CN102112748A - 自润滑式螺杆压缩机 - Google Patents
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Abstract
在具备压缩机主体(11)、供油箱(13)、供油管线(60)、油回收管线(59)的螺杆压缩机(10)中，具备：轴封部(28、41)，位于螺杆转子(25)的压缩室(24)的轴(26、38)方向的两侧，防止轴承(27、39、40)的油向压缩室(24)混入和工艺气体从压缩室(24)泄漏；吸入口返回管线(52)，使压缩室(24)的排出侧的轴封部(41)和压缩机主体(11)的吸入口(17)连通；供给工艺气体连通管线(61)，使压缩机主体(11)的吸入口(17)和供油箱(13)的上部连通；以及1个内外轴封部(53)，将压缩机主体(11)内部和大气气氛隔开。提供一种形成有廉价且可靠性高的轴封装置(28、41)的自润滑式螺杆压缩机(10、70、80)，该轴封装置防止由于润滑油的粘度下降而导致的轴承(27、39、40)的损伤和排出系统中的重质烃的液化。
Description
技术领域
本发明涉及自润滑式(无须供油式)螺杆压缩机。
背景技术
螺杆压缩机的系统大致区分为2种类型，具有向转子压缩室供给润滑油的油冷式螺杆压缩机和不向转子压缩室供给润滑油的自润滑式螺杆压缩机。
图4显示了油冷式螺杆压缩机100。该油冷式螺杆压缩机100利用电动机101来驱动压缩机主体102内的一对阴阳螺杆转子(图中未显示)，在来自工艺气体的供给源103的工艺气体被压缩后，经由油回收器104而供给至供给目的地105。被油回收器104分离的油经由油冷却器106、泵107、过滤器108而供给至压缩机主体102的轴承(图中未显示)和压缩室(图中未显示)。在油冷式螺杆压缩机100中，由于向转子(图中未显示)的压缩室(图中未显示)供给润滑油，因而具有工艺气体被冷却且能够以1级压缩达成高的压缩比的优点。
在处理含有作为工艺气体的大量的丙烷、丁烷、己烷等重质烃气体(重质碳氢化合物)的气体的情况下，重质烃气体溶解于润滑油，使润滑油的粘度下降，引起轴承损伤。另外，如果重质烃气体被压缩，压力上升，则在温度低的状态下液化，但在温度高的状态下不液化。为了提高排出温度以使重质烃气体不液化，必须提高供给至压缩室(图中未显示)的润滑油的温度，但是，这样一来，润滑油的粘度下降，引起轴承的损伤。反之，如果为了确保润滑油的粘度而使润滑油的温度下降，使排出温度下降，则产生这样的问题：重质烃气体在油回收器104内冷凝，液面上升，润滑油向尾流飞散。
图5显示了自润滑式螺杆压缩机120。在该自润滑式螺杆压缩机120中，由电动机121驱动压缩机主体122内的螺杆转子123、124，来自工艺气体的供给源125的工艺气体被压缩，供给至供给目的地126。另一方面，油箱127内的润滑油经由油泵128、过滤器129而供给至轴承130，因重力而返回箱。在自润滑式螺杆压缩机120中，为了润滑螺杆转子123、124和维持压缩室(图中未显示)的气密性而不使用油，因而将压缩室(图中未显示)和轴承130以及同步齿轮131的供油部132隔开的轴封和密封133需要4处。该密封具有使用碳的密封、气体密封等。由于轴封部133需要4处，因而密封相对于泄漏的可靠性低，另外，压缩机成为高价。
发明内容
本发明的目的在于，供给一种自润滑式螺杆压缩机，该自润滑式螺杆压缩机是对含有大量的重质烃的工艺气体进行压缩的工艺气体用的螺杆压缩机，其形成有廉价且可靠性高的轴封装置，该轴封装置防止由于重质烃气体向在螺杆压缩机的轴承所使用的润滑油溶解而引起润滑油的粘度下降，进而导致轴承损伤和排出系统中的重质烃的液化。
作为用于解决上述问题的手段，本发明的自润滑式螺杆压缩机具备：压缩机主体，具有沿水平方向配置的一对阴阳螺杆转子，利用轴承来支撑上述螺杆转子的轴；供油箱，储存油；供油管线，向上述压缩机主体的上述轴承等供油处供给上述供油箱的油；以及油回收管线，将供给至上述轴承等供油处的油从上述压缩机主体向上述供油箱回收，其特征在于，具备：轴封部，位于上述螺杆转子的压缩室的轴向的两侧，防止供给至上述轴承等供油处的上述油向上述螺杆转子的压缩室混入和工艺气体从上述压缩室泄漏；吸入口返回管线，使上述压缩室的排出侧的上述轴封部和上述压缩机主体的吸入口连通；供给工艺气体连通管线，使上述压缩机主体的吸入口和上述供油箱的上部连通；以及1个内外轴封部，将上述压缩机主体内部和大气气氛隔开。
根据该结构，在螺杆转子的压缩室的轴向的两侧，具备防止供给至轴承等供油处的油向压缩室混入和工艺气体从压缩室泄漏的轴封部，由吸入口返回管线将压缩室的排出侧的轴封部和压缩机主体的吸入口连通，使得压缩室的排出侧的工艺气体不通过轴封部，能够使工艺气体从轴封部向吸入口返回管线流出，防止泄漏。另外，能够仅用1处的内外轴封部而将大气气氛和压缩机主体内部隔开。
优选的是，还具备向上述两侧的轴封部输送气体的输送管线，上述气体是被上述压缩机主体压缩的排出压力的气体。根据该结构，利用输送管线向螺杆转子的压缩室和轴承之间的轴封部输送压缩机主体所压缩的升压至排出压力的气体，从而能够将螺杆转子的压缩室和轴承之间隔开。
优选的是，还具备向上述两侧的轴封部输送气体的输送管线，上述气体是不影响工艺气体的氮气或燃料气体等气体。根据该结构，利用输送管线向螺杆转子的压缩室和轴承之间的轴封部输送氮气或燃料气体等不影响工艺气体的气体，从而能够将螺杆转子的压缩室和轴承之间隔开。
根据本发明，利用设在转子压缩室的两侧的轴封部，能够防止润滑油向压缩气体混入。由此，能够将本发明所涉及的压缩机用作任何油均不混入压缩气体的自润滑式螺杆压缩机。另外，利用上述轴封部，也能够防止来自转子压缩室的气体的泄漏。通过使上述轴封部为碳精环密封等的简单的结构，从而能够降低轴封的成本。
通过使将大气气氛和压缩机主体内部隔开的轴封从4处变为1处，从而能够降低轴封的成本，并且，伴随着轴封处的减少，能够提高对于泄漏的可靠性。
另外，通过将供油箱的压力均压成低于压缩机主体的排出压力的油压，从而能够抑制重质烃气体向润滑油的溶解量，防止粘度下降。结果，能够防止压缩机主体的轴承的损伤。
通过将螺杆压缩机用作自润滑式螺杆压缩机，从而不必将压缩室内的温度抑制得较低，因而能够防止排出系统中的压缩气体的液化。
通过将压缩机主体压缩且升压至排出压力的气体用作对压缩机主体的内部进行密封的密封气体，从而能够进一步可靠地防止润滑油向压缩室混入和工艺气体向轴承侧泄漏。
通过将不影响工艺气体的氮气或燃料气体等气体用作对压缩机主体的内部进行密封的密封气体，从而即使在工艺气体含有腐蚀成分的情况下，由于轴承或同步齿轮等不接触于工艺气体，因而能够防止腐蚀。
附图说明
图1是显示本发明的第1实施方式的自润滑式螺杆压缩机的图。
图2是显示本发明的第2实施方式的自润滑式螺杆压缩机的图。
图3是显示本发明的第3实施方式的自润滑式螺杆压缩机的图。
图4是显示以往的油冷式螺杆压缩机的图。
图5是显示以往的自润滑式螺杆压缩机的图。
标号说明
10、70、80自润滑式螺杆压缩机
11压缩机主体
13供油箱
17吸入口
18排出口
24转子室(压缩室)
25驱动侧螺杆转子
26、38轴
27、39轴承(圆柱滚子轴承)
28、41轴封部
29、30、31、32碳精环密封
33、46曲路密封
34、47输送室
35间隙部
36、49排泄管
40轴承(角接触球轴承)
42、43、44、45碳精环密封(carbon ring seal)
48间隙部
50、51输送管线
52吸入口返回管线
53机械密封(内外轴封部)
58注油管线
59油回收管线
60供油管线
61供给工艺气体连通管线
62、63油积存室
71压缩工艺气体返回管线
81惰性气体供给源
82惰性气体供给管线
具体实施方式
下面，根据附图，说明本发明的实施方式。
图1显示了本发明的第1实施方式的自润滑式螺杆压缩机10。自润滑式螺杆压缩机10由压缩机主体11、作为与该压缩机主体11连结的驱动部的分开形成的电动机12、供油箱13、油冷却器14、泵15以及过滤器16构成。在压缩机主体11设有吸入工艺气体的吸入口17和排出工艺气体的排出口18。工艺气体供给源19通过工艺气体供给管线20而与压缩机主体11的吸入口17连通。压缩机主体11的排出口18通过压缩工艺气体供给管线21而被导向工艺气体供给目的地22。
压缩机主体11，在压缩机壳体23内的转子室24可旋转地容纳有互相啮合的一对阴阳螺杆转子，在图1中仅显示了其内的驱动侧螺杆转子25。一对阴阳螺杆转子沿水平方向配置。此外，在图1中，左侧为吸入侧，右侧为排出侧。
在螺杆转子25的吸入口17侧延伸的轴26被轴承(例如圆柱滚子轴承)27支撑在压缩机壳体23。在螺杆转子25和轴承27之间，设有轴封部28。轴封部28具备碳精环密封29、30、31、32，曲路密封33以及输送室34，该碳精环密封29、30、31、32极力降低工艺气体从由雄转子25和雌转子(图中未显示)的齿槽部(图中未显示)与压缩机壳体23形成的压缩室泄漏，该曲路密封33极力降低向轴承27供给的润滑油向压缩室24侵入，该输送室34为了将轴封部28轴封而输送气体。即，轴封部28防止供给至轴承27等供油处的油向螺杆转子25的压缩室24混入和工艺气体从压缩室24向轴承27侧泄漏。在轴封部28，从螺杆转子25向着吸入侧依次配置有2个碳精环密封29、30。在碳精环密封30的附近，设有间隙部35。在间隙部35的附近，配置有碳精环密封31。在碳精环密封31的附近，配置有输送室34。在输送室34的附近，配置有碳精环密封32，并且，在碳精环密封32的附近，配置有曲路密封33。在间隙部35的下方，设有排出油的排泄管36。并且，在该轴26的端部，设有同步齿轮37。
在螺杆转子25的排出口18侧延伸的轴38被轴承(例如圆柱滚子轴承)39和轴承(推力轴承，例如角接触球轴承)40支撑在压缩机壳体23。在螺杆转子25和轴承39之间，设有轴封部41。即，轴封部28、41位于螺杆转子25的压缩室24的轴向的两侧。轴封部41具备碳精环密封42、43、44、45，曲路密封46以及输送室47，该曲路密封46极力降低向轴承39、40供给的润滑油向压缩室24侵入，该输送室47为了将轴封部41轴封而输送气体。即，轴封部41防止供给至轴承39、40、53等供油处的油向螺杆转子25的压缩室24混入和工艺气体从压缩室24向轴承39、40侧泄漏。在轴封部41，从螺杆转子25侧依次配置有2个碳精环密封42、43。在碳精环密封43的附近，设有间隙部48。在间隙部48，连接有吸入口返回管线52。吸入口返回管线52使压缩室24的排出侧的轴封部41和压缩机主体11的吸入口17连通。在间隙部48的附近，配置有碳精环密封44。在碳精环密封44的附近，配置有输送室47。在输送室47的附近，配置有碳精环密封45，并且，在碳精环密封45的附近，配置有曲路密封46。在间隙部48的下方，设有排出油的排泄管49。在压缩机壳体23的转子轴38贯通的位置，设有1个机械密封(内外轴封部)53。机械密封53将压缩机主体11的内部和外部的大气气氛隔开。在机械密封53，连接有注油管线58。
驱动侧螺杆转子25的轴26的同步齿轮37与图中未显示的设在另一个螺杆转子(被驱动侧)的轴端部的同步齿轮(图中未显示)啮合，起到向该另一个螺杆转子传递旋转力的作用。被驱动侧的螺杆转子(图中未显示)与驱动侧的螺杆转子25的从同步齿轮37至轴承40之间的结构完全相同。在被驱动侧的螺杆转子(图中未显示)的排出侧延伸的轴(图中未显示)，在轴承40和机械密封53之间的位置被切断。
电动机12配置在压缩机主体11的排出侧，贯穿其转子(图中未显示)的中心部而延伸的输出轴(电动机轴)54的中心与在螺杆转子25的排出侧延伸的轴38的中心位于同轴上，分开形成的转子轴38的联接器55和电动机轴54的联接器56经由联接轴57而连结。此外，输出轴(电动机轴)54和轴38也可以经由增速器等而互相连接。另外，作为驱动机，也可以采用扩张机(膨胀机)等来代替电动机12。
供油箱13，从出口依次经由油冷却器14、泵15、过滤器16，通过供油管线60而与压缩机主体11的轴承27、39、40及机械密封53连接。供油箱13储存油。供油管线60与设在压缩机主体11的壳体23内部的油的流路连接。设在压缩机主体11的壳体23内部的油的流路分支，分支的一个流路与轴承39、40连接，分支的另一个流路与轴承27连接。即，利用供油管线60而向压缩机主体11的轴承27、39、40等供油处供给供油箱13的油。供油箱13通过油回收管线59而与压缩机主体11的油积存室62、63连通。利用油回收管线59，将供给至轴承27、39、40等供油处的油从压缩机主体11向供油箱13回收。供油箱13的上面和工艺气体供给管线20通过供给工艺气体连通管线61而连通。所以，压缩机主体11的吸入口17和供油箱13的上部经由工艺气体供给管线20和供给工艺气体连通管线61而连通。
在由以上的结构构成的自润滑式螺杆压缩机10中，从工艺气体供给源19供给的工艺气体通过工艺气体供给管线20而向压缩机主体11的吸入口17吸入。工艺气体被压缩机主体11压缩后，从排出口18排出。排出的压缩工艺气体通过压缩工艺气体供给管线21而供给至工艺气体的供给目的地22。
储存在供油箱13的油通过供油管线60而向油冷却器14运送，并被冷却。随后，冷却的油被泵15抽出，由过滤器16除去尘埃等，然后，供给至轴承27、39、40及机械密封53。该油在轴承27、39、40及机械密封53作为润滑油而被使用之后，从油积存室62、63排出，通过油回收管线59而流入供油箱13。
供油箱13的内部的上部由于通过供给工艺气体连通管线61而与工艺气体供给管线20连通，因而均压成与工艺气体供给管线20的压力，即，压缩机主体11的吸入压力相同的压力。因此，该压力也影响到储存在供油箱13的内部的下部的油。
为了防止工艺气体从螺杆转子25的压缩室24的吸入口17侧向轴26方向泄漏和油从轴承27向压缩室24混入，轴封部28的与螺杆转子25的压缩室24相反的侧成为与螺杆转子25的压缩室24的吸入压力相同的压力。如果这样，由于不产生压力差，因而不引起工艺气体和油的移动。为此，预先使吸入压力的工艺气体充满包围轴承27的油积存室62，由供油管线60供给至轴承27的油维持为与吸入压力相同的压力。如果这样，那么，润滑油不漏入螺杆转子25的压缩室24的吸入口17侧。由此，能够在螺杆转子25的压缩室24的吸入口17侧达成轴封。
螺杆转子25的压缩室24的排出口18侧由于工艺气体被压缩并排出，因而压力比吸入口17高。轴封部41的与螺杆转子25的压缩室24相反的侧，与轴26侧同样，为与螺杆转子25的压缩室24的吸入压力相同的压力。由此，在轴封部41的轴38方向的两侧，产生压力差。在轴38侧，虽然利用轴封部41能够大致防止工艺气体从螺杆转子25的压缩室24的排出口18侧向轴38方向泄漏和油从轴承39、40向压缩室24混入，但是，由于在轴封部41的两侧产生压力差，因而并不完全。为了得到更好的轴封效果，使成为高压的工艺气体从间隙部48向吸入口返回管线52流出，从而进一步减少轴封部41的两侧的压力差。由于与间隙部48连接的吸入口返回管线52向压缩机主体11的吸入口17连通，因而成为螺杆转子25的排出压力和吸入压力之间的压力。因此，泄漏的排出压力的工艺气体向与轴封部41内相比相对低压的吸入口返回管线52侧流出，向压缩机主体11的吸入口17返回。油积存部63的压力大致与吸入压力相同，与间隙部48的压力相比略低。然而，由于在油积存部63和间隙部48之间，存在着轴封部41内的碳精环密封44、输送室47、碳精环密封45、曲路密封46，因而对于从间隙部48向油积存部63的流动而言，与通向吸入返回管线52的流动相比，阻力较大。因此，间隙部48的工艺气体几乎都向吸入返回管线52一方流动。所以，工艺气体向轴承39侧的泄漏消失。另外，即使供给至轴承39、40的油越过曲路密封46而向压缩室24侧泄漏，由于供给至轴承39、40的油为与吸入压力相同的压力，因而无法到达相对高压的压缩室24的排出口18附近。所以，供给至轴承39、40的油不向压缩室24混入。由此，能够在螺杆转子25的压缩室24的排出口18侧达成工艺气体和油的轴封。
如上所述，通过螺杆转子25的压缩室24的吸入口17侧的轴封部28和排出口18侧的轴封部41采用不同的轴封方法，即，在轴封部28没有吸入口返回管线52等任何管线，而在轴封部41具有吸入口返回管线52，从而能够阻止螺杆转子25的压缩室24的工艺气体和供给至轴承27、39、40的油通过轴封部28、41。换言之，利用设在螺杆转子25的压缩室24的两侧的轴封部28、41，能够防止润滑油向压缩气体混入。另外，也能够防止来自压缩室24的气体的泄漏。由此，能够将本发明所涉及的压缩机10用作任何油均不混入压缩气体的自润滑式螺杆压缩机10。通过将螺杆压缩机10用作自润滑式螺杆压缩机10，使得气体的温度不下降，因而能够防止排出系统中的压缩气体的液化。通过使轴封部28、41为碳精环密封29、30、31、32、42、43、44、45等的简单的结构，能够降低轴封的成本。在压缩机主体11中，通过将润滑油维持为吸入压力，从而能够简化轴封部28、41，能够使将大气气氛和压缩机主体11内部隔开的轴封从4处变为1处(机械密封53)。由此，能够降低轴封的成本，并且，伴随着轴封处的减少，能够提高对于泄漏的可靠性。
重质烃气体向润滑油的溶解量大致与压力成比例。由于供油箱13的上面和工艺气体供给管线20通过供给工艺气体连通管线61而连通，因而向轴承27、39、40和机械密封53供给的润滑油维持在压缩机主体11的吸入压力。由此，与排出压力的重质烃气体和润滑油共存的情况相比，重质烃向润滑油的溶解量被抑制得较低，能够防止粘度下降。结果，能够防止压缩机主体的轴承的损伤。
图2显示了本发明的第2实施方式的自润滑式螺杆压缩机70。在本实施方式中，对与第1实施方式相同的构成要素标注相同的标记，并省略说明。在本实施方式中，还具备向压缩室24的两侧的轴封部28、41输送气体的输送管线50、51。在轴封部28的输送室34，连接有输送管线50。在轴封部41的输送室47，连接有输送管线51。输送管线50和输送管线51经由压缩工艺气体返回管线71而与压缩工艺气体供给管线21连通。
在第2实施方式中，将被压缩机主体11升压至排出压力的工艺气体输送至输送管线50和输送管线51。由此，输送室34和输送室47被排出压力(至少高于吸入压力的压力)的工艺气体充满。
在轴26侧，从被排出压力的工艺气体充满的输送室34向供给了被均压为吸入压力的油的与吸入压力相同的压力的轴承27侧和向吸入压力的压缩室24的吸入口17侧的两个方向均相对地成为低压，因而不引起工艺气体和油从轴承27(低压侧)和压缩室24的吸入口17(低压侧)向输送室34(高压侧)的移动。由此，能够在螺杆转子25的压缩室24的吸入口17侧达成工艺气体和油的轴封。
在轴38侧，在被排出压力的工艺气体充满的输送室47和排出压力的压缩室24的排出口17之间，如上所述，与排出压力相比，吸入口返回管线52处的压力相对地成为低压，因而工艺气体向吸入口返回管线52一方流出。即，由于从压缩室24的排出口18侧向轴38方向泄漏的工艺气体流入吸入口返回管线52，因而能够防止向轴承39侧的泄漏。由于在排出压力的输送室47和上述的吸入压力的轴承39之间，从输送室47向轴承39侧相对地成为低压，因而供给至轴承39、40的油不向压缩室24混入。由此，能够在螺杆转子25的压缩室24的排出口18侧达成工艺气体和油的轴封。
通过将压缩机主体11压缩并升压至排出压力的气体用作对压缩机主体11的内部进行密封的密封气体，从而能够进一步可靠地防止润滑油向压缩室24混入和工艺气体向轴承39侧泄漏，能够将螺杆转子25的压缩室24自润滑地保持。
图3显示了本发明的第3实施方式的自润滑式螺杆压缩机80。在本实施方式中，对与第1实施方式相同的构成要素标注相同的标记，并省略说明。在本实施方式中，与第2实施方式同样，在输送室34连接有输送管线50。在输送室47连接有输送管线51。输送管线50和输送管线51与惰性气体供给管线82连接，该惰性气体供给管线82从供给不影响工艺气体的氮气或燃料气体等的惰性气体供给源81供给惰性气体。
在第3实施方式中，输送惰性气体，以代替在第2实施方式中向输送室34、47输送的排出压力的工艺气体。得到与第2实施方式同样的轴封是理所当然的，但在本实施方式中，即使进而在对含有腐蚀成分的工艺气体进行压缩的情况下，也能够防止工艺气体接触于螺杆转子25的压缩室24的轴承27、39、40，能够使润滑油难以变质。
Claims (3)
1.一种自润滑式螺杆压缩机，具备：
压缩机主体，具有沿水平方向配置的一对阴阳螺杆转子，利用轴承来支撑所述螺杆转子的轴；
供油箱，储存油；
供油管线，向所述压缩机主体的所述轴承等供油处供给所述供油箱的油；以及
油回收管线，将供给至所述轴承等供油处的油从所述压缩机主体向所述供油箱回收，
其特征在于，具备：
轴封部，位于所述螺杆转子的压缩室的轴向的两侧，防止供给至所述轴承等供油处的所述油向所述螺杆转子的压缩室混入和工艺气体从所述压缩室泄漏；
吸入口返回管线，使所述压缩室的排出侧的所述轴封部和所述压缩机主体的吸入口连通；
供给工艺气体连通管线，使所述压缩机主体的吸入口和所述供油箱的上部连通；以及
1个内外轴封部，将所述压缩机主体内部和大气气氛隔开。
2.根据权利要求1所述的自润滑式螺杆压缩机，其特征在于，
还具备向所述两侧的轴封部输送气体的输送管线，
所述气体是被所述压缩机主体压缩的排出压力的气体。
3.根据权利要求1所述的自润滑式螺杆压缩机，其特征在于，
还具备向所述两侧的轴封部输送气体的输送管线，
所述气体是不影响工艺气体的氮气或燃料气体等气体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |