JP2025038542A - Screw compressors and gas compression equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】バランスピストンにおける油の漏れの効果的な抑制と、部材同士の接触による損傷の防止又はスクリュ圧縮機の良好な組立性と、を両立可能なスクリュ圧縮機及びガス圧縮設備を提供する。
【解決手段】スクリュ圧縮機は、一対のロータ軸と、少なくとも一方の前記ロータ軸に設けられるバランスピストンと、前記バランスピストンに対して軸方向における吸入側に位置するバランスピストン室と、前記バランスピストンの外周面と向き合う内周面を有する静止部材と、を備え、前記バランスピストンは、前記バランスピストン室、及び、前記バランスピストンの前記外周面と前記静止部材の前記内周面との間の油溜まりに連通する連通路を内部に有し、前記連通路は、前記バランスピストン内を径方向に沿って延びる径方向流路を含む。
【選択図】 図4
The present invention provides a screw compressor and gas compression equipment that can effectively suppress oil leakage from a balance piston, prevent damage caused by contact between members, and ensure good assembly of the screw compressor.
[Solution] The screw compressor comprises a pair of rotor shafts, a balance piston provided on at least one of the rotor shafts, a balance piston chamber located on the suction side in the axial direction of the balance piston, and a stationary member having an inner circumferential surface facing the outer circumferential surface of the balance piston, the balance piston having an internal communication passage that communicates with the balance piston chamber and an oil reservoir between the outer circumferential surface of the balance piston and the inner circumferential surface of the stationary member, and the communication passage includes a radial flow path extending radially within the balance piston.
[Selected figure] Figure 4
Description
本開示は、スクリュ圧縮機及びガス圧縮設備に関する。 This disclosure relates to screw compressors and gas compression equipment.
スクリュ圧縮機におけるスラスト軸受の荷重軽減のため、スクリュ圧縮機のロータ軸にバランスピストンが設けられることがある。バランスピストンの端面が面するバランスピストン室に、スクリュ圧縮機の吐出圧力と同等又はそれ以上の圧力を有する油を導入して、ロータ軸に作用するスラストガス荷重(スクリュ圧縮機の吸入圧力と吐出圧力の差に起因してロータ軸に作用するスラスト荷重)とは反対向きの力をバランスピストンの端面を介してロータ軸に作用させることで、スラスト軸受の荷重を軽減させる。 To reduce the load on the thrust bearing in a screw compressor, a balance piston is sometimes provided on the rotor shaft of the screw compressor. Oil with a pressure equal to or greater than the discharge pressure of the screw compressor is introduced into the balance piston chamber that faces the end face of the balance piston, and a force in the opposite direction to the thrust gas load acting on the rotor shaft (thrust load acting on the rotor shaft due to the difference between the suction pressure and discharge pressure of the screw compressor) is applied to the rotor shaft via the end face of the balance piston, thereby reducing the load on the thrust bearing.
特許文献1には、ロータ軸にバランスピストンが設けられたスクリュ圧縮機が記載されている。このスクリュ圧縮機では、バランスピストンの外周面にラビリンス(凹凸)が設けられており、このラビリンスシールによって、バランスピストンの外周面と、該外周面に対向するケーシングの内周面との間の隙間を介したバランスピストン室からの油の漏れを抑制するようになっている。 Patent Document 1 describes a screw compressor in which a balance piston is provided on a rotor shaft. In this screw compressor, a labyrinth (unevenness) is provided on the outer peripheral surface of the balance piston, and this labyrinth seal is designed to prevent oil from leaking from the balance piston chamber through the gap between the outer peripheral surface of the balance piston and the inner peripheral surface of the casing that faces the outer peripheral surface.
ところで、バランスピストンの外周面と、該外周面に対向する静止部材(ケーシングやスリーブ等)の内周面との間の隙間を介した油の漏れを低減するために、該隙間をできるだけ狭くすることが考えられる。一方、隙間を狭くすることにより、バランスピストンと静止部材との接触による損傷が生じ、あるいは、スクリュ圧縮機の組立性が低下するとの問題が生じ得る。 In order to reduce oil leakage through the gap between the outer circumferential surface of the balance piston and the inner circumferential surface of the stationary member (such as a casing or sleeve) that faces the outer circumferential surface, it is possible to narrow the gap as much as possible. However, narrowing the gap can cause problems such as damage due to contact between the balance piston and the stationary member, or reduced assembly of the screw compressor.
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、バランスピストンにおける油の漏れの効果的な抑制と、部材同士の接触による損傷の防止又はスクリュ圧縮機の良好な組立性と、を両立可能なスクリュ圧縮機及びガス圧縮設備を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present invention aims to provide a screw compressor and gas compression equipment that can effectively suppress oil leakage from the balance piston while preventing damage caused by contact between components or providing good assembly of the screw compressor.
本発明の少なくとも一実施形態に係るスクリュ圧縮機は、
一対のロータ軸と、
少なくとも一方の前記ロータ軸に設けられるバランスピストンと、
前記バランスピストンに対して軸方向における吸入側に位置するバランスピストン室と、
前記バランスピストンの外周面と向き合う内周面を有する静止部材と、
を備え、
前記バランスピストンは、前記バランスピストン室、及び、前記バランスピストンの前記外周面と前記静止部材の前記内周面との間の油溜まりに連通する連通路を内部に有し、
前記連通路は、前記バランスピストン内を径方向に延びる径方向流路を含む。
At least one embodiment of the screw compressor according to the present invention comprises:
A pair of rotor shafts;
a balance piston provided on at least one of the rotor shafts;
a balance piston chamber located on the suction side of the balance piston in the axial direction;
a stationary member having an inner circumferential surface facing an outer circumferential surface of the balance piston;
Equipped with
the balance piston has therein a communication passage that communicates with the balance piston chamber and an oil reservoir between the outer circumferential surface of the balance piston and the inner circumferential surface of the stationary member,
The communication passage includes a radial passage extending radially within the balance piston.
また、本発明の少なくとも一実施形態に係るガス圧縮設備は、
ガスを圧縮するように構成された上述のスクリュ圧縮機と、
前記スクリュ圧縮機から吐出された圧縮ガスと油の混合体から前記油を分離するための油分離器と、
を備える。
In addition, the gas compression equipment according to at least one embodiment of the present invention includes:
a screw compressor as described above configured to compress a gas;
an oil separator for separating the oil from a mixture of compressed gas and oil discharged from the screw compressor;
Equipped with.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、バランスピストンにおける油の漏れの効果的な抑制と、部材同士の接触による損傷の防止又はスクリュ圧縮機の良好な組立性と、を両立可能なスクリュ圧縮機及びガス圧縮設備が提供される。 According to at least one embodiment of the present invention, a screw compressor and gas compression equipment are provided that can effectively suppress oil leakage from the balance piston while preventing damage caused by contact between components and achieving good assembly of the screw compressor.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Below, several embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the components described as the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention and are merely illustrative examples.
(ガス圧縮設備の構成)
図1は、幾つかの実施形態に係るスクリュ圧縮機を含むガス圧縮設備の概略図である。同図に示すように、ガス圧縮設備1は、スクリュ圧縮機2と、油分離器4と、冷却器6と、ポンプ8と、を備えている。
(Gas Compression Equipment Configuration)
1 is a schematic diagram of a gas compression facility including a screw compressor according to some embodiments. As shown in the figure, the gas compression facility 1 includes a
スクリュ圧縮機2は、吸入したガスを圧縮して吐出するように構成される。図中に示す符号Psはスクリュ圧縮機2の吸入圧力を示し、符号Pdはスクリュ圧縮機2の吐出圧力を示す。スクリュ圧縮機2には、冷却や潤滑等のために、油供給ライン10を介して油が供給されるようになっている。スクリュ圧縮機2に供給された油は、圧縮ガスとともに吐出される。
The
油分離器4は、スクリュ圧縮機2から吐出された圧縮ガスと油の混合体から油を分離するように構成される。油分離器4で分離された油は、油供給ライン10を介して再度スクリュ圧縮機2に供給される。典型的には、油分離器4で分離された油は、ポンプ8で加圧されてから、油供給ライン10を介してスクリュ圧縮機2に供給される。この場合、スクリュ圧縮機2に供給される油の圧力Poilは、吐出圧力Pdよりも高い(Poil=Pd+α)。なお、油分離器4で分離された油は、冷却器6で冷却されてから、ポンプ8で加圧されるようになっていてもよい。また、油分離器4で分離された油は、冷却器6で冷却されてから、ポンプ8を経由しないで油給油ライン10’を介してスクリュ圧縮機に差圧給油されてもよい。
The
(スクリュ圧縮機の構成)
図2及び図3は、それぞれ、一実施形態に係るスクリュ圧縮機の平面視における概略的な断面図である。図2及び図3に示すように、スクリュ圧縮機2は、一対のロータ軸14,16を含む一対のスクリュロータ(雄ロータ15及び雌ロータ17)と、該一対のスクリュロータを収容するケーシング12と、を備えている。
(Configuration of the screw compressor)
2 and 3 are schematic cross-sectional views in plan view of a screw compressor according to one embodiment. As shown in Fig. 2 and Fig. 3, the
一対のロータ軸14,16は、ラジアル軸受18,19,20,21及びスラスト軸受22,23によって、それぞれ回転可能に支持されている。各軸受には、油供給ライン10を介して圧力Poilの油が供給されるようになっている。
The pair of
雄ロータ15及び雌ロータ17は、互いに噛み合う螺旋形状の歯を有する。雄ロータ15及び雌ロータ17の歯の噛み合いと、ケーシング12とによって、ロータ軸14,16の軸方向に沿って複数の歯溝空間(チャンバ)が形成される。
The
雄ロータ15を構成するロータ軸14は、モータ(不図示)の出力軸に接続され、モータによって回転駆動されるように構成される。雄ロータ15と噛み合う雌ロータ17は、雄ロータ15の回転により回転駆動される。雌ロータ17は、雄ロータ15の回転方向とは逆方向に回転する。雄ロータ15と雌ロータ17とが噛み合った状態で回転すると、刃溝空間は、軸方向にて吸入側から吐出側に向かって移動する。
The
図2に示す例示的な実施形態では、ロータ軸14は、ロータ軸14の両端部のうち吸入側の端部に位置する接続部11がモータの出力軸に接続されるように構成される。すなわち、図2に示すスクリュ圧縮機2は、吸入側駆動式のスクリュ圧縮機2である。
In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the
図3に示す例示的な実施形態では、ロータ軸14は、ロータ軸14の両端部のうち吐出側の端部に位置する接続部11がモータの出力軸に接続されるように構成される。すなわち、図3に示すスクリュ圧縮機2は、吐出側駆動式のスクリュ圧縮機2である。
In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the
ケーシング12のロータ軸14による貫通部には、該貫通部を介したガスの漏れを抑制するための軸シール部24が設けられる。軸シール部24には、油供給ライン10を介して圧力Poilの油が供給されるようになっていてもよい。
A
軸受や軸シール部24に供給された油は、ケーシング12から排出され、戻りライン28を介してケーシング12のスクリュロータ収容部の比較的低圧の空間に戻されるようになっている。
The oil supplied to the bearings and
上述の歯溝空間には、ケーシング12内に形成される吸入空間50から吸入ポート52を介してガスが吸入される。雄ロータ15及び雌ロータ17が回転すると、これらのスクリュロータの回転に伴い、歯溝空間が軸方向にて吸入側から吐出側に向かって移動する。この過程において、吸入ポート52が締め切られてからは歯溝空間の容積が縮小するため、歯溝空間内のガスが圧縮される。歯溝空間が吐出ポート54に到達して、歯溝空間とケーシング12に形成される吐出空間(不図示)とが連通すると、歯溝空間内の圧縮ガスが吐出空間に吐出される。
Gas is drawn into the tooth groove space from the
幾つかの実施形態では、スクリュ圧縮機2は、一対のロータ軸14,16の少なくとも一方に設けられる、円盤状のバランスピストン30を備えている。図2に示す例示的な実施形態では、雄ロータ15を構成するロータ軸14の吐出側の端部にバランスピストン30が設けられている。図3に示す例示的な実施形態では、雄ロータ15を構成するロータ軸14の吸入側の端部にバランスピストン30が設けられている。図2及び図3に示すように、バランスピストン30は、ケーシング12の内部に形成される収容空間45に収容される。バランスピストン30は、ロータ軸14に固定され、ロータ軸14とともに回転するようになっている。
In some embodiments, the
図4は、図2に示すスクリュ圧縮機2の概略図の一部を示す拡大図である。なお、図3に示すバランスピストン30は、基本的には図2(図4)に示すバランスピストン30と同様の構成を有している。図5は、図4に示すバランスピストン30を径方向外側から視た図である。図6は、図4に示すバランスピストン30のA-A断面を示す図である。
Figure 4 is an enlarged view showing a part of the schematic diagram of the
図4に示すように、バランスピストン30は、外周面31を有するとともに、軸方向における両端面である第1端面32及び第2端面34を有する。第1端面32は軸方向における吸入側に、第2端面34は軸方向における吐出側にそれぞれ位置する。
As shown in FIG. 4, the
バランスピストン30の外周面31は、静止部材(本実施形態ではケーシング12)の内周面13と向き合い、バランスピストン30の外周面31とケーシング12(静止部材)の内周面13との間に隙間Gが形成される。なお、幾つかの実施形態では、バランスピストン30の外周側に、ケーシング12に固定されるスリーブ(静止部材)が設けられ、バランスピストン30の外周面31とスリーブ(静止部材)の内周面とが向き合うようになっていてもよい。
The outer
バランスピストン30が収容される収容空間45は、バランスピストン30の第1端面32に面する第1室(バランスピストン室)42と、バランスピストン30の第2端面34に面する第2室(低圧室)44と、を有する。第1室(バランスピストン室)42は、バランスピストン30に対して軸方向における吸入側に位置する。第2室(低圧室)44は、バランスピストン30に対して軸方向における吐出側に位置する。
The
第1室(バランスピストン室)42には、油分離器4(図1参照)で分離された油(スクリュ圧縮機2から吐出された比較的高圧の油)が供給されるようになっている。第1室42には、ポンプ8で加圧された油(Poil=Pd+α)が油供給ライン10を介して供給されてもよく、あるいは、油分離器4で分離された油(Poil=Pd)がそのまま(ポンプで加圧されずに)油供給ライン10’(図1参照)を介して供給されるようになっていてもよい。油供給ライン10(又は10’)からの油は、ケーシング12に設けられた給油路46を介して、第1室42に供給される。
The first chamber (balance piston chamber) 42 is supplied with oil (relatively high-pressure oil discharged from the screw compressor 2) separated in the oil separator 4 (see FIG. 1). The
第1室42に供給された油の一部は、バランスピストン30の外周面31とケーシング12の内周面13との間の隙間Gを介して、第2室44に漏出する。図2及び図3に示すように、第2室44内の油は、ケーシング12に設けられた排油路48を介して戻りライン28に回収され、ケーシング12のスクリュロータ収容部の比較的低圧の空間に戻されるようになっている。
Some of the oil supplied to the
なお、ケーシング12とロータ軸14との間との間の隙間を介した第1室42からの油の漏れを抑制するためのシール部26が設けられていてもよい。
A
バランスピストン30の吸入側の第1端面32に面する第1室(バランスピストン室)42に油供給ライン10(又は10’)から比較的高圧の油が導入されると、ロータ軸14に作用するスラストガス荷重(スクリュ圧縮機2の吸入圧力Psと吐出圧力Pdの差に起因してロータ軸14に作用する、軸方向にて吐出側から吸入側に向かう方向のスラスト荷重)とは反対向きの力(軸方向にて吸入側から吐出側に向かう方向の力)が、バランスピストン30の第1端面32を介してロータ軸14に作用する。これにより、スラスト軸受22の荷重を軽減させることができる。
When relatively high-pressure oil is introduced from the oil supply line 10 (or 10') into the first chamber (balance piston chamber) 42 facing the
図2~図5に示すように、幾つかの実施形態では、バランスピストン30は、バランスピストン30の内部に形成される連通路36を有する。連通路36は、第1室(バランスピストン室)42に連通するとともに、バランスピストン30の外周面31とケーシング12(静止部材)の内周面13との間に形成される油溜まり40に連通する。図4に示すように、連通路36は、バランスピストン30の内部を径方向に沿って延びる径方向流路38を含む。
As shown in Figures 2 to 5, in some embodiments, the
油溜まり40は、バランスピストン30の外周面31とケーシング12(静止部材)の内周面13との間に形成され、径方向におけるサイズが隙間Gよりも大きな空間である。図4~図6に示すように、油溜まり40は、バランスピストン30の外周面31に設けられた溝41を含んでもよい。バランスピストン30とケーシング12との間には、周方向に離れて位置する複数の溝41(複数の油溜まり40)が形成されていてもよい。なお、図2及び図3には、周方向に180度離れた位置に設けられる2つの油溜まり40が示されている。あるいは、特に図示しないが、油溜まり40は、周方向に連なる円周状の溝を含んでもよい。
The
また、バランスピストン30には、各々が径方向流路38を有する複数の連通路36が設けられていてもよい。図2及び図3に示す実施形態では、2つの油溜まり40のそれぞれに対応する2つの連通路36が設けられている。
The
連通路36は、バランスピストン30の第1端面32に開口する第1開口端36aと、バランスピストン30の外周面31のうち油溜まり40を形成する部分に開口する第2開口端36bと、を含む。図4に示す実施形態では、第2開口端36bは、径方向流路38の一端である。図4に示すように、連通路36は、径方向流路38に接続され、軸方向に沿って延びる軸方向流路37を含んでもよい。図4に示す例示的な実施形態では、第1開口端36aは、軸方向流路37の一端である。
The
上述の実施形態に係る構成では、第1室(バランスピストン室)42からの油が、バランスピストン30の内部に形成された連通路36に導入され、径方向流路38にてロータ軸14の回転による遠心力で加圧されて、バランスピストン30の外周面31とケーシング12(静止部材)の内周面13との間の油溜まり40に供給される。即ち、第1室(バランスピストン室)42の圧力よりも圧力が若干高い油が該油溜まり40に供給されるので、バランスピストン30の外周面31と、ケーシング12(静止部材)の内周面13との間の隙間Gを介した第1室(バランスピストン室)42から反対側の第2室(低圧室)44への油の移動を効果的に抑制することができる。このため、バランスピストン30の外周面31とケーシング12(静止部材)の内周面13との間の隙間Gをある程度広くしても、該隙間Gを介した油漏れを適切に抑制することができる。よって、上述の実施形態によれば、バランスピストン30とケーシング12(静止部材)との接触による損傷を防止し、あるいは、スクリュ圧縮機2の良好な組立性を実現しながら、バランスピストン30における油の漏れを効果的に抑制することができる。
In the configuration according to the above embodiment, oil from the first chamber (balance piston chamber) 42 is introduced into the
幾つかの実施形態では、軸方向における油溜まり40の幅W2(図5参照)は、軸方向におけるバランスピストン30の幅W1(図5参照)の1/4以上1/2以下であってもよい。油溜まり40の幅W2がバランスピストン30の幅W1の1/4以上であれば、
バランスピストン30の外周面31の比較的広い領域に径方向流路38で加圧された油が供給されるので、第1室(バランスピストン室)42からの隙間Gを介した油漏れを抑制しやすい。また、油溜まり40の幅W2がバランスピストン30の幅W1の1/2以下であれば、油溜まり40と第2端面34との軸方向における距離L2(図5参照)が短か過ぎないので、油溜まり40と第2端面34との間における圧力損失をある程度確保して、油溜まりから第2室(低圧室)44側(第2端面34側)に向かう油の移動を抑制しやすい。これにより、バランスピストン30の外周面31とケーシング12(静止部材)の内周面13との間の隙間Gを介した油漏れをより効果的に抑制することができる。
In some embodiments, the width W2 of the
Since the oil pressurized by the
幾つかの実施形態では、軸方向における油溜まり40と第1端面32との距離L1(図5参照)は、軸方向における油溜まり40と第2端面34との距離L2(図5参照)よりも短い。例えば、軸方向における油溜まり40と第1端面32との距離L1は、軸方向における油溜まり40と第2端面34との距離L2の1/2以下であってもよい。
In some embodiments, the distance L1 (see FIG. 5) between the
上述の実施形態では、軸方向における油溜まり40とバランスピストン30の第2端面34(第2室(低圧室)44側の端面)との距離L2が比較的長いので、油溜まり40と第2端面34との間における圧力損失をある程度確保して、油溜まり40から第2室(低圧室)44側(第2端面34側)に向かう油の移動を抑制しやすくなる。これにより、バランスピストン30の外周面31とケーシング12(静止部材)の内周面13との間の隙間Gを介した油漏れをより効果的に抑制することができる。
In the above embodiment, the distance L2 in the axial direction between the
幾つかの実施形態では、径方向流路38の径方向における長さL3(図4参照)は、第1端面32の外半径r1と内半径r2との差L4(=r1-r2)(図4参照)の1/3以上である。あるいは、径方向流路38の径方向における長さL3は、第1端面32の外半径r1と内半径r2との差L4(=r1-r2)の1/2以上又は2/3以上であってもよい。
In some embodiments, the radial length L3 (see FIG. 4) of the
上述の実施形態によれば、径方向流路38の径方向における長さL3が比較的長いので、第1室(バランスピストン室)42から径方向流路38に導かれた油がロータ軸14の回転による遠心力で加圧されやすい。よって、比較的高圧の油が油溜まり40に供給されやすくなるため、バランスピストン30の外周面31とケーシング12(静止部材)の内周面13との間の隙間Gを介した油の漏れをより効果的に抑制することができる。
According to the above-described embodiment, the radial length L3 of the
幾つかの実施形態では、バランスピストン30の外周面31は、滑らかな面で形成される。すなわち、幾つかの実施形態では、バランスピストン30の外周面31には、ラビリンスシールを形成するような凹凸が形成されない。
In some embodiments, the outer
上述の実施形態では、バランスピストン30の外周面31は滑らかな面であるので、ロータ軸14の回転により(即ちバランスピストン30の回転により)、該外周面31の表面に境界層が形成される。この境界層により、バランスピストン30の外周面31とケーシング12(静止部材)の内周面13との間の隙間Gにおける油の軸方向の移動が阻害される。よって、該隙間Gを介した油の漏れをより効果的に抑制することができる。
In the above embodiment, the outer
なお、以上の説明では、幾つかの実施形態に係るスクリュ圧縮機として、油分離器を含み、油分離器からの油がスクリュロータ等に給油される給油式のスクリュ圧縮機について説明したが、上述のバランスピストンは、油分離器を含まない無給油式のスクリュ圧縮機にも適用することができる。すなわち、幾つかの実施形態に係るスクリュ圧縮機は、無給油式のスクリュ圧縮機であってもよい。無給油式のスクリュ圧縮機の場合、バランスピストンには、油タンク等の油貯留部からの油をポンプで加圧して供給するようにしてもよい。 In the above description, an oil-lubricated screw compressor including an oil separator in which oil is supplied from the oil separator to the screw rotor, etc., has been described as a screw compressor according to some embodiments. However, the balance piston described above can also be applied to an oil-free screw compressor that does not include an oil separator. In other words, the screw compressor according to some embodiments may be an oil-free screw compressor. In the case of an oil-free screw compressor, the balance piston may be supplied with oil pressurized from an oil reservoir such as an oil tank by a pump.
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments can be understood, for example, as follows:
[1]本発明の少なくとも一実施形態に係るスクリュ圧縮機(2)は、
一対のロータ軸(14,16)と、
少なくとも一方の前記ロータ軸(14)に設けられるバランスピストン(30)と、
前記バランスピストンに対して軸方向における吸入側に位置するバランスピストン室(例えば第1室42)と、
前記バランスピストンの外周面(31)と向き合う内周面(13)を有する静止部材(例えばケーシング12)と、
を備え、
前記バランスピストンは、前記バランスピストン室、及び、前記バランスピストンの前記外周面と前記静止部材の前記内周面との間の油溜まり(40)に連通する連通路(36)を内部に有し、
前記連通路は、前記バランスピストン内を径方向に沿って延びる径方向流路(38)を含む。
[1] At least one embodiment of the screw compressor (2) of the present invention comprises:
A pair of rotor shafts (14, 16);
a balance piston (30) provided on at least one of the rotor shafts (14);
a balance piston chamber (e.g., a first chamber 42) located on the suction side of the balance piston in the axial direction;
A stationary member (e.g., a casing 12) having an inner peripheral surface (13) facing an outer peripheral surface (31) of the balance piston;
Equipped with
the balance piston has therein a communication passage (36) that communicates with the balance piston chamber and an oil reservoir (40) between the outer circumferential surface of the balance piston and the inner circumferential surface of the stationary member,
The communication passage includes a radial flow passage (38) extending radially within the balance piston.
上記[1]の構成では、バランスピストン室からの油が、バランスピストンの内部に形成された連通路に導入され、径方向流路にてロータ軸の回転による遠心力で加圧されて、バランスピストンの外周面と静止部材の内周面との間の油溜まりに供給される。即ち、バランスピストン室の圧力よりも圧力が若干高い油が該油溜まりに供給されるので、バランスピストンの外周面と、静止部材の内周面との間の隙間を介したバランスピストン室から反対側の低圧室への油の移動を効果的に抑制することができる。このため、バランスピストンの外周面と静止部材の内周面との間の隙間をある程度広くしても、該隙間を介した油漏れを適切に抑制することができる。よって、上記[1]の構成によれば、バランスピストンと静止部材との接触による損傷を防止し、あるいは、スクリュ圧縮機の良好な組立性を実現しながら、バランスピストンにおける油の漏れを効果的に抑制することができる。 In the above configuration [1], oil from the balance piston chamber is introduced into a communication passage formed inside the balance piston, pressurized by centrifugal force due to the rotation of the rotor shaft in the radial flow passage, and supplied to an oil reservoir between the outer circumferential surface of the balance piston and the inner circumferential surface of the stationary member. That is, oil with a pressure slightly higher than that of the balance piston chamber is supplied to the oil reservoir, so that the movement of oil from the balance piston chamber to the low pressure chamber on the opposite side through the gap between the outer circumferential surface of the balance piston and the inner circumferential surface of the stationary member can be effectively suppressed. Therefore, even if the gap between the outer circumferential surface of the balance piston and the inner circumferential surface of the stationary member is made somewhat wider, oil leakage through the gap can be appropriately suppressed. Therefore, according to the above configuration [1], it is possible to prevent damage due to contact between the balance piston and the stationary member, or to effectively suppress oil leakage from the balance piston while realizing good assembly of the screw compressor.
[2]幾つかの実施形態では、上記[1]の構成において、
前記バランスピストンは、前記バランスピストン室に面する第1端面(32)と、前記軸方向にて前記第1端面とは反対側の第2端面(34)と、を有し、
前記軸方向における前記油溜まりと前記第1端面との距離(L1)は、前記軸方向における前記油溜まりと前記第2端面との距離(L2)よりも短い。
[2] In some embodiments, in the configuration of [1] above,
The balance piston has a first end surface (32) facing the balance piston chamber and a second end surface (34) opposite to the first end surface in the axial direction,
A distance (L1) between the oil reservoir and the first end face in the axial direction is shorter than a distance (L2) between the oil reservoir and the second end face in the axial direction.
上記[2]の構成によれば、軸方向における油溜まりとバランスピストンの第1端面(バランスピストン室側の端面)との距離が、軸方向における油溜まりとバランスピストンの第2端面(低圧室側の端面)との距離よりも短い。よって、油溜まりと第2端面との間における圧力損失をある程度確保して、油溜まりから低圧室側(第2端面側)に向かう油の移動を抑制することができる。これにより、バランスピストンの外周面と静止部材の内周面との間の隙間を介した油漏れをより効果的に抑制することができる。 According to the configuration of [2] above, the distance in the axial direction between the oil reservoir and the first end face of the balance piston (the end face on the balance piston chamber side) is shorter than the distance in the axial direction between the oil reservoir and the second end face of the balance piston (the end face on the low pressure chamber side). Therefore, it is possible to ensure a certain degree of pressure loss between the oil reservoir and the second end face, and to suppress the movement of oil from the oil reservoir toward the low pressure chamber side (the second end face side). This makes it possible to more effectively suppress oil leakage through the gap between the outer peripheral surface of the balance piston and the inner peripheral surface of the stationary member.
[3]幾つかの実施形態では、上記[1]又は[2]の構成において、
前記バランスピストンは、前記バランスピストン室に面する第1端面(32)を有し、
前記径方向流路の前記径方向における長さ(L3)は、前記第1端面の外半径と内半径との差(L4)の1/3以上である。
[3] In some embodiments, in the configuration of [1] or [2] above,
The balance piston has a first end surface (32) facing the balance piston chamber,
The length (L3) of the radial flow passage in the radial direction is equal to or greater than 1/3 of the difference (L4) between the outer radius and the inner radius of the first end face.
上記[3]の構成によれば、径方向流路の径方向における長さが、第1端面の外半径と内半径との差の1/3であり比較的長いので、径方向流路に導かれた油がロータ軸の回転による遠心力で加圧されやすい。よって、比較的高圧の油が油溜まりに供給されやすくなるため、バランスピストンの外周面と静止部材の内周面との間の隙間を介した油の漏れをより効果的に抑制することができる。 According to the configuration of [3] above, the radial length of the radial flow passage is 1/3 of the difference between the outer radius and the inner radius of the first end face, which is relatively long, so that the oil guided to the radial flow passage is easily pressurized by the centrifugal force caused by the rotation of the rotor shaft. Therefore, since relatively high-pressure oil is easily supplied to the oil reservoir, it is possible to more effectively suppress oil leakage through the gap between the outer peripheral surface of the balance piston and the inner peripheral surface of the stationary member.
[4]幾つかの実施形態では、上記[1]乃至[3]の何れかの構成において、
前記油溜まりは、前記バランスピストンの前記外周面に形成された溝(41)を含む。
[4] In some embodiments, in any one of the configurations [1] to [3] above,
The oil sump includes a groove (41) formed in the outer circumferential surface of the balance piston.
上記[4]の構成によれば、油溜まりは、バランスピストンの外周面に形成された溝を含むので、バランスピストンを加工することにより、比較的容易に油溜まりを形成することができる。 According to the configuration of [4] above, the oil reservoir includes a groove formed on the outer peripheral surface of the balance piston, so the oil reservoir can be formed relatively easily by machining the balance piston.
[5]幾つかの実施形態では、上記[1]乃至[4]の何れかの構成において、
前記バランスピストンの前記外周面は、滑らかな面である。
[5] In some embodiments, in any one of the configurations [1] to [4] above,
The outer circumferential surface of the balance piston is a smooth surface.
上記[5]の構成によれば、バランスピストンの外周面は滑らかな面であるので、ロータ軸の回転により(即ちバランスピストンの回転により)、該外周面の表面に境界層が形成される。この境界層により、バランスピストンの外周面と静止部材の内周面との間の隙間における油の軸方向の移動が阻害される。よって、該隙間を介した油の漏れをより効果的に抑制することができる。 According to the configuration of [5] above, since the outer peripheral surface of the balance piston is a smooth surface, a boundary layer is formed on the surface of the outer peripheral surface by the rotation of the rotor shaft (i.e., by the rotation of the balance piston). This boundary layer inhibits the axial movement of oil in the gap between the outer peripheral surface of the balance piston and the inner peripheral surface of the stationary member. Therefore, oil leakage through the gap can be more effectively suppressed.
[6]本発明の少なくとも一実施形態に係るガス圧縮設備(1)は、
ガスを圧縮するように構成された請求項[1]乃至[5]の何れか一項に記載のスクリュ圧縮機(2)と、
前記スクリュ圧縮機から吐出された圧縮ガスと油の混合体から前記油を分離するための油分離器(4)と、
を備える。
[6] At least one embodiment of the gas compression equipment (1) of the present invention comprises:
A screw compressor (2) according to any one of claims [1] to [5] configured to compress a gas;
an oil separator (4) for separating the oil from a mixture of compressed gas and oil discharged from the screw compressor;
Equipped with.
上記[6]の構成では、バランスピストン室からの油が、バランスピストンの内部に形成された連通路に導入され、径方向流路にて遠心力で加圧されて、バランスピストンの外周面と静止部材の内周面との間の油溜まりに供給される。即ち、バランスピストン室の圧力よりも圧力が若干高い油が該油溜まりに供給されるので、バランスピストンの外周面と、静止部材の内周面との間の隙間を介したバランスピストン室から反対側の低圧室への油の移動を効果的に抑制することができる。このため、バランスピストンの外周面と静止部材の内周面との間の隙間をある程度広くしても、該隙間を介した油漏れを適切に抑制することができる。よって、上記[6]の構成によれば、バランスピストンと静止部材との接触による損傷を防止し、あるいは、スクリュ圧縮機の良好な組立性を実現しながら、バランスピストンにおける油の漏れを効果的に抑制することができる。 In the configuration of [6] above, oil from the balance piston chamber is introduced into a communication passage formed inside the balance piston, pressurized by centrifugal force in the radial flow passage, and supplied to an oil reservoir between the outer circumferential surface of the balance piston and the inner circumferential surface of the stationary member. That is, oil with a pressure slightly higher than that of the balance piston chamber is supplied to the oil reservoir, so that the movement of oil from the balance piston chamber to the low pressure chamber on the opposite side through the gap between the outer circumferential surface of the balance piston and the inner circumferential surface of the stationary member can be effectively suppressed. Therefore, even if the gap between the outer circumferential surface of the balance piston and the inner circumferential surface of the stationary member is made somewhat wider, oil leakage through the gap can be appropriately suppressed. Therefore, according to the configuration of [6] above, it is possible to prevent damage caused by contact between the balance piston and the stationary member, or to effectively suppress oil leakage from the balance piston while realizing good assembly of the screw compressor.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and also includes variations on the above-described embodiments and appropriate combinations of these embodiments.
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
In this specification, expressions expressing relative or absolute configuration, such as "in a certain direction,""along a certain direction,""parallel,""orthogonal,""center,""concentric," or "coaxial," do not only strictly represent such a configuration, but also represent a state in which there is a relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions indicating that things are in an equal state, such as "identical,""equal," and "homogeneous," not only indicate a state of strict equality, but also indicate a state in which there is a tolerance or a difference to the extent that the same function is obtained.
Furthermore, in this specification, expressions describing shapes such as a rectangular shape or a cylindrical shape do not only refer to shapes such as a rectangular shape or a cylindrical shape in the strict geometric sense, but also refer to shapes that include uneven portions, chamfered portions, etc., to the extent that the same effect can be obtained.
In addition, in this specification, the expressions "comprise,""include," or "have" a certain element are not exclusive expressions that exclude the presence of other elements.
1 ガス圧縮設備
2 スクリュ圧縮機
4 油分離器
6 冷却器
8 ポンプ
10 油供給ライン
10’ 油供給ライン
11 接続部
12 ケーシング
13 内周面
14 ロータ軸
15 雄ロータ
16 ロータ軸
17 雌ロータ
18 ラジアル軸受
19 ラジアル軸受
20 ラジアル軸受
21 ラジアル軸受
22 スラスト軸受
23 スラスト軸受
24 軸シール部
26 シール部
28 戻りライン
30 バランスピストン
31 外周面
32 第1端面
34 第2端面
36 連通路
36a 第1開口端
36b 第2開口端
37 軸方向流路
38 径方向流路
40 油溜まり
41 溝
42 第1室(バランスピストン室)
44 第2室(低圧室)
45 収容空間
46 給油路
48 排油路
50 吸入空間
52 吸入ポート
54 吐出ポート
G 隙間
L1 距離
L2 距離
Pd 吐出圧力
Ps 吸入圧力
r1 外半径
r2 内半径
1
44 Second chamber (low pressure chamber)
45
Claims (6)
少なくとも一方の前記ロータ軸に設けられるバランスピストンと、
前記バランスピストンに対して軸方向における吸入側に位置するバランスピストン室と、
前記バランスピストンの外周面と向き合う内周面を有する静止部材と、
を備えるスクリュ圧縮機であって、
前記バランスピストンは、前記バランスピストン室、及び、前記バランスピストンの前記外周面と前記静止部材の前記内周面との間の油溜まりに連通する連通路を内部に有し、
前記連通路は、前記バランスピストン内を径方向に沿って延びる径方向流路を含む
スクリュ圧縮機。 A pair of rotor shafts;
a balance piston provided on at least one of the rotor shafts;
a balance piston chamber located on the suction side of the balance piston in the axial direction;
a stationary member having an inner circumferential surface facing an outer circumferential surface of the balance piston;
A screw compressor comprising:
the balance piston has therein a communication passage that communicates with the balance piston chamber and an oil reservoir between the outer circumferential surface of the balance piston and the inner circumferential surface of the stationary member,
The communication passage includes a radial flow passage extending radially within the balance piston.
前記軸方向における前記油溜まりと前記第1端面との距離は、前記軸方向における前記油溜まりと前記第2端面との距離よりも短い
請求項1に記載のスクリュ圧縮機。 The balance piston has a first end surface facing the balance piston chamber and a second end surface opposite to the first end surface in the axial direction,
The screw compressor according to claim 1 , wherein a distance between the oil reservoir and the first end face in the axial direction is shorter than a distance between the oil reservoir and the second end face in the axial direction.
前記径方向流路の前記径方向における長さは、前記第1端面の外半径と内半径との差の1/3以上である
請求項1又は2に記載のスクリュ圧縮機。 The balance piston has a first end surface facing the balance piston chamber,
3. The screw compressor according to claim 1, wherein the radial length of the radial flow passage is equal to or greater than ⅓ of the difference between the outer radius and the inner radius of the first end face.
請求項1又は2に記載のスクリュ圧縮機。 The screw compressor according to claim 1 or 2, wherein the oil reservoir includes a groove formed in the outer circumferential surface of the balance piston.
請求項1又は2に記載のスクリュ圧縮機。 3. The screw compressor according to claim 1, wherein the outer peripheral surface of the balance piston is a smooth surface.
前記スクリュ圧縮機から吐出された圧縮ガスと油の混合体から前記油を分離するための油分離器と、
を備えるガス圧縮設備。 A screw compressor according to claim 1 or 2 configured to compress a gas;
an oil separator for separating the oil from a mixture of compressed gas and oil discharged from the screw compressor;
Gas compression equipment.
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023145217A JP2025038542A (en) | 2023-09-07 | 2023-09-07 | Screw compressors and gas compression equipment |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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- 2024-08-26 WO PCT/JP2024/030189 patent/WO2025052980A1/en unknown
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