JP2025038543A - Screw compressors and gas compression equipment - Google Patents
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Abstract
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.
回転機械のラジアル軸受としてすべり軸受が使用されている。 Plain bearings are used as radial bearings in rotating machinery.
特許文献1には、回転シャフトの軸方向に直交する断面において、軸受面が真円形状の輪郭を有するラジアルすべり軸受が開示されている。
ところで、負荷される荷重が大きいスクリュ圧縮機では、直径が大きなロータ軸が用いられる。ロータ軸の直径が大きいと、ロータ軸の周速が速くなるため、ロータ軸とラジアル軸受と間の摩擦損失が大きくなり、また、摩擦によって生じた熱を除去するために多量の油を供給する必要がある。また、スクリュ圧縮機では、軸受に供給された油の一部は圧縮部に入りガスとともに加圧されるため、上述のように油供給量が多いと圧縮部での撹拌損失が大きくなる。 Meanwhile, screw compressors, which are subject to heavy loads, use rotor shafts with large diameters. When the rotor shaft diameter is large, the circumferential speed of the rotor shaft increases, which increases friction loss between the rotor shaft and the radial bearings, and also requires the supply of a large amount of oil to remove the heat generated by friction. Also, in screw compressors, some of the oil supplied to the bearings enters the compression section and is pressurized together with the gas, so as mentioned above, a large amount of oil supply increases the mixing loss in the compression section.
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、軸受への給油量を削減しながら、あるいは、軸受の小型化を可能としながら、適切なロータ軸の支持が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, at least one embodiment of the present invention aims to provide a screw compressor and gas compression equipment that can properly support the rotor shaft while reducing the amount of oil supplied to the bearings or enabling the bearings to be made smaller.
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、
ロータ軸と、
軸受面を内周に有するスリーブを含み、前記ロータ軸を回転可能に支持するラジアルすべり軸受と、を備え、
前記スリーブの前記軸受面は、前記ロータ軸の軸方向に直交する断面において、長軸と短軸とによって規定される非円形状の輪郭を有し、
前記軸受面のうち前記長軸の端部を含む部分と前記ロータ軸の外周面との間に形成される油溜まり部に連通する給油路を備える。
At least one embodiment of the screw compressor according to the present invention comprises:
A rotor shaft;
a radial plain bearing including a sleeve having a bearing surface on an inner circumference thereof and rotatably supporting the rotor shaft;
the bearing surface of the sleeve has a non-circular contour defined by a major axis and a minor axis in a cross section perpendicular to an axial direction of the rotor shaft,
An oil supply passage is provided which communicates with an oil reservoir formed between a portion of the bearing surface including the end of the long shaft and the outer circumferential surface of the rotor shaft.
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、
前記油分離器からの前記油が前記油溜まり部に供給されるように構成される。
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
The oil from the oil separator is configured to be supplied to the oil sump.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、軸受への給油量を削減しながら、あるいは、軸受の小型化を可能としながら、適切なロータ軸の支持が可能なスクリュ圧縮機及びガス圧縮設備が提供される。 At least one embodiment of the present invention provides a screw compressor and gas compression equipment that can properly support the rotor shaft while reducing the amount of oil supplied to the bearings or allowing the bearings to be made smaller.
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
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
スクリュ圧縮機2の構成については後述するが、概略的には、スクリュ圧縮機2は、ロータ軸14,16をそれぞれ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、ロータ軸14,16をそれぞれ回転可能に支持するためのラジアルすべり軸受18と、を備える。ラジアルすべり軸受18は、軸方向にて吸入側に位置するラジアルすべり軸受18Aと、軸方向にて吐出側に位置するラジアルすべり軸受18Bと、を含む。ラジアルすべり軸受18には、油供給ライン10を介して潤滑及び冷却のために油が供給される。
The configuration of 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(ラジアルすべり軸受18等)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。
The oil separator 4 is configured to separate oil from the mixture of compressed gas and oil discharged from the
(スクリュ圧縮機の構成)
図2は、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)
Fig. 2 is a schematic cross-sectional view in a plan view of a screw compressor according to one embodiment. As shown in Fig. 2, the
一対のロータ軸14,16は、ラジアルすべり軸受18A,18B及びスラスト軸受20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、歯溝空間は、軸方向にて吸入側から吐出側に向かって移動する。
The
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(図1及び図2参照)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。なお、油給油ライン10から分岐して各軸受部や軸シール部への給油ラインや、各部からの戻りライン28は、図2では外部ラインを示しているが、ケーシング内部に設けられたラインでもよい。
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。なお、吐出ポート54は、ケーシング12の端面に設けられる開口によって形成される。
Gas is drawn into the tooth groove space from the
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バランスピストン30を備えていてもよい。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。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。バランスピストン30の吸入側の端面に面するバランスピストン室42に油供給ライン10からの比較的高圧の油が供給されるようになっている。これにより、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の端面を介してロータ軸14に作用する。これにより、スラスト軸受20の荷重を軽減させることができる。
The
図3は、一実施形態に係るスクリュ圧縮機2のロータ軸14及びラジアルすべり軸受18(18A,18B)の軸方向に直交する断面を示す概略図である。図4及び図5は、それぞれ、図3に示すラジアルすべり軸受のB-B断面を示す図である。図4は、吸入側のラジアルすべり軸受18Aの断面を示すものであり、図5は、吐出側のラジアルすべり軸受18Bの断面を示すものである。
Figure 3 is a schematic diagram showing a cross section perpendicular to the axial direction of the
なお、以下において、雄ロータ15を構成するロータ軸14を支持するラジアルすべり軸受18(18A,18B)について図を参照しながら説明するが、雌ロータ17を構成するロータ軸16を支持するラジアルすべり軸受18(18A,18B)についても同様の説明が適用できる。
In the following, the radial plain bearings 18 (18A, 18B) that support the
図3~図5に示すように、ラジアルすべり軸受18は、軸受面62を内周に有するスリーブ60を含む。図4及び図5に示すように、スリーブ60は、軸方向における吸入側の端面60a及び吐出側の端面60bを有する。
As shown in Figures 3 to 5, the radial plain bearing 18 includes a
なお、図4及び図5に示すように、軸受面62の軸方向における吸入側端62a及び吐出側端62bは、スリーブ60の吸入側の端面60a及び吐出側の端面60bとは一致していなくてもよい。すなわち、図4及び図5に示すように、軸方向においてスリーブ60の延在範囲の一部の領域にのみ、軸受面62が形成されていてもよい。
As shown in Figures 4 and 5, the
スリーブ60は、該スリーブ60の軸方向における位置決めをするための鍔部61を含んでもよい。図示するように、軸方向にて吸入側に設けられるラジアルすべり軸受18Aの鍔部61は、該ラジアルすべり軸受18Aの吸入側の端部に設けられていてもよい。軸方向にて吐出側に設けられるラジアルすべり軸受18Bの鍔部61は、該ラジアルすべり軸受18Aの吐出側の端部に設けられていてもよい。
The
図3に示すように、スリーブ60の軸受面62は、ロータ軸14の軸方向に直交する断面において、長軸ALと短軸ASとによって規定される非円形状の輪郭を有する。図3に示す例示的な実施形態では、軸方向に直交する断面における軸受面62の輪郭は、長軸ALと短軸ASとを有する略楕円形状を有している。
As shown in FIG. 3, the bearing
軸受面62のうち上述の長軸ALの端部EL1,EL2を含む部分とロータ軸14の外周面19との間には、油溜まり部64が形成される。油溜まり部64は、軸受面62とロータ軸14の外周面19との間の距離が比較的広い部分である。なお、軸受面62のうち上述の短軸ASの端部ES1,ES2を含む部分とロータ軸14の外周面19との間の距離は、比較的狭くなっている。
An
スクリュ圧縮機2は、油溜まり部64に連通する給油路66を備えている。図3に示す実施形態では、給油路66は、スリーブ60に設けられた給油孔68を含む。給油路66は、ケーシング12に設けられた通路56(図2参照)を含んでもよい。また、給油路66は、スリーブ60の外周面に円周状に設けられた溝70(図4及び図5参照)を含んでいてもよい。油溜まり部64には、油分離器4(図1参照)からの油が、油供給ライン10(図1参照)及び給油路66(通路56、溝70及び給油孔68)を介して供給されるようになっている。
The
上述の実施形態では、スリーブ60の軸受面62が、軸方向に直交する断面において長軸ALと短軸ASとによって規定される非円形状の輪郭を有するので、軸受面62のうち上述の長軸ALの端部EL1,EL2を含む部分とロータ軸14の外周面19との間に比較的大きな油溜まり部64が形成される。よって、比較的大きな油溜まり部64に給油路66を介して供給されたフレッシュな油(比較的冷たい油)が、ロータ軸14の回転に伴い摺動面に引き込まれやすいため、冷却効率が向上する。また、スリーブ60の軸受面62が上述の非円形状の輪郭を有するので、軸受面62とロータ軸14の外周面19との間の隙間が狭い周方向範囲R1(すなわち、短軸ASの端部ES1,ES2を含む部分とロータ軸14の外周面19との間の隙間が狭い範囲;図3参照)が比較的小さくなる。よって、ロータ軸とスリーブとの間の摩擦損失を低減することができる。したがって、上述の実施形態によれば、ラジアルすべり軸受18への給油量を削減しながら、あるいは、ラジアルすべり軸受18の小型化を可能としながら、ロータ軸14を適切に支持することができる。
In the above embodiment, since the bearing
図3~図5に示すように、幾つかの実施形態では、スリーブ60の軸受面62には、給油路66が開口する凹部72が設けられる。凹部72は、給油路66が開口する底面74と、底面74を取り囲むように設けられる側壁面76と、を含んでもよい。
As shown in Figures 3 to 5, in some embodiments, the bearing
上述の実施形態では、スリーブ60の軸受面62に、給油路66が開口する凹部72が設けられるので、給油路66から供給される油を凹部72に滞留させることができる。このため、該凹部72を介して、軸受面62とロータ軸14の外周面19との間の空間に円滑に油を供給することができる。
In the above embodiment, the bearing
図3~図5に示すように、軸受面62に設けられる凹部72は、ダムによって囲まれていてもよい。すなわち、径方向から視たとき、凹部72は該凹部72を取り囲む側壁面76によって閉じられていてもよい。
As shown in Figures 3 to 5, the
従来のロータ軸径の比較的大きなスクリュ圧縮機では、軸受に多量の油を供給するため、油が滞留し得る軸受面の凹部から油を排出するための油逃げ溝(凹部に連通するように軸受面に設けられる溝)を設ける必要があった。この点、上述の実施形態では、既に述べたように、軸受への給油量が少なくて済むので、凹部72がダムで囲まれた油逃げ溝がない構成を実現することができ、これにより、軸受への油供給量を抑えることができる。
In conventional screw compressors with a relatively large rotor shaft diameter, in order to supply a large amount of oil to the bearing, it was necessary to provide an oil escape groove (a groove provided on the bearing surface that communicates with the recess) to drain the oil from the recess in the bearing surface where the oil may accumulate. In this regard, as already mentioned, in the above embodiment, since only a small amount of oil needs to be supplied to the bearing, it is possible to realize a configuration in which the
幾つかの実施形態では、凹部72の軸方向における吸入側端72aと、軸受面62上の給油路66の開口69との軸方向における距離L1(図4及び図5参照)は、凹部72の軸方向における吐出側端72bと、軸受面62上の給油路66の開口69との軸方向における距離L2(図4及び図5参照)よりも短い。
In some embodiments, the axial distance L1 (see Figures 4 and 5) between the
上述の実施形態によれば、給油路66の開口69は、軸方向において、凹部72の吐出側端72bよりも吸入側端72aの近くに位置する。即ち、給油路66の開口69は、凹部72における比較的高圧側の位置に設けられるため、給油路66から凹部72に供給された油が、比較的高圧側の吸入側端72a、及び、比較的低圧側の吐出側端72bに向けてバランス良く流れるため、ラジアルすべり軸受18を適切に潤滑及び冷却しやすくなる。
According to the above-described embodiment, the
図6は、一実施形態に係るスクリュ圧縮機2のロータ軸14、16、及び、ロータ軸14,16をそれぞれ支持するラジアルすべり軸受18の軸方向に直交する断面を示す概略図である。図6において、符号15a及び17aは、雄ロータ15及び雌ロータ17の歯先の軌道(最外周の位置)をそれぞれ示す。
Figure 6 is a schematic diagram showing a cross section perpendicular to the axial direction of the
図6に示すように、軸方向から視たとき、スクリュ圧縮機2の吐出ポート54は、水平方向において、ロータ軸14の軸中心O1と、ロータ軸16の軸中心O2との間に位置し、鉛直方向において、ロータ軸14の軸中心O1及びロータ軸16の軸中心O2とはずれて位置する。また、軸方向から視たとき、吐出ポート54は、雄ロータ15の歯先の軌道15aと、雌ロータ17の歯先の軌道17aの交点P0を含む領域に形成される。
As shown in FIG. 6, when viewed from the axial direction, the
ラジアルすべり軸受18に発生するラジアル荷重FA,FBの大きさ及び方向は、ロータ軸14,16周りの圧力分布により決まる。ロータ軸14,15の周りにおいては、吐出ポート54側の位置において圧力が最も高く、その反対側の位置(吸入側の位置)において圧力が最も低い。この圧力差により、ラジアルすべり軸受18に発生するラジアル荷重FA,FBは、図6に示すように斜め上方向きとなる。
The magnitude and direction of the radial loads FA, FB generated in the radial plain bearing 18 are determined by the pressure distribution around the
そこで、幾つかの実施形態では、ラジアルすべり軸受18は、上述の斜め上方向きのラジアル荷重を適切に受けることができるように、軸受面62の輪郭の短軸ASが上述のラジアル荷重FA、FBの方向に沿うように設けられる。すなわち、幾つかの実施形態では、雄ロータ15を構成するロータ軸14を支持するラジアルすべり軸受18は、軸方向から視たとき、軸受面62の輪郭の短軸ASが、吐出ポート54とロータ軸14の軸中心O1とを結ぶ方向に沿うように設けられる。また、雌ロータ17を構成するロータ軸16を支持するラジアルすべり軸受18は、軸方向から視たとき、軸受面62の輪郭の短軸ASが、吐出ポート54とロータ軸16の軸中心O2とを結ぶ方向に沿うように設けられる。
Therefore, in some embodiments, the radial plain bearing 18 is provided so that the minor axis AS of the profile of the bearing
例えば、ラジアルすべり軸受18は、軸方向から視たとき、該ラジアルすべり軸受18の軸受面62の輪郭の短軸ASが、雄ロータ15の歯先の軌道15aと、雌ロータ17の歯先の軌道17aの交点P0、及び、ロータ軸14の軸中心O1又はロータ軸16の軸中心O2を通る直線L3,L4の方向に沿うように設けられていてもよい。
For example, the radial plain bearing 18 may be arranged such that, when viewed from the axial direction, the minor axis AS of the contour of the bearing
一実施形態では、軸方向から視たとき、上述の交点P0及びロータ軸14又は16の軸中心O1又はO2を通る直線L3又はL4と、軸受面62の輪郭の短軸ASの方向に延びる直線L1又はL2との間の角度θ1又はθ2(図6参照)が30度以下となるように、ラジアルすべり軸受18が設けられていてもよい。
In one embodiment, the radial plain bearing 18 may be provided so that, when viewed from the axial direction, the angle θ1 or θ2 (see FIG. 6) between the straight line L3 or L4 passing through the intersection point P0 and the axial center O1 or O2 of the
あるいは、一実施形態では、軸方向から視たとき、軸受面62の輪郭の短軸ASが、上述の直線L3又はL4と、直線L5又はL6との間の領域Z1又はZ2内に位置するように、ラジアルすべり軸受18が設けられていてもよい。ここで、直線L5及びL6は、吐出ポート54の開口領域において直線L0から周方向にて最も離れた点、及び、ロータ軸14,16の軸中心O1,O2をそれぞれ通る直線である(図6参照)。
Alternatively, in one embodiment, the radial plain bearing 18 may be provided so that, when viewed from the axial direction, the minor axis AS of the profile of the bearing
また、例えば、軸方向から視たとき、一対のロータ軸14又は16の軸中心O1又はO2を通る直線L0と短軸ASの方向の直線L1又はL2との間の角度B(図6参照)が下記式(a)を満たすように、ラジアルすべり軸受18が設けられていてもよい。
B=(A+C)/2 …(a)
ここで、上記式(a)中のAは、上述の直線L0と、上述の直線L5又はL6との間の角度を表し、上記式(a)中のCは、上述の直線L0と上述の直線L3又はL4との間の角度を表す(図6参照)。なお、上述の角度Aは、スクリュ圧縮機2の設計容積比で決まるものである。
Furthermore, for example, the radial plain bearing 18 may be provided so that, when viewed from the axial direction, the angle B (see Figure 6) between a straight line L0 passing through the axial center O1 or O2 of a pair of
B=(A+C)/2...(a)
Here, A in the above formula (a) represents the angle between the above-mentioned straight line L0 and the above-mentioned straight line L5 or L6, and C in the above formula (a) represents the angle between the above-mentioned straight line L0 and the above-mentioned straight line L3 or L4 (see FIG. 6). Note that the above-mentioned angle A is determined by the design volume ratio of the
上述したように、スクリュ圧縮機2においては、ラジアルすべり軸受18に発生するラジアル荷重FA,FBの大きさ及び方向は、ロータ軸14,16周りの圧力分布により決まり、ラジアルすべり軸受18に発生するラジアル荷重FA,FBは、図6に示すように斜め上方向きとなる。この点、上述の実施形態によれば、軸受面62の輪郭の短軸ASが吐出ポート54とロータ軸14,16の軸中心O1,O2とを結ぶ方向に沿うようにラジアルすべり軸受18が設けられるので、ロータ軸14,16の荷重を適切にラジアルすべり軸受18で負担することができるとともに、既に述べたように、ラジアルすべり軸受18への給油量を削減し、あるいは、ラジアルすべり軸受18を小型化することができる。
As described above, in the
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、
ロータ軸(14,16)と、
軸受面(62)を内周に有するスリーブ(60)を含み、前記ロータ軸を回転可能に支持するラジアルすべり軸受(18)と、を備え、
前記スリーブの前記軸受面は、前記ロータ軸の軸方向に直交する断面において、長軸(AL)と短軸(AS)とによって規定される非円形状の輪郭を有し、
前記軸受面のうち前記長軸の端部(EL1,EL2)を含む部分と前記ロータ軸の外周面(19)との間に形成される油溜まり部(64)に連通する給油路(66)を備える。
[1] At least one embodiment of the screw compressor (2) of the present invention comprises:
A rotor shaft (14, 16);
a radial plain bearing (18) including a sleeve (60) having a bearing surface (62) on an inner periphery thereof, the radial plain bearing (18) rotatably supporting the rotor shaft,
The bearing surface of the sleeve has a non-circular profile defined by a major axis (AL) and a minor axis (AS) in a cross section perpendicular to the axial direction of the rotor shaft,
The bearing surface includes an oil supply passage (66) that communicates with an oil reservoir (64) that is formed between a portion of the bearing surface that includes the ends (EL1, EL2) of the long shaft and the outer circumferential surface (19) of the rotor shaft.
上記[1]の構成では、スリーブの軸受面が、軸方向に直交する断面において長軸と短軸とによって規定される非円形状の輪郭を有するので、軸受面のうち上述の長軸の端部を含む部分とロータ軸の外周面との間に比較的大きな油溜まり部が形成される。よって、比較的大きな油溜まり部に給油路を介して供給されたフレッシュな油(比較的冷たい油)が、ロータ軸の回転に伴い摺動面に引き込まれやすいため、冷却効率が向上する。また、スリーブの軸受面が、上述の非円形状の輪郭を有するので、軸受面とロータ軸の外周面との間の隙間が狭い周方向範囲が比較的小さくなる。よって、ロータ軸とスリーブとの間の摩擦損失を低減することができる。したがって、上記[1]の構成によれば、軸受への給油量を削減しながら、あるいは、軸受の小型化を可能としながら、ロータ軸を適切に支持することができる。 In the above configuration [1], the bearing surface of the sleeve has a non-circular contour defined by the major axis and the minor axis in a cross section perpendicular to the axial direction, so that a relatively large oil reservoir is formed between the portion of the bearing surface including the end of the major axis and the outer circumferential surface of the rotor shaft. Therefore, the fresh oil (relatively cold oil) supplied to the relatively large oil reservoir through the oil supply passage is easily drawn into the sliding surface as the rotor shaft rotates, improving the cooling efficiency. In addition, since the bearing surface of the sleeve has the above-mentioned non-circular contour, the circumferential range in which the gap between the bearing surface and the outer circumferential surface of the rotor shaft is narrow is relatively small. Therefore, the friction loss between the rotor shaft and the sleeve can be reduced. Therefore, according to the above configuration [1], the rotor shaft can be properly supported while reducing the amount of oil supplied to the bearing or while enabling the bearing to be made smaller.
[2]幾つかの実施形態では、上記[1]の構成において、
前記スクリュ圧縮機は、
前記ロータ軸を含むスクリュロータ(例えば雄ロータ15及び雌ロータ17)で圧縮された流体を吐出するための吐出ポート(54)を備え、
前記ラジアルすべり軸受は、前記軸方向から視たとき、前記軸受面の前記輪郭の前記短軸が前記吐出ポートと前記ロータ軸の軸中心(O1,O2)とを結ぶ方向に沿うように設けられる。
[2] In some embodiments, in the configuration of [1] above,
The screw compressor comprises:
A discharge port (54) is provided for discharging a fluid compressed by a screw rotor (e.g., a
The radial plain bearing is disposed such that, when viewed from the axial direction, the minor axis of the contour of the bearing surface extends along a direction connecting the discharge port and an axial center (O1, O2) of the rotor shaft.
スクリュ圧縮機においては、ラジアルすべり軸受に発生するラジアル荷重の大きさ及び方向はロータ軸周りの圧力分布により決まり、ラジアルすべり軸受に発生するラジアル荷重は、軸方向から視たときに斜め上方向きとなる。この点、上記[2]の構成によれば、軸受面の輪郭の短軸が吐出ポートとロータ軸の軸中心とを結ぶ方向に沿うようにラジアルすべり軸受が設けられるので、ロータ軸の荷重を適切にラジアル軸受で負担することができるとともに、上記[1]で述べたように、軸受への給油量を削減し、あるいは、軸受を小型化することができる。 In a screw compressor, the magnitude and direction of the radial load generated in the radial plain bearing is determined by the pressure distribution around the rotor shaft, and the radial load generated in the radial plain bearing is diagonally upward when viewed from the axial direction. In this regard, according to the configuration of [2] above, the radial plain bearing is provided so that the minor axis of the outline of the bearing surface is aligned with the direction connecting the discharge port and the axial center of the rotor shaft, so that the radial bearing can appropriately bear the load of the rotor shaft, and as described in [1] above, the amount of oil supplied to the bearing can be reduced or the bearing can be made smaller.
[3]幾つかの実施形態では、上記[1]又は[2]の構成において、
前記スクリュ圧縮機は、
前記軸受面に設けられ、前記給油路が開口する凹部(72)を備える。
[3] In some embodiments, in the configuration of [1] or [2] above,
The screw compressor comprises:
The bearing surface has a recess (72) into which the oil supply passage opens.
上記[3]の構成によれば、スリーブの軸受面に、給油路が開口する凹部を設けたので、給油路から供給される油を凹部に滞留させることができる。このため、該凹部を介して、軸受面とロータ軸の外周面との間の空間に円滑に油を供給することができる。 According to the configuration of [3] above, a recess into which the oil supply passage opens is provided on the bearing surface of the sleeve, so that the oil supplied from the oil supply passage can be retained in the recess. This allows oil to be smoothly supplied to the space between the bearing surface and the outer peripheral surface of the rotor shaft via the recess.
[4]幾つかの実施形態では、上記[3]の構成において、
前記凹部は、ダム(例えば側壁面76を含む)によって囲まれている。
[4] In some embodiments, in the configuration of [3] above,
The recess is surrounded by a dam (eg, including a sidewall surface 76).
従来のロータ軸径の比較的大きなスクリュ圧縮機では、軸受に多量の油を供給するため、油が滞留し得る凹部から油を排出するための油逃げ溝を設ける必要があった。この点、上記[4]の構成では、上記[1]で述べたように、軸受への給油量が少なくて済むので、凹部がダムで囲まれた油逃げ溝がない構成とすることで、軸受への油供給量を抑えることができる。 In conventional screw compressors with a relatively large rotor shaft diameter, in order to supply a large amount of oil to the bearings, it was necessary to provide an oil escape groove to drain the oil from the recesses where the oil could accumulate. In this regard, in the configuration of [4] above, as described in [1] above, the amount of oil supplied to the bearings is small, so by using a configuration in which the recesses are surrounded by a dam and there is no oil escape groove, the amount of oil supplied to the bearings can be reduced.
[5]幾つかの実施形態では、上記[3]又は[4]の構成において、
前記凹部は、前記軸方向における両端である吸入側端(72a)及び吐出側端(72b)を有し、
前記凹部に開口する前記給油路の開口(69)と前記吸入側端との前記軸方向における距離(L1)は、前記開口と前記吐出側端との前記軸方向における距離(L2)よりも短い。
[5] In some embodiments, in the configuration of [3] or [4] above,
The recess has a suction side end (72a) and a discharge side end (72b) which are both ends in the axial direction,
A distance (L1) in the axial direction between an opening (69) of the oil supply passage that opens into the recess and the suction side end is shorter than a distance (L2) in the axial direction between the opening and the discharge side end.
上記[5]の構成によれば、給油路の開口は、軸方向において、凹部の吐出側端よりも吸入側端の近くに位置する。即ち、給油路の開口は、凹部における比較的高圧側の位置に設けられるため、給油路から凹部に供給された油が、比較的高圧側の吸入側端、及び、比較的低圧側の吐出側端に向けてバランス良く流れるため、軸受を適切に潤滑及び冷却しやすくなる。 According to the configuration of [5] above, the opening of the oil supply passage is located axially closer to the suction end of the recess than to the discharge end. In other words, the opening of the oil supply passage is located at a relatively high-pressure side of the recess, so that the oil supplied from the oil supply passage to the recess flows in a balanced manner toward the relatively high-pressure suction end and the relatively low-pressure discharge end, making it easier to properly lubricate and cool the bearing.
[6]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記[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、
前記油分離器からの前記油が前記油溜まり部に供給されるように構成される。
[6] At least one embodiment of the gas compression equipment of the present invention comprises:
A screw compressor (2) according to any one of the above [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
The oil from the oil separator is configured to be supplied to the oil sump.
上記[6]の構成では、スリーブの軸受面が、軸方向に直交する断面において長軸と短軸とによって規定される非円形状の輪郭を有するので、軸受面のうち上述の長軸の端部を含む部分とロータ軸の外周面との間に比較的大きな給油路が形成される。よって、比較的大きな油溜まり部に給油路を介して供給されたフレッシュな油(比較的冷たい油)が、ロータ軸の回転に伴い摺動面に引き込まれやすいため、冷却効率が向上する。また、スリーブの軸受面が、上述の非円形状の輪郭を有するので、軸受面とロータ軸の外周面との間の隙間が狭い周方向範囲が比較的小さくなる。よって、ロータ軸とスリーブとの間の摩擦損失を低減することができる。したがって、上記[6]の構成によれば、軸受への給油量を削減しながら、あるいは、軸受の小型化を可能としながら、ロータ軸を適切に支持することができる。 In the configuration of [6] above, the bearing surface of the sleeve has a non-circular contour defined by the major axis and the minor axis in a cross section perpendicular to the axial direction, so that a relatively large oil supply passage is formed between the portion of the bearing surface including the end of the major axis and the outer circumferential surface of the rotor shaft. Therefore, the fresh oil (relatively cold oil) supplied to the relatively large oil reservoir through the oil supply passage is easily drawn into the sliding surface as the rotor shaft rotates, improving the cooling efficiency. In addition, since the bearing surface of the sleeve has the non-circular contour described above, the circumferential range in which the gap between the bearing surface and the outer circumferential surface of the rotor shaft is narrow is relatively small. Therefore, the friction loss between the rotor shaft and the sleeve can be reduced. Therefore, according to the configuration of [6] above, the rotor shaft can be properly supported while reducing the amount of oil supplied to the bearing or while enabling the bearing to be made smaller.
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 is 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
12 ケーシング
14 ロータ軸
15 雄ロータ
15a 軌道
16 ロータ軸
17 雌ロータ
17a 軌道
18 ラジアルすべり軸受
18A ラジアルすべり軸受
18B ラジアルすべり軸受
19 外周面
20 スラスト軸受
24 軸シール部
28 戻りライン
30 バランスピストン
42 バランスピストン室
45 収容空間
50 吸入空間
52 吸入ポート
54 吐出ポート
56 通路
60 スリーブ
60a 端面
60b 端面
61 鍔部
62 軸受面
62a 吸入側端
62b 吐出側端
64 油溜まり部
66 給油路
68 給油孔
69 開口
70 溝
72 凹部
72a 吸入側端
72b 吐出側端
74 底面
76 側壁面
AL 長軸
AS 短軸
EL1 端部
EL2 端部
ES1 端部
ES2 端部
O1 軸中心
O2 軸中心
P0 交点
Pd 吐出圧力
Poil 圧力
Ps 吸入圧力
R1 周方向範囲
1
Claims (6)
軸受面を内周に有するスリーブを含み、前記ロータ軸を回転可能に支持するラジアルすべり軸受と、を備え、
前記スリーブの前記軸受面は、前記ロータ軸の軸方向に直交する断面において、長軸と短軸とによって規定される非円形状の輪郭を有し、
前記軸受面のうち前記長軸の端部を含む部分と前記ロータ軸の外周面との間に形成される油溜まり部に連通する給油路を備える
スクリュ圧縮機。 A rotor shaft;
a radial plain bearing including a sleeve having a bearing surface on an inner circumference thereof and rotatably supporting the rotor shaft;
the bearing surface of the sleeve has a non-circular contour defined by a major axis and a minor axis in a cross section perpendicular to an axial direction of the rotor shaft,
a screw compressor including an oil supply passage communicating with an oil reservoir formed between a portion of the bearing surface including an end of the long shaft and an outer peripheral surface of the rotor shaft;
前記ラジアルすべり軸受は、前記軸方向から視たとき、前記軸受面の前記輪郭の前記短軸が前記吐出ポートと前記ロータ軸の軸中心とを結ぶ方向に沿うように設けられる
請求項1に記載のスクリュ圧縮機。 a discharge port for discharging a fluid compressed by the screw rotor including the rotor shaft;
2. The screw compressor according to claim 1, wherein the radial plain bearing is arranged such that, when viewed from the axial direction, the minor axis of the contour of the bearing surface is aligned along a direction connecting the discharge port and an axial center of the rotor shaft.
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, further comprising a recess provided in the bearing surface, the recess having an opening into the oil supply passage.
請求項3に記載のスクリュ圧縮機。 The screw compressor according to claim 3 , wherein the recess is surrounded by a dam.
前記凹部に開口する前記給油路の開口と前記吸入側端との前記軸方向における距離は、前記開口と前記吐出側端との前記軸方向における距離よりも短い
請求項3に記載のスクリュ圧縮機。 The recess has a suction end and a discharge end which are opposite ends in the axial direction,
The screw compressor according to claim 3 , wherein a distance in the axial direction between an opening of the oil supply passage that opens into the recess and the suction side end is shorter than a distance in the axial direction between the opening and the discharge side end.
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、
前記油分離器からの前記油が前記油溜まり部に供給されるように構成された
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;
Equipped with
A gas compression plant configured such that the oil from the oil separator is supplied to the oil sump.
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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JP2023145218A JP2025038543A (en) | 2023-09-07 | 2023-09-07 | Screw compressors and gas compression equipment |
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Family Applications (1)
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2024
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