KR20180093019A - 오일프리 스크루 압축기 - Google Patents

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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

스크루 로터(16)와, 로터축(21)을 지지하는 베어링(22)과, 베어링(22) 측에 배치되는 오일 시일(31)과, 로터실(15) 측에 배치되는 가스 시일(40)을 갖는 축봉 장치(30)와, 대기 연통 구멍(31a)에 연통되는 대기 연통 공간(55)과, 가스 시일측 단부(72)로부터 오일 시일측 단부(73)까지 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 경사진 복귀 경사면(71)을 갖는 오일 복귀 홈(21a)을 구비하고, 오일 시일부(32)가, 나선 홈부(62)로 이루어지는 비스코 시일이며, 오일 시일의 내주면(51)이, 대기 연통 구멍의 베어링 측에 있어서, 대기 연통 공간의 일부를 획정하는 내주 경계부(58)를 갖고, 오일 시일측 단부(73)가, 내주 경계부의 근방이며 베어링 측에 배치되어 있다.

Description

오일프리 스크루 압축기
본 발명은, 오일프리 스크루 압축기에 관한 것이다.
오일프리 스크루 압축기에서는, 로터실 내에 윤활 오일이 공급되지 않기 때문에, 유랭식의 것보다 압축 가스의 누설이 일어나기 쉬워, 압축 가스의 누설이 압축기 성능에 영향을 미치기 쉽다. 그 때문에, 오일프리 스크루 압축기에서는, 압축 가스가 로터축과 케이싱 사이로부터 누설되는 것을 방지하기 위한 축봉 장치(가스 시일)가 사용되고 있다.
오일프리 스크루 압축기라도, 로터축을 지지하는 베어링이나, 구동원으로부터의 회전 구동력을 로터축에 전달하는 기어 기구에 대해서는, 윤활 오일이 공급된다. 언로드 운전 시에 로터실이 부압으로 된 경우, 베어링 등에 공급된 윤활 오일이 로터실 내로 유입될 우려가 있다. 그래서 베어링 등에 공급된 윤활 오일이 로터실 내로 유입되는 것을 방지하기 위한 축봉 장치(오일 시일)가 사용되고 있다.
축봉 장치로서 가스 시일 및 오일 시일을 구비하는 오일프리 스크루 압축기가, 예를 들어 특허문헌 1에 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2015-169177호 공보
특허문헌 1에 개시된 오일프리 스크루 압축기의 축봉 장치에서는, 로터실로부터 베어링을 향해 차례로, 가스 시일부와 대기 연통 구멍과 오일 시일부가 배치되어 있다. 그리고 오일 시일부로부터 누출된 윤활 오일을 오일 시일부 쪽으로 복귀시키는 오일 복귀 홈이, 오일 시일부보다 가스 시일 측의 위치에 마련되어 있다. 오일 시일부는, 오일 시일부의 내주면과 로터축의 외주면 사이의 협소한 시일 간극에 형성되어 있다. 오일 복귀 홈의 저면부는, 오일 시일측을 향해 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 경사진 경사면이다. 그리고 누출된 윤활 오일이, 로터축의 회전에 의한 원심력으로 오일 복귀 홈의 경사면을 따라 오일 시일부 쪽으로 복귀된다.
오일 복귀 홈의 경사면은, 가스 시일측 단부로부터 오일 시일측 단부까지 연장되지만, 오일 시일측 단부는, 오일 시일부보다 가스 시일 측의 위치에서 종단되어 있다. 오일 시일부로부터 누출된 윤활 오일이, 오일 시일부로 복귀되기 위해서는, 가스 시일측으로부터 협소한 시일 간극(예를 들어, 수십 ㎛)으로 유입될 필요가 있다.
그런데 오일 시일부보다 가스 시일 측의 위치에서는, 협소한 시일 간극보다 직경 방향으로 확장되어 대기 연통 구멍에 연통되는 대기 연통 공간이 형성되어 있다. 오일 복귀 홈의 오일 시일측 단부가 오일 시일부보다 가스 시일측에 위치하기 때문에, 로터축의 회전 속도에 따라서는, 윤활 오일이, 오일 시일부의 협소한 시일 간극으로 유입되는 것보다, 대기 연통 공간에 머물러 버리는 경우가 있다. 그 결과, 로터축의 회전 속도에 따라서는, 오일 복귀 홈은, 오일 시일부로부터 누출된 윤활 오일을 오일 시일부 쪽으로 복귀시킨다고 하는 본래의 기능을 충분히 발휘할 수 없는 경우가 있다.
따라서 본 발명의 해결해야 할 기술적 과제는, 오일 복귀 홈에 의해, 오일 시일의 오일 시일부로부터 누출된 윤활 오일을 오일 시일부로 확실하게 복귀시키는, 오일프리 스크루 압축기를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 이하의 오일프리 스크루 압축기가 제공된다.
즉, 압축기의 케이싱의 로터실 내에 수용되는 스크루 로터와,
상기 스크루 로터의 로터축을 지지하는 베어링과,
상기 로터실과 상기 베어링 사이에 형성되는 상기 케이싱의 축봉 공간에 배치되는 축봉 장치이며, 상기 베어링 측에 배치되는 오일 시일과, 상기 로터실 측에 배치되는 가스 시일을 갖는 축봉 장치와,
상기 오일 시일 또는 상기 로터축 중 어느 한쪽에 형성된 오일 시일부와 상기 가스 시일의 가스 시일부 사이에 형성되어 대기 연통 구멍에 연통되는 대기 연통 공간과,
상기 로터축에 형성되어, 가스 시일측 단부로부터 오일 시일측 단부까지 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 경사진 복귀 경사면을 갖는 오일 복귀 홈을 구비하고,
상기 오일 시일부가, 나선 홈부로 이루어지는 비스코 시일이고,
상기 오일 시일의 내주면이, 상기 대기 연통 구멍의 상기 베어링 측에 있어서, 상기 대기 연통 공간의 일부를 획정하는 내주 경계부를 갖고,
상기 오일 복귀 홈의 상기 오일 시일측 단부가, 상기 내주 경계부의 근방이며 상기 베어링 측에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 오일 복귀 홈의 오일 시일측 단부가, 오일 시일의 내주면의 내주 경계부의 근방이며 상기 베어링 측에 배치되어 있음으로써, 오일 복귀 홈이, 비스코 시일로부터 누출된 윤활 오일을, 비스코 시일의 나선 홈부로 유도할 수 있다. 따라서, 오일 복귀 홈에 의해, 비스코 시일로부터 누출된 윤활 오일을 비스코 시일에 확실하게 복귀시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 오일프리 스크루 압축기의 종단면도.
도 2는 도 1에 도시한 압축기의 토출측 축봉 장치를 도시하는 확대 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태 토출측 축봉 장치를 모식적으로 도시하는 주요부 확대 단면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태의 토출측 축봉 장치를 모식적으로 도시하는 주요부 확대 단면도.
도 5는 본 발명의 제3 실시 형태의 토출측 축봉 장치를 모식적으로 도시하는 주요부 확대 단면도.
도 6은 본 발명의 제4 실시 형태의 토출측 축봉 장치를 모식적으로 도시하는 주요부 확대 단면도.
도 7은 본 발명의 제5 실시 형태의 토출측 축봉 장치를 모식적으로 도시하는 주요부 확대 단면도.
도 8은 본 발명의 제6 실시 형태의 토출측 축봉 장치를 모식적으로 도시하는 주요부 확대 단면도.
도 9는 본 발명의 제7 실시 형태의 토출측 축봉 장치를 모식적으로 도시하는 주요부 확대 단면도.
도 10은 본 발명의 제8 실시 형태의 토출측 축봉 장치를 모식적으로 도시하는 주요부 확대 단면도.
도 11은 본 발명의 제9 실시 형태의 토출측 축봉 장치를 모식적으로 도시하는 주요부 확대 단면도.
도 12는 본 발명의 제10 실시 형태의 토출측 축봉 장치를 모식적으로 도시하는 주요부 확대 단면도.
도 13은 본 발명의 제11 실시 형태의 토출측 축봉 장치를 모식적으로 도시하는 주요부 확대 단면도.
도 14는 본 발명의 제12 실시 형태의 토출측 축봉 장치를 모식적으로 도시하는 주요부 확대 단면도.
먼저, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 오일프리 스크루 압축기(1)에 대해, 도 1을 참조하면서 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 암형이 맞물리는 한 쌍의 스크루 로터(16)에 의해, 대상 가스를 압축한다.
케이싱 본체(12)는, 로터실(15)에 압축 대상 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 토출측 단부 및 흡입측 단부에는 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 거쳐서 한쪽 스크루 로터(16)에 전달되고, 한쪽 스크루 로터(16)에 전달된 회전 구동력은, 타이밍 기어(27)를 거쳐서 다른 쪽 스크루 로터(16)에 전달된다. 한 쌍의 스크루 로터(16)가 비접촉 상태에서 서로 맞물려 회전함으로써, 흡입구(17)로부터 흡입된 가스는, 소정의 압력까지 압축된 후, 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)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(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 대기 개방 통로(24)의 대기 개방 구멍(24a)이 형성되어 있다. 흡입측 케이싱(14)에 있어서도, 흡입측 케이싱(14)의 외측(대기측)과 흡입측의 축봉 공간(20)을 연통하는 대기 개방 통로(25)의 대기 개방 구멍(25a)이 형성되어 있다. 또한, 전술한 베어링(19, 22, 23)이나 타이밍 기어(27)에 윤활 오일을 공급하기 위한 오일 공급 구멍(26)이 케이싱 본체(12)에 설치되어 있다.
토출측 및 흡입측의 축봉 공간(10, 20) 각각에 배치되는 토출측 축봉 장치(30) 및 흡입측 축봉 장치(60)는, 로터실(15)에 관하여, 실질적으로 축 방향으로 대칭으로 구성되어, 마찬가지의 구성을 갖고 있다. 따라서, 이하, 도 2를 참조하면서, 토출측 축봉 장치(30)에 대해 설명한다.
도 2는, 도 1에 도시한 오일프리 스크루 압축기(1)의 토출측 축봉 장치(30)를 도시하는 확대 단면도이다.
토출측의 축봉 공간(10)에 있어서, 토출측 베어링(22) 측으로부터 로터실(15) 측을 향해 차례로, 토출측 베어링(22)과 토출측 축봉 장치(30)가 배치되어 있다. 토출측 축봉 장치(30)는, 토출측 베어링(22) 측에 배치되는 오일 시일(31)과, 로터실(15) 측에 배치되는 가스 시일(40)을 갖는다. 오일 시일(31)은, 로터축(21)과 협동하는 오일 시일부(32)를 갖고, 오일 시일부(32)는 토출측 베어링(22)으로부터 누출된 윤활 오일을 시일한다. 가스 시일(40)은, 로터축(21)과 협동하는 가스 시일부(44)를 갖고, 가스 시일부(44)는 로터실(15)로부터 누출된 압축 가스를 시일한다. 토출측의 축봉 공간(10)에 삽입된 토출측 베어링(22)에 있어서의 로터실(15)과 반대측의 단부가, 스토퍼(29)에 의해 규제되어 있다.
오일 시일(31)의 로터실(15) 측의 단부(36)에는, 로터실(15) 측을 향해 돌출되는 원통형의 외주면을 갖는 끼워 맞춤 볼록 단부가 형성되어 있다. 오일 시일(31)의 단부(36)에 있어서의 로터실(15) 측의 측면에는, 로터축(21)에 대해 수직으로 연장되는 제1 시일면이 형성되어 있다.
가스 시일(40)은, 패킹 케이스(41)와 시일 링(42)과 탄성체(43)를 구비하고 있다. 시일 링(42)의 토출측 베어링(22) 측의 측면에는, 로터축(21)에 대해 수직으로 연장되는 제2 시일면이 형성되어 있다. 탄성체(43)는, 웨이브 스프링, 웨이브 와셔 또는 압축 코일 스프링과 같은 금속제의 부재이다. 탄성체(43)의 탄성력에 의해, 시일 링(42)의 제2 시일면이, 오일 시일(31)의 제1 시일면에 압접하여 지지되어 있다. 패킹 케이스(41)는, 예를 들어 스테인리스강과 같은 경질 재료로 이루어져 있다. 바람직하게는, 패킹 케이스(41)는, 오일 시일(31)보다 경질인 재료로 이루어져 있다. 패킹 케이스(41)의 토출측 베어링(22) 측의 단부에는, 오일 시일(31)의 끼워 맞춤 볼록 단부에 끼워 맞추어지도록 구성된 원통형의 내주면을 갖는 끼워 맞춤 오목 단부가 형성되어 있다. 토출측 축봉 장치(30)에서는, 오일 시일(31) 및 가스 시일(40)이 끼워 맞춤 볼록 단부 및 끼워 맞춤 오목 단부의 억지 끼워 맞춤에 의한 끼워 맞춤 구조에 의해 연결되어 일체화된 축봉 장치를 구성하고 있다. O링(35, 46)은 각각, 오일 시일(31)의 외주면에 주위 방향을 따라 형성된 환형 오목부(34)와, 패킹 케이스(41)의 외주면에 주위 방향을 따라 형성된 환형 오목부(45)에 각각 배치되어 있다.
패킹 케이스(41)의 내벽면과 오일 시일(31)의 내벽면과 로터축(21)의 외주면(52)에 의해, 원통형의 가스 시일 수용 공간이 형성되어 있다. 가스 시일 수용 공간은, 시일 링(42) 및 탄성체(43)를 수용한다. 시일 링(42)은, 오일 시일(31)의 제1 시일 면을 따라 직경 방향으로 이동할 수 있다. 로터축(21)의 휨에 의해, 시일 링(42) 및 로터축(21)의 사이에서 편심이 발생하였다고 해도, 시일 링(42)이 로터축(21)에 추종하여 직경 방향으로 이동함으로써, 편심의 영향을 받지 않게 된다. 또한, 시일 링(42)이 로터축(21)의 외주면(52)에 대해 미소한 가스 시일 간극(44)을 갖고 배치되어 있다. 가스 시일 간극(44)은, 가스 시일(40)의 가스 시일부를 구성한다. 시일 링(42)의 내주면과 로터축(21)의 외주면(52) 사이의 가스 시일 간극(44)을 통과하려고 하는 압축 가스에 압력 손실이 발생하여, 압축 가스의 누설을 억제하는 축봉 성능이 발휘된다.
오일 시일(31)의 내주면(51) 또는 로터축(21)의 외주면(52) 중 어느 한쪽에는, 비접촉의 오일 시일부로서 작용하는 비스코 시일(32)이 형성되어 있다. 또한, 도 3 이후에 있어서, 비스코 시일(32)이 모식적으로 도시되어 있다. 비스코 시일(32)은, 미세한 나선 홈부(62)(도 3 내지 도 13에 도시)를 갖기 때문에, 비스코 시일(32)을 갖는 부재는, 절삭이 용이한 금속 재료로 되어 있다.
케이싱 본체(12)(케이싱)에는, O링(46)이 배치된 위치보다 베어링(22) 측에서, 케이싱을 관통하도록, 축봉 공간(10)과 케이싱의 외측(대기측)을 연통하는 대기 개방 구멍(24a)이 적어도 하나 형성되어 있다. 토출측 축봉 장치(30)(본 실시 형태에 있어서는 토출측 축봉 장치(30)의 오일 시일(31))에는, 그것을 관통하는 대기 연통 구멍(31a)이 복수 형성되어 있다. 복수의 대기 연통 구멍(31a)은, 그 구멍 직경보다 폭이 넓으며, 오일 시일(31)의 외주에 마련된 환형 연통 홈을 통해, 대기 개방 구멍(24a)에 연통되어 있다. 이러한 대기 개방 구멍(24a)과 대기 연통 구멍(31a)과 환형 연통 홈에 의해, 대기 개방 통로(24)가 구성되어 있다. 또한, 토출측 축봉 장치(30)의 비스코 시일(32)과 가스 시일부 사이에 대기 연통 공간(55)이 형성되어 있다. 복수의 대기 연통 구멍(31a)은, 토출측 축봉 장치(30)의 오일 시일(31)의 내주측에 있어서, 가스 시일 수용 공간과 비스코 시일(32)을 접속하는 대기 연통 공간(55)에 연통되도록 형성된다.
케이싱 본체(12)의 외측과, 토출측 축봉 장치(30)에 대응한 축봉 공간(10)을 연통하는 대기 개방 통로(24)에 의해, 토출측 축봉 장치(30)에 대응한 축봉 공간(10)이 대기 개방되어 있다. 그 때문에, 언로드 운전 시에 있어서, 로터실(15) 내가 부압으로 되어 토출측 베어링(22)에 있어서의 윤활 오일을 로터실(15) 내에 흡인하려고 하는 힘이 작용하는 경우라도, 대기 개방된 대기 개방 통로(24)에 의해, 토출측 베어링(22)에 있어서의 오일이 로터실(15) 내에 흡인되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 로터축(21)에는, 오일 복귀 홈(21a)이 비스코 시일(32)의 로터실(15) 측이 되는 위치에 형성되어 있다. 오일 복귀 홈(21a)은, 로터실(15)로부터 토출측 베어링(22)을 향해 직경 방향 외측으로 직경 확장된 복귀 경사면(71)을 갖는다. 당해 오일 복귀 홈(21a)에 의하면, 토출측 베어링(22)의 윤활 오일이 오일 복귀 홈(21a)에 누출된 경우, 원심력의 작용에 의해, 윤활 오일이, 복귀 경사면(71)을 따라 유동하여, 비스코 시일(32) 쪽으로 밀려 복귀된다.
다음으로, 본 발명의 제1 실시 형태의 토출측 축봉 장치(30)에 대해, 도 3을 참조하면서 설명한다.
도 3은, 토출측 축봉 장치(30) 중, 비스코 시일(32) 및 오일 복귀 홈(21a)의 주요부를 확대한 도면이다.
오일 시일부(32)로서 작용하는 비스코 시일(32)의 나선 홈부(62)가, 로터축(21)의 외주면(52)에 형성되어 있다. 도 3에 도시한 나선 홈부(62)는, 단면으로 보아 직사각형 형상으로 되어 있다. 나선 홈부(62)는, 토출측 베어링(22)으로부터 누출된 윤활 오일을, 토출측 베어링(22) 측으로 송출하도록 나사골이 형성되어 있다. 로터축(21)의 회전에 의해, 비스코 시일(32)의 나선 홈부(62)에 있어서 로터실(15) 측으로부터 토출측 베어링(22) 측으로의 유체의 흐름이 발생한다. 그 결과, 비스코 시일(32)에 의해, 비스코 시일(32)로부터 누출된 윤활 오일이 토출측 베어링(22) 측으로 복귀된다. 나선 홈부(62)는, 오일 시일측 단부(73)로부터 형성되어 있다. 나선 홈부(62)는, 예를 들어 1조 나사의 태양이지만, 다조 나사의 태양으로 할 수도 있다. 본 발명을 한정하지 않는 수치로서, 예를 들어 나선 홈부(62)의 나사 홈 폭이 1㎜이고, 피치가 1.5㎜이다.
비스코 시일(32)의 로터실(15) 측에는, 오일 복귀 홈(21a)이, 로터축(21)의 외주면(52)에 형성되어 있다. 오일 복귀 홈(21a)은, 단면으로 보아, 로터실(15) 측으로부터 토출측 베어링(22)측을 향해 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 테이퍼형으로 경사진 복귀 경사면(71)을 갖는다. 복귀 경사면(71)은, 가스 시일측 단부(72)(이후, 가스 시일측의 단부(72)라고 하는 경우가 있음)로부터 오일 시일측 단부(73)(이후, 비스코 시일측의 단부(73)라고 하는 경우가 있음)까지 연장된다. 가스 시일측 단부(72)는, 홈측 단부면(74)과 복귀 경사면(71)이 교차하는 부분이다. 오일 시일측 단부(73)는, 복귀 경사면(71)과 외주면(52)이 교차하는 부분이다.
오일 시일(31)에 있어서 비스코 시일(32)에 대향하는 부분에서는, 내주면(51)이 축 방향으로 연장되어 있다. 로터축(21)에 있어서 비스코 시일(32)에 대응하는 부분에서는, 외주면(52)이 축 방향으로 연장되어 있다. 당해 내주면(51)과 외주면(52) 사이에는, 오일 시일 간극(54)이 형성되어 있다. 오일 시일 간극(54)은, 대기 연통 공간(55)에 연통되어 있지만, 오일 시일 간극(54)의 간극이 매우 좁기(예를 들어, 수십 ㎛) 때문에, 토출측 베어링(22)으로부터 누출된 윤활 오일이 로터실(15) 쪽으로 유동하는 것을 규제한다.
오일 시일(31)의 내주측에 있어서 대기 연통 구멍(31a)이 형성되는 부분에서는, 연통 내주면(56)이 축 방향으로 연장되어 있다. 연통 내주면(56)이 내주면(51)보다 직경 방향 외측에 위치하여, 연통 내주면(56) 및 내주면(51)의 경계 부분에서는, 축 직교 방향으로 연장되는 단차면(81)이 형성되어 있다. 단차면(81) 및 내주면(51)이 교차하는 부분에는, 내주 경계부(58)가 형성되어 있다. 내주 경계부(58)는, 내주면(51)에 있어서, 대기 연통 구멍(31a)의 베어링(22) 측에 형성되어 있다. 대기 연통 공간(55)은, 예를 들어 연통 내주면(56)과 단차면(81)과 복귀 경사면(71)과 홈측 단부면(74)과 외주면(52)을 포함하고, 그것들에 의해 획정된다. 단차면(81) 및 내주면(51)이 교차하는 내주 경계부(58)는, 대기 연통 공간(55)의 일부를 획정한다. 따라서, 오일 시일(31)의 내주면(51)이, 대기 연통 구멍(31a)의 베어링(22) 측에 있어서, 대기 연통 공간(55)의 일부를 획정하는 내주 경계부(58)를 갖는다.
복귀 경사면(71)의 오일 시일측 단부(73)가, 대기 연통 구멍(31a)의 베어링(22) 측에 위치하는 내주 경계부(58)의 근방이며 내주 경계부(58)보다 토출측 베어링(22) 측에 배치되어 있다. 그렇게 위치하면, 오일 시일측 단부(73)가 오일 시일(31)의 내주면(51)에 대면한다. 복귀 경사면(71)과 내주면(51)에 의해 형성된 공간이, 토출측 베어링(22) 측을 향해 끝이 점점 좁아지는 뾰족한 형상으로 되어 있다. 당해 끝이 점점 좁아지는 뾰족한 형상에 의하면, 복귀 경사면(71)을 따라 토출측 베어링(22) 측을 향해 유동하는 윤활 오일이, 오일 시일 간극(54) 내로 용이하게 유입될 수 있게 된다. 따라서, 오일 복귀 홈(21a)에 의해, 비스코 시일(32)로부터 누출된 윤활 오일을 비스코 시일(32)로 확실하게 복귀시킴과 함께, 토출측 베어링(22) 쪽으로 확실하게 복귀시킬 수 있다.
원리적으로는, 오일 시일측 단부(73)가, 내주 경계부(58)에 대해 조금이라도 토출측 베어링(22) 측에 위치하면, 상기 작용 효과를 얻을 수 있다. 그러나 현실적으로는, 예를 들어 오일 시일측 단부(73)가, 내주 경계부(58)로부터 나선 홈부(62)의 적어도 1 홈폭 분의 거리(예를 들어, 1㎜의 거리)에서 토출측 베어링(22) 측에 배치된다. 바람직하게는, 오일 시일측 단부(73)가, 내주 경계부(58)로부터 1㎜ 내지 5㎜의 거리에서 토출측 베어링(22) 측에 배치된다. 즉, 복귀 경사면(71)이 내주 경계부(58)보다 토출측 베어링(22)측에 위치하는 내주면(51)과 오버랩되어 있다. 토출측 축봉 장치(30)의 조립 공차 등에 관계없이, 오일 시일측 단부(73)가 내주 경계부(58)로부터 토출측 베어링(22) 측에 확실하게 위치할 수 있다. 오일 시일측 단부(73)가, 토출측 베어링(22) 측으로 어느 정도 시프트되어 배치 가능한지에 대해서는, 특별히 제한되는 일은 없다. 그러나 오일 시일측 단부(73)가, 토출측 베어링(22) 측으로 지나치게 시프트되면, 비스코 시일(32)의 축 방향 길이가 짧아진다. 그 때문에, 비스코 시일(32)의 오일 시일성에 영향을 미치지 않는 범위 내에서, 오일 시일측 단부(73)가 토출측 베어링(22) 측으로 시프트되어 배치된다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태의 토출측 축봉 장치(30)에 대해, 도 4를 참조하면서 설명한다. 또한, 이 제2 실시 형태에 있어서, 상기 제1 실시 형태에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다.
제2 실시 형태에서는, 비스코 시일(32)의 나선 홈부(62)가 도 4에 도시한 바와 같이 단면으로 보아 역 사다리꼴 형상으로 되어 있다. 나선 홈부(62)가, 토출측 베어링(22) 측에 있어서, 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 경사진 나선 경사면(65)을 갖는다. 나선 경사면(65)에 의해, 로터축(21)이 회전하였을 때의 원심력의 작용으로, 나선 홈부(62)에 존재하는 윤활 오일이, 나선 경사면(65)을 따라 유동하여, 토출측 베어링(22) 쪽으로 복귀되기 쉬워진다. 따라서, 비스코 시일(32)로부터 누출된 윤활 오일을, 비스코 시일(32)로 확실하게 복귀시킴과 함께, 또한 토출측 베어링(22) 쪽으로 더 확실하게 복귀시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태의 토출측 축봉 장치(30)에 대해, 도 5를 참조하면서 설명한다. 또한, 이 제3 실시 형태에 있어서, 상기 제1 실시 형태에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다.
제3 실시 형태에서는, 비스코 시일(32)의 나선 홈부(62)가, 도 5에 도시한 바와 같이 단면으로 보아 역 직각삼각형 형상으로 되어 있다. 나선 홈부(62)가, 토출측 베어링(22) 측에 있어서, 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 경사진 나선 경사면(65)을 갖는다. 나선 경사면(65)에 의해, 로터축(21)이 회전하였을 때의 원심력의 작용으로, 나선 홈부(62)에 존재하는 윤활 오일이, 나선 경사면(65)을 따라 유동하여, 토출측 베어링(22) 쪽으로 복귀되기 쉬워진다. 따라서, 비스코 시일(32)로부터 누출된 윤활 오일을, 비스코 시일(32)에 확실하게 복귀시킴과 함께, 또한 토출측 베어링(22) 쪽으로 더 확실하게 복귀시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제4 실시 형태의 토출측 축봉 장치(30)에 대해, 도 6을 참조하면서 설명한다. 또한, 이 제4 실시 형태에 있어서, 상기 제1 실시 형태에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다.
제4 실시 형태에서는, 오일 시일(31)의 내주면(51)이며 내주 경계부(58)의 근방에, 단면으로 보아 직사각형 형상을 한 환형 홈(83)이 배치되어 있다. 오일 시일(31)의 내주면(51)에 있어서는, 내주 경계부(58)로부터 토출측 베어링(22)을 향해 축 방향으로 벽부(82) 및 환형 홈(83)이 차례로 배치되어 있다. 그리고 오일 시일측 단부(73)가, 환형 홈(83)에 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 도 6에 도시한 나선 홈부(62)는, 단면으로 보아 직사각형 형상으로 되어 있다. 본 발명을 한정하지 않는 수치로서, 벽부(82) 및 환형 홈(83)의 축 방향의 폭이, 예를 들어 0.5㎜ 및 1.5㎜이다.
당해 구성에 의하면, 복귀 경사면(71)을 따라 유동하여 비스코 시일(32) 쪽으로 밀려 복귀된 윤활 오일이, 환형 홈(83)에 일시적으로 유입되어 저류되기 때문에, 벽부(82)를 사이에 둔 대기 연통 공간(55)으로 복귀되기 어려워진다. 환형 홈(83)으로 유입된 윤활 오일이, 환형 홈(83)에 대향하는 나선 홈부(62)에 의해 토출측 베어링(22) 쪽으로 밀려 복귀된다. 따라서, 비스코 시일(32)로부터 누출된 윤활 오일을 비스코 시일(32)로 더 확실하게 복귀시킴과 함께, 토출측 베어링(22) 쪽으로 확실하게 복귀시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제5 실시 형태의 토출측 축봉 장치(30)에 대해, 도 7을 참조하면서 설명한다. 또한, 이 제5 실시 형태에 있어서, 상기 제4 실시 형태에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다.
제5 실시 형태에서는, 비스코 시일(32)의 나선 홈부(62)가, 도 7에 도시한 바와 같이 단면으로 보아 역 사다리꼴 형상으로 되어 있다. 나선 홈부(62)가, 토출측 베어링(22) 측에 있어서, 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 경사진 나선 경사면(65)을 갖는다. 나선 경사면(65)에 의해, 로터축(21)이 회전하였을 때의 원심력의 작용으로, 나선 홈부(62)에 존재하는 윤활 오일이, 나선 경사면(65)을 따라 유동하여, 토출측 베어링(22) 쪽으로 복귀되기 쉬워진다. 따라서, 비스코 시일(32)로부터 누출된 윤활 오일을, 비스코 시일(32)로 더 확실하게 복귀시킴과 함께, 또한 토출측 베어링(22) 쪽으로 더 확실하게 복귀시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제6 실시 형태의 토출측 축봉 장치(30)에 대해, 도 8을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이 제6 실시 형태에 있어서, 상기 제4 실시 형태에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다.
제6 실시 형태에서는, 비스코 시일(32)의 나선 홈부(62)가, 도 8에 도시한 바와 같이 단면으로 보아 역 직각삼각형 형상으로 되어 있다. 나선 홈부(62)가, 토출측 베어링(22) 측에 있어서, 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 경사진 나선 경사면(65)을 갖는다. 나선 경사면(65)에 의해, 로터축(21)이 회전하였을 때의 원심력의 작용으로, 나선 홈부(62)에 존재하는 윤활 오일이, 나선 경사면(65)을 따라 유동하여, 토출측 베어링(22) 쪽으로 복귀되기 쉬워진다. 따라서, 비스코 시일(32)로부터 누출된 윤활 오일을, 비스코 시일(32)로 더 확실하게 복귀시킴과 함께, 또한 토출측 베어링(22) 쪽으로 더 확실하게 복귀시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제7 실시 형태의 토출측 축봉 장치(30)에 대해, 도 9를 참조하면서 설명한다. 또한, 이 제7 실시 형태에 있어서, 상기 제4 실시 형태에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다.
제7 실시 형태에서는, 오일 시일(31)의 내주면(51)이며 내주 경계부(58)의 근방에, 단면으로 보아 사다리꼴 형상을 한 환형 홈(83)이 배치되어 있다. 오일 시일(31)의 내주면(51)에 있어서는, 내주 경계부(58)로부터 토출측 베어링(22)을 향해 축 방향으로 벽부(82) 및 환형 홈(83)이 차례로 형성되어 있다. 단면으로 보아 사다리꼴 형상을 한 환형 홈(83)이 토출측 베어링(22) 측에 있어서, 직경 방향 내측으로 직경 축소되도록 경사진 환형 경사면(85)을 갖는다. 환형 경사면(85)은, 로터축(21)이 회전하였을 때, 환형 홈(83)으로 유입된 윤활 오일을, 환형 경사면(85)을 따라 토출측 베어링(22) 쪽으로 유동하도록 유도한다. 그리고 오일 시일측 단부(73)가, 환형 홈(83)에 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 도 9에 도시한 나선 홈부(62)는, 단면으로 보아 직사각형 형상으로 되어 있다.
당해 구성에 의하면, 복귀 경사면(71)을 따라 유동하여 비스코 시일(32) 쪽으로 복귀된 윤활 오일이, 환형 홈(83)으로 일시적으로 유입되어 저류되기 때문에, 벽부(82)를 사이에 둔 대기 연통 공간(55)으로 복귀되기 어려워진다. 환형 홈(83)으로 유입된 윤활 오일이, 환형 경사면(85)에 의해 토출측 베어링(22) 쪽으로 유도되어, 환형 홈(83)에 대향하는 나선 홈부(62)에 의해 토출측 베어링(22) 쪽으로 밀려 복귀된다. 따라서, 비스코 시일(32)로부터 누출된 윤활 오일을 비스코 시일(32)로 더 확실하게 복귀시킴과 함께, 토출측 베어링(22) 쪽으로 확실하게 복귀시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제8 실시 형태의 토출측 축봉 장치(30)에 대해, 도 10을 참조하면서 설명한다. 또한, 이 제8 실시 형태에 있어서, 상기 제7 실시 형태에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다.
제8 실시 형태에서는, 환형 홈(83)이 환형 경사면(85)을 가짐과 함께, 비스코 시일(32)의 나선 홈부(62)가, 도 10에 도시한 바와 같이 단면으로 보아 역 사다리꼴 형상으로 되어 있다. 나선 홈부(62)가, 토출측 베어링(22) 측에 있어서, 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 경사진 나선 경사면(65)을 갖는다. 복귀 경사면(71)에 의해 환형 홈(83)으로 유입된 윤활 오일이, 환형 경사면(85)에 의해 토출측 베어링(22) 쪽으로 유도된다. 그리고 나선 경사면(65)에 의해, 로터축(21)이 회전하였을 때의 원심력의 작용으로, 나선 홈부(62)에 존재하는 윤활 오일이, 나선 경사면(65)을 따라 유동하여, 토출측 베어링(22) 쪽으로 밀려 복귀된다. 따라서, 비스코 시일(32)로부터 누출된 윤활 오일을, 비스코 시일(32)로 더 확실하게 복귀시킴과 함께, 또한 토출측 베어링(22) 쪽으로 더 확실하게 복귀시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제9 실시 형태의 토출측 축봉 장치(30)에 대해, 도 11을 참조하면서 설명한다. 또한, 이 제9 실시 형태에 있어서, 상기 제7 실시 형태에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다.
제9 실시 형태에서는, 환형 홈(83)이 환형 경사면(85)을 가짐과 함께, 비스코 시일(32)의 나선 홈부(62)가, 도 11에 도시한 바와 같이 단면으로 보아 역 직각삼각형 형상으로 되어 있다. 나선 홈부(62)가, 토출측 베어링(22) 측에 있어서, 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 경사진 나선 경사면(65)을 갖는다. 복귀 경사면(71)에 의해 환형 홈(83)으로 유입된 윤활 오일이, 환형 경사면(85)에 의해 토출측 베어링(22) 쪽으로 유도된다. 그리고 나선 경사면(65)에 의해, 로터축(21)이 회전하였을 때의 원심력의 작용으로, 나선 홈부(62)에 존재하는 윤활 오일이, 나선 경사면(65)을 따라 유동하여, 토출측 베어링(22) 쪽으로 밀려 복귀된다. 따라서, 비스코 시일(32)로부터 누출된 윤활 오일을, 비스코 시일(32)로 더 확실하게 복귀시킴과 함께, 더욱 토출측 베어링(22) 쪽으로 더 확실하게 복귀시킬 수 있다.
또한, 제7 실시 형태 내지 제9 실시 형태에 있어서, 상기 환형 홈(83)은, 단면으로 보아 직각삼각형으로 되어 있고, 토출측 베어링(22) 측에 있어서, 직경 방향 내측으로 직경 축소되도록 경사진 환형 경사면(85)을 갖는 태양이어도 된다.
다음으로, 본 발명의 제10 실시 형태의 토출측 축봉 장치(30)에 대해, 도 12를 참조하면서 설명한다. 또한, 이 제10 실시 형태에 있어서, 상기 제1 실시 형태에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다.
제10 실시 형태에서는, 오일 시일부(32)로서 작용하는 비스코 시일(32)의 나선 홈부(62)가, 토출측 축봉 장치(30)(본 실시 형태에 있어서는 오일 시일(31))의 내주면(51)에 형성되어 있다. 도 12에 도시한 나선 홈부(62)는, 단면으로 보아 직사각형 형상으로 되어 있다. 나선 홈부(62)는, 토출측 베어링(22)으로부터 누출된 윤활 오일을, 토출측 베어링(22) 측으로 송출하도록 나사골이 형성되어 있다. 나선 홈부(62)는, 내주 경계부(58)로부터 나사골이 형성되지만, 내주 경계부(58)와 반대측의 토출측 베어링(22) 쪽으로부터 나사 골이 형성되어 벽부(82)가 형성되는 태양이어도 된다. 또한, 나선 홈부(62)는, 제2 실시 형태 등과 같이, 토출측 베어링(22) 측에 있어서, 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 경사진 나선 경사면(65)을 가질 수도 있다.
복귀 경사면(71)의 오일 시일측의 단부(73)가, 대기 연통 구멍(31a)의 베어링(22) 측에 위치하는 내주 경계부(58)의 근방이며 토출측 베어링(22) 측에 있어서, 오일 시일(31)의 내주면(51)에 대면하도록 배치되어 있다. 즉, 복귀 경사면(71)이 내주 경계부(58)보다 토출측 베어링(22) 측에 위치하는 내주면(51)과 오버랩되어 있다. 복귀 경사면(71)과 내주면(51)에 의해 형성된 공간이, 토출측 베어링(22)의 측을 향해 끝이 점점 좁아지는 뾰족한 형상으로 되어 있다. 당해 구성에 의하면, 복귀 경사면(71)을 따라 토출측 베어링(22) 측을 향해 유동하는 윤활 오일이, 오일 시일 간극(54) 내로 용이하게 유입되어, 비스코 시일(32)의 나선 홈부(62)에 공급된다. 따라서, 오일 복귀 홈(21a)에 의해, 비스코 시일(32)로부터 누출된 윤활 오일을 비스코 시일(32)로 확실하게 복귀시킴과 함께, 토출측 베어링(22) 쪽으로 확실하게 복귀시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제11 실시 형태의 토출측 축봉 장치(30)에 대해, 도 13을 참조하면서 설명한다. 또한, 이 제11 실시 형태에 있어서, 상기 제1 실시 형태에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다.
제11 실시 형태는, 복귀 경사면(71)이, 내주 경계부(58)보다 토출측 베어링(22) 측에 위치하는 내주면(51)과 오버랩되어 있는 점에서 제10 실시 형태와 공통되어 있다. 그러나 제11 실시 형태에서는, 오일 시일(31)의 내주면(51)이며 내주 경계부(58)의 근방에, 단면으로 보아 직사각형 형상을 한 환형 홈(83) 및 나선 홈부(62)가 배치되어 있다. 오일 시일(31)의 내주면(51)에 있어서는, 내주 경계부(58)로부터 토출측 베어링(22)을 향해 축 방향으로 차례로, 벽부(82)와 환형 홈(83)과 나선 홈부(62)가 배치되어 있다. 그리고 오일 시일측 단부(73)가, 환형 홈(83)에 대향하도록 배치되어 있다. 도 13에 도시한 환형 홈(83) 및 나선 홈부(62)는, 단면으로 보아 직사각형 형상으로 되어 있다. 나선 홈부(62)는, 환형 홈(83)으로부터 나사골이 형성되어, 환형 홈(83)과 연통되어 있다.
당해 구성에 의하면, 복귀 경사면(71)을 따라 유동하여 비스코 시일(32) 쪽으로 밀려 복귀된 윤활 오일이, 환형 홈(83)으로 일시적으로 유입되어 저류되기 때문에, 벽부(82)를 사이에 둔 대기 연통 공간(55)으로 복귀되기 어려워진다. 환형 홈(83)으로 유입한 윤활 오일이, 환형 홈(83)에 연통되는 나선 홈부(62)에 의해 토출측 베어링(22) 쪽으로 밀려 복귀된다. 따라서, 비스코 시일(32)로부터 누출된 윤활 오일을 비스코 시일(32)로 더 확실하게 복귀시킴과 함께, 토출측 베어링(22) 쪽으로 확실하게 복귀시킬 수 있다. 또한, 환형 홈(83) 및 나선 홈부(62)는 각각, 토출측 베어링(22) 측에 있어서, 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 경사진 환형 경사면(85) 및 나선 경사면(65)을 가질 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 제12 실시 형태의 토출측 축봉 장치(30)에 대해, 도 14를 참조하면서 설명한다. 또한, 이 제12 실시 형태에 있어서, 상기 제1 실시 형태에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다.
제12 실시 형태에서는, 비스코 시일(32)의 나선 홈부(62)가, 슬리브(57)의 슬리브 외주면(53)에 형성되어 있다. 슬리브(57)는, 억지 끼워 맞춤 구조, 역 나사 구조 또는 토출측 베어링(22) 측의 단부를 스토퍼로 규제하는 스토퍼 구조 등에 의해, 로터축(21)의 외주면(52)에 대해 착탈 가능하게 설치되어 있다. 도 14에 도시한 나선 홈부(62)는, 단면으로 보아 직사각형 형상으로 되어 있다. 나선 홈부(62)는, 토출측 베어링(22)으로부터 누출된 윤활 오일을, 토출측 베어링(22) 측으로 송출하도록 나사골이 형성되어 있다. 당해 내주면(51)과 슬리브 외주면(53) 사이에는, 오일 시일 간극(54)이 형성되어 있다. 또한, 나선 홈부(62)는, 제2 실시 형태 등과 같이, 토출측 베어링(22) 측에 있어서, 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 경사진 나선 경사면(65)을 가질 수도 있다. 비스코 시일(32)의 나선 홈부(62)를 별체의 슬리브(57)에 형성함으로써, 미세한 나선 홈부(62)를 절삭 가공하기 쉬운 금속 재료를 슬리브(57)로서 사용할 수 있어, 나선 홈부(62)의 가공 비용을 저감할 수 있다.
복귀 경사면(71)의 오일 시일측 단부(73)가, 대기 연통 구멍(31a)의 베어링(22) 측에 위치하는 내주 경계부(58)의 근방이며 토출측 베어링(22) 측에 있어서, 오일 시일(31)의 내주면(51)에 대면하도록 배치되어 있다. 복귀 경사면(71)을 따라 토출측 베어링(22) 측을 향해 유동하는 윤활 오일이, 오일 시일 간극(54) 내로 유입된다. 그리고 오일 시일 간극(54) 내로 유입된 윤활 오일이, 슬리브(57)의 나선 홈부(62)에 의해 토출측 베어링(22) 쪽으로 밀려 복귀된다. 따라서, 비스코 시일(32)로부터 누출된 윤활 오일을, 비스코 시일(32)로 확실하게 복귀시킴과 함께, 또한 토출측 베어링(22) 쪽으로 확실하게 복귀시킬 수 있다.
또한, 상기 각 실시 형태는, 오일프리 스크루 압축기(1)의 토출측 축봉 장치(30)에 대해 설명하였지만, 오일 시일(61) 및 가스 시일(70)을 갖는 흡입측 축봉 장치(60)에 대해서도 적용할 수 있다. 축봉 장치(30, 60)에 있어서의 가스 시일 구조는, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 가스 시일(40, 70)의 개수는, 적절하게, 즉 복수로도 변경할 수 있다. 가스 시일로서는, 시일 링(42) 대신에, 래비린스 시일 등의 공지의 시일 부재를 사용할 수도 있다.
상기 각 실시 형태에서는, 연통 내주면(56)이 내주면(51)보다 직경 방향 외측에 위치하여, 단차면(81)과 연통 내주면(56)이 교차하는 부분이 내주 경계부(58)로 되어 있다. 그러나 연통 내주면(56)과 내주면(51)이 축 방향으로 단차 없이 연장되어 단차면(81)을 갖지 않는 태양이어도 된다. 이 경우, 대기 연통 공간(55)은, 연통 내주면(56)과 복귀 경사면(71)과 홈측 단부면(74)과 외주면(52)을 포함하고, 그것들에 의해 획정된다. 내주 경계부(58)는, 대기 연통 구멍(31a)에 있어서의 베어링(22)의 측의 축 직교면과 내주면(51)이 교차하는 부분이 된다. 그리고 이러한 내주 경계부(58)는, 대기 연통 공간(55)의 일부를 획정한다.
이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 관한 오일프리 스크루 압축기(1)에서는, 압축기의 케이싱(12)의 로터실(15) 내에 수용되는 스크루 로터(16)와, 스크루 로터(16)의 로터축(21)을 지지하는 베어링(22)과, 로터실(15)과 베어링(22) 사이에 형성되는 케이싱(12)의 축봉 공간(10)에 배치되는 축봉 장치(30)이며, 베어링(22) 측에 배치되는 오일 시일(31)과, 로터실(15) 측에 배치되는 가스 시일(40)을 갖는 축봉 장치(30)와, 오일 시일(31) 또는 로터축(21) 중 어느 한쪽에 형성된 오일 시일부(32)와 가스 시일(40)의 가스 시일부(44) 사이에 형성되어 대기 연통 구멍(31a)에 연통되는 대기 연통 공간(55)과, 로터축(21)에 형성되어, 가스 시일측 단부(72)로부터 오일 시일측 단부(73)까지 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 경사진 복귀 경사면(71)을 갖는 오일 복귀 홈(21a)을 구비하고, 오일 시일부(32)가, 나선 홈부(62)로 이루어지는 비스코 시일(32)이고, 오일 시일(31)의 내주면(51)이 대기 연통 구멍(31a)의 베어링(22) 측에 있어서, 대기 연통 공간(55)의 일부를 획정하는 내주 경계부(58)를 갖고, 오일 복귀 홈(21a)의 오일 시일측 단부(73)가, 내주 경계부(58)의 근방이며 베어링(22) 측에 배치되어 있다.
상기 구성에 의하면, 오일 복귀 홈(21a)의 오일 시일측 단부(73)가, 오일 시일(31)의 내주면(51)의 내주 경계부(58)의 근방이며 베어링(22) 측에 배치되어 있음으로써, 오일 복귀 홈(21a)이 비스코 시일(32)로부터 누출된 윤활 오일을, 비스코 시일(32)의 나선 홈부(62)로 유도할 수 있다. 따라서, 오일 복귀 홈(21a)에 의해, 비스코 시일(32)로부터 누출된 윤활 오일을 비스코 시일(32)로 확실하게 복귀시킬 수 있다.
본 발명은, 상기 특징 외에도 다음과 같은 특징을 갖출 수 있다.
즉, 비스코 시일(32)의 나선 홈부(62)가, 로터축(21)의 외주면(52)에 형성되어 있어도 된다. 당해 구성에 의하면, 로터축(21)의 회전에 의해, 로터실(15) 측으로부터 베어링(22) 측으로의 유체의 흐름이 발생하여, 비스코 시일(32)로부터 누출된 윤활 오일을 비스코 시일(32)로 확실하게 복귀시킬 수 있다.
오일 시일(31)의 내주면(51)에 있어서는, 내주 경계부(58)로부터 베어링(22)을 향해 축 방향으로 벽부(82) 및 환형 홈(83)이 차례로 형성되고, 오일 시일측 단부(73)가 환형 홈(83)에 대향하도록 배치되어 있어도 된다. 당해 구성에 의하면, 복귀 경사면(71)을 따라 비스코 시일(32) 쪽으로 밀려 복귀된 윤활 오일이, 환형 홈(83)으로 일시적으로 유입되어 저류되기 때문에, 벽부(82)를 사이에 둔 대기 연통 공간(55)으로 복귀되기 어려워져, 비스코 시일(32)로 더 확실하게 복귀된다.
환형 홈(83)이, 베어링(22) 측에 있어서, 직경 방향 내측으로 직경 축소되도록 경사진 환형 경사면(85)을 가져도 된다. 당해 구성에 의하면, 환형 경사면(85)에 의해, 로터축(21)이 회전하였을 때, 환형 홈(83)으로 유입된 윤활 오일이, 환형 경사면(85)을 따라 베어링(22) 쪽으로 유동하도록 유도된다. 그 결과, 윤활 오일이, 베어링(22) 쪽으로 복귀되기 쉬워진다.
비스코 시일(32)의 나선 홈부(62)가, 로터축(21)에 대해 착탈 가능하게 구성된 슬리브(57)의 슬리브 외주면(53)에 형성되어도 된다. 당해 구성에 의하면, 미세한 나선 홈부(62)를 절삭 가공하기 쉬운 금속 재료를 슬리브(57)로서 사용할 수 있어, 나선 홈부(62)의 가공 비용을 저감할 수 있다.
비스코 시일(32)의 나선 홈부(62)가, 베어링(22) 측에 있어서, 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 경사진 나선 경사면(65)을 가져도 된다. 당해 구성에 의하면, 나선 경사면(65)에 의해, 로터축(21)이 회전하였을 때의 원심력의 작용으로, 나선 홈부(62)에 존재하는 윤활 오일이, 나선 경사면(65)을 따라 베어링(22) 쪽으로 유동한다. 그 결과, 윤활 오일이, 베어링(22) 쪽으로 복귀되기 쉬워진다.
오일 복귀 홈(21a)의 오일 시일측 단부(73)가, 내주 경계부(58)로부터 적어도 1㎜의 거리에서 베어링(22) 측에 배치되어도 된다. 당해 구성에 의하면, 토출측 축봉 장치(30)의 조립 공차 등에 관계없이, 오일 시일측 단부(73)가, 내주 경계부(58)로부터 토출측 베어링(22) 측에 확실하게 위치할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 오일프리 스크루 압축기(1)는 이하와 같이 구성되어도 된다.
즉, 압축기의 케이싱의 로터실(15) 내에 수용되는 스크루 로터(16)와, 상기 스크루 로터의 로터축(21)을 지지하는 베어링(22)과, 상기 로터실(15)과 상기 베어링(22) 사이에 형성되는 상기 케이싱의 축봉 공간(10)에 설치되는 축봉 장치이며, 상기 베어링(22) 측에 배치되는 비스코 시일(32)과, 상기 로터실(15) 측에 배치되는 가스 시일부(44)를 갖는 축봉 장치(30)와, 상기 축봉 장치(32)의 상기 비스코 시일(32)과 상기 가스 시일부(44) 사이에 형성된 대기 연통 공간(55)과, 상기 로터축(21)에 형성되어, 가스 시일측의 단부로부터 비스코 시일측의 단부까지 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 경사진 복귀 경사면(71)을 갖는 오일 복귀 홈(21a)을 구비하고, 상기 축봉 장치(30)의 내주면(51)이, 상기 대기 연통 공간(55)의 상기 가스 시일부(44)측에 있어서, 상기 대기 연통 공간(55)의 일부를 획정하는 내주 경계부(58)를 갖고, 상기 오일 복귀 홈(21a)의 복귀 경사면(71)이 당해 내주 경계부(58)보다 상기 베어링(22) 측에 위치하는 상기 내주면(51)과 오버랩되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 오일 복귀 홈(21a)의 경사면(71)이, 내주 경계부(58)보다 베어링(22) 측에 위치하는 내주면(51)과 오버랩됨으로써, 오일 복귀 홈(21a)이 비스코 시일(32)로부터 누출된 윤활 오일을, 비스코 시일(32)의 나선 홈부(62)로 유도할 수 있다. 따라서, 오일 복귀 홈(21a)에 의해, 비스코 시일(32)로부터 대기 연통 공간(55) 측으로 누출된 윤활 오일을 비스코 시일(32)로 확실하게 복귀시킬 수 있다.
본 발명에 관한 오일프리 스크루 압축기(1)는, 상기 특징 외에도 다음과 같은 특징을 갖출 수 있다.
즉, 비스코 시일(32)의 나선 홈부(62)가, 상기 로터축(21)의 외주면(52)과 대향하는 측의 축봉 장치(30)의 내주면(51)에 형성되어도 된다. 당해 구성에 의하면, 오일 복귀 홈(21a)으로부터 나선 홈부(62)로 윤활 오일을 직접적으로 유도할 수 있다.
또한, 축봉 장치(30)의 내주면(51)에 있어서는, 내주 경계부(58)로부터 베어링(22)을 향해 축 방향으로 벽부(82), 환형 홈(83) 및 나선 홈부(62)가 차례로 형성되어도 된다. 당해 구성에 의하면, 복귀 경사면(71)을 따라 비스코 시일(32) 쪽으로 밀려 복귀된 윤활 오일이, 환형 홈(83)으로 일시적으로 유입되어 저류되기 때문에, 벽부(82)를 사이에 둔 대기 연통 공간(55)으로 복귀되기 어려워져, 비스코 시일(32)로 더 확실하게 복귀된다.
1 : 오일프리 스크루 압축기
10, 20 : 축봉 공간
12 : 케이싱 본체(케이싱)
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(베어링)
24, 25 : 대기 개방 통로
24a : 대기 개방 구멍
30 : 토출측 축봉 장치
31, 61 : 오일 시일
31a : 대기 연통 구멍
32 : 비스코 시일(오일 시일부)
40, 70 : 가스 시일
41 : 패킹 케이스
42 : 시일 링
44 : 가스 시일 간극(가스 시일부)
51 : 내주면
52 : 외주면
53 : 슬리브 외주면
54 : 오일 시일 간극
55 : 대기 연통 공간
56 : 연통 내주면
57 : 슬리브
58 : 내주 경계부
62 : 나선 홈부
65 : 나선 경사면
71 : 복귀 경사면
72 : 가스 시일측 단부
73 : 오일 시일측 단부
74 : 홈측 단부면
81 : 단차면
82 : 벽부
83 : 환형 홈
85 : 환형 경사면

Claims (11)

  1. 압축기의 케이싱의 로터실 내에 수용되는 스크루 로터와,
    상기 스크루 로터의 로터축을 지지하는 베어링과,
    상기 로터실과 상기 베어링 사이에 형성되는 상기 케이싱의 축봉 공간에 배치되는 축봉 장치이며, 상기 베어링 측에 배치되는 오일 시일과, 상기 로터실 측에 배치되는 가스 시일을 갖는 축봉 장치와,
    상기 오일 시일 또는 상기 로터축 중 어느 한쪽에 형성된 오일 시일부와 상기 가스 시일의 가스 시일부 사이에 형성되어 대기 연통 구멍에 연통되는 대기 연통 공간과,
    상기 로터축에 형성되어, 가스 시일측 단부로부터 오일 시일측 단부까지 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 경사진 복귀 경사면을 갖는 오일 복귀 홈을 구비하고,
    상기 오일 시일부가, 나선 홈부로 이루어지는 비스코 시일이고,
    상기 오일 시일의 내주면이, 상기 대기 연통 구멍의 상기 베어링 측에 있어서, 상기 대기 연통 공간의 일부를 획정하는 내주 경계부를 갖고,
    상기 오일 복귀 홈의 상기 오일 시일측 단부가, 상기 내주 경계부의 근방이며 상기 베어링 측에 배치되어 있는 오일프리 스크루 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비스코 시일의 상기 나선 홈부가, 상기 로터축의 외주면에 형성되어 있는 오일프리 스크루 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오일 시일의 내주면에 있어서는, 상기 내주 경계부로부터 상기 베어링을 향해 축 방향으로 벽부 및 환형 홈이 차례로 형성되고,
    상기 오일 시일측 단부가, 상기 환형 홈에 대향하도록 배치되어 있는 오일프리 스크루 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 환형 홈이, 상기 베어링 측에 있어서, 직경 방향 내측으로 직경 축소되도록 경사진 환형 경사면을 갖는 오일프리 스크루 압축기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비스코 시일의 상기 나선 홈부가, 상기 로터축에 대해 착탈 가능하게 구성된 슬리브의 슬리브 외주면에 형성되어 있는 오일프리 스크루 압축기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비스코 시일의 상기 나선 홈부가, 상기 베어링 측에 있어서, 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 경사진 나선 경사면을 갖는 오일프리 스크루 압축기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 오일 복귀 홈의 상기 오일 시일측 단부가, 상기 내주 경계부로부터 적어도 1㎜의 거리에서 상기 베어링 측에 배치되어 있는 오일프리 스크루 압축기.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오일 복귀 홈의 상기 오일 시일측 단부가, 상기 내주 경계부로부터 적어도 1㎜의 거리에서 상기 베어링 측에 배치되어 있는 오일프리 스크루 압축기.
  9. 압축기의 케이싱의 로터실 내에 수용되는 스크루 로터와,
    상기 스크루 로터의 로터축을 지지하는 베어링과,
    상기 로터실과 상기 베어링 사이에 형성되는 상기 케이싱의 축봉 공간에 설치되는 축봉 장치이며, 상기 베어링 측에 배치되는 비스코 시일과, 상기 로터실 측에 배치되는 가스 시일부를 갖는 축봉 장치와,
    상기 축봉 장치의 상기 비스코 시일과 상기 가스 시일부 사이에 형성된 대기 연통 공간과,
    상기 로터축에 형성되어, 가스 시일측의 단부로부터 비스코 시일측의 단부까지 직경 방향 외측으로 직경 확장되도록 경사진 복귀 경사면을 갖는 오일 복귀 홈을 구비하고,
    상기 축봉 장치의 내주면이, 상기 대기 연통 공간의 상기 비스코 시일측에 있어서, 상기 대기 연통 공간의 일부를 획정하는 내주 경계부를 갖고,
    상기 오일 복귀 홈의 복귀 경사면이, 당해 내주 경계부보다 상기 베어링 측에 위치하는 상기 내주면과 오버랩되어 있는 오일프리 스크루 압축기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 비스코 시일의 나선 홈부가, 상기 로터축의 외주면과 대향하는 측의 상기 축봉 장치의 내주면에 형성되어 있는 오일프리 스크루 압축기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 축봉 장치의 내주면에 있어서는, 상기 내주 경계부로부터 상기 베어링을 향해 축 방향으로 벽부, 환형 홈 및 상기 나선 홈부가 차례로 형성되어 있는 오일프리 스크루 압축기.
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