JP6137757B2 - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、スクリュー圧縮機に関する。

より具体的には、本発明は、互いに平行である第１及び第２の軸線方向に沿って延びる回転子シャフトを有し、従って、スクリュー圧縮機が少なくとも駆動モーターも含み、かつモーターシャフトが回転可能に装着され、このモーターシャフトが、第３の軸線方向に沿って延び、かつ２つの螺旋形圧縮機回転子のうちの少なくとも一方を駆動するモーターハウジングによって形成されたモーターチャンバが設けられた１対の噛み合う螺旋形圧縮機回転子が回転可能に装着された圧縮ハウジングによって形成された圧縮チャンバを少なくとも含むスクリュー圧縮機に関する。

このようなスクリュー圧縮機は既に公知であるが、いくつかの短所を有し、又は改良の余地がある。

圧縮機回転子を駆動することができるように、公知のスクリュー圧縮機では、一般的に、駆動モーターのモーターシャフトは、直接又は間接的に、例えば、駆動ベルト又は歯車変速機を通じて圧縮機回転子のうちの一方の回転子シャフトに結合される。

それによって当該の圧縮機の回転子シャフトは、適度に密封しなければならず、これは、簡単とはほど遠い。

実際に、スクリュー圧縮機によって供給されるある一定の圧力は、圧縮ハウジング内で支配的であり、これは、この圧力下にない圧縮機区画から又は周囲圧力から遮断しなければならない。

このような用途に関して、「接触シール」が使用されることが多い。

しかし、当該の圧縮機回転子の回転子シャフトは、非常に高い速度で回転し、従って、このようなタイプのシールは、スクリュー圧縮機の作動中に非常に大きい電力損失をもたらし、その結果、スクリュー圧縮機の効率の低減を生じる。

更に、このような「接触シール」は、摩耗を受けやすく、このような「接触シール」は、それが注意深く設置されない場合は漏れの発生を非常に受けやすい。

改良の余地がある上述のタイプの公知のスクリュー圧縮機の別の態様は、駆動モーター及びスクリュー圧縮機の両方には、注油及び冷却が設けられなければならず、これは、一般的に、別々のシステムから構成され、従って、互いに調和せず、いくつかの異なるタイプの潤滑剤及び／又は冷却剤を必要とし、それによって複雑又は高価であるということである。

これに加えて、駆動モーター及び圧縮機回転子のための別々の冷却システムを有するこのような公知のスクリュー圧縮機では、冷却剤に貯蔵された熱の損失を最適な方法で回復する可能性が十分には利用されていない。

すなわち、本発明の目的は、上述の短所及びあらゆる他の短所のうちの１つ又はそれよりも多くに対する解決法を提供することである。

より具体的には、本発明の目的は、堅牢かつ簡単であるスクリュー圧縮機を提供し、それによって摩耗及び漏れの危険性が最小に保たれ、それによって軸受の注油及び構成要素の冷却が非常に簡単な手段によって実現され、従って、発生する熱損失の回復の改善を達成することができる。

この目的のために、本発明は、請求項１のプリアンブルに記載のスクリュー圧縮機に関し、それによって圧縮ハウジング及びモーターハウジングは、圧縮機ハウジングを形成するために互いに直接に結合され、それによってモーターチャンバ及び圧縮チャンバは、互いから密封されず、従って、スクリュー圧縮機は、垂直スクリュー圧縮機であり、それによって圧縮機回転子の回転子シャフト、並びにモーターシャフトは、スクリュー圧縮機の通常作動中に水平面と角度を形成するか又はそれに対して斜めある軸線方向に沿って延びる。

本発明によるこのようなスクリュー圧縮機の第１の大きい利点は、圧縮機ハウジングが、直接に互いに取り付けられた圧縮ハウジング及びモーターハウジングから構成された全体を形成し、従って、駆動モーターの形態の圧縮機回転子の駆動手段が、スクリュー圧縮機内に直接に一体化されることである。

圧縮チャンバ及びモーターチャンバは、互いから密封される必要のないことにここで注意しなければならず、その理由は、モーターハウジング及び圧縮ハウジングの一緒の直接の設置に起因して、モーターシャフトと圧縮機回転子のうちの１つとは、例えば、公知のスクリュー圧縮機において通常であるように圧力が異なる区画を通過し、それによってモーターシャフトが圧縮機回転子に結合され、それによって結合の区画が周囲圧力に露出される必要なく、圧縮機ハウジングの輪郭内で完全に結合することができるからである。

圧縮チャンバとモーターチャンバの間のこのようなシールが不要であるという特性は、本発明によるスクリュー圧縮機のかなりの利点を構成し、その理由は、得られるスクリュー圧縮機のエネルギ効率が、公知のスクリュー圧縮機の場合よりも高く、このようなシールの磨耗の可能性がなく、このようなシールの配置不良の結果としての漏れが回避されるからである。

モーターチャンバ及び圧縮チャンバが閉じた全体を形成する本発明によるこのようなスクリュー圧縮機の別の利点は、外部空冷が不要であり、従って、スクリュー圧縮機は、スクリュー圧縮機によって発生したノイズを既存のスクリュー圧縮機と比較して大きく低減することができるように、熱レベルでかつ確かに音響レベルでも環境に関してより良好に絶縁することができることである。

スクリュー圧縮機のより有効な断熱を通じて、スクリュー圧縮機の近くに設置された敏感な電子構成要素は、スクリュー圧縮機によって生成された熱に対してより簡単に又はより良好に保護される。

本発明によるスクリュー圧縮機の別の非常に重要な態様は、同じ潤滑剤及び冷却剤を駆動モーター及び圧縮機回転子の両方に非常に簡単な方法で使用することができるという点であり、その理由は、モーターチャンバ及び圧縮チャンバが、シールにより互いから分離されないからである。

本発明によるスクリュー圧縮機の好ましい実施形態により、スクリュー圧縮機には、駆動モーター及び圧縮機回転子の両方が冷却及び／又は注油される流体、例えば、オイルが供給されることが好ましい。

すなわち、本発明によるスクリュー圧縮機の設計は、大きく簡素化され、必要とされる異なる冷却剤及び／又は異なる潤滑剤が少なくなり、従って、全体をより安く構成することができる。

更に、スクリュー圧縮機を冷却するために、流体を単一サイクル中に駆動モーターに沿ってかつ圧縮機要素に沿って循環させることにより、この流体が、別々の冷却システムが駆動モーター及び圧縮機回転子に使用される時よりも大きい温度変化を受けるということが当て嵌まる。

実際に、この流体は、２つの構成要素の一方からの熱のみではなく、駆動モーター及び圧縮機要素の両方から熱を吸収することになる。

この結果として、流体内に貯蔵された熱は、流体が単に低い温度変化を受ける時よりも簡単に回収することができる。

しかし、異なる作動温度を駆動モーター又は圧縮機回転子に対して選ばなければならないことになるという事実を考慮しなければならない。

本発明によるスクリュー圧縮機の別の利点は、圧縮機回転子の回転子シャフト並びにモーターシャフトが、スクリュー圧縮機の通常作動において水平面に対して傾斜した又は斜めである軸線方向に沿って延びるというその特性によるものである。

実際に、水平面に対するシャフトのこのような斜めの位置は、潤滑剤及び／又は冷却剤の良好な流れを刺激するものであり、その理由は、原則的に、それらは、この目的に対して追加の手段又は追加のエネルギを必要とせずに重力の影響の下で駆動モーター及び圧縮機回転子の上を流れることができるからである。

本発明によるスクリュー圧縮機の好ましい実施形態により、スクリュー圧縮機は、好ましくは垂直スクリュー圧縮機であり、従って、この場合に圧縮機回転子の回転子シャフト並びにモーターシャフトは、スクリュー圧縮機の通常作動において、垂直である軸線方向に沿って延びる。

その結果、重力の影響は、勿論、補強することができ、その理由は、少なくともその限りにおいて潤滑剤及び冷却剤のためのチャネルも垂直に延びるからである。

本発明の特性をより良く示す意図で、本発明によるスクリュー圧縮機の好ましい実施形態をいかなる制限的性質もなしに添付図面を参照して一例として以下に説明する。

本発明によるスクリュー圧縮機を概略的に示す図である。 本発明によるこのようなスクリュー圧縮機の使用法を例示するアセンブリを概略的に示す図である。

図１に示す本発明によるスクリュー圧縮機１は、何よりもまず、圧縮ハウジング３によって形成された圧縮チャンバ２を含む。

圧縮チャンバ２では、１対の噛み合う螺旋形圧縮機回転子、より具体的には、第１の螺旋形圧縮機回転子４及び第２の螺旋形圧縮機回転子５が、回転可能に装着される。

これらの圧縮機回転子４及び５は、当該の圧縮機回転子４及び５の回転子シャフト、それぞれ回転子シャフト７及び回転子シャフト８周りに固定された螺旋プロフィール６を有する。

それによって回転子シャフト７は、第１の軸線方向ＡＡ’に沿って延び、一方、回転子シャフト８は、第２の軸線方向ＢＢ’に沿って延びる。

更に、第１の軸線方向ＡＡ’及び第２の軸線方向ＢＢ’は、互いに平行である。

更に、空気、例えば、周囲１０からの又は以前の圧縮機ステージから生じる空気を引き込む圧縮ハウジング４の壁を通って圧縮チャンバ３までの入口９、並びに例えば圧縮空気の空気消費部又はその後の圧縮機ステージへの圧縮空気の排出のための出口１１がある。

スクリュー圧縮機１の圧縮チャンバ２は、公知のように、螺旋形圧縮機回転子４及び５の対の外部輪郭と緊密に適合する形態を有する圧縮ハウジング３の内壁により、入口９を通じて吸い込まれる空気を圧縮機回転子４及び５の回転中に出口１１の方向に螺旋プロフィール６と圧縮ハウジング３の内壁との間に駆動するために、従って空気を圧縮するために、かつ圧力を圧縮チャンバ３において蓄積するように形成される。

圧縮機回転子４及び５の回転方向により、駆動方向が決まり、従って、通路９及び１１のどちらが入口９又は出口１１として作用することになるかも決まる。

それによって入口９は、圧縮機回転子４及び５の低圧端部１２にあり、一方、出口１１は、圧縮機回転子４及び５の高圧端部１３の近くにある。

更に、スクリュー圧縮機には、駆動モーター１４が設けられる。

この駆動モーター１４には、圧縮ハウジング３の上に固定され、かつ内壁がモーターチャンバ１６を取り囲むモーターハウジング１５が設けられる。

モーターチャンバ１６では、駆動モーター１４のモーターシャフト１７が、回転可能に装着され、図示の実施形態において、このモーターシャフト１７は、この回転子を駆動するために第１の螺旋形圧縮機回転子４に直接に結合されるが、これは、必ずしもそうである必要があるというわけではない。

モーターシャフト１７は、第３の軸線方向ＣＣ’に沿って延び、この場合に、この軸線方向は、回転子シャフト７の軸線方向ＡＡ’とも一致し、従って、モーターシャフト１７は、当該の圧縮機回転子４と一線に並んでいる。

モーターシャフト１７を圧縮機回転子４に結合するために、モーターシャフト１７の一端１８には、圧縮機回転子４の低圧端部１２の近くに位置する回転子シャフト７の端部２０を適切に挿入することができる円筒形の凹部１９が設けられる。

更に、モーターシャフト１７には、ボルト２２が固定される通路２１が設けられ、ボルトは、回転子シャフト７の上述の端部２０内に設けられた雌ネジ山に捻じ込まれる。

勿論、本発明から除外されないモーターシャフト１７を回転子シャフト７に結合する多くの他の方法がある。

これに代えて、本発明によるスクリュー圧縮機１は、モーターシャフト１７が、モーターシャフト１７及び回転子シャフト７を結合する結合手段が不要であるようにモーターシャフト１７及び回転子シャフト７を単一部分として構成することにより、圧縮機回転子４の一方の回転子シャフト７も形成するように構成されることは、実際に除外されない。

更に、図１に示す例では、駆動モーター１４は、モーター回転子２３及びモーター固定子２４を有する電気モーター１４であり、より具体的には、図示の例では、電気モーター１４のモーター回転子２３には、回転子磁場を生成する永久磁石２５が設けられ、一方、モーター固定子２４は、切換式であり、かつモーター回転子２３の回転をもたらすために回転子磁場に公知の方法で作用する固定子磁場を生成する電気巻線２６が装備されるが、他のタイプの駆動モーター１４も、本発明により除外されない。

本発明によるスクリュー圧縮機１の好ましい実施形態により、電気モーター１４は、同期モーター１４である。

圧縮ハウジング３及びモーターハウジング１５は、スクリュー圧縮機１の圧縮機ハウジング２８を形成するために、この場合に、ボルト２７により互いに直接に接続され、より具体的には、モーターチャンバ１６及び圧縮チャンバ２は、互いから密封されないことは、本発明に非常に典型的な点である。

図示の例では、圧縮ハウジング３及びモーターハウジング１５は、実際に、それぞれ駆動モーター１４及び圧縮機回転子４及び５を含むスクリュー圧縮機１の部分に多かれ少なかれ対応する圧縮機ハウジング２８の別々の部分として構成される。

しかし、モーターハウジング１５及び圧縮ハウジング３は、必ずしもこのような別々の部分として構成する必要があるというわけではなく、単に同じく単一の全体として構成することができるという事実に注目されたい。

これに代えて、圧縮機ハウジング２８は、圧縮機回転子４及び５又は駆動モーター１４又は全てのこれらの構成要素を共に完全に又は部分的に含むより多くの又はより少ない部分で構成されることは除外されない。

公知のスクリュー圧縮機に当て嵌まることとは対照的に、互いからモーターチャンバ１６及び圧縮チャンバ２を分離するシールが使用されず、これは、こういう理由だけで、導入部で上述したようにエネルギ損失の低減、摩耗の低減、及び漏れの危険性の低減に起因して本発明によるスクリュー圧縮機１のかなりの利点であるということは本発明に不可欠である。

モーターチャンバ２及び圧縮機チャンバ１６によって形成された組に存在する高圧に露出されるセンサを使用する必要なしに問題なく電気駆動モーター１４を制御することができるように、直軸ＤＤ’に沿った電気モーター１４のインダクタンスは、それによって直軸の方向ＤＤ’は、回転子磁場の主方向ＤＤ’に対応するが、直軸に垂直な軸ＱＱ’、より具体的には横軸ＱＱ’に沿った電気モーター１４のインダクタンスと十分に異なる。

上述の直軸ＤＤ’及び横軸ＱＱ’による電気モーター１４のこれらのインダクタンスは、圧縮機ハウジング２８の外側近傍で上述のインダクタンス差を測定することによってモーター固定子２４内のモーター回転子２３の位置を決定することができるように十分に異なることが好ましい。

本発明により、駆動モーター１４はまた、勿論、圧縮機圧力に耐えることができるタイプでなければならない。

このような駆動モーター１４に対して解決しなければならない実際的な問題は、駆動モーター１４の電気接続を用いて、より具体的には、大気圧が支配的である外側からモーターハウジング１５を通って本発明によるスクリュー圧縮機１では圧縮機圧力下にあるモーターチャンバ１６までの電気ケーブルのための通過孔を用いて行うことであり、これは、勿論、簡単な問題でない。

駆動モーター１４のこのような電気接続をもたらすために、本発明により、ガラス対金属シールが適用される接続を利用することができる。

金属ピンが、より具体的には、ピンの周りで溶融されたガラス物質を用いて開口部においてそれらを密封することにより、モーターハウジング１５の開口部に埋め込まれる。

その後に、当該の電気ケーブルをピンの両端に接続することができる。

駆動モーター１４は、圧縮チャンバ２が圧縮機圧力下にある時にスクリュー圧縮機１を起動させるために十分に大きい起動トルクを生成することができるタイプであることが好ましく、従って、スクリュー圧縮機１が停止された時の圧縮空気の放出を回避することができる。

圧縮チャンバ２及びモーターチャンバ１６及び圧縮チャンバ１が、本発明によるスクリュー圧縮機１の別の特徴と組み合わせて閉じた全体を形成し、より具体的には、スクリュー圧縮機１が、水平ではなく、好ましくは垂直スクリュー圧縮機１であるという事実により、以下で明らかにするように他の重要な技術的な利点が得られる。

ここでの垂直スクリュー圧縮機１は、圧縮機回転子４及び５の回転子シャフト７及び８、並びに駆動モーター１４のモーターシャフト１７が、スクリュー圧縮機１の通常の作動中に、垂直である軸線方向ＡＡ’、ＢＢ’、及びＣＣ’に沿って延びることを意味する。

しかし、本発明により、例えば、斜めの非水平位置を適用することにより、完全な垂直位置から脱却することができることは除外されない。

本発明によるスクリュー圧縮機１の更に好ましい実施形態により、圧縮ハウジング２は、それによってスクリュー圧縮機１の圧縮機ハウジング２８全体の基部２９又は底部を形成し、一方、モーターハウジング１５は、圧縮機ハウジング２８の頭部３０又は上部を形成する。

更に、圧縮機回転子４及び５の低圧端部１２は、好ましくは、圧縮機ハウジング２９８の頭部３０に最も近い端部１２であり、圧縮機回転子４及び５の高圧端部１３は、圧縮機ハウジング２８の基部２９に最も近い端部１３であり、従って、空気を引き込む入口１２及びスクリュー圧縮機１の低圧側は、圧縮空気を除去する出口１３よりも高い。

この構成は、駆動モーター１４及び圧縮機回転子４５及５６の効率的な冷却及び注油を達成するために、また、スクリュー圧縮機１が停止された時に追加の手段なしで作動の信頼性を維持するために、より具体的には、存在する冷却剤及び潤滑剤が重力の影響で流れ出る可能性があるために特に有用である。

確実に注油及び冷却しなければならないスクリュー圧縮機１の構成要素は、勿論、回転する構成要素、より具体的には、圧縮機回転子４及び５、モーターシャフト１７、並びにこれらの構成要素が圧縮機ハウジング２８において支持される軸受である。

有用な軸受構成も図１に示すが、その理由は、この構成により、モーターシャフト１７及び回転子シャフト７及び／又は回転子シャフト８を限れられた断面で又は少なくとも通常は類似のタイプの公知のスクリュー圧縮機の場合よりも小さい断面で構成することができるからである。

この場合に、それによって回転子シャフト７及び８は、軸受により端部１２及び１３で支持され、一方、モーターシャフト１７も、圧縮機ハウジング２８の頭部側で端部３１において軸受によって支持される。

より具体的には、圧縮機回転子４及び５は、圧縮機ハウジング２８において、高圧端部１３で軸受により、すなわち、いくつかの出口軸受３２及び３３、この場合には深溝玉軸受３３と組み合わせたそれぞれ円筒形軸受又は針軸受３２により、軸線方向及び半径方向に支持される。

他方、低圧端部１２では、圧縮機回転子４及び５は、圧縮機ハウジング２８において軸受により、すなわち、この場合には同じく円筒形軸受又は針軸受３４である入口軸受３４により、半径方向にのみ支持される。

最後に、駆動される圧縮機回転子４の反対端３１では、モーターシャフト１７は、圧縮機ハウジング２８において軸受により、この場合には深溝玉軸受３５であるモーター軸受３５により、軸線方向及び半径方向に支持される。

それによって緊張手段３６が、バネ要素３６及びより具体的にはカップ形バネ座金３６の形態で端部３１に設けられ、これらの緊張手段３６は、モーター軸受３５に軸線方向の予荷重を掛けることを目的としており、この予荷重は、噛み合う圧縮機回転子４及び５によって生成された力に対抗する方向にモーターシャフト１７の軸線方向ＣＣ’に沿って向けられ、従って、圧縮機回転子４及び５の高圧端部での軸線方向の軸受が多少解放される。

勿論、全ての種類の異なる軸受で達成される回転子シャフト７及び８及びモーターシャフト１７を支持する多くの他の軸受構成も本発明から除外されない。

スクリュー圧縮機１の冷却及び注油に関して、本発明によるスクリュー圧縮機１には、流体３７、例えば、オイルが供給され、これを用いて、駆動モーター１４及び圧縮機回転子４及び５は、冷却又は注油され、冷却機能及び注油機能は、同じ流体３７によって達成されることが好ましい。

更に、本発明によるスクリュー圧縮機１には、流体３７が通って圧縮機ハウジング２８の頭部３０から圧縮機ハウジング２８の基部２９まで流れることができる駆動モーター１４及びスクリュー圧縮機１を冷却する冷却回路３８が装備される。

図示の例では、この冷却回路３８は、モーターハウジング１５及び圧縮チャンバ２自体内に設けられた冷却チャネル３９から構成される。

冷却チャネル３９は、流体４６が、エネルギ損失及び類似物を生じさせることになるモーター回転子２３とモーター固定子２４の間の空隙に入らないことを保証する。

図示の例では、冷却チャネル３９の大半は、軸線方向に向けられ、冷却チャネル３９の一部の部分は、軸ＡＡ’と同心でもあるが、これらの冷却チャネル３９の向きは、流体３７の良好な流れが保証される限り大した役割を果たさない。

本発明により、ここでは、流体３７は、図２に基づいて以下に説明するようにスクリュー圧縮機１自体によって生成された圧縮機圧力の下で冷却チャネル３９を通じて駆動されることが意図される。

従って、冷却チャネル３９を通じて流体３７の十分に大きい流量を得ることができ、これは、スクリュー圧縮機１において発生されるかなりの熱という観点から必要である。

他方、スクリュー圧縮機１には、モーター軸受３５、並びに入口軸受３４に注油する注油回路４０も設けられる。

この注油回路４０は、この場合に、モーター軸受３５への流体３７の供給のためのモーターハウジング１５内の冷却チャネル３９に至る１つ又はそれよりも多くの分岐４１、及びモーター軸受３５から入口軸受３４まで流体３７を除去する出口チャネル４２から構成され、出口チャネルから、流体３７は、圧縮チャンバ２内を流れることができる。

このようにして、流体３７は、モーター軸受３５から入口軸受３４に簡単に流れることができ、入口軸受から、流体３７は、圧縮機回転子４及び５の上を更に自由に流れることができる。

図示の例では、分岐４１は、半径方向に主として延びるが、ここでもまた、これは、本発明により必ず当て嵌まるというわけではない。

更に、分岐４１は、冷却に向けて冷却回路３８を通って流れる流体３７の量と比較して少量の流体のみが注油回路４０を通って流れるように、冷却チャネル３９の直径よりも実質的に小さい直径を有する。

それによって注油回路４０内の及び確かに軸線方向に延びる出口チャネル４２内の流体３７の流れは、主として重力の影響を受けて起こり、かつ単に小さい程度でスクリュー圧縮機１によって生成された圧縮機圧力の結果として起こり、従って、スクリュー圧縮機１が停止される時に、流体３７は、流れ出て蓄積しないことが可能である。

別の有利な特性は、リザーバ４３が、流体３７を受け入れるためにモーター軸受３５の下に設けられ、リザーバには、分岐４１及び出口チャネル４２が接続されるということである。

更に、リザーバ４３は、それによってラビリンスシール４４によりモーターシャフト１７から遮断されることが好ましい。

本発明によるスクリュー圧縮機１の別の態様は、出口軸受３２及び３３に注油する注油回路４５が基部２９内に設けられるということである。

この注油回路４５は、圧縮チャンバ２から出口軸受３２及び３３への流体４６の供給のための１つ又はそれよりも多くの供給チャネル４６、並びに出口軸受３２及び３３から圧縮チャンバ２への流体３７の戻りのための１つ又はそれよりも多くの出口チャネル４７から構成される。

それによって注油回路４５を通る流体３７の滑らかな流れが得られるのに必要な圧力差を得るために、出口チャネル４７が供給チャネル４６の入口の上方にある圧縮チャンバ２に至ることが有利である。

更に、本発明により、モーターハウジング１５及び／又は圧縮機ハウジング３は、それらの冷却チャネル３９、分岐４１、出口チャネル４２、注油回路４５、及びリザーバ４３と共に押し出しにより生産されることが好ましく、その理由は、これが非常に簡単な製造工程であるからである。従って、様々な軸受３２〜３５に注油し、並びに駆動モーター１４及び圧縮機回転子４及び５を冷却する非常に簡単なシステムがもたらされることが理解されるであろう。

図２は、本発明によるスクリュー圧縮機１が適用されるより実際的な構成を示している。

入口管４８が、それによって入口弁４９があるスクリュー圧縮機１の入口９に接続され、それによってスクリュー圧縮機１への空気供給量の流入を制御することができる。

本発明によるスクリュー圧縮機１の好ましい実施形態により、この入口弁４９は、非制御式又は自己調節式弁であることが好ましく、更に好ましい実施形態において、この入口弁４９は、逆止め弁４９であり、これは、実際に図２の例にも当て嵌まる。

オイル分離器５２が設けられた圧力容器５１に至る出口管５０が、出口１１に接続される。

潤滑剤及び冷却剤として作用する流体３７、より具体的には、オイル３７と混合される圧縮空気は、出口１１を通じてスクリュー圧縮機１を出て、圧力容器５１内の混合物は、オイル分離器５２により２つの流れ、すなわち、一方では圧力容器５１の上方の空気出口５３を通じた圧縮空気の流出、他方では圧力容器５１の底部でのオイル出口５４を通じた流体３７の流出に分離される。

図示の例では、圧力容器５１の空気出口５３には、逆止め弁５５も装備される。

更に、タップ又は弁５７により閉じることができる消費管５６が、空気出口５３に接続される。

消費管５６の区画５８は、勿論、圧縮空気を冷却する意図で、ファン５９から生じた周囲空気１０の強制的気流により冷却されるラジエータ５８として構成される。

同様に、オイル出口５４にも、オイル３７の注入に向けて圧縮機ハウジング２８の頭部３０に接続されるオイル戻り管６０が設けられる。

オイル戻り管６０の区画６１も、ファン６２により冷却されるラジエータ６１として構成される。

オイル戻り管６０内には、オイル戻り管６０のその区画の上にラジエータ６１と平行に固定されたバイパス管６３も設けられる。

１つの弁６４を通じて、オイル３７は、例えば、スクリュー圧縮機１の通常の作動中にオイル３７を冷却するために区画６１を通って、又は例えばスクリュー圧縮機１の起動中などにオイル３７を冷却しないようにバイパス管４４を通って送ることができる。

図２でより詳細に説明するように、冷却回路３８及び注油回路４０は、実際には、スクリュー圧縮機１の基部２９内の出口１１からの流体３７の除去のためのかつ圧縮機ハウジング２８の頭部３０に除去された流体３７を戻すための戻り回路６５に接続される。

図示の例では、上述のこの戻り回路６５は、出口１１に設けられた出口管５０、出口管５０に接続された圧力容器５１、及び圧力容器５１に接続されたオイル戻り管６０から構成された組によって形成される。

それによって出口管５０は、圧縮機ハウジング２８の基部２９に接続され、オイル戻り管６０は、圧縮機ハウジング２８の頭部３０に接続される。

更に、本発明により、スクリュー圧縮機１の作動中に、流体３７は、スクリュー圧縮機１自体によって生成された圧縮機圧力の結果として基部２９から圧縮機ハウジング２８の頭部３０まで戻り回路６５を通じて駆動されることが意図される。

これは、実際に、図２の実施形態においても当て嵌まり、その理由は、戻り回路６５が、圧縮チャンバ２の圧縮機ハウジング２８の基部２９の側から開始され、圧縮チャンバ２のこの側は、圧縮機回転子４及び５の高圧端部１３に位置するからである。

本発明によるスクリュー圧縮機１の好ましい実施形態により、圧力容器５１とスクリュー圧縮機１の間の出口管５０は、両方の方向の出口管５０を通る流れを可能にするために閉鎖手段がない。

本発明によるスクリュー圧縮機１の更に好ましい実施形態により、これに加えて、オイル戻り管６０にはまた、自己調節式逆止め弁がない。

本発明によるスクリュー圧縮機１のこのような好ましい実施形態の大きい利点は、スクリュー圧縮機１を閉じるその弁システムが、公知のスクリュー圧縮機の場合よりも遥かに簡単であるということである。

より具体的には、スクリュー圧縮機１の正しい作動を得るためには、入口弁２９並びに例えば逆止め弁５５又はタップ又は弁５７のような空気出口５３を遮断するための手段のみが必要である。

これに加えて、入口弁４９は、通常当て嵌まるような制御式弁４９であることさえ必要ではなく、逆に、好ましくは、図２に示すように自己調節式逆止め弁４９である。

更に、よりエネルギ効率的な作動をこの１つの弁４９でさえも達成することができる。

実際に、本発明によるスクリュー圧縮機１を用いると、駆動モーター１４は、圧縮機ハウジング２８に一体化され、モーターチャンバ１６及び圧縮チャンバ２は、互いから密封されず、従って、モーターチャンバ１６内だけではなく、圧力容器５１内の圧力及び圧縮チャンバ２内の圧力は実際的に等しく、すなわち、圧縮機圧力に等しい。

その結果、スクリュー圧縮機１が停止された時に、圧力容器５１に存在するオイル３７は、スクリュー圧縮機１及びより具体的には実際に公知のスクリュー圧縮機に当て嵌まるような駆動モーター１４に逆流する傾向がなくなり、駆動モーター内の圧力は、ほぼ周囲圧力である。

公知のスクリュー圧縮機では、逆止め弁は、必ずオイル戻り管６０内に設けなければならないが、これは、本発明によるスクリュー圧縮機には当て嵌まらない。

同様に、公知のスクリュー圧縮機では、スクリュー圧縮機が停止された時に圧力容器内の圧縮空気がスクリュー圧縮機及び入口を通じて逃げることができないように、逆止め弁が出口管５０に設けられる。

公知のスクリュー圧縮機では、これらの逆止め弁も、有意なエネルギ損失を構成する。

本発明によるスクリュー圧縮機１では、スクリュー圧縮機１が停止された時に入口弁４９により入口９を気密閉鎖することで十分であり、従って、圧力容器５１も圧縮チャンバ２及びモーターチャンバ１６も、スクリュー圧縮機１が停止した後に圧縮圧力下にあるままである。

入口９は、スクリュー圧縮機１に存在する圧力下で自動的にかつ逆止め弁４９における弾性により、逆止め弁４９を使用して気密閉鎖され、それによってスクリュー圧縮機１が停止された時に、逆止め弁４９を引き開ける空気からの更に別の吸引力がない。

これは、公知のスクリュー圧縮機では不可能であり、その理由は、公知のスクリュー圧縮機には、一般的に回転する回転子シャフト７上のシールによって達成される互いからモーターチャンバ及び圧縮チャンバを分離するシールが必ず設けられるからである。

公知のスクリュー圧縮機を用いて圧縮チャンバを圧力下に保つことは、このシールの損傷を引き起こすと考えられる。

これと直接に関連する本発明によるスクリュー圧縮機１の利点は、スクリュー圧縮機１が停止された時に、全く又はほとんどいかなる圧縮空気も失なわれないということである。

これが重要なエネルギ節約を構成することは理解されるであろう。

別の態様は、公知のスクリュー圧縮機におけるオイル戻り管及び出口管内の上述の余分な逆止め弁は、作動中に押し開けなければならず、従って、大きいエネルギ損失が発生するが、これは、本発明によるスクリュー圧縮機１では発生しないということである。

本発明によるスクリュー圧縮機の本発明による使用法も非常に有利である。

これにより、スクリュー圧縮機１が起動され、従って、圧力がまだ圧力容器５１内に蓄積されていない時に、逆止め弁４９として構成された自己調節入口弁４９が、スクリュー圧縮機１の作動を通じて自動的に開き、圧縮圧力が、圧力容器５１内で構成されることが意図されている。

次に、スクリュー圧縮機１が停止された時に、圧力容器５１上の逆止め弁５５が、圧力容器５１の空気出口５３を自動的に閉じ、入口弁４９も、入口管４８を自動的に気密閉鎖し、従って、スクリュー圧縮機１が停止した後に、圧力容器５１とスクリュー圧縮機１の圧縮チャンバ２及びモーターチャンバ１６との両方は、圧縮圧力下のままに留まる。

すなわち、圧縮空気は、ほとんど又は全くは失われない。

更に、圧力は、再起動時に遥かに迅速に蓄積することができ、これは、スクリュー圧縮機のより柔軟な使用を可能にし、かつエネルギのより効率的な使用にも寄与する。

スクリュー圧縮機１を再起動し、従って、圧縮圧力が圧力容器５１内にまだある時に、第１の入口弁４９が、最初に、圧縮機回転子４及び５が十分に高い速度に到達するまで自動的に閉じ、その後に、自己調節入口弁４９が、圧縮機回転子４及び５の回転によって生成された吸引効果を受けて自動的に開く。

本発明は、一例として説明して図面に示した本発明によるスクリュー圧縮機１の実施形態に決して限定されず、本発明によるスクリュー圧縮機１は、本発明の範囲から逸脱することなく全ての種類の変形にかつ異なる方法で実現することができる。

１０ 周囲空気
１２ 低圧端部
１３ 高圧端部
１６ モーターチャンバ
４１ 分岐

Claims (32)

1. スクリュー圧縮機であって：
   互いに平行である第１の軸線方向（ＡＡ’）及び第２の軸線方向（ＢＢ’）に沿って延びる回転子シャフト（７、８）を有するスクリューの形態の１対の噛み合う螺旋形圧縮機回転子（４、５）が回転可能に装着された圧縮ハウジング（３）によって形成された圧縮チャンバ（２）と、
   第３の軸線方向（ＣＣ’）に沿って延び、かつ上述の２つの圧縮機回転子（４、５）のうちの少なくとも一方を駆動するモーターシャフト（１７）が回転可能に装着されたモーターハウジング（１５）によって形成されたモーターチャンバ（１６）が設けられた駆動モーター（１４）と、を少なくとも有し、
   前記圧縮ハウジング（３）及び前記モーターハウジング（１５）は、圧縮機ハウジング（２８）を形成するために互いに直接に接続され、従って、前記モーターチャンバ（１６）及び前記圧縮チャンバ（２）は、互いから密封されず、従って、前記スクリュー圧縮機（１）が、垂直スクリュー圧縮機（１）であり、従って、前記圧縮機回転子（４、５）の前記回転子シャフト（７、８）、並びに前記モーターシャフト（１７）は、該スクリュー圧縮機の通常作動中に水平面と角度を形成するか又はそれに対して斜めである軸線方向（ＡＡ’、ＢＢ’、ＣＣ’）に沿って延び、
   前記圧縮ハウジング（３）は、前記圧縮機ハウジング（２８）の基部（２９）又は底部区画を形成し、
   前記モーターハウジング（１５）は、前記圧縮機ハウジング（２８）の頭部（３０）又は上部区画を形成し、
   前記スクリュー圧縮機（１）には、前記駆動モーター（１４）及び前記圧縮機回転子（４、５）の両方が冷却及び／又は注油される流体（３７）が供給され、
   前記スクリュー圧縮機（１）には、前記駆動モーター（１４）及び該スクリュー圧縮機（１）の両方を冷却するためのかつ流体（３７）が前記圧縮機ハウジング（２８）の前記頭部（３０）から該圧縮機ハウジング（２８）の前記基部（２９）までそれを通って流れることができる冷却回路（３８）が設けられ、
   前記冷却回路（３８）及び注油回路（４０）は、前記スクリュー圧縮機（１）の前記基部（２９）内の出口（１１）からの流体（３７）の除去のためのかつ該除去された流体（３７）を前記圧縮機ハウジング（２８）の前記頭部（３０）に戻すための戻り回路（６５）に接続される、ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
2. 前記スクリュー圧縮機（１）の通常作動中の前記圧縮機回転子（４、５）の前記回転子シャフト（７、８）、並びに前記モーターシャフト（１７）は、垂直である軸線方向ＡＡ’、ＢＢ’、及びＣＣ’に沿って延びることを特徴とする請求項１のスクリュー圧縮機。
3. 前記モーターシャフト（１７）は、前記圧縮機回転子（４、５）の前記回転子シャフト（７、８）のうちの一方に直接に結合され、かつ当該の該圧縮機回転子（４）の該回転子シャフト（７）の前記軸線方向（ＡＡ’）と一線に並ぶ軸線方向（ＣＣ’）に沿って延びることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスクリュー圧縮機。
4. 前記モーターシャフト（１７）はまた、前記圧縮機回転子（４、５）のうちの一方の前記回転子シャフト（７）を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスクリュー圧縮機。
5. 前記駆動モーター（１４）は、モーター回転子（２３）とモーター固定子（２４）とを有する電気モーター（１４）であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスクリュー圧縮機。
6. 前記電気モーター（１４）には、磁場を発生させる永久磁石（２５）が装備されることを特徴とする請求項５のスクリュー圧縮機。
7. 直軸に沿った前記電気モーター（１４）のインダクタンスが、それと垂直な軸、より具体的には、横軸に沿った該電気モーター（１４）のインダクタンスとは十分に異なり、従って、上述のインダクタンス差を前記圧縮機ハウジング（２８）の外側近傍で測定することにより、前記モーター固定子（２４）内の前記モーター回転子（２３）の位置を検出することができることを特徴とする請求項６に記載のスクリュー圧縮機。
8. 前記電気モーター（１４）は、同期モーター（１４）であることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のスクリュー圧縮機。
9. 前記駆動モーター（１４）は、圧縮機圧力に耐えることができるタイプのものであることを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか１項に記載のスクリュー圧縮機。
10. 前記駆動モーター（１０）は、前記圧縮チャンバ（２）が圧縮機圧力下にある時に前記スクリュー圧縮機（１）を起動するのに十分に大きい起動トルクを発生させることができるタイプのものであることを特徴とする請求項５から請求項９のいずれか１項に記載のスクリュー圧縮機。
11. １つ又はそれよりも多くの出口軸受（３２、３３）の手段による軸受によって前記圧縮機ハウジング（２８）内で軸線方向かつ半径方向に支持された前記圧縮機回転子（４、５）は、高圧端部（１３）を有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のスクリュー圧縮機。
12. 前記圧縮機回転子（４、５）は、１つ又はそれよりも多くの入口軸受（３４）の手段による軸受によって前記圧縮機ハウジング（２８）内で半径方向にのみ支持された低圧端部（１２）を有することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のスクリュー圧縮機。
13. 前記モーターシャフト（１７）は、前記駆動された圧縮機回転子（４）の反対端（３１）において、１つ又はそれよりも多くのモーター軸受（３５）の手段によって前記圧縮機ハウジング（２８）内で軸線方向かつ半径方向に支持されることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のスクリュー圧縮機。
14. 前記モーターシャフト（１７）は、前記駆動された圧縮機回転子（４）のその反対端（３１）において、玉軸受（３５）であり、かつ更に該玉軸受（３５）上に該モーターシャフト（１７）の前記軸線方向（ＣＣ’）に沿って向けられる軸線方向予荷重を及ぼすための緊張手段（３６）が装備されたモーター軸受（３５）の手段による軸受によって前記圧縮機ハウジング（２８）内で支持されることを特徴とする請求項１３に記載のスクリュー圧縮機。
15. 前記圧縮チャンバ（２）には、前記圧縮機ハウジング（２８）の前記頭部（５０）に最も近い圧縮機回転子（４、５）の端部（１２）である低圧端部（１２）の近くに該圧縮機回転子（４、５）が設けられた空気を引き込むための入口（９）、並びに該圧縮機ハウジング（２８）の前記基部（２９）に最も近い圧縮機回転子（４、５）の端部（１３）である高圧端部（１３）の近くに該圧縮機回転子（４、５）が設けられた圧縮空気を除去するための出口（１１）が設けられることを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
16. 前記冷却回路（３８）は、前記モーターハウジング（１５）内に設けられた冷却チャネル（３９）から、かつ前記圧縮チャンバ（２）自体から構成されることを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
17. 前記冷却チャネル（３９）は、前記軸線方向（ＡＡ’、ＢＢ’、ＣＣ’）に沿って少なくとも部分的に延びることを特徴とする請求項１６に記載のスクリュー圧縮機。
18. 前記流体（３７）は、前記スクリュー圧縮機（１）によって発生された圧縮機圧力下で前記冷却チャネル（３９）を通して駆動されることを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載のスクリュー圧縮機。
19. 前記スクリュー圧縮機（１）には、１つ又は複数の前記モーター軸受（３５）、並びに前記入口軸受（３４）を注油するための注油回路（４０）が設けられることを特徴とする請求項１２及び請求項１３に記載のスクリュー圧縮機。
20. 上述の注油回路（４０）は、流体（３７）を前記１つ又は複数のモーター軸受（３５）に供給するための前記モーターハウジング（１５）内の冷却チャネル（３９）のかつ該１つ又は複数のモーター軸受（３５）から前記入口軸受（３４）までの流体（３７）がそこから前記圧縮チャンバ（２）内を流れることができる該流体（３７）の除去のための出口チャネル（４２）の１つ又はそれよりも多くの分岐（４１）から構成されることを特徴とする請求項１６及び請求項１９に記載のスクリュー圧縮機。
21. 上述の注油回路（４０）内の流体（３７）の流れが、主として重力の影響の下で発生することを特徴とする請求項１９に記載のスクリュー圧縮機。
22. 前記１つ又は複数のモーター軸受（３５）において、ラビリンスシール（４４）によって前記モーターシャフト（１７）から密封されたリザーバ（４３）が、流体（３７）を受け入れるために設けられることを特徴とする請求項２０又は請求項２１に記載のスクリュー圧縮機。
23. 上述の戻り回路（６５）は、前記出口（１１）に設けられた出口管（５０）、該出口管（５０）に接続された圧力容器（５１）、及び該圧力容器（５１）に接続されたオイル戻り管（６０）から構成された組によって形成されることを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
24. 前記出口管（５０）は、前記圧縮機ハウジング（２８）の前記基部（４９）に接続され、前記オイル戻り管（６０）は、該圧縮機ハウジング（２８）の前記頭部（３０）に接続されることを特徴とする請求項２３に記載のスクリュー圧縮機。
25. 前記圧力容器（５１）と前記スクリュー圧縮機（１）の間の前記出口管（５０）には、両方向に該出口管（５０）を通る流れを可能にするために閉鎖手段がないことを特徴とする請求項２３又は請求項２４に記載のスクリュー圧縮機。
26. 前記オイル戻り管（６０）には、自己調節式逆止め弁がないことを特徴とする請求項２３から請求項２５のいずれか１項に記載のスクリュー圧縮機。
27. 前記圧力容器（５１）は、逆止め弁（５５）が設けられた空気出口（５３）を有することを特徴とする請求項２３から請求項２６のいずれか１項に記載のスクリュー圧縮機。
28. 前記スクリュー圧縮機（１）の前記作動中に、前記流体（３７）は、該スクリュー圧縮機（１）自体によって発生された圧縮機圧力の結果として前記圧縮機ハウジング（２８）の前記基部（２９）から前記頭部（３０）まで前記戻り回路（６５）を通して駆動されることを特徴とする請求項２３から請求項２７のいずれか１項に記載のスクリュー圧縮機。
29. 前記戻り回路（６５）を通じて戻された流体（３７）の流れの大半が、前記冷却回路（３８）を通って流れ、僅かな部分だけが、前記注油回路（４０）を通って流れることを特徴とする請求項２３から請求項２８のいずれか１項に記載のスクリュー圧縮機。
30. 前記圧縮チャンバ（２）から出口軸受（３２、３３）までの流体（４６）の供給のための１つ又はそれよりも多くの供給チャネル（４６）、並びに該出口軸受（３２、３３）から該圧縮チャンバ（２）までの流体（３７）の戻りのための１つ又はそれよりも多くの出口チャネル（４７）から構成された注油回路（４５）が、該出口軸受（３２、３３）を注油するために前記基部（２９）に設けられることを特徴とする請求項１及び請求項２１に記載のスクリュー圧縮機。
31. 前記スクリュー圧縮機（１）には、その入口（９）に非制御式又は自己調節式弁（４９）である入口弁（４９）が設けられることを特徴とする請求項１から請求項３０のいずれか１項に記載のスクリュー圧縮機。
32. 前記入口弁（４９）は、逆止め弁（４９）であることを特徴とする請求項３１に記載のスクリュー圧縮機。

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