(57)【要約】  改良された水噴射スクリュー圧縮器要素であって、  主として、ハウジング(2)から成り、  前記ハウジング(2)が、一端に入口(6)、他端に出口(7)を有するローター室(5)を限っており、該ローター室内に、二つの協働ローター(3、4)が備えられて、該ローターが水潤滑軸受け(17、18、21、22)を用いて該ローターの軸(16、20)によりハウジング(2)内に軸受け取りつけされている、ような水噴射スクリュー圧縮機要素において、  各ローターに、二つのピストン、すなわちそれぞれ第一のピストン(37、38)と第二のピストン(17、21)、が備えられ、これらのピストンをガイドによりそれぞれ軸方向に動かすことができ、このとき、これらのピストン(17、21、37、38)のそれぞれがその一つの側面またはその一部によって当該ローター(3、4)に接触し、また反対側面によって圧力室(41、42、43、44)に接触し、そうすることによって、圧縮気体によってローターに及ぼされる軸方向の力成分を部分的またはほぼ完全に打ち消すようにしてある、ことを特徴とする改良されたスクリュー圧縮機要素。【選択図】      図４
2008530436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改良された水噴射スクリュー圧縮機要素であって、
主として、ハウジング(2)と圧力下で水を噴射するための水回路(8)とから成り、
前記ハウジング(2)が、一端に入口(6)、他端に出口(7)を有するローター室(5)を限っており、該ローター室内に、二つの協働ローター(3、4)が備えられて、該ローターが水潤滑軸受け(17、18、21、22)を用いて該ローターの軸(16、20)によりハウジング(2)内に軸受け取りつけされ、
前記水回路(8)が、前記軸受け部において、ローター室(5)に開口している、
ような水噴射スクリュー圧縮機要素において、
各ローターに、二つのピストン、すなわちそれぞれ第一のピストン(37、38)と第二のピストン(17、21)、が備えられ、これらのピストンをガイドによりそれぞれ軸方向に動かすことができ、このとき、これらのピストン(17、21、37、38)のそれぞれがその一つの側面またはその一部によって当該ローター(3、4)に接触し、また反対側面によって圧力室(41、42、43、44)に接触し、そうすることによって、圧縮気体によってローターに及ぼされる軸方向の力成分を部分的またはほぼ完全に打ち消すようにし、
第一のピストン(37、38)の第一の圧力室(41、42)が枝管(45、46)によってローター室(5)に接続されて、この第一の圧力室(41、42)に水を供給するようになっており、この水は点(X)においてローター室(5)から枝分かれし、点(X)において、圧力は、圧縮機要素(1)の出口(7)における圧力と同じもしくは実質的に同じであるか、または該圧力に比例し、
一方、第二のピストン(17、22)の第二の圧力室(43、44)が管(47、48)によって接続され、この第二の圧力室の圧力がスクリュー圧縮機要素(1)の入口(6)の圧力と同じもしくは実質的に同じであるか、または該圧力に比例し、また前記第二の圧力室に、両圧力室(41、42；43、44)間の漏れ接続によって第一の圧力室(41、42)からの水が供給される、
ことを特徴とする改良されたスクリュー圧縮機要素。
【請求項２】
第一のピストン(37、38)のまわりに第一の圧力室(41、42)を密閉するためにシール(39)が備えられ、このシール(39)が、両圧力室(41、42；43、44)の間の水漏れ流の通過を可能にするようになっていることを特徴とする請求項１に記載の改良されたスクリュー圧縮機要素。
【請求項３】
第二の圧力室(43、44)が管(47、48)に接続され、この接続の圧力が、点(Y)においてスクリュー圧縮機要素(1)のローター室(5)に開口している入口(6)の圧力と同じもしくは実質的に同じ、または該圧力に比例する圧力であることを特徴とする請求項１または２に記載の改良されたスクリュー圧縮器要素。
【請求項４】
枝管(45、46)および/または管(47、48)が、ハウジング2および/または軸受け板(30)内の内部導路、通路、および／または穴から成ることを特徴とする請求項１から３の中のいずれか１つに記載の改良されたスクリュー圧縮機要素。
【請求項５】
第一の圧力室(41、42)の圧力のための前記枝管(45、46)が出口(7)から直接にまたは出口(7)の付近で枝分かれしていることを特徴とする請求項１から４の中のいずれか１つに記載の改良されたスクリュー圧縮機要素。
【請求項６】
枝管(45、46)の直径が、十分に大きく、また、第一のピストン(37、38)のまわりのシール(39)の選択が、第一の圧力室(41、42)の圧力が、当該圧力室(41、42)に対する圧力がローター室(5)または出口(7)で枝分かれする点(X)における圧力と同じかまたは実質的に同じであるようになされることを特徴とする請求項２から５の中のいずれか１つに記載の改良されたスクリュー圧縮機要素。
【請求項７】
管(47、48)の直径が、十分に大きく、また、第一のピストン(37、38)のまわりのシール(39)の選択が、第二の圧力室(43、44)の圧力が、当該圧力室(43、44)に対する圧力が入口(6)またはローター室(5)で枝分かれする点(Y)における圧力と同じかまたは実質的に同じであるようになされることを特徴とする請求項２から６の中のいずれか１つに記載の改良されたスクリュー圧縮機要素。
【請求項８】
第一のピストン(37、38)が、円筒形であり、当該ローター(3、4)の軸(16、20)の延長部に配置され、これらの軸に該軸と同軸に固定されていることを特徴とする請求項１から７の中のいずれか１つに記載の改良されたスクリュー圧縮機要素。
【請求項９】
第一のピストン(37、38)が、ローター(3、4)の軸(16、20)の一端によって形成されることを特徴とする請求項１から８の中のいずれか１つに記載の改良されたスクリュー圧縮機要素。
【請求項１０】
第二のピストンが、ローター(3、4)の軸(16、20)の流体力学的ラジアル滑り軸受け(17、21)によって形成されることを特徴とする請求項１から９の中のいずれか１つに記載の改良されたスクリュー圧縮機要素。
【請求項１１】
第二のピストンを形成する滑り軸受け(17、21)が、環状滑り軸受けであって、ローター(3、4)に、回転できないように取りつけられ、また軸(16、20)のまわりに同軸に備えられることを特徴とする請求項１０に記載の改良されたスクリュー圧縮機要素。
【請求項１２】
各ローター(3、4)のための第一および第二のピストンのガイドが、ローター室(5)を入口側で密閉する軸受け板(30)内の通路によって形成され、ここで、この通路が、直径の異なる二つの同心部分を有し、これらのうち第一の部分(31、32)が第一のピストン(37、38)の軸方向ガイドを形成し、第二の部分(33、34)が第二のピストン(17、21)のガイドを形成することを特徴とする請求項１から１１の中のいずれか１つに記載の改良されたスクリュー圧縮機要素。
【請求項１３】
各ローター(3、4)のための前記通路が、第一の圧力室(41、42)を限るふた(40)によって密閉されていることを特徴とする請求項１２に記載の改良されたスクリュー圧縮機要素。
【請求項１４】
第一の圧力室(41、42)が、軸受け板(30)内の当該通路に対向する前記ふた(40)に備えられたくぼみによって形成されることを特徴とする請求項１３に記載の改良されたスクリュー圧縮機要素。
【請求項１５】
第二の圧力室(43、44)が、軸受け板(30)内の前記通路と第一のピストン(37、38)とによって限られることを特徴とする請求項１２から１４の中のいずれか１つに記載の改良されたスクリュー圧縮機要素。
【請求項１６】
第一の圧力室(41、42)をローター室(5)または出口(7)に接続する枝管(45、46)が、絞り(49、50)を備えていることを特徴とする請求項１から１５の中のいずれか１つに記載の改良されたスクリュー圧縮機要素。
【請求項１７】
第二の圧力室(43、44)をスクリュー圧縮機要素(1)の入口(6)またはローター室(5)に接続する管(47、48)が、絞り(51、52)を備えていることを特徴とする請求項１から１６の中のいずれか１つに記載の改良されたスクリュー圧縮機要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良された水噴射スクリュー圧縮機要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知の水噴射スクリュー圧縮機要素は、
ハウジングと水を噴射するための水回路とから成り、
前記ハウジングは、一端に入口、他端に出口を有するローター室を限っており、該ローター室内に、二つの協働ローターが備えられて、該ローターが水潤滑軸受けを用いて該ローターの軸によりそれぞれハウジングの入口側と出口側でハウジング内に軸受け取りつけされ、
前記水噴射が圧縮機要素の出口で行われ、前記水回路が、前記軸受け部において、ローター室に開口している、
ようなものである。
【０００３】
そのような水噴射圧縮機要素の場合、ローターおよびその軸受けに対して、潤滑剤として油の代わりに水が使用される。
【０００４】
これにより、油を含まない圧縮空気を得ることができ、また簡単なやり方でローターを冷却することができる。その結果、圧縮温度を制御下におくことができ、圧縮効率が大きくなり、軸受けが油潤滑される場合に起こる密閉の問題を避けることができる。というのは、水は軸受けに浸入することができず、また油が圧縮空気中に漏れだすことがないからである。
【０００５】
これらの圧縮機要素は、ローターの半径方向の位置決めのための流体力学的滑り軸受けと、軸方向の位置決めのための流体静力学的および/または流体力学的滑り軸受けを有する。
【０００６】
潤滑のために水が供給される軸方向(axial)滑り軸受けは、圧縮気体によってローターに及ぼされる軸方向の力を吸収しなければならない。
【０００７】
軸方向軸受けの直径はローター間の中心距離によって制限されるので、軸受け内に生じうる反力の影響は軸受け内の水圧によって決定される。
【０００８】
流体静力学的軸受けの場合、前記軸方向力を吸収するのに必要な供給圧は、その圧縮機要素の出口圧よりも大きい。
【０００９】
したがって、これらの圧縮機要素では、流体静力学的軸受けに対する水の供給圧を高めるために、追加のポンプが必要になる。
【００１０】
流体力学的軸方向軸受けの場合、速度は、十分な流体力学的圧力が形成できるような十分な大きさでなければならず、これは、一方ではこの圧力に抗して始動することを不可能にし、他方、圧縮機の速度範囲したがって動作範囲が著しく小さくなる。
【００１１】
BE 1.013.221号明細書からすでに公知であるやり方では、各ローター軸の入口側の横断面に対向するように、ハウジング内に圧力室を備えることによって、圧縮気体からモーターに及ぼされる前記軸方向力に対抗する。このとき、前記水回路の枝管が開放され、前記圧力室内の水の圧力により、軸方向力が当該軸端に及ぼされ、この力が、前記軸方向気体力に対抗し、これらの気体力が完全またはほぼ完全に打ち消されるようにする。水圧が圧縮機要素の出口の圧力に実質的に同じになるからである。
【００１２】
BE 1.013.221号明細書に記載されている圧縮機要素は、一段圧縮機での使用、または多段圧縮機の低圧圧縮機要素としての使用に非常に適しているが、多段圧縮機の高圧圧縮機要素としての使用にはあまり適さない。というのは、後者の場合、圧縮気体がローターに及ぼす力が、低圧圧縮機要素の場合よりもかなり高いからである。
【００１３】
気体によってローターに及ぼされる軸方向力は、二つの成分、すなわち出口圧に比例する一つの成分と入口圧に比例する一つの成分、から成る。どちらの成分も、圧縮機要素の出口側から入口側に向いている。
【００１４】
高圧圧縮機要素の場合、入口圧に比例する成分は、軸方向気体力において無視できない成分である。
【００１５】
これらの気体力は、軸方向軸受けの制限された直径を考えると、吸収するには大きすぎるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、前記欠点を有しない水潤滑軸受けを備えた水潤滑スクリュー圧縮機要素を提供することである。この圧縮機要素は、前記欠点を有しないため、流体静力学的軸受けのために追加のポンプを備える必要なしに多段圧縮機の高圧圧縮機要素として使用することもでき、あるいは、流体力学的軸方向軸受けの場合、圧縮機の動作範囲を制限することなく、多段圧縮機の高圧圧縮機要素として使用することもできる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的のために、本発明は、
改良された水噴射スクリュー圧縮機要素であって、
主として、ハウジングと圧力下で水を噴射するための水回路とから成り、
前記ハウジングが、一端に入口、他端に出口を有するローター室を限っており、該ローター室内に、二つの協働ローターが備えられて、該ローターが水潤滑軸受けを用いて該ローターの軸により、それぞれ前記ハウジングの入口側と出口側とにおいて、ハウジング内に軸受け取りつけされ、
前記水回路が、前記軸受け部において、ローター室に開口している、
ような水噴射スクリュー圧縮機要素において、
各ローターに、二つのピストン、すなわちそれぞれ第一のピストンと第二のピストン、が備えられ、これらのピストンをガイドによりそれぞれ軸方向に動かすことができ、このとき、これらのピストンのそれぞれがその一つの側面またはその一部によって当該ローターに接触し、また反対側面によって圧力室に接触し、そうすることによって、圧縮気体によってローターに及ぼされる軸方向の力成分を部分的またはほぼ完全に打ち消すようにし、
第一のピストンの第一の圧力室が枝管によってローター室に接続されて、この第一の圧力室に水を供給するようになっており、この水はある点においてローター室から枝分かれし、この点において、圧力は、圧縮機要素の出口における圧力と同じもしくは実質的に同じであるか、または該圧力に比例し、
一方、第二のピストンの第二の圧力室が管によって接続され、この第二の圧力室の圧力がスクリュー圧縮機要素の入口の圧力と同じもしくは実質的に同じであるか、または該圧力に比例し、また前記第二の圧力室に、両圧力室間の漏れ接続によって第一の圧力室からの水が供給される、
ことを特徴とする改良されたスクリュー圧縮機要素、
に関する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によるそのようなスクリュー圧縮機要素においては、一つのピストンが、当該ローターに軸方向の力を及ぼし、この力が、スクリュー圧縮機要素の出口の圧力に比例し、ローターに対する気体力と反対向きであり、一方、他のピストンが前記のものと同じローターに同じ向きの軸方向力を及ぼし、この力はスクリュー圧縮機要素の入口における圧力に比例する。
【００１９】
ピストンの適当な寸法決めにより、かつ/またはピストンの圧力室に向って枝分かれする圧力を利用することにより、高圧圧縮機要素内の圧縮気体がローターに及ぼす軸方向力の成分は、このやり方で、完全またはほぼ完全に打ち消すことができ、したがって軸受けは動作状態時および過渡状態時に発生する小さな力を吸収するだけで良い。
【００２０】
流体力学的軸受けを前記圧力室への供給回路からは独立した別の水回路で潤滑することによって、水流を枝分かれさせて、該水流を、前記ピストンの制御に使用して、圧力が制御圧として直接に使用するのに適当な値を有する点でローター室から直接に、ローターに及ぼす気体の力を打ち消すようにすることができる。
【００２１】
したがって、制御圧を調節するための追加要素はもはや必要でない。
【００２２】
さらに、圧力室を通る水の流れの向きにより、流体力学的軸受けの潤滑水(water lubrication)と割合に高圧で第一の圧力室に供給される水との間の直接接触が避けられる。
【００２３】
したがって、ローター室から枝分かれした水の中に存在しうる付着泡が、流体力学的軸受けを通って流れるのも防止される。この流れは軸受けの寿命に不利な影響を与える。
【００２４】
好ましくは、圧力室内で、それぞれスクリュー圧縮機要素の入口および出口近くで、ローター室で直接枝分かれした圧力が直接加わり、また、ローター室と圧力室との間の管の寸法は、これらのガイドにおいて圧力損失が起こらず、したがってこれらの圧力室それぞれにおける圧力は、スクリュー圧縮機要素の入口および出口それぞれにおける圧力と同じかまたは大体同じになるように決められる。
【００２５】
この場合、ピストンの寸法を適当に選択することにより、ローターに及ぼされる気体の力を打ち消すことができる。
【００２６】
圧力室に圧力が枝分かれする管内で圧力降下が起こらないかまたは実質的に起こらないので、圧力室内の圧力は、常に、入口および出口の圧力に等しく、過渡状態においてもそうであり、したがって、過渡状態においても、気体の力は、常に、追加の手段なしで、管全またはほぼ完全に打ち消される。
【００２７】
あるいは、圧縮機要素のローターに及ぼされる気体の力を打ち消すために、前記圧力室内の圧力を利用することもできる。その場合、圧力室内の圧力が、確実にスクリュー圧縮機要素の入口および出口それぞれの圧力に比例するようにしなければならない。
【００２８】
第一の実施形態は、入口および出口から直接圧力室のための圧力枝分かれが行われること、および、圧力室と入口または出口との間の管に一つまたはいくつかの絞りを備えることを含む。
【００２９】
そのような絞りを使用することにより、二つの圧力室内の圧力を調節して、定数を別として、これらの圧力がそれぞれ出口の圧力および入口の圧力に比例するようにすることができる。
【００３０】
第二の実施形態は、圧力室への圧力を、それぞれ入口の圧力および出口の圧力に比例する圧力になっているローター室内の点で分岐させることを含み、したがって絞りの使用が必要でない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の特徴をさらに十分に説明するために、限定を意図しない単なる例として、本発明の改良された水噴射スクリュー圧縮機要素の二つの好ましい実施形態について、添付の図面を参照しつつ、説明する。
【００３２】
図面に示す水噴射スクリュー圧縮機要素1は、本発明による高圧圧縮機要素であり、主として、ハウジング２と、このハウジング2内に軸受け取りつけされた二つの協働ローターすなわちメスのローター3およびオスのローター4とから成る。
【００３３】
ハウジング2は、圧縮すべき気体のための入口6のある入口側と呼ばれる一端に備えられたローター室5を包囲し、出口側と呼ばれる他端には、圧縮気体と噴射水とのための出口7を有している。
【００３４】
スクリュー圧縮機要素1は、圧力の加わった水回路8を有し、この水回路は圧縮気体から水10を分離するための水分離器9を備えている。この水分離器9は、出口管11により出口7に接続しており、また、この水分離器9は、頂部に圧縮気体のための排出管12を有し、また底部に水管13を備えていて、水をもとに戻して、噴射開口14からローター室5内に水を噴射するようになっている。
【００３５】
メスのローター3は、軸16上に備えられたスクリュー形の本体15を有し、この軸は、入口側の水潤滑ラジアル滑り軸受け17と出口側の水潤滑複合ラジアルおよび軸方向滑り軸受け18とのそれぞれによって、ローターの両側で、ハウジング2内に軸受け取りつけされている。
【００３６】
当然のことながら、複合滑り軸受け18の代わりに、ラジアルおよび軸方向滑り軸受けの形の二つの独立の滑り軸受けを使用することもできる。
【００３７】
同様に、オスのローター4は、スクリュー形の本体19と軸20とを有し、軸20は、水潤滑滑り軸受け、すなわちラジアル滑り軸受け21と複合または個別ラジアルおよび軸方向滑り軸受け22とのそれぞれによって、ハウジング内に軸受け取りつけされている。
【００３８】
オスのローター19の軸20は、ハウジング2の外まで延びており、図には示さない駆動装置に連結できるようになっている。
【００３９】
軸受け17、18、21、22は、環状軸受けであり、軸16、20のまわりに同軸に備えられ、ローター3および4に対して軸方向に固定されている。この場合、この固定は、ボルト23および保持リングまたはナット24によってなされ、これらの軸受けは、いわば、当該ローター3、4の一部をなし、したがってこれらとともに回転するようになっている。
【００４０】
出口側の軸受け18および22は、それぞれハウジング2内の穴25および26内に備えられ、それぞれふた27および28によって覆われている。軸20は、ふた28の開口を通って突き出ており、軸20とふた28との間にシール29が備えられている。
【００４１】
入口側には、ハウジングの一部であってローター室5を密閉する軸受け板30に軸受け17および21が備えられている。この軸受け板30には、各ローター3、4の延長部に、直径の異なる二つの同心部品によって通路が備えられている。これらの部品は、それぞれ小さな直径の第一の部品31、32と大きな直径の第二の部品33、34とである。これらの部品は、肩35および36によって互いに連結されている。
【００４２】
大きな直径の通路部品33および34は、滑り軸受け17および21に対する軸方向ガイドを形成している。
【００４３】
小さな直径の通路部品31および32は、それぞれ一対の円筒形ピストン37および38に対する軸方向ガイドを形成している。これらのピストンは、それぞれ軸16、20の横断端に備えられ、前記ねじ23によって、当該軸16、20に同軸に固定されている。また、このねじによって、滑り軸受け17および21がローター3および4に固定されている。
【００４４】
各ピストン37および38のまわりには、軸受け板30内のくぼみ内にシール39が備えられている。
【００４５】
ふた40が軸受け板30に対向接触するように備えられ、この軸受け板30内の通路を密閉し、それぞれ二つの圧力室41および42を形成するようになっている。この場合、これらの圧力室は、ピストン37および38に対向するふた40に備えられたくぼみ、軸受け板30、ならびに当該ピストン37および38の横断端によって限られている。
【００４６】
別の圧力室43および44が、軸受け板30内の通路の壁、滑り軸受け17および21の横断端、ならびにピストン37および38によって限られるスペースによって形成されている。
【００４７】
前記圧力室41および42は、枝管45、46によって、前記水回路8に接続されている。これらの枝管の圧力は、圧縮機要素1の出口の圧力と同じかまたは実質的に同じである。一方、圧力室43および44は、管47、48によってスクリュー圧縮機要素1の入口6に接続されている。
【００４８】
随意であるが、枝管その他の収縮部の形の絞り49および50を、枝管45および46に備えることができ、また同様に絞り51および52を、管47および48に備えることができる。
【００４９】
圧縮機要素1が、多段圧縮機の高圧圧縮機要素として使用されて、作動している場合、先行圧力段ですでに圧縮された気体が、そのあと入口6から取り込まれ、さらなる圧縮のあと、出口7からより高い圧力で圧縮機要素1から押し出される。
【００５０】
この場合、入口側にも出口側にも、高圧下の圧縮気体が存在する。
【００５１】
図２に示すように、これらの気体は、それぞれローター本体15および19に対して、軸方向の力F2およびF1を及ぼす。これらの力は出口側から入口側に向っている。メスのローター3およびオスのローター4に及ぼされる軸方向の気体力は、必ずしも同じである必要はない。
【００５２】
前記力F2およびF1は、二つの要素の和であり、これらの要素のうち一つは、スクリュー圧縮機要素1の出口7の圧力に対して線形に増大し、もう一つの要素は入口6の圧力に対して実質的に線形に増大する。
【００５３】
本発明により、前記力は次のようにして打ち消される。
【００５４】
水回路8により、水が冷却と潤滑のためにローター室5内に噴射され、この水は、出口7により、圧縮気体とともにローター室5から排出され、水分離器9において、圧縮気体から分離される。
【００５５】
図２に太線で示すように、水の流れが、入口6と水回路8との間の圧力差によって生じる。この水回路の圧力は、出口7の圧力に大体等しく、この水の流れは、枝管45および46を通って、第一の圧力室41および42にはいり、さらに第一の圧力室41および42のシール39からの第二の圧力室43および44への漏れにより、管47および48を通って圧縮機要素1の入口に流れ戻る。
【００５６】
圧力室41、42、43、44内の水の圧力は、絞り49、50、51、52における圧力降下に依存し、この圧力降下は、これらの絞りの寸法とこれらの絞りを通過する水の流量とに依存する。
【００５７】
どのような絞りが選択されても、圧力室41および42内の圧力は、係数が異なるだけで常に圧縮機要素1の出口7の圧力に比例し、圧力室43および44内の圧力も、係数が異なるだけで入口6の圧力に比例する。
【００５８】
圧力室41、42内の圧力により、それぞれピストン37および38したがってまたローター3および4に、軸方向の力F5およびF3が及ぼされる。これらの力は、気体の力F2およびF1と逆に向いており、圧縮機要素1の出口7の圧力に比例する。
【００５９】
同様に、圧力室43、44内の圧力によって、滑り軸受け17および21を通じて、力F6およびF4がそれぞれローター3および4に及ぼされる。すなわち、これらの滑り軸受けはいわばピストンの第二の組として作用して、ローター3および4に、気体の力F2およびF1とは逆向きの力F6およびF4を及ぼす。
【００６０】
適当な絞り49、50、51、52、ピストン37および38の適当な寸法、ならびに滑り軸受け17および21の適当な寸法を選択することにより、確実に、気体の力F2およびF1が力F3、F4、F5、およびF6によって完全にまたは大部分打ち消されるようにすることができ、その結果、滑り軸受け21および22の軸方向の荷重が最小限に押えられるようにすることができる。
【００６１】
これは、圧縮機要素1の寿命と費用価格とに決定的に有利に作用する。というのは、この場合、小さな滑り軸受けで良く、必ずしも、追加ポンプを備えて、軸方向滑り軸受けの十分な潤滑のために水圧を上昇させる必要がないからである。
【００６２】
好ましい実施形態の場合、絞り49、50、51、および52を使用せず、管11、13、47、48、ならびに枝管45および46の直径を、これらの管および枝管における圧力損失を最小限に抑えるのに十分な大きさにする。したがって、この場合、圧力室41、42内の圧力が出口7の圧力と同じかまたは実質的に同じであり、圧力室43、44内の圧力が入口6の圧力と同じまたは実質的に同じになる。
【００６３】
水の限られた漏れ流のみを可能にし、したがってまたこのシール39における圧力損失が最小限に抑えられるような良好な密閉特性を有するシール39も使用される。
【００６４】
これにより、第一の圧力室41、42内の圧力と出口7の圧力との圧力比、ならびに第二の圧力室43、44内の圧力と入口6との圧力比のそれぞれが、1に等しいかまたはほぼ等しい、ということになる。
【００６５】
この好ましい実施形態の利点は、スクリュー圧縮機要素の負荷状態によらず、前記圧力比が常に1に等しいかまたは実質的に1に等しい、ということである。
【００６６】
したがって、ピストン17、21、37、38の寸法を適当に選択することにより、スクリュー圧縮機要素の動作条件および負荷状態によらず、確実に、力F1およびF2が、ピストンに及ぼされる力F3、F4、F5、およびF6によって完全またはほぼ完全に打ち消されるようにすることができる。
【００６７】
しかし、絞り49、50、51、52を使用すると、前記圧力比は必ずしも常に等しくなるわけではなく、これらの圧力比は、負荷状態に応じて変動しうるので、補正手段、たとえば圧力調節器の形のものを使用しなければならなくなることがあり、そうすることにより、確実に、気体の力F1およびF2が、すべての条件下で、それぞれ入口6および出口7の圧力に比例する力F2、F3、F5、およびF6によって打ち消されるようにすることができる。
【００６８】
明らかに、ピストン37および38ならびに滑り軸受け17および21によって形成されるピストンは、他の実施形態の形に作ることができ、これらは、ローター3および4の一体部分を構成することもでき、あるいはこれらのローターの軸16および20と一体化することもできる。たとえば、ピストン37および38が、軸3および4の一端によって形成されるようにする。
【００６９】
シール39の適当な選択により、第一の圧力室41および42から第二の圧力室43および44に流れる漏れ流が起こるようにすることもできる。このようにして、第一の圧力室と第二の圧力室との間の適当な漏れ接続を実現することができる。
【００７０】
ここに示す例の場合、この漏れ流は、流体力学的滑り軸受け17および21の潤滑に使用することもでき、したがってこの場合、これらの軸受けは水回路8に個別に接続する必要がない。
【００７１】
この場合、この漏れ流の一部は、圧力室43および44からローター室5に滑り軸受け17および21を通って逆戻りする。
【００７２】
しかし、軸受けの潤滑のための個別の水接続も排除されない。
【００７３】
水回路3の管、すなわち管13、枝管45および46、ならびに管47および48は、図に示すように、外部にあるようにすることができるが、これらの管は、ハウジング2の内部導路、通路、および穴として実現することもできる。
【００７４】
さらに、直接出口内またはその近くで、すなわち水分離器ではないところで、枝管45および46を分岐させることもできる。この場合、完全に内部制御される二重平衡(double balanced)ピストンが構成される。これにより、たとえば、入口と出口で圧力室に対する圧力を分岐させる代わりに、これらの圧力を、圧力がとにかくすでに入口および出口の圧力に比例するローター室5内のある点で分岐させることができる。
【００７５】
そのような点は、たとえば、図２に参照記号XおよびYで示すようなものであり、これらの点は、たとえば、ローター室5の壁の局所的穴の形のものとすることができる。この実施形態の場合、絞りの使用を避けることができる。
【００７６】
図３は、本発明のもっとも好ましい実施形態の圧縮機要素1を示す。この場合、第一の圧力室41および42には、点Xでローター室5から直接に分岐した完全内部管45、46によって水が供給される。この点では、圧力が、出口7の圧力に等しいか、実質的に等しいか、または出口7の圧力に比例する。一方、第二の圧力室43および44は、同様に完全内部管47、48によって、直接ローター室5に接続されている。これらの管47、48は、ローター室5内の点Yに開口しており、この点では、圧力が、入口6の圧力に等しいか、実質的に等しいか、または入口6の圧力に比例する。
【００７７】
図３の場合、軸受け17、18、21、および22の潤滑のための水回路8は、完全に独立しており、圧力室41〜44に供給するための回路とは完全に分離されている。
【００７８】
図４は、水が圧力室41〜44を通ってどのように内部循環するかを太線で示す。
【００７９】
流体力学的軸受け17および21を潤滑する水回路8内の水の圧力は、第二の圧力室43、44内の圧力よりも大きいので、分岐点Xにおいてローター室5から分岐する水内に存在しうる付着泡が、流体力学的軸受け17および21を通ってローター室5に逆流するのを防ぐことができる。この逆流は、これらの軸受けに有害でありうる。
【００８０】
当然であるが、やはり可能なことは、内部管45、46によって、ローター室5から直接に第一の圧力室41、42のみに供給することである。このとき、第二の圧力室43、44は、図１の実施形態に示すように、枝管47、48によって入口6に接続される。
【００８１】
本発明は、添付の図面に示し、上で説明した実施形態のみに限られるものではない。逆に、本発明の改良された水噴射圧縮機要素は、本発明の範囲を逸脱することなく、すべての種類の変形によって具体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明のスクリュー圧縮機要素の断面を模式的に示す図である。
【図２】図１の断面であるが、スクリュー圧縮機要素における水の流れを示す図である。
【図３】図１のものの変形を示す図である。
【図４】図３の変形における水の流れを示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
1  水噴射圧縮機要素
2  ハウジング
3  メスのローター
4  オスのローター
5  ローター室
6  入口
7  出口
8  水回路
9  水分離器
10  水
11  出口管
12  排出管
13  水管
14  噴射開口
15  スクリュー形の本体
16  軸
17  ラジアル滑り軸受け
18  軸方向滑り軸受け
19  スクリュー形の本体
20  軸
21  ラジアル滑り軸受け
22  軸方向滑り軸受け
23  ボルト
24  ナット
25  穴
26  穴
27  ふた
28  ふた
29  シール
30  軸受け板
31  小さな直径の第一の部品
32  小さな直径の第一の部品
33  大きな直径の第二の部品
34  大きな直径の第二の部品
35  肩
36  肩
37  円筒形ピストン
38  円筒形ピストン
39  シール
40  ふた
41  圧力室
42  圧力室
43  圧力室
44  圧力室
45  枝管
46  枝管
47  管
48  管
49  絞り
50  絞り
51  絞り
52  絞り
F1  力
F2  力
F3  力
F4  力
F5  力
F6  力
X  ローター室5内の点
Y  ローター室5内の点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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