專利名稱：螺桿流體機械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種螺桿流體機械。
技術(shù)背景對于通過收納在轉(zhuǎn)子室內(nèi)的凹凸咬合的螺桿轉(zhuǎn)子壓縮對象氣體的螺 桿壓縮機及將對象氣體的膨脹轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)能量的螺桿膨脹器等的螺桿流 體機械，為了將對象氣體密封在系統(tǒng)內(nèi)或者防止外氣等混入至對象氣體， 在轉(zhuǎn)子軸的螺桿轉(zhuǎn)子和軸承之間設(shè)置軸密封構(gòu)造。如特開2000-45948號所記載的那樣，在以往的螺桿壓縮機中，作為 吸入側(cè)的軸密封裝置而使用唇部密封件(y 、;/7乂一/P)，且作為排出側(cè) 的軸密封裝置而使用機械密封件。唇部密封件是廉價且省空間的軸密封裝置，但能夠密封的最大壓力一 般為0. 03MPa左右。因此，唇部密封件在高壓的排出側(cè)可能會存在軸密封 不充分或耐久性顯著降低的問題，所以只能夠用于低壓的吸入側(cè)的軸密 封。另一方面，機械密封件能夠用于高壓的軸密封，但是存在價格非常高 且用于設(shè)置的空間很大的問題。在特開2007-132243號中記載了如下發(fā)明，在螺桿轉(zhuǎn)子和軸承之間， 在螺桿轉(zhuǎn)子側(cè)設(shè)置迷宮式密封件那樣的非接觸密封件，在軸承側(cè)設(shè)置唇部 密封件，使非接觸密封件和唇部密封件之間的空間與低壓空間連通，使得 過大的壓力不施加在唇部密封件上。但是，特開2007-132243號的發(fā)明在對象氣體的溫度較高時，少量漏 出的高溫的對象氣體會使唇部密封件的溫度上升。通常，唇部密封件的熱 膨脹率大，即便密封空間的壓力不上升，也存在由于溫度上升而導致與轉(zhuǎn) 子軸的接觸壓力升高而容易損傷的問題。發(fā)明內(nèi)容鑒于上述問題點，本發(fā)明的課題為提供一種螺桿流體機械，在轉(zhuǎn)子軸 的高壓側(cè)具有廉價且省空間且可靠地進行密封的軸密封構(gòu)造。為了解決上述課題，在本發(fā)明的螺桿流體機械中，在上述螺桿轉(zhuǎn)子和 上述螺桿轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸的高壓側(cè)的軸承之間，從上述螺桿轉(zhuǎn)子側(cè)依次地配設(shè)第1非接觸密封件、第2非接觸密封件、唇部密封件，且設(shè)有潤滑流 體供給流路，將潤滑流體供給至上述第1非接觸密封件和上迷第2非接觸 密封件之間的第1密封空間；連通孔，使上述第2非接觸密封件和上述唇 部密封件之間的第2密封空間與上述唇部密封件的耐壓以下的空間連通。根據(jù)該構(gòu)成，因為潤滑流體被供給至第1密封空間，所以能夠使第1 非接觸密封件以及第2非接觸密封件的密封性提高。此外，由于第1非接 觸密封件以及第2非接觸密封件的雙重的非接觸密封件的存在，與非接觸 密封件只有一個的情況相比，能夠更可靠地密封對象氣體。此外，使第2 密封空間與低壓的空間連通，所以過剩的壓力不施加在唇部密封件上，能 夠防止向軸承側(cè)的壓縮氣體及潤滑液體的侵入。進而，被供給至第1密封 空間的潤滑流體漏出至第2密封空間而冷卻唇部密封件，所以能夠?qū)崿F(xiàn)第 1唇部密封件的長壽命化及轉(zhuǎn)子的高旋轉(zhuǎn)化。此外，在本發(fā)明的螺桿流體機械中，上述第1非接觸密封件也可以具 有借助上述轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)力使上述潤滑流體向上述轉(zhuǎn)子室側(cè)移動的螺旋 狀的槽或者突起。根據(jù)該構(gòu)成，能夠使借助潤滑流體向轉(zhuǎn)子室側(cè)移動的壓力來密封對象 氣體的效果進一步提升。此外，在本發(fā)明的螺桿流體機械中，上述唇部密封件也可以設(shè)置為防 止?jié)櫥蛷纳鲜鲚S承側(cè)向上述第2密封空間流出的朝向。根據(jù)該構(gòu)成，能夠可靠地防止軸承潤滑用油的漏出。如以上那樣，根據(jù)本發(fā)明，由于第1非接觸密封件以及第2非接觸密 封件的雙重的非接觸密封件的存在，能夠更可靠地防止高溫的對象氣體從 轉(zhuǎn)子室漏出而與唇部密封件接觸。此外，因為設(shè)有使第2非接觸密封件和 唇部密封件之間的第2密封空間與低壓空間連通的連通孔，所以過大的壓 力不會施加在唇部密封件上。進而，將潤滑流體供給至第1非接觸密封件 和第2非接觸密封件之間，從而漏出至第2密封空間的潤滑流體冷卻唇部 密封件，所以能夠延長唇部密封件的壽命。


圖l是本發(fā)明的第1實施方式的螺桿壓縮機的概略剖視圖。圖2是本發(fā)明的第2實施方式的螺桿膨脹器的軸承構(gòu)造的概略剖視圖。圖3是本發(fā)明的第3實施方式的螺桿膨脹器的軸承構(gòu)造的概略剖視圖。
具體實施方式
以下，參照

本發(fā)明的實施方式。圖1表示作為本發(fā)明的螺桿流體機械的第1實施方式的螺桿壓縮機 1。螺桿壓縮機1,利用收納在外殼2的轉(zhuǎn)子室3內(nèi)的凹凸咬合的一對的 螺桿轉(zhuǎn)子4將低壓(例如大氣壓)的蒸氣(對象氣體)壓縮(例如壓縮為 0.5MPaG)而糸,出。在外殼2上設(shè)有吸入流路5，將壓縮的蒸氣供給至轉(zhuǎn)子室3;排出 流路6，排出在轉(zhuǎn)子室3內(nèi)被螺桿轉(zhuǎn)子4壓縮的蒸氣；軸承軸密封空間8、 9，分別設(shè)置在吸入側(cè)及排出側(cè)設(shè)置，用于設(shè)置支承及軸密封螺桿轉(zhuǎn)子4 的轉(zhuǎn)子軸7的構(gòu)造。轉(zhuǎn)子軸7,通過設(shè)置在^IA側(cè)的軸承軸密封空間8內(nèi)的滾動軸承10 和設(shè)置在排出側(cè)的軸承軸密封空間9內(nèi)的兩個滾珠軸承l(wèi)l被能夠旋轉(zhuǎn)地 支承，且在吸入側(cè)的軸承軸密封空間9中貫通延伸，與未圖示的馬達連接。在滾動軸承10的上述馬達側(cè)設(shè)置防止向馬達側(cè)的異物(滾動軸承10 的油狀物等)的浸入的唇部密封件12，且在滾動軸承10的螺桿轉(zhuǎn)子4側(cè) 設(shè)有唇部密封件13，進行密封以使?jié)L動軸承10的油狀物不流出至螺桿 轉(zhuǎn)子4側(cè)；唇部密封件14，進行密封以使蒸氣及潤滑流體不從吸入流路5 浸入至滾動軸承10側(cè)。在螺桿轉(zhuǎn)子4和滾珠軸承11之間的排出側(cè)的軸承軸密封空間9中， 從螺桿轉(zhuǎn)子4側(cè)依次地設(shè)有第1迷宮式密封件15、第2迷宮式密封件16 以及唇部密封件17。第1迷宮式密封件15是已知的非接觸密封件，包括 與轉(zhuǎn)子軸7嵌合而與轉(zhuǎn)子軸7 —起旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、以與該轉(zhuǎn)子不接觸的方式 嵌合且固定在軸承軸密封室9的內(nèi)壁上的定子，是一邊一點點地使蒸氣漏 出一邊降低蒸氣壓力的部件。唇部密封件17設(shè)置為防止從滾珠軸承11的 潤滑用油的流出的朝向，且其耐壓為0. 03MPaG左右。軸承軸密封空間9，被第2迷宮式密封件16和唇部密封件17劃分， 被劃分為第1迷宮式密封件15和第2迷宮式密封件16之間的第1密封空 間18、第2迷宮式密封件16和唇部密封件17之間的第2密封空間19以 及比第2密封空間19更靠近滾珠軸承11側(cè)的封油空間20。此外，外殼2具有開放孔21，向大氣開放唇部密封件13和唇部密 封件14之間的空間；潤滑流體供給流路22，將潤滑流體(例如由螺桿壓 縮機所排出的蒸氣的冷凝水)供給至第1迷宮式密封件15和第2迷宮式 密封件16之間的第1密封空間18;連通路23，向大氣(低壓空間)開放 第2迷宮式密封件16和唇部密封件17之間的第2密封空間19。被供給至第1密封空間18的潤滑流體與漏出至第1密封空間18的蒸 氣一起通過第2迷宮式密封件16而漏出至第2密封空間19。此時，潤滑 流體，因為減小第2迷宮式密封件16的間隙所以降低蒸氣的漏出量。第2密封空間19，因為借助連通路22被大氣開放，所以從第2迷宮 式密封件16漏出的蒸氣被向大氣放出，不向唇部密封件17施加過剩的壓 力。此外，漏出至第2密封空間19的潤滑流體，從唇部密封件17帶走由 與轉(zhuǎn)子軸7的摩擦而產(chǎn)生的熱并從連通孔23流出。由此，能夠防止唇部 密封件17的過熱而能夠防止劣化及損傷，能夠使轉(zhuǎn)子軸7的轉(zhuǎn)速高速化 (例如使轉(zhuǎn)子軸7的周速從40上升到50m/s )。圖2以及圖3表示作為本發(fā)明的螺桿流體機械的第2實施方式的螺桿 膨脹器31的高壓側(cè)的軸承軸密封構(gòu)造。螺桿膨脹器31中，螺桿轉(zhuǎn)子34 被收納在形成在外殼32上的轉(zhuǎn)子室33中，且通過保持在外殼32上的軸 承36能夠旋轉(zhuǎn)地支承螺桿轉(zhuǎn)子34的轉(zhuǎn)子軸35。在螺桿膨脹器31中，在 螺桿轉(zhuǎn)子34和軸承36之間，從螺桿轉(zhuǎn)子34側(cè)依次地配設(shè)有第1粘膠密 封件(tf7:n、乂一/P)(非接觸密封件)37、第2粘膠密封件38以及唇部 密封件39。第1粘膠密封件37以及第2粘膠密封件38，由嵌裝在外殼32上的 套筒構(gòu)成，借助波形彈簧40而沿著軸方向凈皮按壓在外殼32以及氣密地安 裝在外殼32上的固定部件32a上，其結(jié)果為被氣密地保持在外殼32上 第1粘膠密封件37以與轉(zhuǎn)子軸35之間的間隙為數(shù)十nm以下的方式被保 持，第2粘膠密封件38以與被嵌裝在轉(zhuǎn)子軸35上且與轉(zhuǎn)子軸35 —起旋 轉(zhuǎn)的軸襯套41之間的間隙為數(shù)十Mm以下的方式被保持。進而，笫l粘 膠密封件37以及第2粘膠密封件38，在其內(nèi)表面上形成有螺旋狀的槽42、 43，將向轉(zhuǎn)子室33的壓力提供給隨著轉(zhuǎn)子軸35或軸襯套41的旋轉(zhuǎn)而旋 轉(zhuǎn)的流體，在外殼32上設(shè)有潤滑流體供給流路45，該潤滑流體供給流路45將 潤滑流體供給至第1粘膠密封件37和第2粘膠密封件38之間的配設(shè)有波形彈簧40的笫1密封空間44。此外，在外殼32上設(shè)有連通路47，該連 通路47向大氣開放第2粘膠密封件38和唇部密封件39之間的第2密封 空間46。唇部密封件39，以與軸村套41滑接的方式被保持在外殼32上，且 被安裝在防止?jié)櫥偷葟谋３州S承36的封油空間48漏出至第2密封空間 46的方向。在本實施方式中，被供給至第1密封空間44的潤滑流體例如能夠通 過經(jīng)由蒸氣汽水閥從潤滑流體供給流路45供給下述冷凝水的一部分而利 用，所述冷凝水為，通過熱交換器二次利用從鍋爐被供給至蒸氣膨脹器 31而從蒸氣膨脹器31排出的蒸氣的熱時產(chǎn)生的冷凝水。在本實施方式中，借助轉(zhuǎn)子軸35的旋轉(zhuǎn)，第1粘膠密封件37以及第 2粘膠密封件38利用產(chǎn)生的流體壓將蒸氣密封在轉(zhuǎn)子室33內(nèi)，但經(jīng)由潤 滑流體供給流路45將水供給至第1密封空間44,所以與只存在蒸氣那樣 的氣體的情況相比，在第1粘膠密封件37以及第2粘膠密封件38中產(chǎn)生 的流體壓更大。由此，能夠可靠地密封蒸氣，且能夠借助漏出至第2密封 空間46的潤滑流體來冷卻唇部密封件39。圖3表示作為本發(fā)明的第3實施方式的螺桿流體機械的螺桿壓縮機 31a的高壓側(cè)的軸承構(gòu)造。在本實施方式的說明中，對與第2實施方式相 同的構(gòu)成元件標注相同的符號，從而省略重復的說明。在本實施方式的螺 桿壓縮機31a中，第1粘膠密封件37a以及第2粘膠密封件38a由一體地 形成在轉(zhuǎn)子軸35上的螺旋狀的突起49、 50構(gòu)成。該第l粘膠密封件37a 以及第2粘膠密封件38a借助轉(zhuǎn)子軸35的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生流體壓，該流體壓 使存在于與外殼32的間隙中的流體向轉(zhuǎn)子室33側(cè)移動。在本發(fā)明中，設(shè)置第1非接觸密封件的目的在于獲得對象氣體密封效 果，而設(shè)置第2非接觸密封件的目的不僅在于獲得對象氣體密封效果，還 要獲得潤滑流體漏出至第2密封空間而冷卻唇部密封件的效果。如上述那 樣，第1非接觸密封件以及第2非接觸密封件具有借助轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)力使 潤滑流體向轉(zhuǎn)子室側(cè)移動的螺旋狀的槽或者突起，從而進一步提升對象氣 體密封效果。但是，如果是具有這樣的螺旋狀的槽或者突起的形態(tài)，因為 潤滑流體漏出至第2密封空間的量更小，所以借助漏出至第2密封空間的 潤滑流體冷卻唇部密封件的效果會減弱。從而，在重視借助潤滑流體冷卻唇部密封件的效果時，也可以只在第1非接觸密封件上設(shè)置借助轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)力使?jié)櫥黧w向轉(zhuǎn)子室側(cè)移動的螺旋狀的槽或者突起?；蛘?，也可以 在第1非接觸密封件上設(shè)置借助轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)力使?jié)櫥黧w向轉(zhuǎn)子室側(cè)移動的螺旋狀的槽或者突起，且在第2非接觸密封件上設(shè)置使?jié)櫥黧w向 第2密封空間側(cè)移動的螺旋狀的槽或者突起。
權(quán)利要求
1.一種螺桿流體機械，借助收納在形成于外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子室內(nèi)的凹凸咬合的螺桿轉(zhuǎn)子來壓縮對象氣體，或者將上述對象氣體的膨脹力轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)力，在上述螺桿轉(zhuǎn)子和上述螺桿轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸的高壓側(cè)的軸承之間，從上述螺桿轉(zhuǎn)子側(cè)依次地配設(shè)第1非接觸密封件、第2非接觸密封件、唇部密封件，設(shè)有潤滑流體供給流路，將潤滑流體供給至上述第1非接觸密封件和上述第2非接觸密封件之間的第1密封空間；連通孔，使上述第2非接觸密封件和上述唇部密封件之間的第2密封空間與上述唇部密封件的耐壓以下的空間連通。
2. 如權(quán)利要求1所述的螺桿流體機械，其特征在于，上述第1非接觸 密封件具有借助上述轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)力使上迷潤滑流體向上述轉(zhuǎn)子室側(cè)移 動的螺旋狀的槽或者突起。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的螺桿流體機械，其特征在于，上述唇部密 封件設(shè)置為防止?jié)櫥蛷纳鲜鲚S承側(cè)向上述第2密封空間流出的朝向。
全文摘要
一種螺桿流體機械，借助收納在形成于外殼上的轉(zhuǎn)子室內(nèi)的凹凸咬合的螺桿轉(zhuǎn)子壓縮對象氣體、或者將對象氣體的膨脹力轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)力其中，在螺桿轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子軸的高壓側(cè)的軸承之間，從螺桿轉(zhuǎn)子側(cè)依次地配設(shè)第1非接觸密封件、第2非接觸密封件、唇部密封件，且設(shè)有潤滑流體供給流路，將潤滑流體供給至第1非接觸密封件和第2非接觸密封件之間的第1密封空間；連通孔，使第2非接觸密封件和唇部密封件之間的第2密封空間與唇部密封件的耐壓以下的空間連通。借助這樣的構(gòu)成，成為一種在轉(zhuǎn)子軸側(cè)的排出側(cè)具有廉價且省空間的軸密封構(gòu)造的螺桿流體機械。
文檔編號F04C18/16GK101592151SQ20091014184
公開日2009年12月2日 申請日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月27日
發(fā)明者松隈正樹 申請人:株式會社神戶制鋼所