JP2017031821A - Oil-cooled screw compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油冷式スクリュ圧縮機に関する。 The present invention relates to an oil-cooled screw compressor.
油冷式空気スクリュ圧縮機では油の撹拌ロスが重要な問題であり、スクリュロータの軸受における撹拌ロスがその主要因である。圧縮機の軸受は油により冷却及び潤滑され、常に油が通過する構造となっている。よって、軸受メーカーが想定している油浴状態とは異なり、軸受による油の流れへの抵抗により軸受上流側の油面が上昇し、油と軸受の接触面積が増大し、油の撹拌ロスが増加する。 In oil-cooled air screw compressors, oil agitation loss is an important issue, and agitation loss in screw rotor bearings is the main factor. The compressor bearings are cooled and lubricated by oil, and the oil always passes through. Therefore, unlike the oil bath state assumed by the bearing manufacturer, the oil level on the upstream side of the bearing rises due to the resistance to the oil flow by the bearing, the contact area between the oil and the bearing increases, and the oil agitation loss is reduced. To increase.
特許文献1には、油冷式スクリュ圧縮機の軸受部分の排油構造が開示されている。この油冷式スクリュ圧縮機では、軸受の外輪抑えスリーブに環状空間を設けることで、油が軸受下流の空間に溜まることによる撹拌ロスを防止している。 Patent Document 1 discloses an oil drain structure of a bearing portion of an oil-cooled screw compressor. In this oil-cooled screw compressor, an annular space is provided in the outer ring restraining sleeve of the bearing, thereby preventing agitation loss due to oil remaining in the space downstream of the bearing.
特許文献1の油冷式スクリュ圧縮機は、軸受下流側の油量の溜まりは考慮しているが、軸受上流側の油面位置や軸受を通過する油量について考慮されていない。 The oil-cooled screw compressor of Patent Document 1 considers the accumulation of the oil amount on the downstream side of the bearing, but does not consider the oil surface position on the upstream side of the bearing and the amount of oil passing through the bearing.
本発明は、軸受における油の撹拌ロスの低減による、油冷式スクリュ圧縮機の性能の向上を課題とする。 An object of the present invention is to improve the performance of an oil-cooled screw compressor by reducing oil agitation loss in a bearing.
本発明は、圧縮室と軸受室が内部に設けられたケーシングと、前記圧縮室に配置された互いに噛合する一対のスクリュロータと、前記軸受室に配置された前記スクリュロータの吐出側端部を回転自在に支持する吐出側軸受と、前記圧縮室と前記軸受室とを隔離する吐出側軸封と、前記吐出側軸受と前記吐出側軸封との間に設けられた前記軸受室から排油する排油経路とを備える、油冷式スクリュ圧縮機を提供する。 The present invention includes a casing in which a compression chamber and a bearing chamber are provided, a pair of screw rotors disposed in the compression chamber and meshing with each other, and a discharge side end portion of the screw rotor disposed in the bearing chamber. Oil is discharged from the discharge-side bearing that is rotatably supported, the discharge-side shaft seal that separates the compression chamber and the bearing chamber, and the bearing chamber that is provided between the discharge-side bearing and the discharge-side shaft seal. An oil-cooled screw compressor including an oil discharge path for performing the operation is provided.
吐出側軸受と吐出側軸封との間に排油経路を設けたことで、吐出側軸受の上流側に溜まる余分な油を排油できる。従って、吐出側軸受の上流側に必要以上に油が溜まることを防止でき、吐出側軸受における油の撹拌ロスを低減できる。 By providing an oil drain path between the discharge side bearing and the discharge side shaft seal, it is possible to drain excess oil that accumulates on the upstream side of the discharge side bearing. Accordingly, it is possible to prevent oil from being accumulated more than necessary on the upstream side of the discharge side bearing, and to reduce oil agitation loss in the discharge side bearing.
前記排油経路の排油先は、前記スクリュロータの吐出端面の低圧部側であってもよい。 The oil discharge destination of the oil discharge path may be on the low pressure part side of the discharge end face of the screw rotor.
この構成によれば、吐出端面部での空気漏れが減少し、スクリュ圧縮機の性能を向上できる。特に、吐出端面の低圧部側は、スクリュロータへの給油位置から離れている場合が多く、十分に油が供給されていない場合がある。従って、油が潤沢に存在しない吐出端面の低圧部側に排油を供給することで油によるシールを確実にできる。 According to this structure, the air leak in a discharge end surface part reduces, and the performance of a screw compressor can be improved. In particular, the low pressure part side of the discharge end face is often away from the oil supply position to the screw rotor, and there is a case where the oil is not sufficiently supplied. Therefore, oil can be reliably sealed by supplying waste oil to the low-pressure part side of the discharge end face where there is not enough oil.
前記排油経路の排油先は、前記スクリュロータの閉じ込み後の歯溝部であってもよい。 The oil drainage destination of the oil drainage path may be a tooth groove part after the screw rotor is closed.
吐出側軸受を潤滑及び冷却していない低温の油が閉じ込み後に戻ることで、油による空気の加熱が低減され、それによる動力の増加を防止できる。なお、仮に閉じ込み前に油を戻すと油が吸込空間に飛散し空気を加熱し空気が膨張し風量が低下するので、閉じ込み後の空間に戻すことでこれを防止している。 Since the low-temperature oil that has not lubricated and cooled the discharge-side bearing returns after being closed, the heating of air by the oil is reduced, thereby preventing an increase in power. If the oil is returned before being closed, the oil scatters into the suction space, heats the air, expands the air, and the air volume decreases. This is prevented by returning to the closed space.
前記油冷式スクリュ圧縮機は前記スクリュロータに油を給油するロータ給油口を備え、前記排油経路の排油先は前記ロータ給油口よりも前記スクリュロータの吸込端面側であってもよい。 The oil-cooled screw compressor may include a rotor oil supply port that supplies oil to the screw rotor, and the oil discharge destination of the oil discharge path may be closer to the suction end surface of the screw rotor than the rotor oil supply port.
ロータ給油口よりも吸込端面側の圧縮室は軸受室より低い圧力のため、ロータ給油口よりもスクリュロータの吸込端面側に排油先を設けることで、排油経路において高圧から低圧への流れが形成され、排油不良を防止できる。換言すると、排油先がロータ給油位置より吐出端面側の場合、排油先の圧力が軸受室の圧力に対して相対的に高くなり排油が困難になる。従って、本構成によってこのように排油が困難となることを防止している。 Since the compression chamber on the suction end face side of the rotor oil supply port is lower in pressure than the bearing chamber, by providing an oil discharge point on the suction end face side of the screw rotor from the rotor oil supply port, the flow from high pressure to low pressure in the oil discharge path Is formed, and oil discharge failure can be prevented. In other words, when the oil discharge destination is on the discharge end face side from the rotor oil supply position, the pressure of the oil discharge destination is relatively higher than the pressure in the bearing chamber, and oil discharge becomes difficult. Therefore, this configuration prevents the oil from becoming difficult in this way.
前記吐出側軸受は内輪及び外輪を備え、前記排油経路には前記吐出側軸受の前記内輪の下端と前記外輪の下端の間の高さに先端が位置するように堰が設けられ、前記堰の下流には油溜部が設けられ、前記油溜部の底には排油穴が設けられていることが好ましい。 The discharge side bearing includes an inner ring and an outer ring, and the drainage path is provided with a weir so that a tip is located at a height between a lower end of the inner ring and a lower end of the outer ring of the discharge side bearing, It is preferable that an oil reservoir is provided downstream of the oil reservoir, and an oil drain hole is provided at the bottom of the oil reservoir.
前記内輪と前記外輪の間の高さに設定された堰を設けることで、吐出側軸受の内輪と外輪の間に配置された転動体付近に油面位置を常に維持でき、油を過剰に排出することによる吐出側軸受の焼き付きを防止できる。また、油溜部を設けることで圧縮空気よりも油を優先的に排出できるため、空気の再圧縮による動力の増加を防止でき、性能を向上できる。 By providing a weir set at a height between the inner ring and the outer ring, the oil level position can always be maintained in the vicinity of the rolling elements arranged between the inner ring and the outer ring of the discharge side bearing, and excessive oil is discharged. By doing so, seizure of the discharge-side bearing can be prevented. Moreover, since oil can be discharged preferentially over compressed air by providing an oil reservoir, an increase in power due to recompression of air can be prevented, and performance can be improved.
本発明によれば、軸受における油の撹拌ロスを低減することにより油冷式スクリュ圧縮機の性能を向上できる。 According to the present invention, it is possible to improve the performance of the oil-cooled screw compressor by reducing the oil stirring loss in the bearing.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(第1実施形態)
図1から図4は、本発明の第1実施形態に係る油冷式スクリュ圧縮機2を示す図であり、それぞれ平面、側面、及び2つの正面の部分断面図を示している。
(First embodiment)
FIGS. 1 to 4 are views showing an oil-cooled
図1から図3に示すように、本実施形態のスクリュ圧縮機2は、鋳物からなるケーシング4が形成する圧縮室6の中に、雌雄一対の互いに噛合する雄ロータ8(スクリュロータ)および雌ロータ9(スクリュロータ)を回転可能に収容している。雄ロータ8は、空気を圧縮する雄ロータ本体8aと、雄ロータ本体8aを支持する吸込側の軸8b及び吐出側の軸8cとを備える。同様に、雌ロータ9は、雄ロータ本体8aと噛合して空気を圧縮する雌ロータ本体9aと、雌ロータ本体9aを支持する吸込側の軸9b及び吐出側の軸9cとを備える。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図1及び図2に示すように、ケーシング4内には、圧縮室6と共に軸受室10が形成されている。吐出側の軸8c,9cとケーシング4との間には、軸封装置(吐出側軸封)14が配設されており、圧縮室6と軸受室10との間を隔離している。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
軸受室10には、吐出側の軸8c,9cを回転自在に支持する吐出側軸受16が収容されている。図4に示すように、吐出側軸受16は、リング状の内輪18と外輪20とその間に配置された球状の転動体22とを備える。図1及び図2に示すように、吐出側軸受16によって軸受室10内が、軸受上流空間24と軸受下流空間26とに仕切られている。
The
図1に示すように、本実施形態のスクリュ圧縮機2は、雄ロータ8の吸込側の軸8bがケーシング4の外側に延伸し、不図示のモータ等に接続されている。従って、雄ロータ8の吸込側の軸8bがケーシング4を貫通する部分にも軸封装置(図示せず)が設けられている。一方、吐出側の軸8c,9cの端部はケーシング4内に収容されている。吐出側の軸8c,9cの端部には、スラスト荷重を受け止めるための軸受内輪抑え28及び軸受外輪抑え30が設けられている。軸受内輪抑え28は吐出側軸受16の内輪18と当接し、軸受外輪抑え30は吐出側軸受16の外輪20と当接し、内輪18及び外輪20の軸方向の移動をそれぞれ制限している。
As shown in FIG. 1, in the
本発明と直接関係がないため図示及び説明を省略するが、吐出側だけでなく吸込側にも同様に吸込側の軸8b,9bを支持する軸受等の機構が設けられている。
Although not shown or described because it is not directly related to the present invention, a mechanism such as a bearing for supporting the suction-
図2に示すように、ケーシング4の下方には、スクリュロータ8,9に油を供給するためのロータ給油口32が設けられている。ロータ給油口32は、ケーシング4を貫通して設けられており、雄ロータ本体8a及び雌ロータ本体9aによって空気を閉じ込めて圧縮した後の圧縮室6内の下側(高圧側)部分と連通している。ロータ給油口32を通じて供給される油により、圧縮途中の空気を冷却すると共に隙間をシールし、圧縮性能を向上させている。
As shown in FIG. 2, a rotor
また、ケーシング4には、軸封給油口34が設けられている。軸封給油口34は、ロータ給油口32と同様にケーシング4を貫通して設けられている。軸封給油口34は、吐出側軸受16に油を供給するため軸受上流空間24と連通している。軸封給油口34を通じて吐出側軸受16に油が供給されることで吐出側軸受16を冷却すると共に潤滑し、摩擦によるエネルギー損失を防止している。
Further, the
図1及び図2に破線で示すように、本実施形態のスクリュ圧縮機2は、軸受上流空間24に溜まった油を排油するため、一端が軸受上流空間24に連通した排油経路44を備える。排油経路44の他端は圧縮室6の雄ロータ本体8aと雌ロータ本体9aの吐出端面8d,9dの低圧部側に連通しており、軸受上流空間24から排油された油は雄ロータ本体8aと雌ロータ本体9aに供給される。吐出端面8d,9dとは、雄ロータ本体8aと雌ロータ本体9aの吐出側に設けられた端面である。吐出端面8d,9dにおいて、雄ロータ本体8a及び雌ロータ本体9aは、吐出側の軸8c,9cとそれぞれ接続されている。また、低圧部側とは、スクリュロータ8,9において空気を閉じ込み圧縮する前の低圧状態である側を示し、図2において一点鎖線で示すスクリュロータ8,9の軸線Lよりも上側に概略一致する。
As shown by broken lines in FIGS. 1 and 2, the
吐出側軸受16と軸封装置14との間の軸受上流空間24に対して排油経路44を設けたことで、吐出側軸受16の上流側の軸受上流空間24に溜まる余分な油を排油できる。従って、吐出側軸受16の上流側に必要以上に油が溜まることを防止でき、吐出側軸受16における油の撹拌ロスを低減できる。
By providing the
また、吐出端面8d,9dの低圧部側に排油することで吐出端面8d,9d付近での空気漏れが減少し、スクリュ圧縮機2の性能を向上できる。特に、吐出端面8d,9dの低圧部側は、ロータ給油口32から離れている場合が多く、十分に油が供給されていない。従って、油が潤沢に存在しない吐出端面8d,9dの低圧部側に排油を供給することで油によるシールを確実にできる。
Further, by draining oil to the low pressure part side of the discharge end faces 8d and 9d, air leakage near the discharge end faces 8d and 9d is reduced, and the performance of the
図4に示すように、排油経路44には、油の流動を妨げる堰36が設けられている。図5を合わせて参照すると、堰36は排油経路44の底部から上向きかつ排油経路44の両側にわたって延びている。また、図4に示すように、堰36の先端36aは吐出側軸受16の内輪18の下端18aと外輪20の下端20aの間の高さに位置するように設けられている。また、堰36の下流には油を一時的に貯留する油溜部38が設けられている。油溜部38の底には排油穴40が設けられている。
As shown in FIG. 4, the
内輪18と外輪20の間の高さに設定された堰36を設けることで、吐出側軸受16の内輪18と外輪20の間に配置された転動体22付近に油面位置を常に維持でき、油を過剰に排出することによる吐出側軸受16の焼き付きを防止できる。また、油溜部38を設けることで圧縮空気よりも油を優先的に排出できるため、空気の再圧縮による動力の増加を防止でき、性能を向上できる。
By providing the
さらに、図1及び図2に破線で示すように、本実施形態のスクリュ圧縮機2は、軸受上流空間24に溜まった油を排油するため、一端が軸受下流空間26に連通した排油経路46を備える。排油経路46の他端は圧縮室6の雄ロータ本体8aと雌ロータ本体9aの閉じ込み後の歯溝部8e,9eに連通しており、軸受下流空間26から排油された油は雄ロータ本体8aと雌ロータ本体9aの歯溝部8e,9eに供給される。閉じ込み後とは、図2において二点鎖線で示す閉じ込み線よりも吐出側のスクリュロータ8,9により空気が圧縮される範囲のことを示す。ここで、閉じ込み線とは、スクリュロータ8,9の最外径のシールエッジとケーシング4の内面とで、圧縮空間と吸込空間48とが切り離され、空気の圧縮が開始されるシールエッジの位置を示している。この閉じ込み線において雄ロータ本体8aおよび雌ロータ本体9aは噛合し、これより下流で空気を閉じ込めて圧縮している。従って、閉じ込み後は閉じ込み前より高圧となっている。ここで、排油経路46からの排油先である閉じ込み後の歯溝部8e,9eは、閉じ込み直後の歯溝部8e,9eであることが好ましい。即ち、雄ロータ本体8aおよび雌ロータ本体9aが互いに噛合した直後の歯溝部8e,9eであることが好ましい。閉じ込み直後の歯溝圧力は非常に低いため、排油先が軸受室10に対して相対的に低圧となり、油の排油不良を防止できるためである。
Further, as indicated by broken lines in FIGS. 1 and 2, the
さらに図2に示すように、排油経路46の排油先は、ロータ給油口32よりも雄ロータ本体8aと雌ロータ本体9aの吸込端面8f,9f側(図において右側)に設けられている。吸込端面8f,9fとは、雄ロータ本体8aと雌ロータ本体9aの吸込側に設けられた端面である。吸込端面8f,9fにおいて、雄ロータ本体8a及び雌ロータ本体9aは、吸込側の軸8b,9bとそれぞれ接続されている。また、排油先は雄ロータ本体8aと雌ロータ本体9aの閉じ込み後の圧縮室6内である。仮に、雄ロータ本体8aと雌ロータ本体9aの閉じ込み前の圧縮室6内に油を戻すと、油が吸込空間48に飛散し空気を加熱し空気が膨張し風量が低下するので、閉じ込み後の空間に戻すことでこれを防止している。
Further, as shown in FIG. 2, the oil discharge destination of the
ロータ給油口32よりも吸込端面8f,9f側の圧縮室6は軸受室10より低い圧力のため、ロータ給油口32よりも吸込端面8f,9f側に排油先を設けることで、排油経路46において高圧から低圧への流れが形成され、排油不良を防止できる。換言すると、仮に排油先がロータ給油口32の位置より吐出端面8d,9d側の場合、排油先の圧力が高くなり排油が困難になる。従って、本構成によってこのように軸受下流空間26からの排油が困難となることを防止している。
Since the
(第2実施形態)
図6及び図7は、本発明の第2実施形態に係るスクリュ圧縮機2の平面および側面の部分断面図を示している。本実施形態のスクリュ圧縮機2は、排油経路44,46に関する部分以外の構成は図1から図5に示した第1実施形態と実質的に同様である。従って、図1から図5に示した構成と同様の部分については説明を省略する場合がある。特に、本実施形態のスクリュ圧縮機2の正面図は、図4に示す第1実施形態と同じである。
(Second Embodiment)
6 and 7 show a partial cross-sectional view of the plane and side surfaces of the
図6及び図7に示すように、本実施形態のスクリュ圧縮機2は、軸受上流空間24から排油するための排油経路44の排油先が雄ロータ本体8aと雌ロータ本体9aの閉じ込み後の歯溝部8e,9eである。さらに、軸受上流空間24から排油するための排油経路44と軸受下流空間26から排油するための排油経路46は、経路途中で互いに合流し、排油先を共通している。
As shown in FIGS. 6 and 7, in the
従って、その排油先は、第1実施形態と同様に、閉じ込み後の歯溝部8e,9eは、閉じ込み直後の歯溝部8e,9eであることが好ましく、即ち図7において二点鎖線で示す閉じ込み線よりも吐出側の近傍であることが好ましい。
Accordingly, the oil drainage destination is preferably the
さらに図7に示すように、排油経路44,46の排油先は、ロータ給油口32よりも吸込端面8f、9f側(図において右側)に設けられている。
Further, as shown in FIG. 7, the oil discharge destinations of the
吐出側軸受16を潤滑及び冷却していない低温の油が閉じ込み後に戻ることで、油による空気の加熱が低減され、それによる動力の増加を防止できる。
Since the low-temperature oil that has not lubricated and cooled the discharge-
第1実施形態と同様に、ロータ給油口32よりも吸込端面8f側の圧縮室6は軸受室10より低い圧力のため、ロータ給油口32よりも吸込端面8f,9f側に排油先を設けることで、排油経路において高圧から低圧への流れが形成され、排油不良を防止できる。換言すると、排油先がロータ給油口32の位置より吐出端面8d,9d側の場合、排油先の圧力が高くなり排油が困難になる。従って、本構成によってこのように軸受上流空間24及び軸受下流空間26からの排油が困難となることを防止している。
As in the first embodiment, the
2 (油冷式)スクリュ圧縮機
4 ケーシング
6 圧縮室
8 雄ロータ(スクリュロータ)
8a 雄ロータ本体
8b 吸込側の軸
8c 吐出側の軸
8d 吐出端面
8e 歯溝部
8f 吸込端面
9 雌ロータ(スクリュロータ)
9a 雌ロータ本体
9b 吸込側の軸
9c 吐出側の軸
9d 吐出端面
9e 歯溝部
9f 吸込端面
10 軸受室
14 軸封装置(吐出側軸封)
16 吐出側軸受
18 内輪
18a 下端
20 外輪
20a 下端
22 転動体
24 軸受上流空間
26 軸受下流空間
28 軸受内輪抑え
30 軸受外輪抑え
32 ロータ給油口
34 軸封給油口
36 堰
36a 先端
38 油溜部
40 排油穴
44,46 排油経路
48 吸込空間
2 (oil-cooled)
8a
9a
16 Discharge side bearing 18
Claims (5)
前記圧縮室に配置された互いに噛合する一対のスクリュロータと、
前記軸受室に配置された前記スクリュロータの吐出側端部を回転自在に支持する吐出側軸受と、
前記圧縮室と前記軸受室とを隔離する吐出側軸封と、
前記吐出側軸受と前記吐出側軸封との間に設けられた前記軸受室から排油する排油経路と
を備える油冷式スクリュ圧縮機。 A casing in which a compression chamber and a bearing chamber are provided;
A pair of screw rotors arranged in the compression chamber and meshing with each other;
A discharge-side bearing that rotatably supports a discharge-side end portion of the screw rotor disposed in the bearing chamber;
A discharge side shaft seal separating the compression chamber and the bearing chamber;
An oil-cooled screw compressor comprising: an oil discharge path for discharging oil from the bearing chamber provided between the discharge side bearing and the discharge side shaft seal.
前記排油経路の排油先は、前記ロータ給油口よりも前記スクリュロータの吸込端面側である、請求項1又は請求項3に記載の油冷式スクリュ圧縮機。 A rotor oil supply port for supplying oil to the screw rotor;
4. The oil-cooled screw compressor according to claim 1, wherein an oil discharge destination of the oil discharge path is closer to a suction end face of the screw rotor than the rotor oil supply port.
前記排油経路には前記吐出側軸受の前記内輪の下端と前記外輪の下端の間の高さに先端が位置するように堰が設けられ、前記堰の下流には油溜部が設けられ、前記油溜部の底には排油穴が設けられている、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の油冷式スクリュ圧縮機。 The discharge side bearing includes an inner ring and an outer ring,
The drainage path is provided with a weir so that the tip is positioned at a height between the lower end of the inner ring and the lower end of the outer ring of the discharge side bearing, and an oil reservoir is provided downstream of the weir, The oil-cooled screw compressor according to any one of claims 1 to 4, wherein an oil drain hole is provided in a bottom of the oil reservoir.
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