水润滑螺旋压缩的制造方法

水润滑螺旋压缩的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种水润滑螺旋压缩机，目的在于解决在使用树脂转子的水润滑螺旋压缩机起动时，当从外部向转子间进行加压供水时，水的消耗和包含于自来水的钙、镁等离子的析出导致的转子的损伤、过滤器的堵塞的问题。该水润滑螺旋压缩机在对压缩机的转子和机械密封进行供水的供水配管、或者将干燥器的冷凝水向压缩机的吸入口回收的冷凝水回收配管的比压缩机的供水部高的位置设置有贮水器，设置有连接贮水器下部与压缩机的吸入口和机械密封的供水部的起动时供水配管和电磁开闭阀。
【专利说明】水润滑螺旋压缩机

【技术领域】
[0001] 本发明涉及起动时能够对树脂转子供水的水润滑螺旋压缩机。

【背景技术】
[0002] 水润滑螺旋压缩机通过对包括壳体和一对公母螺旋转子的压缩室喷射水，作为无 油压缩机能够获得清洁的空气，并且与一直以来使用的干式螺旋压缩机相比，冷却效果和 密封效果更好，因此排出空气温度较低，转速低且性能高。
[0003] 因此，预想今后会在市场上普及，但是因为喷射水，所以需要壳体和转子的防锈。 壳体较多使用耐蚀性高的青铜。转子也同样较多使用耐蚀性高的青铜转子，但是青铜转子 的转子之间的润滑是困难的，因此设置定时齿轮使转子彼此为非接触驱动。转子使用水润 滑性良好的树脂时，能够使转子之间直接驱动，不需要定时齿轮。
[0004] 用树脂转子直接驱动时，还能够减小转子之间的间隙，能够提高性能。此外，不使 用定时齿轮时，也不需要定时齿轮的油润滑机构，因此轴承室周边的结构也变得简单。
[0005] 于是，在使用树脂转子的情况下，运转时利用兼用作水箱的水分离器内的空气压， 将水箱内的水向比水分离器更低压的压缩机的压缩室，利用其压差进行供给。但是，因为起 动时水分离器内没有压力，所以运转开始后，在水分离器内的压力变得比压缩机的水供给 部的压缩室更高之前不供给水，最差的情况下，树脂转子保持干燥的状态无润滑地旋转。通 常，水润滑压缩机的排出压强上升至额定的0. 7MPa需要5?10秒。
[0006] 此外，转子的轴承使用滚动轴承，通过飞溅进行油润滑时，为了防止从轴承室向压 缩室侧的漏油，在各转子的轴承室的压缩室侧，为了进行轴封而使用唇形密封。进而，在转 子轴的压缩室的吸入侧端部，为了防止对压缩室喷射的水向轴承室侧泄漏而使用唇形密 封。关于排出侧端部，因为压缩室与轴承室之间的压差大，所以使用机械密封。因此，为了 对机械密封的固定部件与旋转部件的滑动部也进行润滑和冷却，在运转时利用水分离器与 机械密封的供水部的压差进行供水。
[0007] 但是，起动时与转子间同样，水分离部内没有压力，因此在利用排出空气使水分离 器内的压力上升之前不进行供水。因此，需要设置在起动时向树脂转子的供水部和机械密 封的滑动部的、来自水分离器内的水箱的供水以外的水喷射方法。
[0008] 作为在起动时对水润滑螺旋压缩机的供水部供给水的方法，例如有专利文献1的 方法，其使用外部的加压供水配管，使在该配管设置的电磁开闭阀开闭，对树脂转子之间和 机械密封部供水。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1 :日本特开2000-45947号公报


【发明内容】

[0012] 图6表示用专利文献1具有的外部的加压供水配管对转子之间和机械密封部供水 的方法。外部的加压供水配管32经由第一电磁开闭阀29,在其前方向两个方向分支，一方 与用于从吸入口的开口部向转子间供水的吸入口供水配管12连接，另一方与用于向机械 密封的滑动部供水的配管即第二机械密封供水配管lib连接。按下压缩机的起动按钮时， 使在外部加压供水配管32设置的第一电磁开闭阀29打开在一定时间(例如3秒）进行供 水，起动后使第一电磁开闭阀29关闭，停止供水。该情况下，每次起动时都从外部加压供水 配管32供水，因此存在由于起动时的来自外部(例如自来水)的供水而在水润滑压缩机的使 用期间整体中消费大量的水的课题。
[0013] 此外，在作为外部加压供水配管32使用自来水的情况下，附着在供水部的自来水 干燥时，溶解的钙、镁等离子析出而生成固态物，存在这些固态物附着在转子之间或机械密 封的滑动部时，造成滑动部的损伤、磨耗的课题。进而，这些析出的固态物与循环水一同流 过供水配管16时附着于在供水配管设置的水过滤器20,引起堵塞，因此存在水过滤器的更 换频率增加的课题。
[0014] 进而，起动时的供水量过多时，由于填充在转子内的水而产生液体压缩，存在不能 起动的课题。
[0015] 本发明是为了解决上述课题而提出的，本发明的目的在于节约来自外部的供水 量，防止由于在自来水中含有的钙、镁等离子的析出而产生的固态物的侵入所引起的转子、 机械密封的损伤、磨耗，防止由于供水过多引起的液体压缩而导致不能起动。
[0016] 解决技术问题的技术方案
[0017] 为了解决上述课题，本发明在供水配管中比压缩机的供水位置高的位置设置有贮 水器，在贮水器的上部配置有供水配管的贮水器入口管和贮水器出口管，并且在贮水器的 下部设置有与压缩机的吸入口和机械密封的供水部连接的具有电磁开闭阀的起动时供水 配管。
[0018] 此外，在设置于排出配管的干燥器的冷凝水回收配管中，在比压缩机的供水位置 高的位置设置有贮水器，在贮水器的上部配置有冷凝水回收配管的贮水器入口管和贮水器 出口管，并且在贮水器的下部设置有与压缩机的吸入口和机械密封的供水部连接的具有电 磁开闭阀的起动时供水配管。进而，在贮水器的上部侧面设置有通到贮水器的入口配管和 出口配管。此外，设置使在上述起动时供水配管设置的电磁开闭阀基于设定时间进行开/ 闭动作的控制装置。
[0019] 发明效果
[0020] 根据本发明的对树脂转子之间和机械密封的滑动部供水的起动时供水方法，预先 贮存在内部循环的水，在起动时进行供水，因此无需在每次起动时从外部供水，能够减少自 来水的消费量。
[0021] 此外，因为供给水分离器内的循环水和干燥器的冷凝水，所以能够防止从外部供 给的自来水中含有的钙、镁等离子的析出物向转子的啮合部、机械密封的滑动部的侵入所 造成的损伤、磨耗和短期内的水过滤器的堵塞。进而因为能够控制起动时的供水量，所以具 有能够避免由于起动时供水过多而产生的转矩增加所造成的不能起动、由于粘性增加而发 生的供水不足的优点。

【专利附图】

【附图说明】
[0022] 图1是表示本发明的实施例1的单元配管系统图。
[0023] 图2是表示本发明的实施例2的单元配管系统图。
[0024] 图3是表示本发明的实施例3的贮水器的配管图。
[0025] 图4是表示本发明的实施例4的表示供水量的调节方法的流动模式图。
[0026] 图5是表示水润滑螺旋压缩机的结构的水平方向截面图。
[0027] 图6是表示现有的供水系统的单元配管系统图。

【具体实施方式】
[0028] 说明本发明的实施例1。图5表示水润滑螺旋压缩机的结构。水润滑螺旋压缩机 1的一对公转子5a和母转子5b的吸入侧轴端部被圆筒滚柱轴承7支承，排出侧轴端部被组 合角接触轴承6支承，在相互啮合的状态下收纳在壳体36中。轴承通过设置于轴的飞溅部 件44的旋转，使在分别设置于吸入侧和排出侧的储油部中填充的油向轴承间隙飞溅而进 行润滑。在壳体36设置有吸入口 2和排出口 45,从吸入口吸入的空气向由公转子和母转子 形成的压缩室填充，压缩室的容积随着转子的旋转而减少，从而空气被压缩。之后，通过转 子的旋转，压缩室向排出侧端面方向移动，在排出室开口，从而使压缩室内的空气向排出口 45排出。
[0029] 在该压缩工序中，压缩室到达设置在壳体36的供水位置时，从转子喷射配管10供 给的水从设置在供水位置的水喷射孔向压缩室喷射。之后空气和水被一同压缩，从排出口 45被一同排出。将唇形密封9设置于在转子的吸入侧轴设置的轴承7的转子侧，防止轴承 室的油混入转子侧。此外，在转子的吸入端面侧，为了防止向转子喷射的水向轴承室泄漏而 混入润滑油，设置有唇形密封9。转子的吸入侧端部形成有吸入口，压力不会升高，因此能够 通过唇形密封进行轴封。
[0030] 同样将唇形密封9设置于在转子的排出侧轴设置的轴承6的转子侧，防止轴承室 的油混入转子侧。此外，在转子的排出端面侧，为了防止向转子喷射的水与压缩空气一同向 轴承室泄漏，设置有机械密封8。因为转子的排出端面侧被施加了接近排出压的压强，所以 唇形密封可能由于气体压强而在唇部产生损伤。机械密封8通过固定于外壳的固定部件和 安装在轴上且与轴一同旋转的旋转部件在密封面上滑动而进行密封。因此，运转中机械密 封的密封面通过来自第一机械密封供水配管1 la的供水被润滑。向吸入口 2开口的吸入口 供水配管12是用于在起动时向转子间供水的配管。第二机械密封供水配管lib同样是用 于在起动时对机械密封的滑动部供水的配管。
[0031] 接着，用图6说明现有技术中起动时向转子之间和机械密封部供水的供水方法。 水润滑螺旋压缩机1被与公转子的轴端直接连结的电动机13驱动，从具有吸入过滤器3和 吸入卸载器4的吸入口 2吸入大气中的空气，在由转子槽形成的压缩室中压缩，与途中从转 子喷射配管10喷射的水一同从排出口被排出。被排出的空气和水在排出流路43中旋转的 同时流入设置在水润滑螺旋压缩机下部的水分离器14内，使水和空气分离。水贮存在水分 离器14内的下部的水箱15中，运转时由于水分离器内的压力，水箱15的水通过供水配管 16,在配置于压缩机单元35的上部的水冷却器21被冷却风扇22冷却至容许温度以下后， 通过水过滤器20将混入物过滤后，从转子喷射配管10向压缩机的压缩室供水。转子喷射 配管10在途中分支，与第一机械密封供水配管11a连接，从第一机械密封供水配管11a向 机械密封的滑动部进行供水。
[0032] 被压缩后的空气从水分离器上部的排出配管24被排出，在调压单向阀25成为超 过设定压的压强时被排出。其前端与干燥器27连接，压缩空气被冷却，水分冷凝直到成为 露点温度的饱和蒸气压，干燥后的压缩空气从压缩空气供给线路被排出。在干燥器中冷凝 后的冷凝水贮存在干燥器的箱中，定期地从在干燥器的箱设置的排水管通过设置于排水管 的电磁开闭阀39的开闭动作而被排水。
[0033] 此处，说明现有的起动时向转子之间和机械密封的滑动部供水的供水方法。通常 能够考虑使用自来水配管。为了水箱15的补给而设置的外部加压供水配管32经由第一电 磁开闭阀29与连接到水润滑螺旋压缩机1的吸入口 2的吸入口供水配管12和向机械密封 的滑动部供水的第二机械供水配管lib连接。
[0034] 起动时，打开第一电磁开闭阀29,开始对转子之间和机械密封的滑动部供水，经过 一定时间后关闭第一电磁开闭阀29后，使水润滑螺旋压缩机起动。
[0035] 从而，根据本方法，因为每次起动时进行来自外部的供水，所以使用自来水的情况 下，水的消费量增加。此外，自来水中含有钙、镁等离子，这些离子在供水部中析出，存在析 出物侵入转子的啮合部、机械密封的滑动部，导致损伤和磨耗的情况。
[0036] 进而，在供水量过多的情况下，存在起动时发生液体压缩，不能起动的情况。
[0037] 对于本发明的实施例1用图1详细地进行说明。在水润滑螺旋压缩机1的水分离 器14的下部的水箱15中贮存的水，在运转时由于水分离器内的压力而通过与水箱15连接 的供水配管16,在设置于压缩机单元35的上部的水冷却器21被冷却至容许温度以下后，从 与设置在比水润滑螺旋压缩机1的供水部更高的位置的贮水器18的上部连接的水冷却器 出口配管17前端的贮水器入口管31流入贮水器18内，充满贮水器18。进而，在贮水器18 的上部连接有贮水器出口配管23,从贮水器18溢流的水通过贮水器出口配管23在水过滤 器20将混入物过滤后，从水润滑螺旋压缩机1的转子喷射配管10向转子之间供水。
[0038] 此外，转子喷射配管10在近处分支，与第一机械供水配管11a连接，对机械密封的 滑动部进行供水。向转子之间供给的水与压缩空气一同从排出口排出，通过旋转的排出流 路43在水分离器14内与空气分离，贮存到水分离器内的下部的水箱15中。使水分离后的 空气从与水分离器14的上部连接的排出配管24排出，通过调压单向阀25成为设定压以上 的压强时排出。通常，设定压是〇.5Mpa。在其前方通过干燥器27,排出空气中的雾状的水 分被冷凝至露点温度，除湿后的空气向排出线路排出。干燥器27的冷凝水箱设置有冷凝水 回收配管19,通过第四电磁开闭阀40与水润滑螺旋压缩机1的吸入口 2连接。通过使第四 电磁开闭阀40根据来自控制装置37的信号定期地开闭，干燥器27的冷凝水被吸向压强比 大气压低的吸入口。被吸向吸入口 2的冷凝水向转子的压缩室填充，之后，从排出口向水分 离器14排出，在压缩机中循环。
[0039] 起动时通过打开与贮水器18的下部连接的起动时供水配管30前方的第二电磁开 闭阀33,在运转中使充满的贮水器18的水从其前方连接的吸入口供水配管12和第二机械 密封供水配管11b，利用落差能量(势能）向各转子之间和机械密封的滑动部进行供水。
[0040] 通常，起动时需要的供水量，根据试验结果是5升/分钟左右。水分离器的压力上 升到利用压力开始供水的时间是5?10秒，因此为了获得起动时需要的供水时间的贮水器 的容积是约1升以上即可。此外，设贮水器18与水润滑螺旋压缩机1的供水部的落差是lm 时，起动时的供水配管内径是约5mm即可。此外，在压缩机单元35设置有用于在水箱15的 水不足时进行补给的外部加压供水配管32,经由第一电磁开闭阀29与吸入口 2连接。
[0041] 运转时水分离器14的水箱15的水位低于基准范围时，由控制装置37使第一电磁 开闭阀29打开，从而使外部加压供水配管32 (自来水配管）的水从压缩机的吸入口 2被吸 入，最终向水分离器14的水箱15填充。
[0042] 根据本发明，运转时在贮水器18内填充水，停止时水也被维持，因此能够在起动 时对压缩机的转子之间和机械密封的滑动部供给贮水器18内的水。
[0043] 从而，无需在每次起动时从外部加压供水配管（自来水配管）32供水，能够节约水 的消费。此外，因为供给水箱15内的水，所以不存在使用自来水时的钙、镁等离子的增加， 不会在供水部由于离子的析出而生成析出物，侵入转子之间、机械密封的滑动部从而产生 损伤和磨耗。
[0044] 进而，因为来自贮水器18的供水是通过落差能量进行的，所以只要适当地设定供 水的配管径，就不会发生供水过多引起的转子的液体压缩，也不会发生不能起动的状况。此 夕卜，将贮水器18配置到比压缩机的供水部更高的位置时，能够在起动时向转子之间和机械 密封的滑动部供水，因此也可以不将图1所示的水冷却器配置到压缩机单元的上部，包括 其他设备在内，布局的自由度增加。
[0045] 此外，来自贮水器18的起动时供水配管30与作为运转中的供水配管的贮水器出 口配管23分开设置，因此起动后，通过关闭第二电磁开闭阀33,能够使得不会从吸入口吸 入运转中被加热的水，不会发生性能降低。此外，水润滑螺旋压缩机在运转时，从吸入口供 给比吸入空气更高温度的水时，因为在吸入时被加热，空气密度降低，所以有性能降低的倾 向。
[0046] 用图2说明实施例2。图2的压缩机单兀35的供水和排出配管系统与图1所不 的实施例相同，对于相同的部分标注相同的附图标记。图2的特征在于将在起动时供水的 贮水器18设置于在排出配管设置的干燥器27的冷凝水回收配管19。与干燥器的冷凝水 箱连接的冷凝水回收配管19在其前端作为贮水器入口管31，连接在设置于比压缩机的供 水部高的位置的贮水器18的上表面，在贮水器18的上表面安装的贮水器出口配管23通过 第四电磁开闭阀40,连接于与压缩机的吸入口 2连接的吸入口供水配管12。吸入口供水配 管12在吸入口 2的接合部之前分支，也与第二机械密封供水配管lib连接。此外，在贮水 器18的下部设置有通过第二电磁开闭阀33与吸入口供水配管12连接的起动时供水配管 30 〇
[0047] 运转中使起动时供水配管30的第二电磁开闭阀33和贮水器出口配管23的第四 电磁开闭阀40关闭时，在干燥器27中冷凝的冷凝水在贮水器18中蓄积，因此通过在液面 到达上表面的时刻使贮水器出口配管23的第四电磁开闭阀40打开，使冷凝水被回收到压 缩机的吸入口 2。
[0048] 通过在回收贮水器18的溢流的冷凝水的时刻使贮水器出口配管23的第四电磁开 闭阀40关闭，能够防止排出空气的泄漏。因为压缩机停止时贮水器18内充满冷凝水，所以 通过在起动时打开起动时供水配管30的第二电磁开闭阀33,贮水器18内的冷凝水通过吸 入口供水配管12向压缩机的吸入口 2供水，通过第二机械供水配管lib向机械密封的滑动 部供水。
[0049] 起动后关闭起动时供水配管30的第二电磁开闭阀33,由此成为通常的干燥器27 的冷凝水回收动作。
[0050] 根据本发明，无需在每次起动时从外部加压供水配管32供给水，因此能够节约 水。此外，通过使用冷凝水能够防止钙、镁等离子的析出，能够防止转子之间、机械密封的滑 动部发生损伤和磨耗。此外，与实施例1同样不会由于供水过多所引起的转子内的液体压 缩而不能起动。
[0051] 用图3说明实施例3。图3表示用于使贮水器18充满水的其他溢流结构。使作为 通到贮水器18的入口管的水冷却器出口配管17的前端的贮水器入口管31和贮水器出口 配管23接合于贮水器18的侧面上部，从贮水器入口管31流入的水充满贮水器18,水面到 达贮水器出口配管23的位置。之后流入的水从贮水器出口配管23流出。从而，在停止的 时刻，水总是充满至贮水器18的上表面，能够进行起动时的供水。
[0052] 用图4说明实施例4。图4表示来自贮水器18的供水量的控制方法。在粘度由于 起动条件、温度的不同而变化时，使电磁开闭阀在起动时间的期间不是打开，而是以一定时 间反复进行开闭，从而能够控制供水量。该情况下，与在起动时间tall的期间均为打开的 情况相比供水量降低，因此预先使供水配管的直径例如是能够获得最大流量的尺寸，以电 磁开闭阀的打开时间tl和关闭时间t2的比例设定供水量。
[0053] 附图标记说明
[0054] 1 水润滑螺旋压缩机 2 吸入口 3 吸入过滤器 4 吸入卸载器 5 螺旋转子 5a 公转子 5b 母转子 6 排出侧轴承 7 吸入侧轴承 8 机械密封 9 唇形密封 10 转子喷射配管 11a第一机械密封供水配管 11b第二机械密封供水配管 12 吸入口供水配管 13 电动机 14 水分离器 15 水箱 16 供水配管 17 水冷却器出口配管
[0055] 18 贮水器 19 冷凝水回收配管 20 水过滤器 21 水冷却器 22 冷却风扇 23 贮水器出口配管 24 排出配管 25 调压单向阀 26 水冷却器入口配管 27 干燥器 29 第一电磁开闭阀 30 起动时供水配管 31 贮水器入口管 32 外部加压供水配管 33 第二电磁开闭阀 34 排气管开闭阀 35 压缩机单元 36 壳体 37 控制装置 38 信号线 39 第三电磁开闭阀 40 第四电磁开闭阀 43 排出流路 44 飞漉部件 45 排出口
【权利要求】
1. 一种水润滑螺旋压缩机，其特征在于： 一对公母树脂螺旋转子的两端被轴承支承，由机械密封将螺旋转子的排出侧端面与排 出侧轴承室之间密封，该一对公母树脂螺旋转子收纳在具有吸入口和排出口的壳体内，该 水润滑螺旋压缩机具有对压缩机的压缩室和机械密封的滑动部供给在水分离器内的水箱 中贮存的水的供水配管，具有将所述排出口和所述水分离器连接的排出流路， 该水润滑螺旋压缩机中，在所述供水配管中比压缩机的供水位置高的位置设置有贮水 器，并且在贮水器的上部的上表面设置有通到贮水器的入口配管和出口配管，在贮水器的 下部设置有与压缩机的吸入口和机械密封的供水部连接的起动时供水配管，在起动时供水 配管中设置有电磁开闭阀。
2. -种水润滑螺旋压缩机，其特征在于： 一对公母树脂螺旋转子的两端被轴承支承，由机械密封将螺旋转子的排出侧端面与排 出侧轴承室之间密封，该一对公母树脂螺旋转子收纳在具有吸入口和排出口的壳体内，该 水滑润螺旋压缩机具有对压缩机的压缩室和机械密封的滑动部供给水分离器内的水箱中 贮存的水的供水配管，具有将所述排出口和所述水分离器连接的排出流路，具有与水分离 器的水和空气分离后的上部空间连接、通过干燥器后与压缩空气的排出线路连接的排出配 管， 该水润滑螺旋压缩机中设置有将所述干燥器和所述压缩机的吸入口连接的冷凝水回 收配管，在所述冷凝水回收配管中的比压缩机的供水位置高的位置设置有贮水器，并且在 贮水器上部的上表面设置有通到贮水器的入口配管和出口配管，在贮水器的下部设置有与 压缩机的吸入口和机械密封的供水部连接的起动时供水配管，在起动时供水配管中设置有 电磁开闭阀。
3. 如权利要求1或2所述的水润滑螺旋压缩机，其特征在于： 在所述贮水器的上部侧面设置有通到贮水器的入口配管和出口配管。
4. 如权利要求1或2所述的水润滑螺旋压缩机，其特征在于： 起动时供水配管使用能够获得最大流量的配管直径，起动时供水配管的电磁开闭阀以 由控制装置设定的时间进行接通/断开即开闭动作，能够控制起动时的供水量。
【文档编号】F04C18/16GK104100529SQ201410052443
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2013年4月12日
【发明者】武田文夫, 笠原雅之, 松坂岳广, 野崎务, 田中英晴 申请人:株式会社日立产机系统