축기에 따르면, 공기의 침입 및 외부로의 작동 가스의 누출을 방지하고, 가령 작동 가스에 독성이 있어도 외부에 해를 초래하는 일이 없어 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해진다.According to the two-stage screw compressor according to the present invention, it is possible to prevent intrusion of air and leakage of working gas to the outside, and to improve reliability without causing harm to the outside even if the working gas is toxic.
다음에, 본 발명의 일실시 형태를 도면에 따라서 설명한다. Next, one Embodiment of this invention is described according to drawing.
도1은 본 발명에 관한 2단형 스크류 압축기(1)를 도시하고, 이 2단형 스크류 압축기(1)는 저압측의 제1단 압축기 본체(11)와, 이 제1단 압축기 본체(11)와는, 기어 상자(12)를 거쳐서 일체적으로, 또한 기어 상자(12)의 동일측에 배치된 고압측의 제2단 압축기 본체(13)와, 상기 기어 상자(12)의 상기 측과는 반대측에 배치된 모터(14)를 구비하고 있다. 또한, 여기서 말하는「기어 상자(12)의 동일측」,「기어 상자(12)의 상기 측」이라 함은, 기어 상자(12)를 기준으로 하여, 기준으로부터 도면 상의 좌측을 의미한다. 또한,「반대측」이라 함은, 기어 상자(12)를 기준으로 하여, 기준으로부터 도면 상의 우측을 의미한다. 또한, 제1단 압축기 본체(11), 제2단 압축기 본체(13) 및 기어 상자(12)의 각각의 케이싱(15, 16, 17)은 일체적으로 형성되어 있다. Fig. 1 shows a two
제1단 압축기 본체(11)는 회전 가능하게 설치된 서로 맞물리는 암수 한 쌍의 스크류 회전자(21)를 갖고, 기어 상자(12)로부터 이격된 측에 흡입구(22)를 갖는 한편, 이것과는 반대측에 기어 상자(12) 내에 개구한 토출구(23)를 갖고 있다. 또 한 스크류 회전자(21)의 한쪽의 회전자축(24)은 기어 상자(12) 내로 연장되고, 회전자축(24)의 축 단부에는 피니언 기어(25)가 설치되어 있다. 또한, 제1단 압축기 본체(11)의 흡입측은 모터(14)와는 이격된 비구동측에 있고, 베어링을 거쳐서 연장된 흡입측의 회전자축(28)의 단부는 완전히 외부와는 차단되어 있다. The first stage compressor
제2단 압축기 본체(13)는 회전 가능하게 설치된 서로 맞물리는 암수 한 쌍의 스크류 회전자(29)를 갖고, 기어 상자(12)에 개구한 흡입구(31)를 갖는 한편, 이것과는 반대측의 기어 상자(12)로부터 이격된 측에 토출구(32)를 갖고 있다. 또한, 스크류 회전자(29)의 한쪽의 회전자축(33)은 기어 상자(12) 내로 연장되고, 회전자축(33)의 축 단부에는 피니언 기어(34)가 설치되어 있다. 또한, 제1단 압축기 본체(11)와 마찬가지로, 제2단 압축기 본체(13)의 흡입측의 회전자축의 축 단부도 외부와는 완전히 차단되어 있다. The second stage compressor
모터(14)의 출력축(35)에는 기어 상자(12)의 기계적 밀봉부(36)를 거쳐서 케이싱(17)을 관통하는 구동축(37)이 캡링(38)에 의해 결합되어 있다. 또한, 기어 상자(12) 내로 연장된 구동축(37)의 축 단부에는 피니언 기어(25, 34)와 맞물리는 불 기어(39)가 설치되어 있다. 또한, 기계적 밀봉부(36)를 도시하고 있는 부위에는, 기계적 밀봉부(36) 외에 구동축(37)을 회전 가능하게 지지하는 베어링을 설치하는 것이 바람직하다. The
상기 구성으로 이루어지는 2단형 스크류 압축기(1)에 있어서, 기어 상자(12) 내의 공간은 중간 유로를 형성하고 있고, 제1단 압축기 본체(11)의 흡입구(22)에 있어서의 흡입 압력과 제2단 압축기 본체(13)의 토출구(32)에 있어서의 토출 압력 사이의 중간 압력의 상태에 있어서, 일반적으로는 상기 흡입 압력이 대기 압력 이하가 되어도 중간 압력은 대기 압력 이상으로 되어 있다. In the two-
그리고, 이 2단형 스크류 압축기(1)에서는 제1단 압축기 본체의 흡입 압력이 대기 압력 이하가 되어도, 이 흡입측의 회전자축(28)의 축 단부는 완전히 외부와는 차단되어 있기 때문에, 이 축 단부로부터 공기가 침입하는 일은 없다. 또한, 외부와는 기계적 밀봉부(36)를 거쳐서 이격된 기어 상자(12) 내의 공간, 즉 중간 유로는 대기 압력 이상의 상태에 있기 때문에 외부로부터 공기가 침입하는 일은 없고, 여기서도 기계적 밀봉부(36)에 상술한 탄화물이 생김으로써 밀봉 기능의 저하도 방지되고, 가령 작동 가스에 독성이 있어도 외부에 해를 초래하지 않고, 당연히 기어 상자(12)로부터 분리된 모터(14) 내의 코일 권취선의 부식의 발생도 방지되어 2단형 스크류 압축기(1)의 신뢰성을 높이고 있다. In this two-
또한, 에너지 절약의 관점으로부터, 모터(14)를 인버터에 의해 회전수 제어함으로써 2단형 스크류 압축기(1)를 용량 조정 가능하게 해도 좋다. 예를 들어, 상술한 2단형 스크류 압축기(1)의 저압측의 제1단 압축기 본체(11)에 슬라이드 밸브를 설치하여 용량 조정 가능하게 구성한 경우, 특히 그 슬라이드 밸브를 소위 언로드의 상태로 유지하였을 때, 제1단 압축기 본체(11)로부터의 토출량보다 제2단 압축기 본체(13)로의 흡입량의 쪽이 커져 중간 압력이 대기압 이하가 되어 종래 기술과 같은 문제가 생길 우려가 있다. In addition, from the viewpoint of energy saving, the two-
그러나, 인버터를 이용하여 용량 조정 가능하게 한 경우, 회전수를 저하시켜 언로드의 상태로 유지해도 중간 압력은 항상 대기압 이상이 되어 종래 기술과 같은 문제가 생길 우려가 없다. 또한, 인버터를 이용하여 용량 조정 가능하게 한 경우, 종래와 같이 용량 조정을 슬라이드 밸브에 의해 행하도록 한 스크류 압축기에 비해 구조가 간단해지고, 슬라이드 밸브에 의해 행하도록 한 스크류 압축기와는 달리 신뢰성이 높아진다. However, in the case where the capacity can be adjusted using an inverter, even if the rotational speed is lowered and maintained in an unloaded state, the intermediate pressure is always at or above atmospheric pressure, and there is no fear that the same problems as in the prior art occur. In addition, when the capacity can be adjusted using an inverter, the structure is simpler than that of a screw compressor in which capacity adjustment is performed by a slide valve as in the prior art, and reliability is high, unlike a screw compressor that is performed by a slide valve. .
다음에, 본 발명의 다른 실시 형태를 도면에 따라서 설명한다. Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도2는 본 발명에 관한 2단형 스크류 압축기(1')를 도시하고, 이 2단형 스크류 압축기(1')는 저압측의 제1단 압축기 본체(11)와, 이 제1단 압축기 본체(11)와는, 기어 상자(12)를 거쳐서 일체적으로, 또한 기어 상자(12)의 동일측에 배치된 고압측의 제2단 압축기 본체(13)와, 상기 기어 상자(12)의 상기 각 압축기측과는 동일측에 배치된 모터(14)를 구비하고 있다. 즉, 도1의 형태와는, 모터(14) 및 구동축(37)(캡링, 기계적 밀봉부도 포함함)의 위치만 다르고, 남은 구성은 동일하다. Fig. 2 shows a two stage screw compressor 1 'according to the present invention, which has a first stage compressor
이와 같이, 본 발명에 있어서는 본 발명의 특징적 구성인 제1단 압축기 본체(11)의 토출구와 제2단 압축기 본체(13)의 흡입구를 연결하는 가스 통로를 형성하는 상자체가 있는 것과, 모터(14)의 구동축(37)이 기계적 밀봉부(36)를 배치한 후 그 상자체를 관통하고 있는 것, 및 구동축(37)의 동력을 양 압축기로 전달하는 기구가 그 상자체 중에 설치되어 있는 것을 만족시키는 한, 제1단 압축기 본체(11), 제2단 압축기 본체(13) 및 모터(14)의 위치 관계에 대해서는, 어떻게 구성해도 좋다.As described above, in the present invention, there is a box that forms a gas passage connecting the discharge port of the first stage compressor
또한, 구동축(37)의 동력을 양 압축기(1)로 전달하는 기구에 대해서도 본 발명의 상기 특징적 구성을 만족시키고 있는 한, 상기 실시 형태의 기구로 한정되지 않는다. 예를 들어, 구동축(37)이 한쪽의 압축기의 회전자축과 직결되고 또한 다른 쪽의 압축기의 회전자축으로의 동력 전달이 기어 기구에 의해 행해지는 구성이라도 좋다. In addition, the mechanism which transmits the power of the
본 발명에 따르면, 공기의 침입 및 외부로의 작동 가스의 누출을 방지하고, 가령 작동 가스에 독성이 있어도 외부에 해를 초래하지 않는 신뢰성이 높은 2단형 스크류 압축기를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a highly reliable two-stage screw compressor which prevents the intrusion of air and leakage of the working gas to the outside and does not cause external harm even if the working gas is toxic.
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