太阳城集团

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无油螺杆压缩机及其设计方法.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201580052559.1

申请日:

2015.09.24

公开号:

CN106715914A

公开日:

2017.05.24

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):F04C 27/00申请日:20150924|||公开
IPC分类号: F04C27/00; F04C18/16; F04C29/00 主分类号: F04C27/00
申请人: 株式会社神户制钢所
发明人: 矢野宜男; 宮武利幸
地址: 日本兵库县神户市
优先权: 2014.09.29 JP 2014-198958
专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 张雨;刘林华
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201580052559.1

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

2017.06.16|||2017.05.24

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

提供一种能够使防止润滑油的流入和确保压缩性能并存的无油螺杆压缩机。具备壳(12)、轴承(22)、轴封装置(20)、通气间隙(50)、大气开放通路(24),前述壳(12)具有转子室(150),前述轴承(22)支承螺杆转子的旋转轴(21),前述轴封装置(20)具有油封部(31)和气封部(60),前述通气间隙(50)位于油封部和气封部之间,前述大气开放通路(24)将壳的大气侧和通气间隙连通,将大气开放通路的最小狭窄部(24d)处的实效开口截面积设为Sh,将实效狭窄长度设为Lh,将气封部的微小间隙处的轴封截面积设为Sa,将实效轴封长度设为La,将卸载操作时的转子室的负压的绝对值设为|P2|,将卸载操作时的油封部的最小差压设为ΔPb时,设定成(La/Sa2.5)/(Lh/Sh2.5)>|P2|/ΔPb。

权利要求书

1.一种无油螺杆压缩机,其特征在于,
具备螺杆转子、壳、轴承、轴封装置、通气间隙、大气开放通路,
前述螺杆转子是以非接触的方式互相啮合的一对阴阳螺杆转子,
前述壳具有收纳前述螺杆转子的转子室,
前述轴承支承前述螺杆转子的旋转轴,
前述轴封装置具有油封部和气封部,将前述旋转轴轴封,前述油封部被配置于前述轴
承侧,前述气封部被配置于前述转子室侧,
前述通气间隙位于前述油封部和前述气封部之间,并且被形成于前述旋转轴的外周面
和前述轴封装置的内周面之间,
前述大气开放通路将前述壳的大气侧和前述通气间隙连通,
在前述大气开放通路中,将通路变得最窄的最小狭窄部处的实效开口截面积设为Sh,
将实效狭窄长度设为Lh,
将前述气封部的微小间隙处的旋转轴正交方向的轴封截面积设为Sa,将实效轴封长度
设为La,
将卸载操作时的前述转子室的负压的绝对值设为|P2|,
将卸载操作时的前述油封部的最小差压设为ΔPb时,
将前述最小狭窄部、前述气封部及前述油封部设定成(La/Sa2.5)/(Lh/Sh2.5)>|P2|/Δ
Pb。
2.如权利要求1所述的无油螺杆压缩机,其特征在于,
前述大气开放通路具有形成于前述壳的大气开放孔、形成于前述轴封装置的至少一个
连通孔,
将前述轴封装置在周向上包围的环状空间由前述壳的内周侧和前述轴封装置的外周
侧的双方或某一方构成,经由该环状空间,前述大气开放孔及前述至少一个连通孔连通,
前述最小狭窄部是前述大气开放孔的开口截面积和前述至少一个连通孔的总开口截
面积的较小的一方。
3.如权利要求1或2所述的无油螺杆压缩机,其特征在于,
前述油封部是粘性密封件。
4.一种无油螺杆压缩机的设计方法,其特征在于,
具备螺杆转子、壳、轴承、轴封装置、通气间隙、大气开放通路,
前述螺杆转子是以非接触的方式互相啮合的一对阴阳螺杆转子,
前述壳具有收纳前述螺杆转子的转子室,
前述轴承支承前述螺杆转子的旋转轴,
前述轴封装置具有油封部和气封部,将前述旋转轴轴封,前述油封部被配置于前述轴
承侧,前述气封部被配置于前述转子室侧,
前述通气间隙位于前述油封部和前述气封部之间,并且被形成于前述旋转轴的外周面
和前述轴封装置的内周面之间,
前述大气开放通路将前述壳的大气侧和前述通气间隙连通,
在前述大气开放通路中,将通路变得最窄的最小狭窄部处的实效开口截面积设为Sh,
将实效狭窄长度设为Lh,
将前述气封部的微小间隙处的旋转轴正交方向的轴封截面积设为Sa,将实效轴封长度
设为La,
将卸载操作时的前述转子室的负压的绝对值设为|P2|,
将卸载操作时的前述油封部的最小差压设为ΔPb时,
将前述最小狭窄部、前述气封部及前述油封部设定成(La/Sa2.5)/(Lh/Sh2.5)>|P2|/Δ
Pb。
5.如权利要求4所述的无油螺杆压缩机的设计方法,其特征在于,
前述大气开放通路具有形成于前述壳的大气开放孔、形成于前述轴封装置的至少一个
连通孔,
将前述轴封装置在周向上包围的环状空间由前述壳的内周侧和前述轴封装置的外周
侧的双方或某一方构成,经由该环状空间,将前述大气开放孔及前述至少一个连通孔连通,
前述最小狭窄部是前述大气开放孔的开口截面积和前述至少一个连通孔的总开口截
面积的较小的一方。
6.如权利要求4或5所述的无油螺杆压缩机的设计方法,其特征在于,
前述油封部是粘性密封件。

说明书

无油螺杆压缩机及其设计方法

技术领域

本发明涉及无油螺杆压缩机。

背景技术

在无油螺杆压缩机中,借助能够以无供油且非接触的方式旋转的一对阴阳螺杆转
子将空气压缩。在无油螺杆压缩机中有如下情况,由转子室产生的压缩空气沿旋转轴传递
而泄漏,或被供给至驱动旋转轴的齿轮、支承旋转轴的轴承的润滑油流入转子室。为了防止
这种情况,在转子室和轴承之间配设有轴封装置。轴封装置具备气封部和油封部,前述气封
部将来自转子室的压缩空气密封,前述油封部将来自轴承的润滑油密封。

在卸载操作时,在转子室呈负压时,虽然极少,但有被供给至轴承等的润滑油穿过
油封部流入转子室内的情况。因此,设置有将形成于油封部的转子室侧端部的通气间隙和
壳的大气侧连通的大气开放通路。在转子室呈负压时,大气穿过大气开放通路被导入通气
间隙,由此防止润滑油流入转子室。

具备如上所述的轴封装置的无油螺杆压缩机被在例如专利文献1及专利文献2中
公开。

专利文献1:日本特开2011-256828号公报。

专利文献2:日本特开2008-255796号公报。

在专利文献1所公开的无供油式螺杆压缩机中,在气封和粘性密封件之间形成的
密封箱部或密封箱的连通孔连通于在壳上形成的大气开放孔。由此,防止润滑油流入转子
室。此外,在专利文献2所公开的无油旋转压缩机中,以将油封部和气封部隔开的方式形成
有缓冲空间。由此,漏出的润滑油被暂时储存于缓冲空间,由此防止润滑油流入转子室。即,
上述两个专利文献公开了,借助由大气开放孔、连通孔等构成的大气开放通路防止润滑油
流入转子室的技术。

但是,上述两个专利文献对于将轴封装置及大气开放通路设置成怎样的结构,才
能使压缩性能和防止润滑油的流入并存这一点没有任何公开。

但是,在大气开放通路,通路遍及全长以相同的开口截面积开口的部位几乎是没
有的,通常存在通路的一部分变窄的狭窄部。有如下问题:狭窄部的开口截面积越小,另外
狭窄部的长度越长,越产生大的压力损失,防止润滑油的流入的效果越小。

此外,若考虑安全方面,则优选的是使大气开放通路的开口截面积变大。若大气开
放通路的开口截面积变大,则旋转轴的轴线方向长度变长,所以旋转轴变得容易弯曲。由于
旋转轴的弯曲,气封部及油封部处的各轴封能力下降。此外,若考虑旋转轴的弯曲而设计成
在部件间不接触,则设置成阴阳螺杆转子的间隙、螺杆转子和壳的间隙变宽的结构。该构成
对压缩机的压缩性能造成不利影响。这样,尽管基于大气开放通路的防止润滑油的流入和
确保压缩性能具有消长的关系,但以往对这一点未作特殊的考虑。

发明内容

因此,本发明所要解决的技术问题是,提供一种能够使防止润滑油的流入和确保
压缩性能并存的无油螺杆压缩机及其设计方法。

为了解决上述技术问题,根据本发明,提供以下的无油螺杆压缩机。

即,一种无油螺杆压缩机,其特征在于,具备螺杆转子、壳、轴承、轴封装置、通气间
隙、大气开放通路,前述螺杆转子是以非接触的方式互相啮合的一对阴阳螺杆转子,前述壳
具有收纳前述螺杆转子的转子室,前述轴承支承前述螺杆转子的旋转轴,前述轴封装置具
有油封部和气封部,将前述旋转轴轴封,前述油封部被配置于前述轴承侧,前述气封部被配
置于前述转子室侧,前述通气间隙位于前述油封部和前述气封部之间,并且被形成于前述
旋转轴的外周面和前述轴封装置的内周面之间,前述大气开放通路将前述壳的大气侧和前
述通气间隙连通,在前述大气开放通路中,将通路变得最窄的最小狭窄部处的实效开口截
面积设为Sh,将实效狭窄长度设为Lh,将前述气封部的微小间隙处的旋转轴正交方向的轴
封截面积设为Sa,将实效轴封长度设为La,将卸载操作时的前述转子室的负压的绝对值设
为|P2|,将卸载操作时的前述油封部的最小差压设为ΔPb时,将前述最小狭窄部、前述气封
部及前述油封部设定成(La/Sa2.5)/(Lh/Sh2.5)>|P2|/ΔPb。

如在后文详细说明,将空气配管的压力损失的近似式应用于大气开放通路的最小
狭窄部及气封部,并且无油螺杆压缩机构成为,油封部的最小差压ΔPb比通气间隙的负压
的绝对值|P2|大。由此,欲将位于通气间隙的空气向轴承一方推出,所以防止润滑油流入转
子室。此外,能够通过大气开放通路的最优化确保压缩性能。因此,根据本发明,能够使防止
润滑油的流入和确保压缩性能并存。

附图说明

图1是表示本发明的无油螺杆压缩机的概略结构的纵剖视图。

图2是表示图1所示的无油螺杆压缩机的轴封装置及其周边部的局部剖视图。

图3是详细地说明图2所示的轴封装置及其周边部的局部剖视图。

图4是说明大气开放通路的示意图。

图5是说明气封部的示意图。

图6是示意地说明产生压力损失的部分处的各种尺寸、通气间隙的负压的绝对值、
油封部的最小差压的关系的图。

具体实施方式

首先,参照图1,对本发明的一实施方式的无油螺杆压缩机1的概略结构进行详细
的说明。

在无油螺杆压缩机1中,阴阳咬合的一对螺杆转子16被收纳于在壳12上形成的转
子室15内。壳12例如能够由壳主体、排出侧壳部及吸入侧壳部构成。

壳12具备吸入口17和排出口18,前述吸入口17向转子室15供给作为压缩对象的空
气,前述排出口18将在转子室15内被螺杆转子16压缩的压缩空气排出。在螺杆转子16的排
出侧及吸入侧的各端部,分别设置有旋转轴21。在排出侧及吸入侧的旋转轴21的各端部,分
开地安装有驱动齿轮28及定时齿轮27。图中未示出的马达的旋转驱动力经由驱动齿轮28被
传递至一方的螺杆转子16。被传递至一方的螺杆转子16的旋转驱动力经由定时齿轮27,被
传递至另一方的螺杆转子16。一对螺杆转子16以非接触状态互相啮合而旋转,由此空气被
从吸入口17吸入。被从吸入口17吸入的空气被压缩至既定的压力,压缩空气被从排出口18
排出。

在壳12的排出侧,形成有排出侧的轴封装置装填空间10。在排出侧的轴封装置装
填空间10,装填将排出侧的旋转轴21能够旋转地支承的滚珠轴承(两列径向滚珠轴承)19及
轴承(滚柱轴承)22、排出侧的轴封装置20。在壳12的吸入侧,也形成有吸入侧的轴封装置装
填空间10。在吸入侧的轴封装置装填空间10,装填将吸入侧的旋转轴21能够旋转地支承的
轴承(滚柱轴承)22、吸入侧的轴封装置20。

将壳12的外侧(大气侧)及内周侧相连来与大气的连通的大气开放孔24a被设置于
壳12。此外,用于向轴承19、22及定时齿轮27供给润滑油的油供给孔26被设置于壳12。

被分别装填于排出侧及吸入侧的轴封装置装填空间10的轴封装置20构成为太阳城集团
转子室15实质上对称。以下,参照图2及图3,对排出侧的轴封装置20及其周边部进行详细的
说明。

图2是表示图1所示的无油螺杆压缩机1的排出侧的轴封装置20及其周边部的局部
剖视图。

按照从轴承22侧向转子室15侧的顺序,轴承22、将润滑油密封的第1轴封部30、将
压缩空气密封的第2轴封部40被装填于轴封装置装填空间10。被装填于轴封装置装填空间
10的轴承22的与转子室15侧相反的端部被止动件29限制。另外,第1轴封部30及第2轴封部
40借助后述的嵌合构造一体地连结,由此构成轴封装置20。

在轴封装置装填空间10和轴封装置20之间,设置比间隙配合(JIS B 0401)稍大的
间隙,使得轴封装置20相对于轴封装置装填空间10容易地拆装自如地安装。若设置稍大的
间隙,则牺牲轴封能力,所以在油封31和壳12之间及填料壳41和壳12之间,分别配设有O型
圈35、46。当然,在能够发挥O型圈35、46的轴封能力的范围内设定间隙的尺寸。优选的是,O
型圈35、46分别被分开地配设于油封31的凹部(环状的槽)34、填料壳41的凹部(环状的槽)
45。油封31的凹部(环状的槽)34、填料壳41的凹部(环状的槽)45分别在油封31及填料壳41
的外周面沿周向形成。借助油封31的O型圈35和填料壳41的O型圈46,能够分别防止壳12与
第1轴封部30及第2轴封部40之间的压缩空气的泄漏。

第1轴封部30是具有油封部32的非接触的油封31。油封部32是例如在油封31的内
周面形成有螺旋状的槽的粘性密封件(visco-seal)32。粘性密封件32借助旋转轴21的旋
转,借助处于粘性密封件32的内周面和旋转轴21的外周面之间的空气的粘性产生抽吸作
用。借助抽吸作用,润滑油被推向轴承22一方,由此防止润滑油向转子室15方向流出。另外,
粘性密封件32的螺旋状的槽在图2及图3被省略,但在图4中被图示。粘性密封件32的螺旋状
的槽被形成于油封31的内周面,所以油封31能够由容易切削的金属材料构成。

在油封31的转子室15侧的端部36,形成有嵌合凸端部33,前述嵌合凸端部33具有
向转子室15侧突出的圆筒形状的外周面。嵌合凸端部33构成为,相对于后述的填料壳41的
嵌合凹端部44,通过过盈配合(JIS B 0401)或过渡配合(JIS B 0401)来嵌合。油封31及填
料壳41通过嵌合构造一体地连结。嵌合凹端部44和嵌合凸端部33的间隙构成为非常小,实
质上是没有的。因此,防止压缩空气从该间隙泄漏。

第2轴封部40具备被配置于轴承22侧的第1气封40A、被配置于转子室15侧的第2气
封40B。

第1气封40A由填料壳41、非接触的密封环42、弹性体43构成。在填料壳41的转子室
15侧的端部,形成有向径向内侧突出的突出部49。在油封31的端部36和填料壳41的突出部
49之间的空间,形成有圆筒形状的密封环收纳空间48。在密封环收纳空间48,收纳有弹性体
43、被该弹性体43在旋转轴21的轴线方向(在本实施方式中为轴承22方向)上施力来支承的
密封环42。密封环42的尺寸以其内径比旋转轴21的外径稍大的方式来构成。并且,密封环42
例如可以使用如下部件,能够将与旋转轴21相同的材质(例如不锈钢)作为母材,在母材的
表面涂覆摩擦系数小的皮膜。弹性体43是金属制的弹性部件(例如波形弹簧、波形垫圈或压
缩螺旋弹簧等)。

被弹性体43弹性支承的密封环42即使在旋转轴21弯曲的情况下,也能够在径向移
动。在密封环42的内周面和旋转轴21的外周面之间,形成有第2轴封部40的第1气封部61。第
1气封部61具有微小间隙Ga(在图3及图5中图示)。并且,在压缩空气欲穿过第1气封部61的
微小间隙Ga时产生较大的压力损失,由此能够抑制压缩空气的泄漏。

在第1气封40A的转子室15侧配置有第2气封40B。第2气封40B由非接触的密封环52
和弹性体53构成。在壳12的轴封装置装填空间10的转子室15侧的端部,形成有气体密封收
纳空间58。在气体密封收纳空间58中,收纳有弹性体43、被该弹性体53在旋转轴21的轴线方
向(在本实施方式中为轴承22的方向)上施力而被支承的密封环52。气体密封收纳空间58设
置成具有比第1气封40A小的内径尺寸的圆筒形状。

密封环52也能够在径向上移动,在密封环52的内周面和旋转轴21的外周面之间,
形成第2气封部62。第2气封部62也具有微小间隙Ga。并且,压缩空气欲穿过第2气封部62的
微小间隙Ga时产生较大的压力损失,由此能够抑制压缩空气的泄漏。

第2轴封部40除了具备第1气封40A,还具备第2气封40B。由此,第2轴封部40的轴封
能力提高。在第1气封40A及第2气封40B处,使密封环42、52及弹性体43、53分别共通化,由此
能够实现低成本化。

接着,参照图3及图4,对大气开放通路24进行说明。

壳12的与O型圈35对应的位置和与O型圈46对应的位置之间,在与油封31相对的部
分处形成有大气开放孔24a。大气开放孔24a贯通壳12,将轴封装置装填空间10和壳12的外
侧(大气侧)连通。

在壳12的内周侧,内周环状槽24b形成为与大气开放孔24a的内侧端部重叠,前述
内周环状槽24b构成内周环状空间24g的至少一部分。内周环状槽24b是在壳12的内周面沿
周向形成的环状的槽。内周环状槽24b在例如沿旋转轴21的轴线方向切断的部分截面处设
置成大致半圆形状。在旋转轴21的轴线方向的内周环状槽24b的两端部,分别形成有锥形扩
展部24c。各锥形扩展部24c通过将旋转轴21的轴线方向的内周环状槽24b的两端部倒角成C
面或R面来形成。如图3所示,在各锥形扩展部24c,转子室15侧及轴承22侧的各端部末端较
细地伸出。由内周环状槽24b和转子室15侧及轴承22侧的锥形扩展部24c构成壳12侧的内周
环状空间24g。大气开放孔24a与壳12侧的内周环状空间24g连通。大气开放孔24a和壳12侧
的内周环状空间24g构成壳侧大气开放通路24m。

另一方面,在轴封装置20的油封31处,形成有至少1个(通常为多个)连通孔31a,前
述连通孔31a将油封31在径向上贯通。此外,该连通孔31a不限定形状,例如是连通孔31a的
长度正交方向的开口截面为圆形的圆孔。作为不对本发明进行限定的方式,连通孔31a例如
为4个以90度的角度相等地配置。在油封31的外周侧,形成有外周环状空间31b。外周环状空
间31b是以面对内周环状槽24b的方式在轴封装置20的外周面沿周向形成的环状的槽。外周
环状空间31b不限定形状,例如在沿旋转轴21的轴线方向切断的部分截面设置成矩形形状。
旋转轴21的轴线方向的外周环状空间31b的开口部的宽度为连通孔31a的开口径以上。

各连通孔31a与形成于轴封装置20的外周环状空间31b连通。借助连通孔31a和外
周环状空间31b,构成轴封装置侧大气开放通路31m。轴封装置侧大气开放通路31m经由形成
于壳12的内周环状空间24g,与大气开放孔24a连通。因此,轴封装置20侧的连通孔31a及外
周环状空间31b、壳12侧的内周环状空间24g及大气开放孔24a与大气连通,构成大气开放通
路24。这样,大气开放通路24由壳侧大气开放通路24m和轴封装置侧大气开放通路31m构成。
另外,在上述结构中,由壳12侧的内周环状空间24g和轴封装置20侧的外周环状空间31b,构
成将轴封装置20在周向上包围的空间(与权利要求书所记载的“环状空间”对应)25。

在壳12由铸件制造的情况下,考虑由铸件产生的公差。该情况下,如图3所示,在旋
转轴21的轴线方向上,将内周环状槽24b和两侧的锥形扩展部24c相加的宽度(即内周环状
空间24g的开口部的宽度)的尺寸构成为,相对于外周环状空间31b的开口部的宽度稍大的
既定尺寸。在将壳12由铸件制造时,即使产生设计范围的公差,在旋转轴21的轴线方向上,
外周环状空间31b一定与内周环状槽24b和两侧的锥形扩展部24c重合,能够吸收旋转轴21
的轴线方向的偏差。在壳12由铸件制造的情况下,大气开放孔24a能够使用铸造孔,但是也
可以由机械加工来形成。

在第1轴封部30的粘性密封件32和第2轴封部40的密封环42之间的旋转轴21的轴
线方向的间隙配设有通气间隙50。该通气间隙50与气封部60的旋转轴正交方向的轴封截面
积相比,流路截面积较大。各连通孔31a与通气间隙50连通,所以通气间隙50与被设置成大
气开放的大气开放通路24连通。因此,通气间隙50被设置成穿过大气开放通路24来大气开
放。

如图3所示,气封部60由具有第1实效轴封长度La1的第1气封部61、具有第2实效轴
封长度La2的第2气封部62构成。并且,气封部60处的实效轴封长度La为La1+La2。另外,如
后所述,粘性密封件32在卸载操作时产生最小差压ΔPb。

但是,在卸载操作时,转子室15内呈负压。该负压如下作用:穿过在旋转轴21的外
周面和轴封装置20的内周面之间形成的间隙,将轴承22的润滑油吸到转子室15内。与此相
对,想要通过被设置成大气开放的大气开放通路24及通气间隙50的配设,设置成防止轴承
22处的润滑油流入转子室15内。但是,由于卸载操作时在大气开放通路24产生的压力损失,
实际上通气间隙50的压力不会成为大气压。

若使大气开放通路24的开口截面积变大,则大气开放孔24a等的形成或加工变得
容易,并且压力损失变小,所以能够使通气间隙50处的压力接近大气压,能够防止润滑油流
入转子室15。因此,从防止润滑油的流入的观点来看,优选的是使大气开放通路24的开口截
面积尽量大。

另一方面,若使大气开放通路24的开口截面积变大,则旋转轴21的轴线方向的长
度变长,所以旋转轴21变得容易弯曲。由于旋转轴21的弯曲,气封部60、粘性密封件32处的
轴封能力下降。此外,考虑到旋转轴21的弯曲,需要使阴阳螺杆转子16间的间隙、螺杆转子
16和壳12的间隙变宽。但是,若以在部件间不接触的方式使间隙变宽,则有给无油螺杆压缩
机1的压缩性能造成不利影响这一问题。这样,尽管防止润滑油的流入和确保压缩性能具有
消长的关系,但以往对这一点未作特殊的考虑。因此,根据本发明,提供一种能够使防止润
滑油的流入和确保压缩性能并存的无油螺杆压缩机1及其设计方法。

参照图3至6,并对能够使防止润滑油的流入和确保压缩性能并存的无油螺杆压缩
机1的设计方法进行说明。

将卸载操作时的通气间隙50及转子室15的负压(将大气压作为基准压(0Pa)表示
的压力)分别设为P1、P2。此外,将P1、P2的绝对值分别设为|P1|、|P2|。将由气封部60及大气
开放通路24产生的压力损失分别设为ΔPa、ΔPh。

此时,|P1|、|P2|、ΔPa,ΔPh间有以下关系。

|P1|=ΔPh

|P2|=ΔPh+ΔPa

若将P1用P2、ΔPh、ΔPa来表示,则可以得到下式。

|P1|=|P2|・(ΔPh+ΔPa)-1・ΔPh

ΔPa≫ΔPh,所以

|P1|≒|P2|・(ΔPa)-1・ΔPh     (1)

一般地,空气配管的压力损失ΔP由以下的(2)式表示。

ΔP=f・L・d-1・ρ・U2     (2)

这里,f是管摩擦系数、L是管路长、d是等效直径、ρ是空气的密度、U是空气的流速。

设气封部60及大气开放通路24的空气的密度U及管摩擦系数f分别相等,则压力损
失ΔP如(3)式所示,与管路长L成比例,与等效直径d成反比例,与空气的流速U的平方成比
例。

ΔP∝L・d-1・U2         (3)

空气的流速U与等效直径d的平方成反比例,管路截面积S与等效直径d的平方成比例。
由此,(3)式的压力损失ΔP由(4)式所示的近似式来表示。

ΔP∝L・d-1・d-4=L・S-2.5   (4)

根据(4)式可知,压力损失ΔP与管路长L成比例,管路截面积S的2.5次方成反比例。

若分别将(4)式所示的关系应用于气封部60处的压力损失ΔPa和大气开放通路24
处的压力损失ΔPh,则压力损失ΔPa,ΔPh分别由(5)式、(6)式所示的近似式来表示。

ΔPa∝La・Sa-2.5        (5)

ΔPh∝Lh・Sh-2.5        (6)

在(5)式及(6)式中,La是气封部60处的实效轴封长度,Lh是在大气开放通路24中通路
变得最窄的最小狭窄部24d处的实效狭窄长度。此外,Sa是气封部60的微小间隙Ga处的旋转
轴正交方向的轴封截面积,Sh是大气开放通路24的最小狭窄部24d处的实效开口截面积。另
外,最小狭窄部24d是指,在大气开放通路24中,在通路的开口变窄的部分和变宽的部分中,
由于通路的开口变得最窄而大气开放通路24的压力损失变得最大的部分。并且,最小狭窄
部24d处的实效狭窄长度及实效开口截面积是指,在最小狭窄部24d中,有关与最大的压力
损失实质上相关的部分的狭窄长度及开口截面积。

若油封部32的最小差压ΔPb比通气间隙50的负压的绝对值|P1|大,则处于通气间
隙50的空气由于油封部32的最小差压ΔPb被向轴承22一方推出。因此,若满足以下的(7)式
时,防止润滑油流入转子室15。另外,油封部32的最小差压ΔPb是指,在考虑卸载操作时的
所有状况时,在油封部32处产生的差压的最小差压。

ΔPb>|P1|           (7)

若用上述的(1)式、(5)式及(6)式将(7)式变形,则成为(8)式。

ΔPb>|P2|・(La・Sa-2.5)-1・(Lh・Sh-2.5)    (8)

若将(8)式整理,则得到(9)式。

(La/Sa2.5)/(Lh/Sh2.5)>|P2|/ΔPb   (9)

构成为,气封部60处的实效轴封长度La、轴封截面积Sa、大气开放通路24处的实效狭窄
长度Lh、实效开口截面积Sh、转子室15的负压的绝对值|P2|及油封部32的最小差压ΔPb满
足(9)式时,防止润滑油流入转子室15。此外,通过大气开放通路24的开口截面积的最优化,
也能够确保压缩性能。因此,根据(9)式构成无油螺杆压缩机1,由此能够使基于大气开放通
路24的防止润滑油的流入和确保压缩性能并存。

图5示意地表示的气封部60由第1气封部61和第2气封部62构成,前述第1气封部61
具有第1实效轴封长度La1,前述第2气封部62具有第2实效轴封长度La2,所以气封部60处的
实效轴封长度La为La1+La2。气封部60的微小间隙Ga处的旋转轴正交方向的轴封截面积为
Sa。

在图4示意地表示的大气开放通路24中,壳12侧的大气开放孔24a具有开口截面积
Sh1的大气开放孔狭窄部24d1,所以基于壳12侧的大气开放孔24a的实效开口截面积Sh为
Sh1。轴封装置20侧的连通孔31a的第i个连通孔31a具有开口截面积Sh2i的连通孔狭窄部
24d2。连通孔31a具有n(n为1以上的自然数)个开口截面积Sh2i的连通孔狭窄部24d2,n个连
通孔31a的总开口截面积Sh2为Sh21+Sh22+・・・+Sh2(n-1)+Sh2n。因此,轴封装置20侧的
n个连通孔31a的实效开口截面积Sh满足以下关系。


在开口截面积Sh1的大气开放孔狭窄部24d1及总开口截面积Sh2的连通孔狭窄部
24d2,实效开口截面积Sh最小的一方为产生主要的压力损失的最小狭窄部24d。即,可以将
实效开口截面积Sh如下地表示。


另外,内周环状槽24b及外周环状空间31b的环状的流路的截面积分别构成为,比
大气开放孔24a的开口截面积及连通孔31a的总开口截面积充分地大,所以这些不会成为最
小狭窄部24d。

最小狭窄部24d位于壳侧大气开放通路24m的大气开放孔24a的情况下,大气开放
通路24处的实效开口截面积Sh为Sh1,实效狭窄长度Lh为Lh1。最小狭窄部24d为轴封装置侧
大气开放通路31m的连通孔31a的情况下,大气开放通路24处的实效开口截面积Sh为Sh2,实
效狭窄长度Lh为Lh2。这样,在大气开放通路24处,与最小狭窄部24d存在于壳12侧的大气开
放孔24a或轴封装置20侧的连通孔31a的某一个相对应,大气开放通路24处的实效开口截面
积Sh、实效狭窄长度Lh发生变动。因此,能够根据大气开放通路24的结构,将实效开口截面
积Sh、实效狭窄长度Lh设定成适当的尺寸。

图6示意地表示产生压力损失的部分处的各种尺寸(La、Sa、Lh、Sh)、通气间隙50的
负压的绝对值|P1|、油封部32的最小差压ΔPb的关系。在图6中,绘制成将(La/Sa2.5)/(Lh/
Sh2.5)作为横轴,将通气间隙50的负压的绝对值|P1|作为纵轴。图6所示的设计曲线Q设置成
双曲线形状。表示油封部32的最小差压ΔPb的单点划线的横线在交点B(Bx,By)处与设计曲
线Q相交。

设计曲线Q分别将|P1|具有比By大的值的部分用粗虚线Qa来表示,将|P1|具有比
By小的值的部分用粗实线Qb来表示。|P1|具有比By大的值的情况下,通气间隙50的负压的
绝对值|P1|比油封部32的最小差压ΔPb大,所以润滑油可能会流入。|P1|具有比By小的值
的情况下,通气间隙50的负压的绝对值|P1|比油封部32的最小差压ΔPb小,所以能够有效
地防止润滑油的流入。因此,通过将气封部60及大气开放通路24构成为|P1|具有比By小的
值,即(La/Sa2.5)/(Lh/Sh2.5)具有比Bx大的值,能够有效地防止润滑油的流入。

另外,在上述实施方式中说明了排出侧的轴封装置20,但也能够对吸入侧的轴封
装置20应用本发明。轴封装置20的第2轴封部40的构造不限于上述实施方式。第2轴封部40
的气封部的个数、密封环的朝向能够适当地改变。作为第2轴封部40,能够取代密封环42、52
而使用曲径式密封等公知的密封部件。作为第1轴封部30的油封部32,例示了所谓的粘性密
封件32,但能够使用曲径式密封等公知的密封构造。

此外,在上述实施方式中,油封31及填料壳41分别由单一的部件构成,但只要在安
装时是一体的结构,也可以是,由分别在旋转轴21的轴线方向分成两个以上的部件构成。此
外,油封31也可以由油封部32、保持油封部32的主体部构成。此外,旋转轴21的表面可以是
母材其本身,也可以在母材表面上设置有各种皮膜等。此外,本发明的旋转轴21包括单独使
用旋转轴21的方式、相对于旋转轴21的外周面侧固定有图中未示出的套筒的方式。

进而,在上述实施方式中,由壳12侧的内周环状空间24g及轴封装置20侧的外周环
状空间31b双方构成环状空间25。但是,也可以是,由内周环状空间24g或外周环状空间31b
的某一方构成环状空间25的方式。

如以上说明,作为本发明的技术方案的例示,说明了上述实施方式。为此提供了附
图及详细的说明。

因此,附图及详细的说明中记载的构成要素中,不仅是为了解决问题所必须的构
成要素,为了例示上述技术方案,也可能包括并非为了解决问题所必须的构成要素。因此,
不应该根据这些并非必须的构成要素被记载于附图及详细的说明中,就把这些并非必须的
构成要素认定为必须的。

本发明参照附图,并与优选的实施方式关联地充分地进行了记载,但对于对该技
术较为熟练的人来说,可以明白各种各样的变形和修正。这样的变形和修正只要不脱离基
于所附的权利要求书的本发明的范围,应理解为被包括在本发明的范围中。

如从以上的说明可知,在本发明的无油螺杆压缩机1中,将空气配管的压力损失的
近似式应用于大气开放通路24的最小狭窄部24d及气封部60。并且,油封部32的最小差压Δ
Pb构成为比通气间隙50的负压的绝对值|P1|大。由此,欲将位于通气间隙50的空气向轴承
22一方推出,所以防止润滑油流入转子室15。此外,通过大气开放通路24的开口截面积的最
优化,也能够确保压缩性能。因此,在无油螺杆压缩机1中,能够使防止润滑油的流入和确保
压缩性能并存。

本发明除了上述特征还具备如下特征。

即,大气开放通路24具有被形成于壳12的大气开放孔24a、被形成于轴封装置20的
至少一个连通孔31a,将轴封装置20在周向上包围的环状空间25由壳的内周侧和轴封装置
的外周侧的双方或某一方构成,经由环状空间25,大气开放孔24a及至少一个连通孔31a连
通,最小狭窄部24d是大气开放孔24a的开口截面积Sh1和至少一个连通孔31a的总开口截面
积Sh2的较小的一方。根据该结构,与最小狭窄部24d存在于壳12侧的大气开放孔24a或轴封
装置20侧的连通孔31a的某一个相对应,大气开放通路24处的实效开口截面积Sh、实效狭窄
长度Lh发生变动。因此,能够与大气开放通路24的结构对应地将实效开口截面积Sh、实效狭
窄长度Lh设定为适当的尺寸。

油封部32是粘性密封件。根据该结构,借助粘性密封件32的螺旋状的槽,防止润滑
油流入转子室15。

附图标记说明

1  无油螺杆压缩机

10  轴封装置装填空间

12  壳

15  转子室

16  螺杆转子

17  吸入口

18  排出口

20  轴封装置

21  旋转轴

22  轴承

24  大气开放通路

24a  大气开放孔

24b  内周环状槽

24c  锥形扩展部

24d  最小狭窄部

24d1  大气开放孔狭窄部

24d2  连通孔狭窄部

24g  内周环状空间

24m  壳侧大气开放通路

25  环状空间

26  油供给孔

30  第1轴封部

31  油封

31a  连通孔

31b  外周环状空间

31m  轴封装置侧大气开放通路

32  粘性密封件(油封部)

40  第2轴封部

40A  第1气封

40B 第2气封

41  填料壳

42、52 密封环

48、58 密封环收纳空间

50  通气间隙

60  气封部

61  第1气封部

62  第2气封部

Ga  微小间隙。

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