专利名称：螺旋式蒸汽机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种螺旋式蒸汽机械，其对蒸汽进行压缩或者将蒸汽的膨胀力转变为旋转力。
背景技术：
在以蒸汽为处置流体的螺旋式蒸汽机械中，充满蒸汽的转子室和轴承等的润滑油室之间被轴封。这里，作为在压缩机等旋转机械中使用的轴封构造，例如公知专利文献1、2 中所述的构造。在专利文献1中记载一种轴封技术，其向旋转轴和密封环的间隙压入高压的液体，由压入的液体的压力顶回泄漏气体(leak gas)。此外，在专利文献2中记载一种轴封技术，其向旋转轴和密封环的间隙压入密封气体，由压入的密封气体的压力顶回泄漏气体。(现有技术文献)(专利文献)专利文献1 日本特开昭53-81868号公报专利文献2 日本特开昭62-1M364号公报专利文献1、2所述的轴封技术都是用流体顶回泄漏气体。在该轴封技术的情况下，需要注意压入的流体的压力和处置流体(被压缩流体或者被膨胀流体)的压力之间的关系。处置流体的压力变化，根据机器规格其压力有多种多样。当压入的流体的压力与处置流体的压力相比过高时，存在通过旋转轴和密封环的间隙的压入流体的流量变得过大的问题。相反，当压入的流体的压力比处置流体的压力低时，轴封变得不充分从而处置流体泄漏。另一方面，在以蒸汽为处置流体的螺旋式蒸汽机械中，当泄漏蒸汽或者其凝结水浸入润滑油室时，可能引起润滑油的劣化、轴承的润滑不良等。因此，需要可靠地使泄漏蒸汽不浸入润滑油室。
发明内容
本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于提供一种螺旋式蒸汽机械，其具有轴封构造，所述轴封构造可以与处置流体即蒸汽的压力无关地防止泄漏蒸汽向润滑油室浸入。本发明者们为了解决所述问题而锐意研究，结果是通过从转子室(蒸汽室)侧朝向润滑油室侧依次配置第一环状密封部件、第二环状密封部件、第三环状密封部件，且在与第一环状密封部件和第二环状密封部件之间的第一密封空间连通的第一孔上安装凝结器， 由此，可以解决所述问题。基于该见解而完成本发明。S卩，本发明为一种螺旋式蒸汽机械，其具有螺旋转子，其被收容于在机壳内形成的转子室内，并压缩蒸汽或者将蒸汽的膨胀力转换为旋转力；第一环状密封部件、第二环状密封部件以及第三环状密封部件，它们在所述转子室与形成在机壳内的润滑油室之间，从转子室侧朝向润滑油室侧依次排列配置；第一孔，其形成在机壳上，与所述第一环状密封部件和所述第二环状密封部件之间的第一密封空间连通；第二孔，其形成在机壳上，与所述第二环状密封部件和所述第三环状密封部件之间的第二密封空间连通；以及凝结器，其安装于所述第一孔，使从转子室侧向所述第一密封空间泄漏的蒸汽凝结。根据该构成，泄漏蒸汽在凝结器凝结，由此第一密封空间的压力下降，蒸汽经由第一孔从第一密封空间漏出。由此，防止泄漏蒸汽向润滑油室的浸入。进而，第一密封空间的压力由于泄漏蒸汽凝结从而相比于第二密封空间的压力下降，所以空气从第二密封空间进入第一密封空间。其结果是，该空气起到将即将要向润滑油室侧超过第二环状密封部件的泄漏蒸汽顶回的作用，由此，防止泄漏蒸汽向润滑油室的浸入。并且，假如在凝结器的能力过大的情况下，仅泄漏蒸汽的漏出量变大，不会对螺旋式蒸汽机械的其他部分产生不良影响。即，只要使凝结器的能力(凝结能力)具有某种程度的富余，就能够与处置流体即蒸汽的压力无关地可靠防止泄漏蒸汽向润滑油室浸入。此外，在本发明中优选所述凝结器具有接受蒸汽供应的主体容器以及在该主体容器内设置的制冷剂管，在所述主体容器的排出口安装有排水收集器。根据这样的构成，凝结水积存在主体容器中，利用该积存的凝结水可以防止空气从外部流入第一孔。其结果是，可以使第一密封空间的压力进一步降低。此外，由于仅凝结水从凝结器排出，所以不需要泄漏蒸汽的处理。进而，在本发明中优选所述凝结器具有接受制冷剂供应的主体容器以及在该主体容器内设置的蒸汽管，在所述蒸汽管的排出口安装有吸引蒸汽及其凝结水的喷射器。根据这样的构成，通过喷射器强制吸引蒸汽及其凝结水，由此，可以使第一密封空间的压力进一步降低。此外，不特别需要凝结器的主体容器内的液面管理。进而，由于不需要特别注意凝结器的主体容器内的液面变动，所以可以减小主体容器的容量，即，可以形成紧凑的凝结器。进而，在本发明中优选所述螺旋式蒸汽机械具有空气供应机构，所述空气供应机构安装于所述第二孔，并向所述第二密封空间供应加压空气。根据这样的构成，可以提高第二密封空间的压力。通过提高第二密封空间的压力， 由此将即将要向润滑油室侧超过第二环状密封部件的泄漏蒸汽顶回转子室侧的作用进一步提尚。发明效果根据本发明，在以蒸汽为处置流体的螺旋式蒸汽机械中，可以与蒸汽的压力无关地防止泄漏蒸汽向其润滑油室浸入。
图1是表示本发明的第一实施方式的螺旋式蒸汽压缩机的侧剖面图；图2是表示本发明的第二实施方式的螺旋式蒸汽压缩机的一部分的详细侧剖面图3是表示本发明的第三实施方式的螺旋式蒸汽压缩机的一部分的详细侧剖面图。1-螺旋式蒸汽压缩机；2-机壳；3-螺旋转子；4-转子轴；5-转子室；6-第一环状密封部件；7-第二环状密封部件；8-第三环状密封部件；9-凝结器；11-第一密封空间；12-第二密封空间；15-第一孔；16-第二孔；18-排水收集器；23-润滑油室。
具体实施例方式以下，参照
用于实施本发明的方式。在以下的说明中，表示在压缩蒸汽的螺旋式蒸汽压缩机中适用本发明的轴封构造的例子，但是本发明的轴封构造也可以适用于将蒸汽的膨胀力转换为旋转力的螺旋式蒸汽膨胀机(螺旋膨胀器)。(第一实施方式)如图1所示，螺旋式蒸汽压缩机1具有雌雄一对的螺旋转子3 ；转子轴4，其与螺旋转子3的一方的转子(雄转子)同轴设置；以及电机(未图示)，其使转子轴4旋转。螺旋转子3被收容于在机壳2上形成的转子室5中。在机壳2上设置有吸入流路13和排出流路14，所述吸入流路13将要压缩的蒸汽供应到转子室5，所述排出流路14排出通过螺旋转子3在转子室5内压缩的蒸汽。从吸入流路13供应的蒸汽被螺旋转子3压缩为例如 0. 5MPa后，从排出流路14排出。并且，也可以是不具有雌雄一对的螺旋转子3 (双转子)，而具有1个螺旋转子(单转子)的螺旋式蒸汽压缩机。在机壳2中设置润滑油室23。在润滑油室23中收容支承转子轴4的轴承10，并填充有润滑用的油。在此，在润滑油室23和转子室5之间形成的空间中，从转子室5侧朝向润滑油室23侧，依次隔开规定的间隔而配置有第一环状密封部件6、第二环状密封部件7 以及第三环状密封部件8。利用在转子轴4和机壳2之间的间隙配置的上述的第一环状密封部件6、第二环状密封部件7以及第三环状密封部件8，形成密封空间。将第一环状密封部件6和第二环状密封部件7之间的空间称为第一密封空间11，将第二环状密封部件7和第三环状密封部件8 之间的空间称为第二密封空间12。
这里，在最靠近转子室5的位置配置的第一环状密封部件6优选是非接触式密封部件。这是因为来自转子室5的高温的泄漏蒸汽要浸入第一环状密封部件6和转子轴4的间隙，并且高温的泄漏蒸汽接触到第一环状密封部件6本身。当使用接触式密封部件作为第一环状密封部件6时，其劣化速度大，在短期间内密封功能下降。在离转子室5最远(最靠近润滑油室2 的位置处配置的第三环状密封部件8是接触式密封部件或者非接触式密封部件。在第一环状密封部件6和第三环状密封部件8之间设置的第二环状密封部件7是非接触式密封部件。作为非接触式密封部件，例举有迷宫密封件(，li U > 7〉一 > )、粘性密封件 (m 二 v-^ )等。作为接触式密封部件，例举有唇式密封件、0形圈等。第一环状密封部件6、第二环状密封部件7以及第三环状密封部件8例如分别为迷宫密封件、粘性密封件以及唇式密封件。此外，在机壳2上开设有第一孔15以及第二孔16，所述第一孔15用于连通外部和第一密封空间11，所述第二孔16用于连通外部和第二密封空间12。图1(b)是图1(a)的A部详细图。如图1(b)所示，在与第一密封空间11相反一侧的第一孔15的端部，经配管17安装凝结器9。并且，图1(a)、图1(b)为用于说明本发明的模式图，并不是将实际的产品图纸化。配管17用于表示第一孔15和凝结器9由配管连接，而不是原封不动地表示实际的配管。第二孔16向大气开放。凝结器9具有接受蒸汽供应的主体容器9a以及在主体容器9a内设置的制冷剂管 %。此外，在主体容器9a的排出口 9c上安装有排水收集器18。排水收集器18是在主体容器9a的内部积聚凝结水，利用该凝结水对外部(大气空间)和第一密封空间11之间进行水封的部件。在制冷剂管9b中例如流通有水。主体容器9a的形状例如为筒状。(轴封原理)在转子室5内被螺旋转子3压缩的高温的蒸汽的一部分从转子轴4和第一环状密封部件6之间的间隙泄漏到第一密封空间11。泄漏到第一密封空间11的泄漏蒸汽(泄漏蒸汽)，经由第一孔15以及配管17流入凝结器9的主体容器9a。该泄漏蒸汽被流通于制冷剂管9b中的水冷却而凝结。泄漏蒸汽通过凝结，其体积锐减，其结果是，第一密封空间11 的压力下降到大气压以下。由此，从转子轴4和第一环状密封部件6之间的间隙泄漏出来的泄漏蒸汽从第一密封空间11经由第一孔排出至凝结器9的主体容器9a。其结果是，防止泄漏蒸汽向润滑油室23浸入。此外，由于第一密封空间11的压力下降到大气压以下，所以空气从由大气压管理的第二密封空间12进入第一密封空间11。该空气起到将即将要从转子轴4和第二环状部件7之间的间隙泄漏到润滑油室23侧的泄漏蒸汽顶回的作用，由此， 也防止泄漏蒸汽向润滑油室23浸入。此外，在凝结器9上安装排水收集器18。通过该排水收集器18，凝结水积聚在凝结器9的主体容器9a中，利用该积聚的凝结水可以防止空气从外部经主体容器9a流入第一孔15。其结果是，可以使第一密封空间11的压力进一步降低。此外，由于通过排水收集器18仅凝结水从凝结器9排出(蒸汽气体不排出)，所以不需要进行泄漏蒸汽的处理。并且，在通过如专利文献1、2所述那样的轴封流体顶回泄漏气体的轴封技术中， 当压入的轴封流体的压力与处置流体(例如，蒸汽)的压力相比过高时，存在通过旋转轴和密封环的间隙的轴封流体的流量变得过大的问题。相反，当轴封流体的压力比处置流体的
6压力低时，轴封变得不充分从而处置流体泄漏。但是，在本发明的情况下，假如在凝结器9 的能力(凝结能力)过大的情况下，仅泄漏蒸汽的泄漏量变大，不会对螺旋式蒸汽压缩机的其他部分产生不良影响。即，只要使凝结器9的能力(凝结能力)具有某种程度的富余，就能够与处置流体即蒸汽的压力无关地可靠防止泄漏蒸汽向润滑油室23浸入。(第二实施方式)参照图2说明第二实施方式的螺旋式蒸汽压缩机201。第二实施方式的螺旋式蒸汽压缩机201与第一实施方式的螺旋式蒸汽压缩机1的不同点在于凝结器的构造以及在第二实施方式中不使用排水收集器18而使用喷射器22这一点。在第二实施方式中，由喷射器22强制吸引泄漏蒸汽及其凝结水。如图2所示，经配管17安装在第一孔15上的凝结器20具有接受制冷剂供应的主体容器20a以及在主体容器20a内设置的蒸汽管20b。供应到主体容器20a的制冷剂例如为水，主体容器20a的形状例如为筒状。主体容器20a内的蒸汽管20b与配管17连通，其排出口经配管21安装到喷射器22上。并且，配管17、蒸汽管20b以及配管21从上游侧以该顺序被连接起来，配管17与主体容器20a不连通，同样地，主体容器20a与配管21不连通。第二孔16与第一实施方式同样向大气开放。喷射器22具有主体22a以及喷嘴22b，喷嘴22b的前端插入主体22a。主体2 例如为筒状。构成为从喷嘴22b的前端将空气、水等流体喷出到主体22a内。通过从喷嘴 22b的前端喷出的流体，主体22a内变为负压，泄漏蒸汽及其凝结水被强制吸引。根据本实施方式，通过由喷射器22强制吸引泄漏蒸汽及其凝结水，由此可以令第一密封空间11的压力进一步降低。此外，在第一实施方式中，由于是水封，所以需要管理凝结器9的主体容器9a内的液面水平，但是在本实施方式的情况下，由于采用利用喷射器22 的强制吸引的方法，所以不需要水封。即，不需要凝结器20内的液面管理。此外，在本实施方式的情况下，由于如第一实施方式那样不需要特别注意凝结器的主体容器内的液面变动，所以可以减小主体容器20a的容量，可以形成紧凑的凝结器20。(第三实施方式)参照图3说明第三实施方式的螺旋式蒸汽压缩机301。本实施方式的螺旋式蒸汽压缩机301在设置于第一实施方式的螺旋式蒸汽压缩机1的机壳2的第二孔16安装空气供应机构19。空气供应机构19具有空气管18以及调节器19，调节器19安装在空气管18上。 调节器19由减压阀、雾分离器(S 7卜一夕)、过滤器等组成。利用空气供应机构 19将来自省略图示的空气压缩机的空气经第二孔16供应到第二密封空间12。利用来自空气供应机构19的空气，在第二密封空间12稍微产生压力，由此顶回将要从转子轴4和第二环状密封部件7之间的间隙泄漏到润滑油室23侧的泄漏蒸汽。根据本实施方式，将即将要向润滑油室23侧超过第二环状密封部件7的泄漏蒸汽顶回转子室5侧的作用，比第一实施方式的情况(将第二孔16向大气开放的情况)提高。以上，说明了本发明的实施方式，但是，本发明不限定于上述的实施方式，可以在权利要求所述的范围内进行各种各样改变来实施。
权利要求
1.一种螺旋式蒸汽机械，其具有螺旋转子，其被收容于在机壳内形成的转子室内，并压缩蒸汽或者将蒸汽的膨胀力转换为旋转力；第一环状密封部件、第二环状密封部件以及第三环状密封部件，它们在所述转子室与形成在机壳内的润滑油室之间，从转子室侧朝向润滑油室侧依次排列配置；第一孔，其形成在机壳上，与所述第一环状密封部件和所述第二环状密封部件之间的第一密封空间连通；第二孔，其形成在机壳上，与所述第二环状密封部件和所述第三环状密封部件之间的第二密封空间连通；以及凝结器，其安装于所述第一孔，使从转子室侧向所述第一密封空间泄漏的蒸汽凝结。
2.如权利要求1所述的螺旋式蒸汽机械，其特征在于，所述凝结器具有接受蒸汽供应的主体容器以及在该主体容器内设置的制冷剂管，在所述主体容器的排出口安装有排水收集器。
3.如权利要求1所述的螺旋式蒸汽机械，其特征在于，所述凝结器具有接受制冷剂供应的主体容器以及在该主体容器内设置的蒸汽管，在所述蒸汽管的排出口安装有吸引蒸汽及其凝结水的喷射器。
4.如权利要求1 3的任意一项所述的螺旋式蒸汽机械，其特征在于，所述螺旋式蒸汽机械具有空气供应机构，所述空气供应机构安装于所述第二孔，并向所述第二密封空间供应加压空气。
全文摘要
提供一种螺旋式蒸汽机械，其与处置流体即蒸汽的压力无关地可以防止泄漏蒸汽向润滑油室浸入。螺旋式蒸汽压缩机(1)具有螺旋转子(3)，其被收容在机壳(2)上形成的转子室(5)内并压缩蒸汽；以及第一环状密封部件(6)、第二环状密封部件(7)和第三环状密封部件(8)，它们在转子室和润滑油室(23)之间且从转子室侧朝向润滑油室侧依次排列配置。在机壳上形成第一孔(15)以及第二孔(16)，所述第一孔与所述第一环状密封部件和所述第二环状密封部件之间的第一密封空间(11)连通，所述第二孔与所述第二环状密封部件和所述第三环状密封部件之间的第二密封空间(12)连通。在第一孔安装凝结器(9)，第二孔向大气开放。
文档编号F01D11/00GK102373966SQ20111016925
公开日2012年3月14日 申请日期2011年6月17日 优先权日2010年7月1日
发明者桑原英明 申请人:株式会社神户制钢所