JP3924503B2

JP3924503B2 - Screw compressor rotor

Info

Publication number: JP3924503B2
Application number: JP2002197769A
Authority: JP
Inventors: 幸裕小島; 克金子
Original assignee: Hokuetsu Industries Co Ltd
Current assignee: Airman Corp
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2022-07-05
Also published as: JP2004036586A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮作用空間内に水又は油などの液体を噴射して該空間内の潤滑、冷却、及び密封を行うようにした液冷式スクリュ圧縮機に関わり、詳しくは前記スクリュ圧縮機に用いるスクリュロータであって金属製ロータ軸の外周に合成樹脂製ロータを被覆形成したスクリュロータにおいて、前記軸部とロータとの接合・固着状態を確実に維持し得るスクリュ圧縮機のロータ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属製ロータ軸の外周に合成樹脂製ロータを被覆形成した圧縮機として特開平１０−１４１２６２号公報に開示する水潤滑式スクリュ圧縮機が公知である。
【０００３】
この種の圧縮機は、圧縮作用空間内に水を噴射して該空間内の潤滑、冷却、及び密封を行うように構成されており、その詳細構造は図６に示すようにケーシング１０１内に互いに噛合又は嵌合する雄雌ー対のスクリュロータ１０２を回転自在に収容すると共に、前記スクリュロータ１０２の軸部をなすロータ軸１０４を耐錆性金属材料により形成しその外周部には熱硬化性合成樹脂からなるロータ１０２を被覆して両者一体的に成形すると共に、圧縮作用空間１０６内には水を噴射して該空間内の潤滑、冷却、及び密封を行うように構成されている。
【０００４】
上記水潤滑式スクリュ圧縮機の場合、該圧縮機本体に内蔵するスクリュロータ１０２の金属製ロータ軸１０４と合成樹脂製ロータ１０２の接合部には材質の相違によってそれぞれの熱膨張率に差異があること、及び前記ロータ１０２の射出成形後の冷却に伴う熱収縮や該圧縮機の運転時と停止時における熱変化に伴う熱収縮の差異などがあることによってロータ軸１０４とロータ１０２の接合部における固着力が不十分となることがある。
【０００５】
そのため、前記固着力の低下を防止する対策として特開平９−２６４２７６号公報に示すように合成樹脂材を被覆する軸部分の表面全長にわたって螺旋溝または波形溝を施して前記固着力を高めるように構成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、金属製ロータ軸１０４の外周に合成樹脂製ロータ１０２を被覆したスクリュロータ１０２を備える水潤滑式スクリュ圧縮機においては、該スクリュロータ１０２を形成する合成樹脂製ロータ１０２の熱膨張率が金属製ロータ軸１０４に比べて遥かに大きいため、運転中作用流体（空気）の圧縮に伴う圧縮熱によって前記ロータ１０２はロータ軸１０４以上に熱膨張する。
【０００７】
それに加え、前記合成樹脂製ロータ１０２は水や油などの液体に浸るとさらに膨潤又は収縮する割合が大きくなる性質があり、そのため当該スクリュ圧縮機が長期間にわたって運転・停止を繰り返す間に圧縮作用空間内に供給される水又は油等の流体との接触によってロータ１０２側に形成した螺旋溝がロータ軸１０４周囲に刻設した螺旋溝から浮き上がり、該螺旋溝間に微少の空隙が生ずる。
【０００８】
そのため、前記微少空隙を介して前記作用空間内の圧縮空気や冷却用液体（水）が圧力差により浸入して圧縮機の性能を低下させたり、該液体中に含有する不純物がスラッジ化して前記微少空隙に堆積したり、或いは両螺旋溝間特に金属製ロータ軸１０４側の螺旋溝を腐食させたりしてロータ軸１０４とロータ１０２間の固着強度を低下させる原因となる。
【０００９】
さらには、前記スラッジが研磨材として作用するため当該圧縮機の運転・停止の繰り返しや負荷変動によって前記ロータ軸１０４とロータ１０２の螺旋溝同士が磨耗し、ひいては該螺旋溝の磨耗が次第に進行し該螺旋溝同士の引っかかりがなくなりロータ軸１０４とロータ１０２との接合が外れたりロータ軸１０４部が空回り状態となる等の危険がある。
【００１０】
そして、このような現象が生じた場合は圧縮機本体の圧縮不能もしくはロータ１０２外周部がシリンダ内周面と接触して圧縮機本体の焼付現象を招来する等多くの問題点を内在する。
【００１１】
上記対策として、前記螺旋溝の断面形状を複雑形状にしたり又は前記螺旋溝を複数条に形成しさらにスクリュロータ軸１０４の回転方向に対して逆転方向に刻設したり、或いはロータ軸１０４の全表面に合成樹脂材料を被覆してロータ軸１０４とロータ１０２との接合面積を増やすなど幾つかの方法も考えられるが、いずれの方法も加工工数が増大し全体としてコスト高となるのが実態である。
【００１２】
本発明はスクリュロータ軸１０４の周囲に刻設する螺旋溝部に対する水などの液状流体の進入を防止してロータ軸１０４とロータ１０２との接合・固着状態を長期にわたって保持し続けることができるスクリュ圧縮機のロータ１０２を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、金属製ロータ軸８の外周に合成樹脂製ロータ９を形成したスクリュロータを備える液冷式スクリュ圧縮機において、前記スクリュロータ３のロータ軸８とロータ９間には螺旋溝１１を刻設形成して前記ロータ軸とロータとを接合すると共に、前記螺旋溝１１の始端部１２と終端部１３近傍において前記スクリュロータのロータ軸８とロータ９間の少なくとも一方に複数条の凹溝１７より成る封止溝１５を設け、該封止溝によってロータ軸端側と前記接合部間を封止したことを特徴とする（請求項１）。
【００１４】
前記封止溝１５は、前記螺旋溝１１の始端部１２と終端部１３近傍において前記スクリュロータのロータ軸８とロータ９相互に複数条の凹溝１７より成る封止溝１５を設ければ好適である（請求項２）。
【００１５】
また、前記封止溝１５は前記ロータ軸側の凹溝１７a及びロータ側の凹溝１７ｂと、これにそれぞれ噛合又は嵌合する凸条を形成するロータ側及びロータ軸側の凹溝により形成することができる（請求項３）。
【００１６】
前記スクリュロータのロータ軸８と前記ロータ９に形成される前記凹溝の底面の径はロータ軸端側から螺旋溝１１方向に順次段階的に大径に形成することもできる（請求項４）。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態を図１ないし図３により説明する。まず、図１を参照して、圧縮機本体１のシリンダ２内には互いに噛合又は嵌合回転する雄雌ー対のスクリュロータ３を収容すると共に、吸入口４から吸入された大気が作用空間５内で圧縮された後図示しない吐出口から吐出される。
【００１８】
また、シリンダ２の適宜個所には噴射ノズル７が穿設し、ここから前記作用空間５内に水又は油などの液状流体（以下水をもとに説明する）が噴射されて該空間内の潤滑、冷却、及び密封作用を行う。そして、圧縮された空気は前記水と共に吐出口から気液混合状態で排出された後、一旦レシーバタンク（図示せず）に貯留後消費側に供給される。
【００１９】
スクリュロータ３は、例えばステンレス鋼のように防錆機能を有する金属製のロータ軸８の外周に熱硬化性の合成樹脂製ロータ９（以下単にロータという）を被覆して両者一体的に形成すると共に、ロータ９の外周部９ａには圧縮作用空間５を形成するためのロータ歯溝１０がその全長にわたって螺旋状に形成されている（図２）。
【００２０】
一方、ロータ軸８の外周面即ちロータ９との接合部には該ロータ軸の回転方向に対して逆回転方向に刻設する螺旋溝１１が形成されており、該螺旋溝には相対向するロータ９側の螺旋溝１１ｂが嵌合状態で密着・接合し両者一体的に固着している。
【００２１】
さらに、図３に示すように、ロータ９の両端壁９ｂ近傍における前記螺旋溝の始端部１２ならびに終端部１３には前記ロータ軸８外周と、ロータ９の内周に複数条の凹溝１７を刻設形成して封止溝１５が設けられる。この封止溝１５は作用空間５内に供給された水などの流体がロータ軸の両軸端側８ａ，８ｂから螺旋溝１１方向に向かって浸入することを防止することを目的として設けたもので、前記螺旋溝の始端部１２ならびに終端部１３にあたるロータ軸部８には鍔部１６を設けこの鍔部からロータ端壁９ｂ近傍までの間に複数条の凹溝１７aを並設しており、前記鍔部１６ならびに凹溝１７aに対向するロータ９側の凹溝１７ｂが相互に噛合又は嵌合することによって前記凹溝１７a、１７ｂ間に位置するロータ軸端側と螺旋溝側の両端間を封止する。
【００２２】
次いで作用について説明する。
圧縮機本体１が稼動すると吸入空気の圧縮作用と共に作用空間５内には噴射ノズル７（図１）から水が供給され該空間内の潤滑・冷却・密封作用が行われる。それと共に、吸入空気の圧縮に伴ってスクリュロータ３も次第に昇温する。この昇温に伴ってロータ軸８ならびにロータ９はそれぞれの熱膨張率に対応した温度上昇分だけ熱膨張することとなるが、このとき金属であるロータ軸８に比べて合成樹脂であるロータ９の熱膨張率が大であることによって、該ロータ軸とロータに形成した螺旋溝１１ａ，１１ｂならびに封止溝１５の凹溝１７ａ，１７ｂとの接合部には微少空隙１８が生ずることとなる（図４）。
【００２３】
そのため、作用空間５内に供給された水は吐出側Ｄのロータ端壁９ｂを介して前記凹溝から螺旋溝１１方向に向かって浸入しようとするが、封止溝１５を構成する凹溝１７の存在によってその浸入が阻止される。
【００２４】
万一封止溝１５において前記凹溝側の側面同士の密着部から水が漏洩したとしても、該凹溝は複数段階にわたって隣設しているため、ロータ軸端側８ａ，８ｂから段階的に浸入する過程で水の浸入圧力は次第に低下し、螺旋溝１１の始端部１２ならびに終端部１３に到達する時点では前記水の浸入圧力は大きく減圧するため前記螺旋溝内に浸入することがない。
【００２５】
以上により、作用空間５内に供給した圧縮空気や水が螺旋溝１１内に浸入してその不純物がスラッジ化したり、前記螺旋溝部を腐食させてロータ軸とロータ間の固着強度を低下させたりする虞がなくなる。
【００２６】
なお、以上の説明で封止溝１５は複数の凹溝１７を隣設させて構成する旨説明したが、ロータ９を挟んで吐出側Ｄの封止溝を軸端８ａ側から螺旋溝１１方向に向かってロータ軸の回転方向に螺旋状に刻設すると共に、吸入側Ｓの封止溝を軸端８ｂ側から螺旋溝１１方向に向かってロータ軸の回転方向と逆方向の螺旋状に刻設するようにしてもよい、この構成で、螺旋溝１１に向かって侵入しようとする水は遠心力によりロータ軸端８ａ，８ｂ方向に押し戻されてより好適に浸入が阻止される。
【００２７】
また、封止溝１５を構成する凹溝１７の山の頂部の直径は、通常螺旋溝１１の山の頂部の直径とほぼ等しい寸法で形成するが、軸強度を損なわない範囲でそれよりも小径に形成するとその直径に比例して外周長も短くなるため、例えばロータ９が膨張したときに生ずる封止溝間の微少空隙１８（図４）の周長も縮小するため、より密封効果が向上する。
【００２８】
図５は本発明の第２実施形態で、封止溝を構成する凹溝の形状をロータ軸端側から螺旋溝方向に進むにしたがって次第に大径となるように刻設したものである。以下、第１実施形態で説明したと同一部材は同一符号を用いて説明する。
【００２９】
ロータ９の両端近傍における前記螺旋溝の始端部１２ならびに終端部１３（図２）近傍には第１実施形態で説明したと同様に封止溝５０が複数条にわたって刻設されている。この封止溝５０は、ロータ軸端８ａ側から螺旋溝１１方向に進むにしたがって次第に大径となる凹溝５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，が隣設すると共に、相対向するロータ側の凹溝５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，はその逆形状に形成されている。
【００３０】
そして、常温時においては両者ほぼ密着状態で相互に噛み合って嵌合すると共に該凹溝を挟むその両端（図中ロータ軸端側８ａと螺旋溝１１側）間は凹溝の山と谷同志の密着により封止されている。
【００３１】
本第２実施形態は以上のように構成されており、例えば圧縮機本体１が稼動してロータ９が熱膨張し図中ロータ軸端側の小なる凹溝５１ａ，５２ａ間に微少空隙１８ａが生じ、作用空間５からの圧縮空気や水がロータ端壁９ｂを介して前記空隙内に浸入したとしても、これに隣設する大径の凹溝５１ｂ，５２ｂ間に生じた微少空隙１８ｂの容積が大きいことによりその浸入圧力は減圧されて浸入量も抑制される。
【００３２】
同様に、前記大径の凹溝５１ｂ，５２ｂに隣接するさらなる大径の凹溝５１ｃ，５２ｃに生じた微少空隙１８ｃは前記空隙よりもさらに大なる空間容積を形成していることから、ここに浸入した水の圧力はさらに減圧し螺旋溝１１に対する浸入が抑えられる。
【００３３】
換言すると、ロータ軸端８ａに近い小径の凹溝５１ａ，５２ａから螺旋溝１１側の大径の凹溝５１ｃ，５２ｃに近づくにしたがって段階的に減圧されて最終段近傍の螺旋溝の始端部１２ならびに終端部１３に到達する時点では流体(水)圧力は大きく減圧し浸入量も皆無に近づくから該螺旋溝内には浸入することがない。
【００３４】
なお、上述した各実施形態においては水潤滑式スクリュ圧縮機をもとに説明したが、これに限らず液状流体を冷却媒体として用いるスクリュ圧縮機全てに対して適用可能であることは言うまでもない。
【００３５】
また、凹溝５１，５２の断面形状も、方形形状に限らず台形状であってもよく、或いは凹溝の山と谷の角に丸みを設けて形成してもよい。このように形成するとロータ軸８ならびにロータ９双方の凹溝の角に生ずる応力集中を防止できる。
【００３６】
さらに、ロータ軸８の表面に刻設する螺旋溝１１の断面形状ならびに該螺旋溝の高さ寸法（溝の山と谷の高さ）は、金属であるロータ軸の熱膨張係数と樹脂製ロータの熱膨張係数及びロータが液状流体（特に水）との接触によって膨潤又は収縮する寸法変化率などの諸条件を考慮して寸法設定することにより、ロータ軸８とロータ９との接合部に作用する軸方向のねじりせん断応力を最小に抑えることができ、よってロータ軸８とロータ９間の固着力を長期にわたって保持し続けることができる。
【００３７】
なお、上述実施形態においては、図３に示すように、前記螺旋溝の始端部１２ならびに終端部１３で前記ロータ軸８外周と、ロータ９の内周に複数条の凹溝１７a、ｂを並設し、この凹溝１７aに対向するロータ９側の凹溝１７ｂを相互に噛合又は嵌合した構成であるが、上記凹溝をロータ軸８外周又はロータ９の内周の一方に多数条設けて封止溝として形成することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は液冷式スクリュ圧縮機におけるスクリュロータのロータ軸とロータ間に螺旋溝を刻設して前記ロータ軸とロータとを接合すると共に、該螺旋溝の始端部と終端部近傍において複数条の凹溝より成る封止溝を設け、該封止溝によって前記接合部を封止したことにより圧縮作用による熱膨張や膨潤が生じてもロータ軸とロータ間を接合する螺旋溝部に対する水の浸入を抑制できるためロータ軸の腐食防止とロータ軸とロータ固着強度の低下を防止できる。その結果、圧縮機本体の耐久性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明スクリュ圧縮機本体の断面図である。
【図２】第１実施形態におけるスクリュロータの断面図である。
【図３】封止溝部の拡大図である。
【図４】封止溝部の説明図である。
【図５】第２実施形態における封止溝部の断面図である。
【図６】従来の水潤滑式スクリュ圧縮機の概略断面図である。
【符号の説明】
１圧縮機本体
２シリンダ
３スクリュロータ
４吸入口
５作用空間
８ロータ軸
９ロータ
１０ロータ歯溝
１１螺旋溝
１５封止溝
１７凹溝
１８微少空隙[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid-cooled screw compressor in which a liquid such as water or oil is injected into a compression working space to perform lubrication, cooling, and sealing in the space, and more specifically to the screw compressor. The present invention relates to a rotor structure of a screw compressor that can reliably maintain a bonded / fixed state between a shaft portion and a rotor in a screw rotor to be used, in which the outer periphery of a metal rotor shaft is coated with a synthetic resin rotor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a water-lubricated screw compressor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-141262 is known as a compressor in which a synthetic resin rotor is formed on the outer periphery of a metal rotor shaft.
[0003]
This type of compressor is configured to inject water into a compression working space to perform lubrication, cooling, and sealing in the space, and its detailed structure is shown in the casing 101 as shown in FIG. A pair of male and female screw rotors 102 that mesh or fit with each other are rotatably accommodated, and a rotor shaft 104 that forms a shaft portion of the screw rotor 102 is formed of a rust-resistant metal material, and its outer peripheral portion is thermally cured. The rotor 102 made of a synthetic synthetic resin is coated and integrally molded, and water is injected into the compression working space 106 to lubricate, cool, and seal the space.
[0004]
In the case of the above-described water-lubricated screw compressor, there is a difference in the thermal expansion coefficient depending on the material of the joint portion between the metal rotor shaft 104 and the synthetic resin rotor 102 of the screw rotor 102 built in the compressor body. And the difference between the thermal contraction due to cooling of the rotor 102 after injection molding and the thermal contraction due to the thermal change during operation and stop of the compressor, etc., at the joint between the rotor shaft 104 and the rotor 102 Fixing force may be insufficient.
[0005]
Therefore, as a measure for preventing the decrease in the fixing force, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 9-264276, a spiral groove or a corrugated groove is provided over the entire surface of the shaft portion covering the synthetic resin material so as to increase the fixing force. It is composed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the water-lubricated screw compressor including the screw rotor 102 in which the outer periphery of the metal rotor shaft 104 is covered with the synthetic resin rotor 102, the thermal expansion of the synthetic resin rotor 102 forming the screw rotor 102 is performed. Since the rate is much higher than that of the metal rotor shaft 104, the rotor 102 is thermally expanded beyond the rotor shaft 104 by the compression heat accompanying the compression of the working fluid (air) during operation.
[0007]
In addition, when the synthetic resin rotor 102 is immersed in a liquid such as water or oil, the ratio of swelling or shrinking further increases, so that the compression action is repeated while the screw compressor is repeatedly operated and stopped for a long period of time. A spiral groove formed on the rotor 102 side is lifted from a spiral groove formed around the rotor shaft 104 by contact with a fluid such as water or oil supplied into the space, and a minute gap is generated between the spiral grooves.
[0008]
For this reason, compressed air or cooling liquid (water) in the working space enters through the minute gap due to a pressure difference to reduce the performance of the compressor, or impurities contained in the liquid become sludge and It accumulates in a minute gap, or corrodes the spiral groove between the two spiral grooves, particularly the metal rotor shaft 104 side, thereby causing a decrease in the fixing strength between the rotor shaft 104 and the rotor 102.
[0009]
Furthermore, since the sludge acts as an abrasive, the helical grooves of the rotor shaft 104 and the rotor 102 wear due to repeated operation / stop of the compressor and load fluctuations, and the wear of the helical grooves gradually progresses. There is a danger that the spiral grooves are not caught and the rotor shaft 104 and the rotor 102 are not joined to each other or the rotor shaft 104 is idle.
[0010]
When such a phenomenon occurs, there are many problems such as incompressibility of the compressor main body or an outer peripheral portion of the rotor 102 coming into contact with the inner peripheral surface of the cylinder to cause a seizure phenomenon of the compressor main body.
[0011]
As the above countermeasure, the spiral groove has a complicated cross-sectional shape, or the spiral groove is formed in a plurality of strips and further engraved in a direction reverse to the rotation direction of the screw rotor shaft 104, or the entire rotor shaft 104 Several methods such as increasing the joint area between the rotor shaft 104 and the rotor 102 by covering the surface with a synthetic resin material are also conceivable. However, each method increases the number of processing steps and increases the cost as a whole. is there.
[0012]
The present invention prevents screw liquid or other liquid fluid from entering a spiral groove formed around the screw rotor shaft 104 and can maintain the bonded / fixed state between the rotor shaft 104 and the rotor 102 for a long period of time. An object is to provide a rotor 102 of a machine.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in a liquid-cooled screw compressor including a screw rotor in which a synthetic resin rotor 9 is formed on the outer periphery of a metal rotor shaft 8, a gap between the rotor shaft 8 and the rotor 9 of the screw rotor 3 is provided. A spiral groove 11 is engraved to join the rotor shaft and the rotor, and a plurality of them are provided at least between the rotor shaft 8 and the rotor 9 of the screw rotor in the vicinity of the start end 12 and the end end 13 of the spiral groove 11. A sealing groove 15 comprising a groove groove 17 is provided, and the rotor shaft end side and the joint are sealed by the sealing groove (claim 1).
[0014]
The sealing groove 15 is preferably provided with a sealing groove 15 including a plurality of concave grooves 17 between the rotor shaft 8 and the rotor 9 of the screw rotor in the vicinity of the starting end portion 12 and the terminal end portion 13 of the spiral groove 11. (Claim 2).
[0015]
The sealing groove 15 is formed by the rotor shaft side concave groove 17a and the rotor side concave groove 17b, and the rotor side and rotor shaft side concave grooves that form protrusions meshed with or fitted to the rotor groove. (Claim 3).
[0016]
The diameters of the bottom surfaces of the concave grooves formed in the rotor shaft 8 and the rotor 9 of the screw rotor can be formed in a stepwise large diameter from the rotor shaft end side toward the spiral groove 11 (Claim 4). .
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, referring to FIG. 1, a cylinder 2 of a compressor main body 1 accommodates a screw rotor 3 of a male and female pair that mesh with each other and rotate together, and the atmosphere sucked from an inlet 4 is a working space. After being compressed within 5, it is discharged from a discharge port (not shown).
[0018]
In addition, an injection nozzle 7 is formed at an appropriate position of the cylinder 2, and a liquid fluid such as water or oil (hereinafter described based on water) is injected into the working space 5 from there, and the inside of the space 2 Provides lubrication, cooling, and sealing. The compressed air is discharged from the discharge port together with the water in a gas-liquid mixed state, and then temporarily supplied to the receiver tank (not shown) and then to the consumption side.
[0019]
The screw rotor 3 is integrally formed by coating a thermosetting synthetic resin rotor 9 (hereinafter simply referred to as a rotor) on the outer periphery of a metal rotor shaft 8 having a rust prevention function such as stainless steel. At the same time, a rotor tooth groove 10 for forming the compression working space 5 is spirally formed on the outer peripheral portion 9a of the rotor 9 over its entire length (FIG. 2).
[0020]
On the other hand, a spiral groove 11 is formed on the outer peripheral surface of the rotor shaft 8, that is, a joint portion with the rotor 9. The spiral groove 11 is formed in the direction opposite to the rotation direction of the rotor shaft. The spiral groove 11b on the rotor 9 side is in close contact and joined in a fitted state, and both are integrally fixed.
[0021]
Further, as shown in FIG. 3, a plurality of concave grooves 17 are formed on the outer periphery of the rotor shaft 8 and the inner periphery of the rotor 9 at the start end portion 12 and the end portion 13 of the spiral groove in the vicinity of both end walls 9 b of the rotor 9. A sealing groove 15 is provided by engraving. The sealing groove 15 is provided for the purpose of preventing the fluid such as water supplied into the working space 5 from entering the direction of the spiral groove 11 from both shaft end sides 8a and 8b of the rotor shaft. The rotor shaft portion 8 corresponding to the start end portion 12 and the end portion 13 of the spiral groove is provided with a flange portion 16 and a plurality of concave grooves 17a are provided in parallel between the flange portion and the vicinity of the rotor end wall 9b. The rotor groove 9b and the groove 9b on the side of the rotor 9 facing the flange 16 and the groove 17a mesh with each other so that the rotor shaft end side located between the grooves 17a and 17b and the both ends on the spiral groove side Is sealed.
[0022]
Next, the operation will be described.
When the compressor main body 1 is operated, water is supplied from the injection nozzle 7 (FIG. 1) into the working space 5 together with the compressing action of the intake air, and the lubricating, cooling, and sealing actions in the space are performed. At the same time, the screw rotor 3 gradually increases in temperature as the intake air is compressed. As the temperature rises, the rotor shaft 8 and the rotor 9 thermally expand by an amount corresponding to the temperature increase corresponding to the respective coefficient of thermal expansion. At this time, the rotor 9 made of synthetic resin compared to the rotor shaft 8 made of metal. Since the coefficient of thermal expansion is large, a minute gap 18 is formed at the joint between the rotor shaft and the spiral grooves 11a and 11b formed in the rotor and the concave grooves 17a and 17b of the sealing groove 15 ( FIG. 4).
[0023]
Therefore, the water supplied into the working space 5 tries to enter from the concave groove toward the spiral groove 11 via the rotor end wall 9 b on the discharge side D, but the concave groove 17 constituting the sealing groove 15. Intrusion is prevented by the presence of.
[0024]
Even if water leaks from the close contact part between the side surfaces on the groove side in the sealing groove 15, the groove is adjacent to each other over a plurality of stages, so that it gradually increases from the rotor shaft end sides 8 a and 8 b. In the process of entering, the water ingress pressure gradually decreases, and when reaching the start end 12 and the end end 13 of the spiral groove 11, the water intrusion pressure is greatly reduced, so that it does not enter the spiral groove.
[0025]
As described above, the compressed air or water supplied into the working space 5 enters the spiral groove 11 and the impurities become sludge, or the spiral groove portion is corroded to reduce the fixing strength between the rotor shaft and the rotor. There is no fear.
[0026]
In the above description, the sealing groove 15 is described as having a plurality of concave grooves 17 adjacent to each other. However, the sealing groove on the discharge side D from the shaft end 8a side to the spiral groove 11 direction with the rotor 9 interposed therebetween. The sealing groove on the suction side S is spirally engraved in the direction opposite to the rotation direction of the rotor shaft from the shaft end 8b side to the spiral groove 11 direction. In this configuration, water that is about to enter the spiral groove 11 is pushed back in the direction of the rotor shaft ends 8a and 8b by centrifugal force, and is more preferably prevented from entering.
[0027]
In addition, the diameter of the peak of the crest of the concave groove 17 constituting the sealing groove 15 is usually formed to have a size substantially equal to the diameter of the peak of the crest of the spiral groove 11, but smaller diameter than that without impairing the axial strength. Since the outer peripheral length is shortened in proportion to the diameter of the rotor, for example, the peripheral length of the minute gap 18 (FIG. 4) between the sealing grooves generated when the rotor 9 expands is also reduced, so that the sealing effect is further improved. To do.
[0028]
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention in which the shape of the concave groove constituting the sealing groove is engraved so as to gradually increase in diameter as it advances from the rotor shaft end side in the spiral groove direction. Hereinafter, the same members as those described in the first embodiment will be described using the same reference numerals.
[0029]
As described in the first embodiment, a plurality of sealing grooves 50 are engraved in the vicinity of the starting end 12 and the terminal end 13 (FIG. 2) of the spiral groove in the vicinity of both ends of the rotor 9. The sealing groove 50 is provided with concave grooves 51a, 51b, 51c that gradually become larger in diameter from the rotor shaft end 8a side toward the spiral groove 11, and adjacent rotor-side concave grooves 52a, 52b and 52c are formed in the reverse shape.
[0030]
At normal temperature, the two are in close contact with each other and engaged with each other, and between the both ends (the rotor shaft end side 8a and the spiral groove 11 side in the figure) sandwiching the groove, Sealed by close contact.
[0031]
The second embodiment is configured as described above. For example, when the compressor body 1 is operated and the rotor 9 is thermally expanded, a minute gap 18a is formed between the small concave grooves 51a and 52a on the rotor shaft end side in the drawing. Even if compressed air or water from the working space 5 enters the gap through the rotor end wall 9b, the volume of the minute gap 18b formed between the large-diameter concave grooves 51b and 52b adjacent to the gap is formed. Is large, the infiltration pressure is reduced and the infiltration amount is also suppressed.
[0032]
Similarly, the minute gap 18c generated in the further larger-diameter groove 51c, 52c adjacent to the larger-diameter groove 51b, 52b forms a larger spatial volume than the above-described gap. The pressure of the infiltrated water is further reduced so that the intrusion into the spiral groove 11 is suppressed.
[0033]
In other words, the pressure is gradually reduced from the small-diameter concave grooves 51a, 52a near the rotor shaft end 8a toward the large-diameter concave grooves 51c, 52c on the spiral groove 11 side, and the leading end 12 of the spiral groove near the final stage is obtained. At the time of reaching the end portion 13, the fluid (water) pressure is greatly reduced and the amount of infiltration approaches almost none, so that it does not enter the spiral groove.
[0034]
In each of the above-described embodiments, the description has been made based on the water-lubricated screw compressor. However, it is needless to say that the present invention is not limited to this and can be applied to all screw compressors using a liquid fluid as a cooling medium.
[0035]
Further, the cross-sectional shape of the concave grooves 51 and 52 is not limited to a square shape, but may be a trapezoidal shape, or may be formed by rounding the corners of the peaks and valleys of the concave grooves. If formed in this way, stress concentration occurring at the corners of the concave grooves of both the rotor shaft 8 and the rotor 9 can be prevented.
[0036]
Furthermore, the cross-sectional shape of the spiral groove 11 engraved on the surface of the rotor shaft 8 and the height dimension of the spiral groove (height of the crest and trough of the groove) depend on the thermal expansion coefficient of the rotor shaft, which is a metal, and the resin rotor. The dimension is set in consideration of various conditions such as the coefficient of thermal expansion and the dimensional change rate at which the rotor swells or contracts by contact with a liquid fluid (especially water). Thus, the torsional shear stress in the axial direction can be suppressed to a minimum, and therefore, the fixing force between the rotor shaft 8 and the rotor 9 can be maintained for a long time.
[0037]
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 3, a plurality of concave grooves 17 a and 17 b are arranged in parallel at the outer periphery of the rotor shaft 8 and the inner periphery of the rotor 9 at the start end portion 12 and the end portion 13 of the spiral groove. In this configuration, the concave groove 17b on the rotor 9 side facing the concave groove 17a is meshed with or fitted to each other, and a large number of the concave grooves are provided on either the outer periphery of the rotor shaft 8 or the inner periphery of the rotor 9. And can be formed as a sealing groove.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a spiral groove is engraved between the rotor shaft and the rotor of the screw rotor in the liquid-cooled screw compressor to join the rotor shaft and the rotor. A sealing groove composed of a plurality of concave grooves is provided in the vicinity of the terminal portion, and the joint is sealed by the sealing groove, so that the rotor shaft and the rotor are joined even if thermal expansion or swelling occurs due to compression action. Since the intrusion of water into the spiral groove portion can be suppressed, the corrosion of the rotor shaft can be prevented and the strength of the rotor shaft and the rotor can be prevented from being lowered. As a result, the durability of the compressor body is also improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a screw compressor body of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a screw rotor in the first embodiment.
FIG. 3 is an enlarged view of a sealing groove.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a sealing groove.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a sealing groove in the second embodiment.
FIG. 6 is a schematic sectional view of a conventional water-lubricated screw compressor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor body 2 Cylinder 3 Screw rotor 4 Suction port 5 Working space 8 Rotor shaft 9 Rotor 10 Rotor tooth groove 11 Spiral groove 15 Sealing groove 17 Concave groove 18 Small gap

Claims

In a liquid-cooled screw compressor including a screw rotor having a synthetic resin rotor formed on the outer periphery of a metal rotor shaft, a spiral groove is formed between the rotor shaft and the rotor of the screw rotor, and the rotor shaft and the rotor And a sealing groove comprising a plurality of concave grooves is provided at least between the rotor shaft and the rotor of the screw rotor in the vicinity of the starting end and the terminal end of the spiral groove. Rotor.

2. The rotor of a screw compressor according to claim 1, wherein the sealing groove is provided with a sealing groove formed of a plurality of concave grooves between the rotor shaft of the screw rotor and the rotor.

The groove between the rotor shaft and the rotor of the screw rotor includes a groove on the rotor shaft side and a groove on the rotor side, and a groove on the rotor side and the rotor shaft side that forms a ridge that meshes with or fits respectively. The screw compressor rotor according to claim 2, wherein the rotor is a screw compressor.

The diameter of the bottom surface of the rotor shaft of the screw rotor and the concave groove formed in the rotor is formed so as to gradually increase in diameter in the spiral groove direction from the rotor shaft end side. Screw compressor rotor.