專利名稱:螺旋式蒸汽機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種螺旋式蒸汽機(jī)械,其對(duì)蒸汽進(jìn)行壓縮或者將蒸汽的膨脹力轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)力。
背景技術(shù):
在以蒸汽為處置流體的螺旋式蒸汽機(jī)械中,充滿蒸汽的轉(zhuǎn)子室和軸承等的潤(rùn)滑油室之間被軸封。這里,作為在壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械中使用的軸封構(gòu)造,例如公知專利文獻(xiàn)1、2 中所述的構(gòu)造。在專利文獻(xiàn)1中記載一種軸封技術(shù),其向旋轉(zhuǎn)軸和密封環(huán)的間隙壓入高壓的液體,由壓入的液體的壓力頂回泄漏氣體(leak gas)。此外,在專利文獻(xiàn)2中記載一種軸封技術(shù),其向旋轉(zhuǎn)軸和密封環(huán)的間隙壓入密封氣體,由壓入的密封氣體的壓力頂回泄漏氣體。(現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn))(專利文獻(xiàn))專利文獻(xiàn)1 日本特開昭53-81868號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開昭62-1M364號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)1、2所述的軸封技術(shù)都是用流體頂回泄漏氣體。在該軸封技術(shù)的情況下,需要注意壓入的流體的壓力和處置流體(被壓縮流體或者被膨脹流體)的壓力之間的關(guān)系。處置流體的壓力變化,根據(jù)機(jī)器規(guī)格其壓力有多種多樣。當(dāng)壓入的流體的壓力與處置流體的壓力相比過高時(shí),存在通過旋轉(zhuǎn)軸和密封環(huán)的間隙的壓入流體的流量變得過大的問題。相反,當(dāng)壓入的流體的壓力比處置流體的壓力低時(shí),軸封變得不充分從而處置流體泄漏。另一方面,在以蒸汽為處置流體的螺旋式蒸汽機(jī)械中,當(dāng)泄漏蒸汽或者其凝結(jié)水浸入潤(rùn)滑油室時(shí),可能引起潤(rùn)滑油的劣化、軸承的潤(rùn)滑不良等。因此,需要可靠地使泄漏蒸汽不浸入潤(rùn)滑油室。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述情況而提出,其目的在于提供一種螺旋式蒸汽機(jī)械,其具有軸封構(gòu)造,所述軸封構(gòu)造可以與處置流體即蒸汽的壓力無關(guān)地防止泄漏蒸汽向潤(rùn)滑油室浸入。本發(fā)明者們?yōu)榱私鉀Q所述問題而銳意研究,結(jié)果是通過從轉(zhuǎn)子室(蒸汽室)側(cè)朝向潤(rùn)滑油室側(cè)依次配置第一環(huán)狀密封部件、第二環(huán)狀密封部件、第三環(huán)狀密封部件,且在與第一環(huán)狀密封部件和第二環(huán)狀密封部件之間的第一密封空間連通的第一孔上安裝凝結(jié)器, 由此,可以解決所述問題?;谠撘娊舛瓿杀景l(fā)明。S卩,本發(fā)明為一種螺旋式蒸汽機(jī)械,其具有螺旋轉(zhuǎn)子,其被收容于在機(jī)殼內(nèi)形成的轉(zhuǎn)子室內(nèi),并壓縮蒸汽或者將蒸汽的膨脹力轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)力;第一環(huán)狀密封部件、第二環(huán)狀密封部件以及第三環(huán)狀密封部件,它們?cè)谒鲛D(zhuǎn)子室與形成在機(jī)殼內(nèi)的潤(rùn)滑油室之間,從轉(zhuǎn)子室側(cè)朝向潤(rùn)滑油室側(cè)依次排列配置;第一孔,其形成在機(jī)殼上,與所述第一環(huán)狀密封部件和所述第二環(huán)狀密封部件之間的第一密封空間連通;第二孔,其形成在機(jī)殼上,與所述第二環(huán)狀密封部件和所述第三環(huán)狀密封部件之間的第二密封空間連通;以及凝結(jié)器,其安裝于所述第一孔,使從轉(zhuǎn)子室側(cè)向所述第一密封空間泄漏的蒸汽凝結(jié)。根據(jù)該構(gòu)成,泄漏蒸汽在凝結(jié)器凝結(jié),由此第一密封空間的壓力下降,蒸汽經(jīng)由第一孔從第一密封空間漏出。由此,防止泄漏蒸汽向潤(rùn)滑油室的浸入。進(jìn)而,第一密封空間的壓力由于泄漏蒸汽凝結(jié)從而相比于第二密封空間的壓力下降,所以空氣從第二密封空間進(jìn)入第一密封空間。其結(jié)果是,該空氣起到將即將要向潤(rùn)滑油室側(cè)超過第二環(huán)狀密封部件的泄漏蒸汽頂回的作用,由此,防止泄漏蒸汽向潤(rùn)滑油室的浸入。并且,假如在凝結(jié)器的能力過大的情況下,僅泄漏蒸汽的漏出量變大,不會(huì)對(duì)螺旋式蒸汽機(jī)械的其他部分產(chǎn)生不良影響。即,只要使凝結(jié)器的能力(凝結(jié)能力)具有某種程度的富余,就能夠與處置流體即蒸汽的壓力無關(guān)地可靠防止泄漏蒸汽向潤(rùn)滑油室浸入。此外,在本發(fā)明中優(yōu)選所述凝結(jié)器具有接受蒸汽供應(yīng)的主體容器以及在該主體容器內(nèi)設(shè)置的制冷劑管,在所述主體容器的排出口安裝有排水收集器。根據(jù)這樣的構(gòu)成,凝結(jié)水積存在主體容器中,利用該積存的凝結(jié)水可以防止空氣從外部流入第一孔。其結(jié)果是,可以使第一密封空間的壓力進(jìn)一步降低。此外,由于僅凝結(jié)水從凝結(jié)器排出,所以不需要泄漏蒸汽的處理。進(jìn)而,在本發(fā)明中優(yōu)選所述凝結(jié)器具有接受制冷劑供應(yīng)的主體容器以及在該主體容器內(nèi)設(shè)置的蒸汽管,在所述蒸汽管的排出口安裝有吸引蒸汽及其凝結(jié)水的噴射器。根據(jù)這樣的構(gòu)成,通過噴射器強(qiáng)制吸引蒸汽及其凝結(jié)水,由此,可以使第一密封空間的壓力進(jìn)一步降低。此外,不特別需要凝結(jié)器的主體容器內(nèi)的液面管理。進(jìn)而,由于不需要特別注意凝結(jié)器的主體容器內(nèi)的液面變動(dòng),所以可以減小主體容器的容量,即,可以形成緊湊的凝結(jié)器。進(jìn)而,在本發(fā)明中優(yōu)選所述螺旋式蒸汽機(jī)械具有空氣供應(yīng)機(jī)構(gòu),所述空氣供應(yīng)機(jī)構(gòu)安裝于所述第二孔,并向所述第二密封空間供應(yīng)加壓空氣。根據(jù)這樣的構(gòu)成,可以提高第二密封空間的壓力。通過提高第二密封空間的壓力, 由此將即將要向潤(rùn)滑油室側(cè)超過第二環(huán)狀密封部件的泄漏蒸汽頂回轉(zhuǎn)子室側(cè)的作用進(jìn)一步提尚。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明,在以蒸汽為處置流體的螺旋式蒸汽機(jī)械中,可以與蒸汽的壓力無關(guān)地防止泄漏蒸汽向其潤(rùn)滑油室浸入。
圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的螺旋式蒸汽壓縮機(jī)的側(cè)剖面圖;圖2是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的螺旋式蒸汽壓縮機(jī)的一部分的詳細(xì)側(cè)剖面圖3是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的螺旋式蒸汽壓縮機(jī)的一部分的詳細(xì)側(cè)剖面圖。1-螺旋式蒸汽壓縮機(jī);2-機(jī)殼;3-螺旋轉(zhuǎn)子;4-轉(zhuǎn)子軸;5-轉(zhuǎn)子室;6-第一環(huán)狀密封部件;7-第二環(huán)狀密封部件;8-第三環(huán)狀密封部件;9-凝結(jié)器;11-第一密封空間;12-第二密封空間;15-第一孔;16-第二孔;18-排水收集器;23-潤(rùn)滑油室。
具體實(shí)施例方式以下,參照
用于實(shí)施本發(fā)明的方式。在以下的說明中,表示在壓縮蒸汽的螺旋式蒸汽壓縮機(jī)中適用本發(fā)明的軸封構(gòu)造的例子,但是本發(fā)明的軸封構(gòu)造也可以適用于將蒸汽的膨脹力轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)力的螺旋式蒸汽膨脹機(jī)(螺旋膨脹器)。(第一實(shí)施方式)如圖1所示,螺旋式蒸汽壓縮機(jī)1具有雌雄一對(duì)的螺旋轉(zhuǎn)子3 ;轉(zhuǎn)子軸4,其與螺旋轉(zhuǎn)子3的一方的轉(zhuǎn)子(雄轉(zhuǎn)子)同軸設(shè)置;以及電機(jī)(未圖示),其使轉(zhuǎn)子軸4旋轉(zhuǎn)。螺旋轉(zhuǎn)子3被收容于在機(jī)殼2上形成的轉(zhuǎn)子室5中。在機(jī)殼2上設(shè)置有吸入流路13和排出流路14,所述吸入流路13將要壓縮的蒸汽供應(yīng)到轉(zhuǎn)子室5,所述排出流路14排出通過螺旋轉(zhuǎn)子3在轉(zhuǎn)子室5內(nèi)壓縮的蒸汽。從吸入流路13供應(yīng)的蒸汽被螺旋轉(zhuǎn)子3壓縮為例如 0. 5MPa后,從排出流路14排出。并且,也可以是不具有雌雄一對(duì)的螺旋轉(zhuǎn)子3 (雙轉(zhuǎn)子),而具有1個(gè)螺旋轉(zhuǎn)子(單轉(zhuǎn)子)的螺旋式蒸汽壓縮機(jī)。在機(jī)殼2中設(shè)置潤(rùn)滑油室23。在潤(rùn)滑油室23中收容支承轉(zhuǎn)子軸4的軸承10,并填充有潤(rùn)滑用的油。在此,在潤(rùn)滑油室23和轉(zhuǎn)子室5之間形成的空間中,從轉(zhuǎn)子室5側(cè)朝向潤(rùn)滑油室23側(cè),依次隔開規(guī)定的間隔而配置有第一環(huán)狀密封部件6、第二環(huán)狀密封部件7 以及第三環(huán)狀密封部件8。利用在轉(zhuǎn)子軸4和機(jī)殼2之間的間隙配置的上述的第一環(huán)狀密封部件6、第二環(huán)狀密封部件7以及第三環(huán)狀密封部件8,形成密封空間。將第一環(huán)狀密封部件6和第二環(huán)狀密封部件7之間的空間稱為第一密封空間11,將第二環(huán)狀密封部件7和第三環(huán)狀密封部件8 之間的空間稱為第二密封空間12。
這里,在最靠近轉(zhuǎn)子室5的位置配置的第一環(huán)狀密封部件6優(yōu)選是非接觸式密封部件。這是因?yàn)閬碜赞D(zhuǎn)子室5的高溫的泄漏蒸汽要浸入第一環(huán)狀密封部件6和轉(zhuǎn)子軸4的間隙,并且高溫的泄漏蒸汽接觸到第一環(huán)狀密封部件6本身。當(dāng)使用接觸式密封部件作為第一環(huán)狀密封部件6時(shí),其劣化速度大,在短期間內(nèi)密封功能下降。在離轉(zhuǎn)子室5最遠(yuǎn)(最靠近潤(rùn)滑油室2 的位置處配置的第三環(huán)狀密封部件8是接觸式密封部件或者非接觸式密封部件。在第一環(huán)狀密封部件6和第三環(huán)狀密封部件8之間設(shè)置的第二環(huán)狀密封部件7是非接觸式密封部件。作為非接觸式密封部件,例舉有迷宮密封件(,li U > 7〉一 > )、粘性密封件 (m 二 v-^ )等。作為接觸式密封部件,例舉有唇式密封件、0形圈等。第一環(huán)狀密封部件6、第二環(huán)狀密封部件7以及第三環(huán)狀密封部件8例如分別為迷宮密封件、粘性密封件以及唇式密封件。此外,在機(jī)殼2上開設(shè)有第一孔15以及第二孔16,所述第一孔15用于連通外部和第一密封空間11,所述第二孔16用于連通外部和第二密封空間12。圖1(b)是圖1(a)的A部詳細(xì)圖。如圖1(b)所示,在與第一密封空間11相反一側(cè)的第一孔15的端部,經(jīng)配管17安裝凝結(jié)器9。并且,圖1(a)、圖1(b)為用于說明本發(fā)明的模式圖,并不是將實(shí)際的產(chǎn)品圖紙化。配管17用于表示第一孔15和凝結(jié)器9由配管連接,而不是原封不動(dòng)地表示實(shí)際的配管。第二孔16向大氣開放。凝結(jié)器9具有接受蒸汽供應(yīng)的主體容器9a以及在主體容器9a內(nèi)設(shè)置的制冷劑管 %。此外,在主體容器9a的排出口 9c上安裝有排水收集器18。排水收集器18是在主體容器9a的內(nèi)部積聚凝結(jié)水,利用該凝結(jié)水對(duì)外部(大氣空間)和第一密封空間11之間進(jìn)行水封的部件。在制冷劑管9b中例如流通有水。主體容器9a的形狀例如為筒狀。(軸封原理)在轉(zhuǎn)子室5內(nèi)被螺旋轉(zhuǎn)子3壓縮的高溫的蒸汽的一部分從轉(zhuǎn)子軸4和第一環(huán)狀密封部件6之間的間隙泄漏到第一密封空間11。泄漏到第一密封空間11的泄漏蒸汽(泄漏蒸汽),經(jīng)由第一孔15以及配管17流入凝結(jié)器9的主體容器9a。該泄漏蒸汽被流通于制冷劑管9b中的水冷卻而凝結(jié)。泄漏蒸汽通過凝結(jié),其體積銳減,其結(jié)果是,第一密封空間11 的壓力下降到大氣壓以下。由此,從轉(zhuǎn)子軸4和第一環(huán)狀密封部件6之間的間隙泄漏出來的泄漏蒸汽從第一密封空間11經(jīng)由第一孔排出至凝結(jié)器9的主體容器9a。其結(jié)果是,防止泄漏蒸汽向潤(rùn)滑油室23浸入。此外,由于第一密封空間11的壓力下降到大氣壓以下,所以空氣從由大氣壓管理的第二密封空間12進(jìn)入第一密封空間11。該空氣起到將即將要從轉(zhuǎn)子軸4和第二環(huán)狀部件7之間的間隙泄漏到潤(rùn)滑油室23側(cè)的泄漏蒸汽頂回的作用,由此, 也防止泄漏蒸汽向潤(rùn)滑油室23浸入。此外,在凝結(jié)器9上安裝排水收集器18。通過該排水收集器18,凝結(jié)水積聚在凝結(jié)器9的主體容器9a中,利用該積聚的凝結(jié)水可以防止空氣從外部經(jīng)主體容器9a流入第一孔15。其結(jié)果是,可以使第一密封空間11的壓力進(jìn)一步降低。此外,由于通過排水收集器18僅凝結(jié)水從凝結(jié)器9排出(蒸汽氣體不排出),所以不需要進(jìn)行泄漏蒸汽的處理。并且,在通過如專利文獻(xiàn)1、2所述那樣的軸封流體頂回泄漏氣體的軸封技術(shù)中, 當(dāng)壓入的軸封流體的壓力與處置流體(例如,蒸汽)的壓力相比過高時(shí),存在通過旋轉(zhuǎn)軸和密封環(huán)的間隙的軸封流體的流量變得過大的問題。相反,當(dāng)軸封流體的壓力比處置流體的
6壓力低時(shí),軸封變得不充分從而處置流體泄漏。但是,在本發(fā)明的情況下,假如在凝結(jié)器9 的能力(凝結(jié)能力)過大的情況下,僅泄漏蒸汽的泄漏量變大,不會(huì)對(duì)螺旋式蒸汽壓縮機(jī)的其他部分產(chǎn)生不良影響。即,只要使凝結(jié)器9的能力(凝結(jié)能力)具有某種程度的富余,就能夠與處置流體即蒸汽的壓力無關(guān)地可靠防止泄漏蒸汽向潤(rùn)滑油室23浸入。(第二實(shí)施方式)參照?qǐng)D2說明第二實(shí)施方式的螺旋式蒸汽壓縮機(jī)201。第二實(shí)施方式的螺旋式蒸汽壓縮機(jī)201與第一實(shí)施方式的螺旋式蒸汽壓縮機(jī)1的不同點(diǎn)在于凝結(jié)器的構(gòu)造以及在第二實(shí)施方式中不使用排水收集器18而使用噴射器22這一點(diǎn)。在第二實(shí)施方式中,由噴射器22強(qiáng)制吸引泄漏蒸汽及其凝結(jié)水。如圖2所示,經(jīng)配管17安裝在第一孔15上的凝結(jié)器20具有接受制冷劑供應(yīng)的主體容器20a以及在主體容器20a內(nèi)設(shè)置的蒸汽管20b。供應(yīng)到主體容器20a的制冷劑例如為水,主體容器20a的形狀例如為筒狀。主體容器20a內(nèi)的蒸汽管20b與配管17連通,其排出口經(jīng)配管21安裝到噴射器22上。并且,配管17、蒸汽管20b以及配管21從上游側(cè)以該順序被連接起來,配管17與主體容器20a不連通,同樣地,主體容器20a與配管21不連通。第二孔16與第一實(shí)施方式同樣向大氣開放。噴射器22具有主體22a以及噴嘴22b,噴嘴22b的前端插入主體22a。主體2 例如為筒狀。構(gòu)成為從噴嘴22b的前端將空氣、水等流體噴出到主體22a內(nèi)。通過從噴嘴 22b的前端噴出的流體,主體22a內(nèi)變?yōu)樨?fù)壓,泄漏蒸汽及其凝結(jié)水被強(qiáng)制吸引。根據(jù)本實(shí)施方式,通過由噴射器22強(qiáng)制吸引泄漏蒸汽及其凝結(jié)水,由此可以令第一密封空間11的壓力進(jìn)一步降低。此外,在第一實(shí)施方式中,由于是水封,所以需要管理凝結(jié)器9的主體容器9a內(nèi)的液面水平,但是在本實(shí)施方式的情況下,由于采用利用噴射器22 的強(qiáng)制吸引的方法,所以不需要水封。即,不需要凝結(jié)器20內(nèi)的液面管理。此外,在本實(shí)施方式的情況下,由于如第一實(shí)施方式那樣不需要特別注意凝結(jié)器的主體容器內(nèi)的液面變動(dòng),所以可以減小主體容器20a的容量,可以形成緊湊的凝結(jié)器20。(第三實(shí)施方式)參照?qǐng)D3說明第三實(shí)施方式的螺旋式蒸汽壓縮機(jī)301。本實(shí)施方式的螺旋式蒸汽壓縮機(jī)301在設(shè)置于第一實(shí)施方式的螺旋式蒸汽壓縮機(jī)1的機(jī)殼2的第二孔16安裝空氣供應(yīng)機(jī)構(gòu)19??諝夤?yīng)機(jī)構(gòu)19具有空氣管18以及調(diào)節(jié)器19,調(diào)節(jié)器19安裝在空氣管18上。 調(diào)節(jié)器19由減壓閥、霧分離器(S 7卜一夕)、過濾器等組成。利用空氣供應(yīng)機(jī)構(gòu) 19將來自省略圖示的空氣壓縮機(jī)的空氣經(jīng)第二孔16供應(yīng)到第二密封空間12。利用來自空氣供應(yīng)機(jī)構(gòu)19的空氣,在第二密封空間12稍微產(chǎn)生壓力,由此頂回將要從轉(zhuǎn)子軸4和第二環(huán)狀密封部件7之間的間隙泄漏到潤(rùn)滑油室23側(cè)的泄漏蒸汽。根據(jù)本實(shí)施方式,將即將要向潤(rùn)滑油室23側(cè)超過第二環(huán)狀密封部件7的泄漏蒸汽頂回轉(zhuǎn)子室5側(cè)的作用,比第一實(shí)施方式的情況(將第二孔16向大氣開放的情況)提高。以上,說明了本發(fā)明的實(shí)施方式,但是,本發(fā)明不限定于上述的實(shí)施方式,可以在權(quán)利要求所述的范圍內(nèi)進(jìn)行各種各樣改變來實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種螺旋式蒸汽機(jī)械,其具有螺旋轉(zhuǎn)子,其被收容于在機(jī)殼內(nèi)形成的轉(zhuǎn)子室內(nèi),并壓縮蒸汽或者將蒸汽的膨脹力轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)力;第一環(huán)狀密封部件、第二環(huán)狀密封部件以及第三環(huán)狀密封部件,它們?cè)谒鲛D(zhuǎn)子室與形成在機(jī)殼內(nèi)的潤(rùn)滑油室之間,從轉(zhuǎn)子室側(cè)朝向潤(rùn)滑油室側(cè)依次排列配置;第一孔,其形成在機(jī)殼上,與所述第一環(huán)狀密封部件和所述第二環(huán)狀密封部件之間的第一密封空間連通;第二孔,其形成在機(jī)殼上,與所述第二環(huán)狀密封部件和所述第三環(huán)狀密封部件之間的第二密封空間連通;以及凝結(jié)器,其安裝于所述第一孔,使從轉(zhuǎn)子室側(cè)向所述第一密封空間泄漏的蒸汽凝結(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的螺旋式蒸汽機(jī)械,其特征在于,所述凝結(jié)器具有接受蒸汽供應(yīng)的主體容器以及在該主體容器內(nèi)設(shè)置的制冷劑管,在所述主體容器的排出口安裝有排水收集器。
3.如權(quán)利要求1所述的螺旋式蒸汽機(jī)械,其特征在于,所述凝結(jié)器具有接受制冷劑供應(yīng)的主體容器以及在該主體容器內(nèi)設(shè)置的蒸汽管,在所述蒸汽管的排出口安裝有吸引蒸汽及其凝結(jié)水的噴射器。
4.如權(quán)利要求1 3的任意一項(xiàng)所述的螺旋式蒸汽機(jī)械,其特征在于,所述螺旋式蒸汽機(jī)械具有空氣供應(yīng)機(jī)構(gòu),所述空氣供應(yīng)機(jī)構(gòu)安裝于所述第二孔,并向所述第二密封空間供應(yīng)加壓空氣。
全文摘要
提供一種螺旋式蒸汽機(jī)械,其與處置流體即蒸汽的壓力無關(guān)地可以防止泄漏蒸汽向潤(rùn)滑油室浸入。螺旋式蒸汽壓縮機(jī)(1)具有螺旋轉(zhuǎn)子(3),其被收容在機(jī)殼(2)上形成的轉(zhuǎn)子室(5)內(nèi)并壓縮蒸汽;以及第一環(huán)狀密封部件(6)、第二環(huán)狀密封部件(7)和第三環(huán)狀密封部件(8),它們?cè)谵D(zhuǎn)子室和潤(rùn)滑油室(23)之間且從轉(zhuǎn)子室側(cè)朝向潤(rùn)滑油室側(cè)依次排列配置。在機(jī)殼上形成第一孔(15)以及第二孔(16),所述第一孔與所述第一環(huán)狀密封部件和所述第二環(huán)狀密封部件之間的第一密封空間(11)連通,所述第二孔與所述第二環(huán)狀密封部件和所述第三環(huán)狀密封部件之間的第二密封空間(12)連通。在第一孔安裝凝結(jié)器(9),第二孔向大氣開放。
文檔編號(hào)F01D11/00GK102373966SQ20111016925
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者桑原英明 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所