KR20160118326A - 오일프리 스크루 압축기 - Google Patents

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요시오 야노
도시유키 미야타케
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

축봉 장치의 조립성이 양호하며, 축봉 장치로부터 압축 가스의 누설을 저감할 수 있는, 오일프리 스크루 압축기를 제공한다. 서로 교합하는 수형 암형 한 쌍의 스크루 로터(16)를 압축기의 케이싱(12)의 로터실(15) 내에 수용하고, 로터축(21)을 개재해서 스크루 로터를 베어링(22)으로 지지하고, 로터실과 베어링의 사이에 형성되는 케이싱의 축봉 공간(10)에 배치되고, 로터축을 시일하는 축봉 장치(30, 40)를 갖는 오일프리 스크루 압축기(1)에 있어서, 축봉 장치는, 베어링측에 배치되는 오일 시일(31)과, 로터실측에 배치되는 패킹 케이스(41)와, 가스를 시일하기 위한 가스 시일(42)을 구비하고, 패킹 케이스의 베어링측의 단부(44)와 오일 시일의 로터실측의 단부(33)가 억지 끼워 맞춤에 의해 감합 고정됨으로써 형성된 가스 시일 수용 공간(48)에, 시일 링이 수용된다.

Description

오일프리 스크루 압축기{OIL-FREE SCREW COMPRESSOR}
본 발명은, 오일프리 스크루 압축기에 관한 것으로, 상세하게는, 오일프리 스크루 압축기에 있어서의 축봉 장치에 관한 것이다.
오일프리 스크루 압축기에서는, 로터실 내에 오일이 공급되지 않기 때문에, 급유식의 것보다도 압축 가스의 누설이 일어나기 쉬워, 압축 가스의 누설이 압축기 성능에 영향을 미치기 쉽다. 따라서, 압축 가스가 로터축과 케이싱의 사이에서 누설하는 것을 방지하기 위해서 축봉 장치(가스 시일)가 사용되고 있다.
오일프리 스크루 압축기이더라도, 로터축을 지지하는 베어링이나, 구동원으로부터의 회전 구동력을 로터축에 전달하는 기어 기구에 대해서는, 윤활 오일이 공급된다. 언로드 운전 시에 로터실이 부압이 된 경우, 베어링 등에 공급된 윤활 오일이 로터실 내에 유입되는 경우가 있다. 따라서, 베어링 등에 공급된 윤활 오일이 로터실 내에 유입되는 것을 방지하기 위한 축봉 장치(오일 시일)가 사용되고 있다.
상기와 같은 축봉 장치(가스 시일 및 오일 시일)를 구비하는 오일프리 압축기는, 예를 들어 특허문헌 1에 개시되어 있다.
일본 실용신안 출원공개 소61-144289호 공보
특허문헌 1에 개시된 오일프리 스크루 압축기에서는, 축봉 장치가, 시일 링 및 스페이서로 이루어지는 제1 축봉 장치와, 내면에 래비린스를 갖는 제2 축봉 장치라는 별체의 부재로 구성되어 있다. 제1 축봉 장치 및 제2 축봉 장치가 분리된 상태에서 부착되도록 구성되어 있으므로, 조립의 공정수가 증가하여, 조립성이 좋지 않다는 문제가 있다. 또한, 제1 축봉 장치 및 제2 축봉 장치가 그들 축 직교 방향의 측단부면끼리에서 접촉하므로, 로터축이 휘었을 때, 접촉하고 있는 측단부면끼리에서 간극이 생겨 당해 간극으로부터 압축 가스가 누설되기 쉽다는 문제도 있다.
따라서, 본 발명의 해결해야 할 기술적 과제는, 축봉 장치의 조립성이 양호하며, 축봉 장치로부터 압축 가스의 누설을 저감하는, 오일프리 스크루 압축기를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의하면, 이하의 오일프리 스크루 압축기가 제공된다.
즉, 서로 교합하는 수형 암형 한 쌍의 스크루 로터를 압축기의 케이싱 로터실 내에 수용하고, 로터축을 개재해서 상기 스크루 로터를 베어링으로 지지하고, 상기 로터실과 상기 베어링의 사이에 형성되는 상기 케이싱의 축봉 공간에 배치되고, 상기 로터축을 시일하는 축봉 장치를 갖는 오일프리 스크루 압축기에 있어서,
상기 축봉 장치는,
상기 베어링측에 배치되는 오일 시일과,
상기 로터실측에 배치되는 패킹 케이스와,
가스를 시일하기 위한 가스 시일을 구비하고,
상기 패킹 케이스의 상기 베어링측의 단부와 상기 오일 시일의 상기 로터실측의 단부가 억지 끼워 맞춤에 의해 감합 고정됨으로써 형성된 가스 시일 수용 공간에, 상기 가스 시일이 수용되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 축봉 장치를 구성하는 패킹 케이스 및 오일 시일이 억지 끼워 맞춤에 의해 감합 고정되어 일체화되어 있다. 일체화됨으로써 형성된 가스 시일 수용 공간에 가스 시일이 수용되어 있으므로, 축봉 장치의 조립성이 양호하며, 억지 끼워 맞춤에 의한 간극이 매우 작으므로, 감합 고정 부분으로부터의 압축 가스의 누설을 저감할 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서의 「억지 끼워 맞춤에 의한 감합 고정」이란, 감합 오목 단부의 치수보다도 감합 볼록 단부의 치수를 직경 방향으로 크게 해서 체결 여유를 부여하는 억지 끼워 맞춤(JIS B 0401) 외에도, 약간의 체결 여유를 부여해서 비교적 용이하게 분해를 할 수 있는 중간 끼워 맞춤(JIS B 0401)도 포함하는 넓은 개념을 의도하고 있다.
도 1은, 본 발명에 관한 오일프리 스크루 압축기의 본체의 종단면도이다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 부분 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 제2 실시 형태를 나타내는 부분 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 제3 실시 형태를 나타내는 부분 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 제4 실시 형태를 나타내는 부분 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 제5 실시 형태를 나타내는 부분 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 제6 실시 형태를 나타내는 부분 단면도이다.
우선, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 오일프리 스크루 압축기(1)에 대하여, 도 1을 참조하면서 상세히 설명한다.
오일프리 스크루 압축기(1)는, 케이싱 본체(12), 토출측 케이싱(13) 및 흡입측 케이싱(14)에 의해 구성되어 있는 케이싱을 구비하고, 케이싱의 로터실(15) 내에 수용된 수형 암형 교합하는 한 쌍의 스크루 로터(16)에 의해, 대상 가스를 압축하기 위한 것이다.
케이싱 본체(12)는, 로터실(15)에 압축 대상의 가스를 공급하는 흡입구(17)와, 로터실(15) 내에서 스크루 로터(16)에 의해 압축된 압축 가스를 배출하는 토출구(18)를 구비하고 있다. 케이싱 본체(12)의 토출측 및 흡입측에는, 각각, 토출측 케이싱(13) 및 흡입측 케이싱(14)이 설치되어 있다. 스크루 로터(16)의 토출 측단부 및 흡입 측단부에는 로터축(21)이 설치되어 있다. 토출측의 로터축(21)의 단부 및 흡입측의 로터축(21)의 단부에는, 각각, 구동 기어(28) 및 타이밍 기어(27)가 나뉘어 설치되어 있다. 도시하지 않은 모터의 회전 구동력은, 구동 기어(28)를 개재해서 한쪽의 스크루 로터(16)에 전달되고, 한쪽의 스크루 로터(16)에 전달된 회전 구동력은, 타이밍 기어(27)를 개재해서 다른 쪽의 스크루 로터(16)에 전달된다. 한 쌍의 스크루 로터(16)가 비접촉 상태에서 서로 교합해서 회전함으로써, 흡입구(17)로부터 흡입된 가스는, 소정의 압력까지 압축된 다음, 토출구(18)로부터 토출된다.
케이싱 본체(12)의 토출측에는, 토출측의 로터축(21)을 회전 가능하게 지지하는 베어링인 볼 베어링(2열의 앵귤러 볼 베어링)(19) 및 토출측 베어링(롤러 베어링)(22)과, 토출측의 로터축(21)을 축봉하는 축봉 장치인 토출측 축봉 장치(30, 40)를 조립하기 위한 토출측의 축봉 공간(10)이 형성되어 있다. 흡입측 케이싱(14)에는, 흡입측의 로터축(21)을 회전 가능하게 지지하는 흡입측 베어링(롤러 베어링)(23)과, 흡입측의 로터축(21)을 축봉하는 축봉 장치인 흡입측 축봉 장치(50, 60)를 조립하기 위한 흡입측의 축봉 공간(20)이 형성되어 있다.
케이싱 본체(12)에 있어서는, 케이싱 본체(12)의 외측(대기측)과 토출측의 축봉 공간(10)을 연통하는 제1 대기 연통 구멍(24a)이 설치되어 있다. 흡입측 케이싱(14)에 있어서도, 흡입측 케이싱(14)의 외측(대기측)과 흡입측의 축봉 공간(20)을 연통하는 제1 대기 개방 연통 구멍(25a)이 설치되어 있다. 또한, 전술한 베어링(19, 22, 23)이나 타이밍 기어(28)에 윤활 오일을 공급하기 위한 오일 공급 구멍(26)이 케이싱 본체(12)에 설치되어 있다.
토출측 및 흡입측의 축봉 공간(10, 20)의 각각에 배치되는 토출측 축봉 장치(30, 40) 및 흡입측 축봉 장치(50, 60)는 로터실(15)에 관하여, 실질적으로 축방향에 대칭으로 구성되어 있다. 따라서, 이하, 도면을 참조하면서, 토출측 축봉 장치(30, 40)에 대하여 설명한다.
도 2는, 제1 실시 형태에 따른 토출측 축봉 장치(30, 40)를 나타내는 부분 단면도이다.
토출측의 축봉 공간(10)에 있어서, 토출측 베어링(22) 측으로부터 로터실(15) 측을 향해서 순서대로, 토출측 베어링(22)과, 오일에 대하여 로터축(21)을 시일하는 토출측 축봉 장치(30)와, 압축 가스에 대하여 로터축(21)을 시일하는 토출측 축봉 장치(40)가 배치되어 있다. 토출측의 축봉 공간(10)에 삽입된 토출측 베어링(22)에 있어서의 로터실(15)과 반대측의 단부가, 스토퍼(29)에 의해 규제되어 있다. 또한, 토출측 축봉 장치(30, 40)는, 후술하는 감합 구조에 의해 연결되어 일체화된 축봉 장치를 구성하고 있다.
토출측 축봉 장치(30)는, 토출측 베어링(22)의 측에 배치되어 있으며, 예를 들어 그 내면에 오일 시일부로서 래비린스(32)가 형성된 비접촉의 오일 시일(31)이다. 또한, 래비린스(32)에 대한 도시는 생략하였다. 오일 시일(31)은, 래비린스(32)와 같은 홈 가공이 실시된 내면을 갖기 때문에, 절삭을 하기 쉬운 금속 재료로 이루어져 있다. 오일 시일(31)의 로터실(15) 측의 단부(36)에는, 로터실(15) 측을 향해서 돌출된 원통 형상의 외주면을 갖는 감합 볼록 단부(33)가 형성되어 있다. 후술하는 바와 같이, 감합 볼록 단부(33)는 패킹 케이스(41)의 감합 오목 단부(44)에 감합하도록 구성되어 있다. 오일 시일(31)의 단부(36)에 있어서의 로터실(15) 측의 측면에는, 로터축(21)에 대하여 수직으로 연장되는 시일면(37)이 형성되어 있다. 바람직하게는, 오일 시일(31)의 단부(36)에 있어서의 로터축(21) 측에는, 원통 형상의 공간이 형성되어 있고, 이 원통 형상의 공간에 있어서의 로터실(15) 측의 측면에 시일면(37)이 형성된다. 후술하는 가스 시일 수용 공간(48)의 일부를 오일 시일(31) 측에 설치함으로써, 축봉 장치의 길이를 단축할 수 있으므로, 시일면(37)은 오일 시일(31)의 원통 형상 공간에 있어서의 로터실(15) 측의 측면에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
토출측 축봉 장치(40)는, 토출측 축봉 장치(30)보다도 로터실(15)의 측에 배치된 제1 가스 시일(40A)이며, 제1 가스 시일(40A)은 패킹 케이스(41)와, 시일 링(42)과, 탄성체(43)로 구성되어 있다. 탄성체(43)는, 웨이브 스프링, 웨이브 워셔 또는 압축 코일 스프링 등의, 시일 링(42)을 시일면(27)에 가압해서 지지하는 탄성력을 사용 시에 발생하는 금속제의 부재이다. 특히, 얇은 강판을 환 형상으로 또한 물결 형상으로 가공한 웨이브 스프링 또는 웨이브 워셔가, 높이(두께)를 작게 할 수 있어, 설치 스페이스를 작게 할 수 있는 점에서 바람직하다. 패킹 케이스(41)는, 예를 들어 스테인리스강과 같은 경질 재료로 이루어져 있다. 바람직하게는, 패킹 케이스(41)는 오일 시일(31)보다도 경질의 재료로 이루어져 있다. 패킹 케이스(41)의 토출측 베어링(22) 측의 단부에는, 오일 시일(31)의 원통 형상 외주면을 갖는 감합 볼록 단부(33)에 감합하도록 구성된 원통 형상의 내주면을 갖는 감합 오목 단부(44)가 형성되어 있다. 따라서, 오일 시일(31) 및 제1 가스 시일(40A)은 감합 볼록 단부(33) 및 감합 오목 단부(44)로 이루어지는 감합 구조에 의해 연결되고, 토출측 축봉 장치(30, 40)가 일체화되어 있다.
도 2에 도시한 감합 구조에서는, 상대적으로 연질 재료로 이루어지는 감합 볼록 단부(33)의 감합 접촉면(원통 형상의 외주면)이 직경 방향 외측을 향하고 있으며, 상대적으로 경질 재료로 이루어지는 감합 오목 단부(44)의 감합 접촉면(원통 형상의 내주면)이 직경 방향 내측을 향하고 있다. 따라서, 감합에 의한 조립 과정에 있어서 연질의 오일 시일(31)이 경질한 패킹 케이스(41)로 깎이는 경우에도, 제1 가스 시일(40A) 내에 이물(절삭 칩)이 혼입되는 것을 방지할 수 있다.
이에 반하여, 오일 시일(31)이 감합 오목 단부를 가짐과 함께 패킹 케이스(41)가 감합 볼록 단부를 갖도록 상기 감합 구조를 반대로 할 경우, 패킹 케이스(41)에 대한 오일 시일(31)의 감합 접촉면(원통 형상의 내주면)이 직경 방향 내측을 향하도록 위치한다. 그리고, 감합 과정에 있어서 상대적으로 연질의 오일 시일(31)이 상대적으로 경질한 패킹 케이스(41)로 깎이는 경우에는, 제1 가스 시일(40A) 내에 이물이 혼입되어 버릴 우려가 있다. 또한, 가공성이나 이물 혼입 방지의 관점에서, 도 2에 도시한 감합 구조가 바람직하지만, 도 2의 감합 구조와 반대의 감합 구조로 해도 된다. 또한, 오일 시일(31) 및 패킹 케이스(41)가 동일한 재질(예를 들어, 스테인리스강)로 이루어지는 구성으로 해도 된다.
감합 오목 단부(44) 및 감합 볼록 단부(33)로 이루어지는 감합 구조는, 감합 오목 단부(44)의 원통 형상 내주면 치수(내경)보다도 감합 볼록 단부(33)의 원통 형상 외주면 치수(외경)를 크게 해서 체결 여유를 부여해서 압입이나 수축 끼워 맞춤이나 냉각 끼워 맞춤에 의해 견고하게 고정되는 억지 끼워 맞춤 외에도, 약간의 체결 여유를 부여해서 비교적 용이하게 분해를 할 수 있는 중간 끼워 맞춤이어도 된다. 어느 쪽의 경우에도, 감합 오목 단부(44)와 감합 볼록 단부(33)의 간극이, 매우 작아서 실질적으로는 없는 것처럼 구성되어 있으므로, 당해 간극으로부터의 압축 가스의 누설이 방지된다.
패킹 케이스(41)의 로터실(15) 측의 단부에는, 직경 방향 내측으로 돌출된 돌출부(49)가 형성되어 있다. 돌출부(49)에 있어서의 토출측 베어링(22) 측의 측면에는, 로터축(21)의 축선 방향에 대하여 수직으로 연장되는 지지면(49a)이 형성되어 있다. 오일 시일(31)의 단부(36)와 패킹 케이스(41)의 돌출부(49)의 사이에는, 가스 시일 수용 공간(48)이 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 패킹 케이스(41)의 베어링측의 단부[감합 오목 단부(44)]와 오일 시일(31)의 로터실(15) 측의 단부[감합 볼록 단부(33)]가 감합 고정됨으로써, 로터축(21)의 외주면에 면한 원통 형상의 가스 시일 수용 공간(48)이 형성되어 있다. 가스 시일 수용 공간(48)은 축선 방향에 관한 양단이, 오일 시일(31)의 시일면(37)과, 패킹 케이스(41)의 지지면(49a)으로 획정되어 있다. 시일 링(42) 및 웨이브 스프링(43)이 시일면(37)과 지지면(49a)의 사이에서 끼움 지지되어 있다.
시일 링(42)은, 그 내경이 로터축(21)의 외경보다도 약간 크게 치수 구성되어 있으며, 예를 들어 로터축(21)과 동일한 재질(예를 들어 스테인리스강)를 모재로 하여, 모재의 표면에 마찰 계수가 작은 피막을 코팅한 것을 사용할 수 있다. 또한, 축 방향으로 압축된 웨이브 스프링(43)은 일단부가 시일 링(42)에 맞닿고, 타단부가 지지면(49a)에 맞닿고 있어, 그 탄성력에 의해, 시일 링(42)을 시일면(37)에 가압하고 있다. 시일 링(42)의 시일면(47)은 웨이브 스프링(43)에 의해, 단부(36)의 시일면(37)에 압접되어 있다. 따라서, 시일 링(42)은 가스 시일 수용 공간(48) 내에서, 웨이브 스프링(43)의 탄성력에 의해, 오일 시일(31)의 단부(36)[시일면(37)]를 향해서 가압되어 있음과 함께 탄성적으로 지지되어 있다.
상기 구성에 의하면, 시일 링(42)은 시일면(37)을 따라 직경 방향으로 이동할 수 있다. 그것에 의해, 가령, 로터축(21)이 휨으로써, 시일 링(42) 및 로터축(21)의 사이에 편심이 발생했다고 해도, 시일 링(42)이 로터축(21)에 추종해서 직경 방향으로 이동한다. 이와 같은 구성에 의해, 시일 링(42) 및 로터축(21)의 마모나 파손을 방지하고, 시일 링(42)과 로터축(21)의 간극이 커지는 것을 방지해서 축봉 성능을 유지할 수 있다.
토출측 축봉 장치(40)의 시일 링 구조에서는, 오일 시일(31)의 시일면(37)에 밀착한 시일 링(42)이 로터축(21)의 외주면에 대하여 미소한 간극을 갖고 배치되어 있다. 당해 시일 링 구조에 의하면, 시일 링(42)과 로터축(21)의 근소한 간극을 통과하려고 하는 압축 가스에 압력 손실을 발생시킴으로써 압축 가스의 누설을 억제하는 축봉 성능을 발휘할 수 있다.
일체화된 토출측 축봉 장치(30, 40)가 토출측의 축봉 공간(10)에 대하여 용이하게 착탈 가능하게 부착되도록, 케이싱 본체(12)(케이싱)와 토출측 축봉 장치(30, 40)의 사이에는, 틈새 끼워 맞춤(JIS B 0401)보다도 큰 클리어런스가 설치되어 있다. 클리어런스를 설치하면 가스 시일성이 희생으로 되기 때문에, 오일 시일(31)과 케이싱 본체(12)(케이싱)의 사이 및 패킹 케이스(41)와 케이싱 본체(12)(케이싱)의 사이에는, 각각, O링(35, 46)이 배치되어 있다. 당연한 것이지만, O링(35, 46)에 의한 시일 기능을 발휘할 수 있는 범위에서, 클리어런스의 치수가 설정되어 있다. 바람직하게는, O링(35, 46)은, 각각, 오일 시일(31)의 외주면에 둘레 방향을 따라 형성된 오목부(환상의 홈)(34)와, 패킹 케이스(41)의 외주면에 둘레 방향을 따라 형성된 오목부(환상의 홈)(45)로 나뉘어 배치되어 있다. 오일 시일(30)의 O링(35)과 패킹 케이스(41)의 O링(46)에 의해, 케이싱 본체(12)와 토출측 축봉 장치(30, 40)의 사이에서의 압축 가스의 누설 등의 가스의 무용한 흐름을 각각 방지할 수 있다.
케이싱 본체(12)(케이싱)에는, O링(46)이 배치된 위치보다도 베어링(22) 측에서, 케이싱을 관통하도록, 축봉 공간(10)과 케이싱의 외측(대기측)을 연통하는 제1 대기 연통 구멍(24a)이 적어도 1개 형성되어 있다. 오일 시일(30)(토출측의 축봉 장치)에는, 그것을 관통하도록 오일 시일 대기 연통 구멍(31a)이 복수 형성되어 있다. 복수의 오일 시일 대기 연통 구멍(31a)은 그 구멍 직경보다도 폭이 넓은 오일 시일(30)의 외주에 설치된 환상의 홈을 개재하여, 제1 대기 연통 구멍(24a)에 연통하고 있다. 또한, 복수의 오일 시일 대기 연통 구멍(31a)은 오일 시일(30)의 내주측에 있어서, 축봉 공간(10)에 있어서의 가스 시일 수용 공간(48)과 오일 시일(30)에 설치된 래비린스(32)(오일 시일부)를 접속하는 위치에 연통하도록 형성된다. 이와 같이, 제1 대기 연통 구멍(24a)과 오일 시일 대기 연통 구멍(31a)과 그 양자를 접속하는 환상의 홈에 의해, 제1 대기 개방 통로(24)가 구성되어 있다. 또한, 제1 대기 연통 구멍(24a)의 개구 직경이 클수록, 제1 대기 연통 구멍(24a)의 형성이나 가공이 용이해짐과 함께 압력 손실을 작게 할 수 있으므로, 오일 시일 대기 연통 구멍(31a)이 위치하는 축봉 공간(10)의 압력을 대기압에 근접할 수 있다. 따라서, O링(35)과 O링(46)의 사이에 형성되는 축방향 스페이스에 있어서는, 제1 대기 연통 구멍(24a)의 개구 직경을 가능한 한 크게 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 로터축(21)에는, 오일 복귀 홈(21a)이 래비린스(32)(오일 시일부)의 하류측[오일 시일 대기 연통 구멍(31a) 측]으로 되는 위치에 형성되어 있다. 오일 복귀 홈(21a)은, 로터실(15)의 측을 향해서 테이퍼 형상으로 직경 축소하고 있다. 당해 오일 복귀 홈(21a)에 의하면, 토출측 베어링(22)의 윤활 오일이 로터축(21)을 타서 오일 복귀 홈(21a)에 누출되었다고 해도, 당해 윤활 오일에 원심력이 작용함으로써, 상류측으로 되돌릴 수 있다.
케이싱 본체(12)의 외측과, 토출측 축봉 장치(오일 시일)(30)에 대응한 축봉 공간(10)을 연통하는 제1 대기 개방 통로(24)에 의해, 토출측 축봉 장치(오일 시일)(30)에 대응한 축봉 공간(10)이 대기 개방되어 있다. 그로 인해, 언로드 운전 시에 있어서, 로터실(15) 내가 부압으로 되어 토출측 베어링(22)에 있어서의 오일을 로터실(15) 내에 흡인하려고 하는 힘이 작용하는 경우에도, 대기 개방된 제1 대기 개방 통로(24)의 개재에 의해, 토출측 베어링(22)에 있어서의 오일이 로터실(15) 내에 흡인되는 것을 방지할 수 있다.
감합 오목 단부(44)와 감합 볼록 단부(33)의 직경 방향의 간극이, 시일 링(42)과 로터축(21)의 간극이나 패킹 케이스(41)와 케이싱 본체(12)의 클리어런스보다도 매우 작아, 실질적으로는 없는 것처럼 구성되어 있다. 즉, 억지 끼워 맞춤에 의해, 감합 오목 단부(44)와 감합 볼록 단부(33)의 간극이, 실질적으로 로터축(21)의 휨에 의한 영향을 받지 않도록 구성되어 있으므로, 당해 간극으로부터의 압축 가스의 누설을 방지할 수 있다. 또한, 패킹 케이스(41)와 케이싱 본체(12)의 사이에서의 클리어런스는, O링(46)으로 시일되어 있으므로, 당해 간극으로부터의 압축 가스의 누설을 방지할 수 있다. 또한, 패킹 케이스(41)와 오일 시일(30)이 억지 끼워 맞춤에 의해 일체화됨으로써, 가스 시일 수용 공간(48)이 형성되어 있다. 이에 의해, 오일 시일(31)의 시일면(37)과, 그것을 향해서 가압되어 있는 시일 링(42)의 시일면(47)과의 밀착 상태가 로터축(21)의 휨에 영향을 받지 않고 적절하게 유지된다. 따라서, 토출측 축봉 장치(40) 전체에서의 압축 가스의 누설을 대폭 저감할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여, 도 3을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 제2 실시 형태에 있어서, 상기 제1 실시 형태에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 중복되는 설명을 생략한다.
토출측 축봉 장치(40)가 제1 실시 형태에서 설명한 제1 가스 시일(40A)에 추가하여, 제2 가스 시일(51)을 구비하고 있다. 제2 가스 시일(51)은, 제1 가스 시일(40A)에 대하여 로터실(15)의 측에 배치되어 있다. 제2 가스 시일(51)은, 제1 실시 형태에서 설명한 패킹 케이스(41)와 마찬가지의 부재를 구비하지 않고, 후술하는 바와 같이 케이싱 본체(12)(케이싱) 내에 시일 링(52)과 탄성체(53)를 구비하고 있다. 탄성체(53)는, 제1 실시 형태에서 설명한 탄성체(43)와 동일한 기능을 갖는 동등한 부재이다. 또한, 오일 시일(31)과 제1 가스 시일(40A)은, 제1 실시 형태에서 설명한 감합 구조에 의해 연결되어 일체화되어 있다. 다른 쪽에서, 제2 가스 시일(51)은 로터축(21)의 휨 영향을 받지 않는 케이싱 본체(케이싱)(12) 내에 시일 링(52)과 탄성체(53)를 구비하고 있음과 함께, 토출측 축봉 장치(40) 중에서 로터축(21)의 휨 영향을 가장 받기 어려운 로터실(15)에 가장 가까운 위치에 설치되어 있다. 그로 인해, 제1 가스 시일(40A)과 제2 가스 시일(51)의 감합 구조에 의한 일체화는 필요 없다.
케이싱 본체(12)(케이싱)에 있어서의 축봉 공간(10)의 로터실(15) 측의 단부에는, 가스 시일(40A)보다도 작은 내경 치수를 갖는 원통 형상의 공간이 배치되어 있다. 이 원통 형상의 공간 로터실(15) 측에 형성되어 있는 케이싱 본체(12)(케이싱)의 측면에는, 로터축(21)의 축선 방향에 대하여 수직으로 연장되는 지지면(12a)이 형성되어 있다. 또한, 이 원통 형상의 공간 토출측 베어링(22) 측에는, 패킹 케이스(41)의 돌출부(49)의 시일면(49b)이 배치되어 있다. 즉, 가스 시일 수용 공간(58)은, 축선 방향에 대한 양단이, 케이싱 본체(12)의 지지면(12a)과, 패킹 케이스(41)의 돌출부(49)의 시일면(49b)에서 획정되어 있다. 시일 링(52) 및 웨이브 스프링(53)(탄성체)은 시일면(49b)과 지지면(12a)의 사이에서 끼움 지지되어 있다.
시일 링(52) 및 웨이브 스프링(53)(탄성체)은, 예를 들어 제1 실시 형태에서 설명한 시일 링(42) 및 웨이브 스프링(43)(탄성체)과 동일한 것을 사용하여, 부품의 공통화에 의해 저비용화를 도모할 수 있다. 시일 링(52)은, 가스 시일 수용 공간(58) 내에서, 웨이브 스프링(53)의 탄성력에 의해, 패킹 케이스(41)의 돌출부(49)[시일면(49)]를 향해서 가압되어 있음과 함께 탄성적으로 지지되어 있다. 시일 링(52)은, 시일면(49b)을 따라 직경 방향으로 이동 가능하고, 로터축(21)이 휘는 경우이더라도, 시일 링(52)이 로터축(21)에 추종해서 직경 방향으로 이동한다. 따라서, 제1 실시 형태에서 설명한 제1 가스 시일(40A) 외에도 제2 가스 시일(51)을 구비함으로써, 토출측 축봉 장치(40)의 축봉 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제3 실시 형태에 대하여, 도 4를 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 이 제3 실시 형태에 있어서, 상기 제2 실시 형태에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 중복되는 설명을 생략한다.
토출측 축봉 장치(40)가, 제1 가스 시일(40A) 및 제2 가스 시일(51)에 추가하여, 제3 가스 시일(40B)을 구비하고 있다. 제3 가스 시일(40B)은, 토출측의 축봉 공간(10)의 축방향에 있어서, 제1 가스 시일(40A)과 제2 가스 시일(51)의 사이에서 끼워지도록 배치된다. 제3 가스 시일(40B)은, 제1 실시 형태에서 설명한 제1 가스 시일(40A)과 마찬가지의 부재로 구성되어 있으며, 패킹 케이스(61)와 시일 링(62)과 탄성체(63)를 구비하고 있다. 시일 링(62) 및 탄성체(63)는, 예를 들어 시일 링(42) 및 탄성체(43)와 동일한 것을 사용하여, 부품의 공통화에 의해 저비용화를 도모할 수 있다.
패킹 케이스(61)의 로터실(15) 측의 단부에는, 직경 방향 내측으로 돌출된 돌출부(69)가 형성되어 있다. 돌출부(69)에 있어서의 토출측 베어링(22) 측의 측면에는, 로터축(21)의 축선 방향에 대하여 수직으로 연장되는 지지면(69a)이 형성되어 있다. 패킹 케이스(41)의 돌출부(49)와 패킹 케이스(61)의 돌출부(69)의 사이에는, 가스 시일 수용 공간(68)이 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 패킹 케이스(61)의 베어링측의 단부[감합 오목 단부(64)]와, 패킹 케이스(41)의 로터실(15) 측의 단부[감합 볼록 단부(41a)]가 감합 고정됨으로써, 로터축(21)의 외주면에 면한 원통 형상의 가스 시일 수용 공간(68)이 형성되어 있다. 가스 시일 수용 공간(68)은, 축선 방향에 대한 양단이, 패킹 케이스(61)의 돌출부(69)의 지지면(69a)과, 패킹 케이스(41)의 돌출부(49)의 시일면(49b)에서 획정되어 있다. 시일 링(62) 및 웨이브 스프링(63)(탄성체)이 시일면(49b)과, 패킹 케이스(61)의 지지면(69a)의 사이에서 끼움 지지되어 있다.
시일 링(62)은, 가스 시일 수용 공간(68) 내에서, 웨이브 스프링(63)의 탄성력에 의해, 패킹 케이스(61)의 돌출부(49)[시일면(49b)]를 향해서 가압되어 있음과 함께 탄성적으로 지지되어 있으므로, 시일 링(62)은, 시일면(49b)을 따라 직경 방향으로 이동 가능하다.
패킹 케이스(61)의 로터실(15) 측의 측면에는, 로터축(21)의 축선 방향에 대하여 수직으로 연장되는 시일면(69b)이 형성되어 있다. 가스 시일 수용 공간(58)은, 축선 방향에 대한 양단이, 패킹 케이스(61)의 돌출부(69)의 시일면(69b)과, 케이싱 본체(12)(케이싱)의 지지면(12a)에서 획정되어 있다.
시일 링(52)의 시일면(57)이 웨이브 스프링(53)에 의해, 패킹 케이스(61)의 돌출부(69)의 시일면(69b)에 가압되어 있으므로, 시일면(57)과 시일면(69b)의 사이가 시일되어 있다.
제3 가스 시일(40B)과 제1 가스 시일(40A)은, 제1 실시 형태에서 설명한 것과 마찬가지의 감합 구조에 의해 연결되어 일체화되어 있다. 즉, 제1 가스 시일(40A)의 패킹 케이스(41)에서의 로터실(15) 측의 단부에는, 로터실(15) 측을 향해서 돌출된 감합 볼록 단부(41a)가 형성되어 있다. 한편, 패킹 케이스(61)의 토출측 베어링(22) 측의 단부에는, 패킹 케이스(41)의 감합 볼록 단부(41a)에 감합하도록 구성된 감합 오목 단부(64)가 형성되어 있다. 예를 들어, 제3 가스 시일(40B)의 패킹 케이스(61)가 제1 가스 시일(40A)의 패킹 케이스(41)와 동일한 재질(예를 들어, 스테인리스강)로 구성되어 있다. 감합 볼록 단부(41a) 및 감합 오목 단부(64)의 감합 구조는, 억지 끼워 맞춤, 또는 근소한 체결 여유를 부여해서 비교적 용이하게 분해할 수 있는 중간 끼워 맞춤이다.
당해 감합 구조에 의하면, 감합 볼록 단부(41a)와 감합 오목 단부(64)의 간극이, 매우 작아서 실질적으로는 없는 것처럼 구성되어 있으므로, 당해 간극으로부터의 압축 가스의 누설이 방지된다. 도 4에 도시한 감합 구조에서도, 감합 볼록 단부(41a)의 감합 접촉면이 직경 방향 외측을 향하고 있으며, 감합 오목 단부(64)의 감합 접촉면이 직경 방향 내측을 향하고 있으므로, 끼워 맞춤 과정에 있어서의 제3 가스 시일(40B) 내부로의 이물 혼입을 방지할 수 있다.
도 4에 도시한 제3 실시 형태에서는, 오일 시일(31)과 제1 가스 시일(40A)과 제3 가스 시일(40B)이, 전술한 감합 구조에 의해 연결되어 일체화되어 있으므로, 토출측의 축봉 공간(10)으로의 축봉 장치(30, 40)의 조립성이 양호하다.
시일 링(62)은, 시일면(49b)을 따라 직경 방향으로 이동 가능하기 때문에, 로터축(21)이 휘는 경우이더라도, 시일 링(62)도 로터축(21)에 추종해서 직경 방향으로 이동한다. 이에 의해, 패킹 케이스(41)의 시일면(49b)과, 그것을 향해서 가압되어 있는 시일 링(62)의 시일면(67)과의 밀착 상태가, 로터축(21)의 휨에 영향을 받지 않고 적절하게 유지된다. 따라서, 제1 가스 시일(40A) 및 제2 가스 시일(51) 외에도 제3 가스 시일(40B)을 구비함으로써, 토출측 축봉 장치(40)의 축봉 성능을 더 향상시킬 수 있다. 그리고, 로터축(21)이 휘는 경우이더라도, 토출측 축봉 장치(40)의 축봉 성능을 유지할 수 있다.
제3 실시 형태와 마찬가지로, 케이싱 본체(12)(케이싱)와 토출측 축봉 장치(40)의 사이에는, 틈새 끼워 맞춤(JIS B 0401)보다도 큰 클리어런스가 설치되어 있다. 또한, 패킹 케이스(61)와 케이싱 본체(12)(케이싱)의 사이에는, O링(66)이 배치되어 있다. O링(66)에 의한 시일 기능을 발휘할 수 있는 범위에서, 클리어런스의 치수가 설정되어 있다. O링(66)은, 패킹 케이스(61)의 외주면에 둘레 방향을 따라 형성된 오목부(환상의 홈)(65)에 배치되어 있다. 패킹 케이스(41, 61)의 O링(46, 66)에 의해, 케이싱 본체(12)와 토출측 축봉 장치(40)의 사이에서의 압축 가스의 누설 등의 가스의 무용한 흐름을 방지할 수 있다.
본 발명의 제4 실시 형태에 대하여, 도 5를 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 이 제4 실시 형태에 있어서, 상기 제3 실시 형태에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 중복되는 설명을 생략한다.
도 5에 도시한 토출측 축봉 장치(40)는, 제1 가스 시일(40A)과 제3 가스 시일(40B)이 감합 구조에 의해 일체화되지 않은 점에서, 제3 실시 형태와 상이하다.
제1 가스 시일(40A)과 제3 가스 시일(40B)의 사이에서는, 감합 구조를 갖지 않기 때문에, 패킹 케이스(41)의 로터실(15) 측의 단부와 패킹 케이스(61)의 토출측 베어링(22)의 측 단부가 접하는 부분은, 모두 편평한 형상으로 되어 있다.
제4 실시 형태의 토출측 축봉 장치(40)는, 전술한 감합 볼록 단부(41a) 및 감합 오목 단부(64)를 사용한 감합 구조에 의한 시일을 구비하지 않는다. 그러나, 제4 실시 형태의 토출측 축봉 장치(40)는, 상기 제2 실시 형태의 토출측 축봉 장치(40)에 제3 가스 시일(40B)을 더 부가한 것이다. 따라서, 제4 실시 형태의 토출측 축봉 장치(40)는, 상기 제2 실시 형태와 동등 이상이며 상기 제3 실시 형태와 동등 이하의 축봉 성능을 갖고 있다.
본 발명의 제5 실시 형태에 대하여, 도 6을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 이 제5 실시 형태에 있어서, 상기 제3 실시 형태에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 중복되는 설명을 생략한다.
도 6에 도시한 토출측 축봉 장치(40)는, 상기 제3 실시 형태와의 비교에 의해, 제1 가스 시일(40A)의 패킹 케이스(41)가 패킹 케이스 대기 연통 구멍(45a)을 구비하고 있으며, 케이싱 본체(12)가 제2 대기 연통 구멍(26a)을 구비하고 있다.
케이싱 본체(12)(케이싱)에는, O링(66)이 배치된 위치보다도 제1 대기 개방 통로(24) 측에서, 케이싱 본체(12)(케이싱)를 관통하도록, 축봉 공간(10)과 케이싱 본체(12)(케이싱)의 외측(대기측)을 연통하는 제2 대기 연통 구멍(26a)이 적어도 1개 형성되어 있다. 패킹 케이스(41)에는, 그것을 관통하도록 패킹 케이스 대기 연통 구멍(45a)이 복수 형성되어 있다. 복수의 패킹 케이스 대기 연통 구멍(45a)은, 그 구멍 직경보다도 폭이 넓은 패킹 케이스(41)의 외주에 설치된 환상의 홈을 개재하여, 제2 대기 연통 구멍(26a)에 연통하고 있다. 또한, 복수의 패킹 케이스 대기 연통 구멍(45a)은, 패킹 케이스(41)의 내주측에 있어서, 축봉 공간(10)에 접속된 가스 시일 수용 공간(48)에 연통하도록 형성되어 있다. 이와 같이, 제2 대기 연통 구멍(26a)과 패킹 케이스 대기 연통 구멍(45a)과 그 양자를 접속하는 환상의 홈에 의해, 제2 대기 개방 통로(26)가 구성되어 있다.
토출측 축봉 장치(30)가, 토출측 축봉 장치(오일 시일)(30)에 대응한 축봉 공간(10)과 케이싱 본체(12)(케이싱)의 외측을 연통하는 제1 대기 개방 통로(24)를 구비하는 것 외에도, 토출측 축봉 장치(40)가, 토출측 축봉 장치(가스 시일)(40)에 대응한 축봉 공간(10)[가스 시일 수용 공간(48)]과 케이싱 본체(12)(케이싱)의 외측을 연통하는 제2 대기 개방 통로(26)를 구비하고 있다. 그것에 의해, 토출측 축봉 장치(오일 시일)(30)에 대응한 축봉 공간(10)과, 토출측 축봉 장치(가스 시일)(40)에 대응한 축봉 공간(10)이 각각 대기 개방되어 있다. 그로 인해, 장시간의 언로드 운전 시에 있어서, 로터실(15) 내가 부압으로 되어 토출측 베어링(22)에 있어서의 오일이 제1 대기 연통 구멍(24a)에 도달했다고 해도, 제1 대기 개방 통로(24)와 대략 동일한 압력에서 대기 개방된 제2 대기 연통 구멍(26a)과, 시일 링(42)의 개재에 의해, 오일이 로터실(15) 내에 흡인되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 제6 실시 형태에 대하여, 도 7을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 이 제6 실시 형태에 있어서, 상기 제3 실시 형태에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 중복되는 설명을 생략한다.
도 7에 도시한 토출측 축봉 장치(40)는, 상기 제3 실시 형태와의 비교에 의해, 제2 가스 시일(51)이 생략되어 있으며, 제1 가스 시일(40A)과 제3 가스 시일(40B)에 의해 구성되어 있다.
제6 실시 형태의 토출측 축봉 장치(40)는, 제1 가스 시일(40A)과 제3 가스 시일(40B)을 구비함으로써, 상기 제2 실시 형태와 동등 이상이며 상기 제3 실시 형태와 동등 이하의 축봉 성능을 갖고 있다. 토출측의 축봉 공간(10)에 있어서, 제2 가스 시일(51)을 배치하기 위한 공간 및 당해 공간의 가공이 불필요해진다. 그와 함께, 감합 구조에 의해 연결·일체화된 오일 시일(31)과 제1 가스 시일(40A)과 제3 가스 시일(40B)이 토출측의 축봉 공간(10)에 조립되므로, 축봉 장치(30, 40)의 조립성이 더 양호하다.
또한, 상기 각 실시 형태는, 오일프리 스크루 압축기(1)의 토출측 축봉 장치(30, 40)에 대하여 설명하였지만, 흡입측 축봉 장치(50, 60)에 대해서도 적용할 수 있다. 축봉 장치에 있어서의 가스 시일 구조는, 상기 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 가스 시일의 개수는, 적절하게 변경할 수 있다. 가스 시일로서는, 시일 링(42, 52, 62) 대신에, 래비린스 시일 등의 공지된 시일 부재를 사용할 수도 있다. 토출측 축봉 장치(30)의 오일 시일(31)로서, 소위 래비린스 시일을 예시하였지만, 스크루 비스코실 등의 공지된 시일 부재를 사용할 수 있다.
또한, 상기 각 실시 형태에서는, 오일 시일(31) 및 각 패킹 케이스(41, 61)는, 각각, 단일의 부재로 구성되어 있지만, 조립 시에 일체적인 상태로 되는 것이면, 각각, 축 방향으로 분할된 2 이상의 부재로 구성되어 있어도 된다. 또한, 비접촉의 오일 시일(31)은, 래비린스 시일이나 스크루 비스코실에 있어서의 오일 시일부(32)가 그것을 유지하는 본체부와 별도의 부재로서 구성되어 있어도 된다. 또한, 로터축(21)의 표면은, 모재 바로 그 자체이더라도, 모재 표면에 각종 피막 등이 설치되어 있어도 되며, 또한 로터축(21)의 외주면측에 고정된 슬리브로 형성되어 있어도 된다.
이상의 설명으로부터 명백해진 바와 같이, 본 발명에 따른 오일프리 스크루 압축기(1)에서는, 서로 교합하는 수형 암형 한 쌍의 스크루 로터(16)를 압축기(1)의 케이싱(12)의 로터실(15) 내에 수용하고, 로터축(21)을 개재해서 스크루 로터(16)를 베어링(22, 23)으로 지지하고, 로터실(15)과 베어링(23)의 사이에 형성되는 케이싱(12)의 축봉 공간(10) 내에 배치되고, 로터축(21)을 시일하는 축봉 장치(30, 40)를 갖고, 축봉 장치(30, 40)는, 베어링(22) 측에 배치되는 오일 시일(31)과, 로터실(15) 측에 배치되는 패킹 케이스(41)와, 가스를 시일하기 위한 가스 시일(42)을 구비하고, 패킹 케이스(41)의 베어링(22) 측의 단부(44)와 오일 시일(31)의 로터실(15) 측의 단부(33)가 억지 끼워 맞춤에 의해 감합 고정됨으로써 형성된 가스 시일 수용 공간(48)에, 가스 시일(42)이 수용되어 있다.
상기 구성에 의하면, 축봉 장치(30, 40)를 각각 구성하는 패킹 케이스(41) 및 오일 시일(31)이 억지 끼워 맞춤에 의해 감합 고정되어 일체화되어 있으므로, 축봉 장치(30, 40)의 조립성이 양호하며, 억지 끼워 맞춤에 의한 간극이 매우 작으므로, 감합 고정 부분으로부터의 압축 가스의 누설을 저감할 수 있다.
본 발명은, 상기 특징에 추가하여 다음과 같은 특징을 갖출 수 있다.
즉, 상기 오일 시일이 상기 패킹 케이스보다도 연질의 재료로 이루어져 있으며, 상기 오일 시일의 상기 단부가 감합 볼록 단부이고, 상기 패킹 케이스의 상기 단부가 감합 오목 단부이다. 당해 구성에 의하면, 복잡한 가공을 필요로 하는 오일 시일의 가공성이 양호하며, 연질 재료로 이루어져 있는 오일 시일의 감합 볼록 단부의 감합 접촉면이 직경 방향 외측을 향하고 있으므로, 끼워 맞춤 과정에서 오일 시일의 절삭 칩이 발생한 경우에, 그 절삭 칩이 가스 시일 수용 공간 내에 혼입되는 것을 방지할 수 있다.
상기 가스 시일이, 로터축의 축심 둘레에 설치된 시일 링과, 상기 시일 링을 탄성력에 의해 지지하는 탄성체를 구비한다. 당해 구성에 의하면, 로터축이 휘어서 가스 시일과 로터축의 사이에서 편심이 발생하여도, 시일 링이 로터축에 추종해서 직경 방향으로 이동하므로, 시일 링과 로터축의 간극이 커지는 것을 방지하여 축봉 성능을 유지할 수 있다.
상기 축봉 장치가, 상기 패킹 케이스의 외주면에 형성된 홈에 배치된 패킹 케이스측의 O링을 구비한다. 당해 구성에 의하면, 패킹 케이스와 케이싱 본체의 사이에서의 클리어런스에 기인한 압축 가스의 누설을 방지할 수 있다.
오일프리 스크루 압축기가, 상기 케이싱을 관통하도록 형성되고, 상기 패킹 케이스측의 O링이 배치된 위치보다도 상기 베어링측에서 상기 축봉 공간과 상기 케이싱의 외측을 연통하는 제1 대기 연통 구멍과, 상기 축봉 장치를 관통하도록 형성되고, 상기 제1 대기 연통 구멍에 연통함과 함께 상기 축봉 공간에 있어서의 상기 가스 시일 수용 공간과 상기 오일 시일에 설치된 오일 시일부를 접속하는 위치에 연통하는 오일 시일 대기 연통 구멍을 구비하고 있어도 된다. 당해 구성에 의하면, 언로드 운전 시에 있어서, 제1 대기 개방 통로에 의해, 토출측 축봉 장치(오일 시일)에 대응한 축봉 공간이 대기 개방되어 있으므로, 로터실 내가 부압으로 되어 토출측 베어링에 있어서의 오일을 로터실 내에 흡인하려고 하는 힘이 작용하는 경우에도, 토출측 베어링으로부터의 오일이 로터실 내에 흡인되는 것을 방지할 수 있다.
오일프리 스크루 압축기가, 상기 케이싱을 관통하도록 형성되고, 상기 패킹 케이스측의 O링이 배치된 위치보다도 상기 베어링측에서 상기 축봉 공간과 상기 케이싱의 외측을 연통하는 제2 대기 연통 구멍과, 상기 패킹 케이스를 관통하도록 형성되고, 상기 제2 대기 연통 구멍에 연통함과 함께 상기 가스 시일 수용 공간에 연통한 패킹 케이스 대기 연통 구멍을 더 구비하고 있어도 된다. 당해 구성에 의하면, 토출측 축봉 장치(오일 시일)에 대응한 축봉 공간과, 토출측 축봉 장치(가스 시일)에 대응한 축봉 공간이 각각 대기 개방되어 있으므로, 장시간의 언로드 운전 시에 있어서, 로터실 내가 부압으로 되어 토출측 베어링으로부터의 오일이 제1 대기 연통 구멍에 도달했다고 해도, 제1 대기 개방 통로와 대략 동일한 압력으로 대기 개방된 제2 대기 연통 구멍과, 시일 링과의 개재에 의해, 토출측 베어링에 있어서의 오일이 로터실 내에 흡인되는 것을 방지할 수 있다.
상기 축봉 장치가, 상기 오일 시일 대기 연통 구멍보다도 베어링측에 있어서의 상기 오일 시일의 외주면에 형성된 홈에 배치된 오일 시일측의 O링을 구비한다. 당해 구성에 의하면, 오일 시일과 케이싱 사이에서의 클리어런스에 기인한 오일의 누설을 방지할 수 있다.
상기 축봉 장치가, 상기 가스 시일 수용 공간에 수용된 상기 가스 시일보다도 더 상기 로터실의 측에, 더 추가의 가스 시일을 구비한다. 당해 구성에 의하면, 보다 많은 가스 시일을 구비함으로써, 압축 가스의 누설을 더 저감할 수 있다.
1: 오일프리 스크루 압축기
10, 20: 축봉 공간
12: 케이싱 본체(케이싱)
12a, 49a, 69a: 지지면
13: 토출측 케이싱(케이싱)
14: 흡입측 케이싱(케이싱)
15: 로터실
16: 스크루 로터
17: 흡입구
18: 토출구
19: 볼 베어링
21: 로터축
21a: 오일 복귀 홈
22: 토출측 베어링
24, 25: 제1 대기 개방 통로
24a: 제1 대기 연통 구멍
26: 제2 대기 개방 통로
26a: 제2 대기 연통 구멍
30: 토출측 축봉 장치(오일 시일)
31: 오일 시일
31a: 오일 시일 대기 연통 구멍
32: 래비린스(오일 시일부)
33, 41a: 감합 볼록 단부
34, 45, 65: 오목부
35, 46, 66: O링
36: 단부
37, 47, 49b, 57, 67, 69b: 시일면
40: 토출측 축봉 장치(가스 시일부)
40A: 제1 가스 시일
40B: 제3 가스 시일
41, 61: 패킹 케이스
42, 52, 62: 시일 링
43, 53, 63: 탄성체
44, 64: 감합 오목 단부
45a: 패킹 케이스 대기 연통 구멍
48, 58, 68: 가스 시일 수용 공간
49, 69: 돌출부
51: 제2 가스 시일

Claims (8)

  1. 서로 교합하는 수형 암형 한 쌍의 스크루 로터를 압축기의 케이싱 로터실 내에 수용하고, 로터축을 개재해서 상기 스크루 로터를 베어링으로 지지하고, 상기 로터실과 상기 베어링의 사이에 형성되는 상기 케이싱의 축봉 공간에 배치되고, 상기 로터축을 시일하는 축봉 장치를 갖는 오일프리 스크루 압축기에 있어서,
    상기 축봉 장치는,
    상기 베어링측에 배치되는 오일 시일과,
    상기 로터실측에 배치되는 패킹 케이스와,
    가스를 시일하기 위한 가스 시일을 구비하고,
    상기 패킹 케이스의 상기 베어링측의 단부와 상기 오일 시일의 상기 로터실측의 단부가 억지 끼워 맞춤에 의해 감합 고정됨으로써 형성된 가스 시일 수용 공간에, 상기 가스 시일이 수용되어 있는, 오일프리 스크루 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오일 시일이 상기 패킹 케이스보다도 연질의 재료로 이루어져 있으며,
    상기 오일 시일의 상기 단부가 감합 볼록 단부이고, 상기 패킹 케이스의 상기 단부가 감합 오목 단부인, 오일프리 스크루 압축기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가스 시일이, 상기 로터축의 축심 둘레에 설치된 시일 링과, 상기 시일 링을 탄성력에 의해 지지하는 탄성체를 구비하는, 오일프리 스크루 압축기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 축봉 장치가, 상기 패킹 케이스의 외주면에 형성된 홈에 배치된 패킹 케이스측의 O링을 구비하는, 오일프리 스크루 압축기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 케이싱을 관통하도록 형성되고, 상기 패킹 케이스측의 O링이 배치된 위치보다도 상기 베어링측에서 상기 축봉 공간과 상기 케이싱의 외측을 연통하는 제1 대기 연통 구멍과,
    상기 축봉 장치를 관통하도록 형성되고, 상기 제1 대기 연통 구멍에 연통함과 함께 상기 축봉 공간에 있어서의 상기 가스 시일 수용 공간과 상기 오일 시일에 설치된 오일 시일부를 접속하는 위치에 연통하는 오일 시일 대기 연통 구멍을 구비하는, 오일프리 스크루 압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 케이싱을 관통하도록 형성되고, 상기 패킹 케이스측의 O링이 배치된 위치보다도 상기 베어링측에서 상기 축봉 공간과 상기 케이싱의 외측을 연통하는 제2 대기 연통 구멍과,
    상기 패킹 케이스를 관통하도록 형성되고, 상기 제2 대기 연통 구멍에 연통함과 함께 상기 가스 시일 수용 공간에 연통한 패킹 케이스 대기 연통 구멍을 더 구비하는, 오일프리 스크루 압축기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 축봉 장치가, 상기 오일 시일 대기 연통 구멍보다도 베어링측에 있어서의 상기 오일 시일의 외주면에 형성된 홈에 배치된 오일 시일측의 O링을 구비하는, 오일프리 스크루 압축기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 축봉 장치가, 상기 가스 시일 수용 공간에 수용된 상기 가스 시일보다도 더 상기 로터실의 측에, 더 추가의 가스 시일을 구비하는, 오일프리 스크루 압축기.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6501391B2 (ja) * 2015-01-23 2019-04-17 三菱重工コンプレッサ株式会社 回転機械システム
JP6677515B2 (ja) 2016-01-14 2020-04-08 株式会社神戸製鋼所 オイルフリースクリュ圧縮機
JP6710072B2 (ja) 2016-03-25 2020-06-17 株式会社神戸製鋼所 オイルフリースクリュ圧縮機
EP4112937A1 (de) * 2021-07-01 2023-01-04 Kaeser Kompressoren SE Getriebeanordnung mit einer gleitringdichtung und verfahren zur montage einer getriebeanordnung mit einer gleitringdichtung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61144289A (ja) 1984-12-17 1986-07-01 Toshiba Corp レ−ザ加工機の制御装置

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50354U (ko) * 1973-04-26 1975-01-06
JPS513161Y2 (ko) * 1973-09-12 1976-01-29
JPS5951190A (ja) * 1982-09-17 1984-03-24 Hitachi Ltd オイルフリ−スクリユ−圧縮機の油切り装置
JPS6032990A (ja) * 1983-08-03 1985-02-20 Hitachi Ltd スクリユ−圧縮機
JPH03550Y2 (ko) 1985-02-27 1991-01-10
JPS61179460U (ko) * 1985-04-26 1986-11-08
JPS6293491A (ja) * 1985-10-21 1987-04-28 Hitachi Ltd スクリユ−圧縮機
JPS6429690A (en) * 1987-07-22 1989-01-31 Hitachi Ltd Shaft sealing device for screw vacuum pump
US4781553A (en) * 1987-07-24 1988-11-01 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Screw vacuum pump with lubricated bearings and a plurality of shaft sealing means
JPH0342279Y2 (ko) * 1987-11-12 1991-09-04
JPH0641017Y2 (ja) * 1988-11-02 1994-10-26 大阪市 軸封装置における緊急封水機構
US5014999A (en) * 1989-03-06 1991-05-14 Car-Graph, Inc. Pressure enhanced self aligning seal
JPH02124289U (ko) * 1989-03-24 1990-10-12
BE1010821A3 (nl) * 1996-12-23 1999-02-02 Atlas Copco Airpower Nv Droge compressor met asafdichtingen en werkwijze om een asafdichting in dergelijke compressor aan te brengen.
JP3668616B2 (ja) * 1998-09-17 2005-07-06 株式会社日立産機システム オイルフリースクリュー圧縮機
US6652250B2 (en) * 2000-10-16 2003-11-25 Kobe Steel, Ltd. Screw compressor having intermediate shaft bearing
TWI232266B (en) * 2003-12-16 2005-05-11 Ind Tech Res Inst High-speed cantilever centrifugal type compressor rotator device
TWI344512B (en) * 2004-02-27 2011-07-01 Sanyo Electric Co Two-stage rotary compressor
JP2008255797A (ja) * 2007-03-30 2008-10-23 Anest Iwata Corp オイルフリーロータリコンプレッサのロータ軸シール装置
JP2008255796A (ja) 2007-03-30 2008-10-23 Anest Iwata Corp オイルフリーロータリ圧縮機の軸封装置
CN100516534C (zh) * 2007-11-27 2009-07-22 无锡压缩机股份有限公司 干螺杆压缩机主机转子轴密封结构
JP4365443B1 (ja) * 2008-07-29 2009-11-18 株式会社神戸製鋼所 無給油式スクリュ圧縮機
US9068571B2 (en) * 2009-04-03 2015-06-30 Ergoseal, Inc. Seal for oil-free rotary displacement compressor
US20100253005A1 (en) * 2009-04-03 2010-10-07 Liarakos Nicholas P Seal for oil-free rotary displacement compressor
JP5652816B2 (ja) 2010-06-11 2015-01-14 株式会社日立産機システム 無給油式スクリュー圧縮機
KR101453475B1 (ko) * 2010-07-01 2014-10-21 이구루코교 가부시기가이샤 스퀴즈 패킹
JP2013177914A (ja) * 2012-02-28 2013-09-09 Nippon Pillar Packing Co Ltd メカニカルシール
JP2013194899A (ja) * 2012-03-22 2013-09-30 Nippon Pillar Packing Co Ltd カートリッジ型のメカニカルシール

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61144289A (ja) 1984-12-17 1986-07-01 Toshiba Corp レ−ザ加工機の制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6190293B2 (ja) 2017-08-30
TW201544707A (zh) 2015-12-01
EP3118457A4 (en) 2017-11-08
CN106062371B (zh) 2018-09-07
TWI579463B (zh) 2017-04-21
US20170016446A1 (en) 2017-01-19
US10138889B2 (en) 2018-11-27
CN106062371A (zh) 2016-10-26
EP3118457A1 (en) 2017-01-18
KR101851482B1 (ko) 2018-04-23
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JP2015169177A (ja) 2015-09-28
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WO2015136803A1 (ja) 2015-09-17
TR201906574T4 (tr) 2019-05-21

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