SE500488C2

SE500488C2 - Screw compressor with sealing means

Info

Publication number: SE500488C2
Application number: SE9301662A
Authority: SE
Inventors: Roland Pamlin
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner Ab
Priority date: 1993-05-14
Filing date: 1993-05-14
Publication date: 1994-07-04
Also published as: EP0698185A1; WO1994027050A1; DE69406134T2; SE9301662L; EP0698185B1; DE69406134D1; DK0698185T3; SE9301662D0

Abstract

In a rotary screw compressor having its drive shaft (14) extending through the low pressure end section into a cavity having a pressure above the delivery pressure, seal means (17) are provided around the drive shaft (14). That cavity can be the motor space of a hermetic refrigeration compressor in which liquid refrigerant is supplied by a pump from the condenser to the motor space for cooling the motor. According to the invention the seal means (17) include a lip seal (20) adjacent to the cavity, a non-contacting seal (24) adjacent to the compressor working space and an intermediate chamber (22) to which barrier liquid is supplied, the pressure of which is slightly lower than the pressure in the cavity.

Description

51 .CU íi-SB 2 f tätning erfordrar jämförelsevis liten kylning så att den tillförda spärn/ätskan kommer att vara tillräcklig att ta upp vännen från denna. Vid den mellanliggande kammarens andra axiella ände där tryckskillnaden är större behövs ej någon kylning eftersom tätningen är av det kontaktfria slaget. Tätningsspalten är liten och den mängd vätska som läcker genom denna kan accepteras. Lösningen enligt uppﬁnningen resulterar således i ett mycket effektivt och billigt tätningsarrangemang med hög tillförlitlighet. 51 .CU íi-SB 2 f seal requires comparatively little cooling so that the added barrier / etch will be enough to pick up the friend from this. At the second axial of the intermediate chamber end where the pressure difference is greater, no cooling is needed because the seal is of it contactless kind. The sealing gap is small and the amount of liquid that leaks through it can be accepted. The solution according to the invention thus results in a very efficient and inexpensive sealing arrangement with high reliability.

Föredragna utföringsformer av uppﬁnningen anges i de beroende kraven.Preferred embodiments of the invention are set out in the dependent claims.

Uppﬁnningen förklaras närmare genom följande detaljerade beskrivning av en föredragen utföringsforrn av densamma under hänvisning till medföljande ritningar.The invention is further explained by the following detailed description of a preferred invention embodiment of the same with reference to the accompanying drawings.

F ig. l är en schematisk illustration av ett kylsystem med en kompressor i enlighet med upp- ﬁnningen.F ig. 1 is a schematic illustration of a cooling system with a compressor in accordance with nningen.

Pig. 2 är ett snitt genom tätningsorganen i lågtrycksändsektionen i kompressom i ﬁg. 1.Pig. 2 is a section through the sealing means in the low pressure end section of the compressor in ﬁ g. 1.

Kylsystemet i ﬁg. 1 har en herrnetisk kompressor-motor-enhet med en dubbelskruvkompres- sor 1, vars lågtrycksände är förbunden med en elmotor 2. Vid kompressoms högtrycksände är en oljeavskiljare 3 anordnad för att avskilja olja från arbetsﬂuidet, vilken olja har insprutats i kompressom i syfte att täta, kyla och smörja. Kylsystemet är av konventionell typ innefat- tande en kondensor 4, en expansionsventil 6 och en förångare 5 förbundna genom ledningar 8, 9, 10 för bildande av en sluten kylkrets. Vätskeforrnigt köldmedel tillföres från kondensom 4 genom en ledning ll till motom 2 för att kyla motorlindningarna 18. I ledningen ll är en pump anordnad för att höja trycket till en nivå omkring 1 till 2 bar över utloppstrycket. Vid kylningen av motorlindningama 18 kommer det vätskeforrniga köldmedlet att delvis för- ångas, och gas-vätske-blandningen dräneras till kompressoms utloppsledningssystem. I den visade utföringsformen dräneras gas-vätske-blandningen till oljeavskiljaren 3 där kvarvarande vätska får förångas för att kyla oljan.The cooling system in ﬁ g. 1 has a magnetic compressor motor unit with a twin-screw compressor 1, the low pressure end of which is connected to an electric motor 2. At the high pressure end of the compressor, an oil separator 3 arranged to separate oil from the work unit, which oil has been injected into compressor for the purpose of sealing, cooling and lubricating. The cooling system is of the conventional type a condenser 4, an expansion valve 6 and an evaporator 5 connected by lines 8, 9, 10 to form a closed cooling circuit. Liquid refrigerant is supplied from the condenser 4 through a line 11 to the motor 2 to cool the motor windings 18. In the line 11 is one pump arranged to raise the pressure to a level about 1 to 2 bar above the outlet pressure. At the cooling of the motor windings 18, the liquid refrigerant will be partially steamed, and the gas-liquid mixture is drained to the compressor outlet line system. In it shown embodiment, the gas-liquid mixture is drained to the oil separator 3 where remaining liquid may be evaporated to cool the oil.

Den ena av kompressorns rotorer 13 drives direkt av motom 2 genom en axel 14 som sträcker sig genom kompressoms lågtrycksändsektion 15. I lågtrycksändsektionen 15 är anordnade rullager 16 och ett tätningsarrangemang 17 för tätning mellan kompressoms lâgtrycksände, där trycket är ungefär förångnings- eller sugtrycket och motorrummet där trycket är 1 till 2 bar högre än kondensor- eller utloppstrycket.One of the rotors 13 of the compressor is driven directly by the motor 2 through a shaft 14 which extends through the low pressure end section 15 of the compressor. The low pressure end section 15 is arranged roller bearings 16 and a sealing arrangement 17 for sealing between the low pressure ends of the compressor, where the pressure is approximately the evaporation or suction pressure and the engine compartment where the pressure is 1 to 2 bar higher than the condenser or outlet pressure.

Tätningsarrangemanget visas i ﬁg. 2 i ett förstorat snitt. Drivaxeln 14, innefattande en axel- hylsa 21, sträcker sig genom kompressoms lågtrycksändsektion 15 och är vid sin vänstra ände CJ) "J :x Gr) CO förbunden med motorn 2 och vid sin högra ände med den ena kompressorrotom 13. Tätnings- arrangemanget 17 vetter med sin vänstra sida mot en hålighet som kommunicerar med motor- rummet och som därmed har ett tryck högre än utloppstrycket och med sin högra sida mot en hålighet som kommunicerar med kompressorarbetsrummets lågtrycksände och som därmed har ett tryck motsvarande kompressoms inloppstryck.The sealing arrangement is shown in ﬁ g. 2 in an enlarged section. The drive shaft 14, comprising a shaft sleeve 21, extends through the low pressure end section 15 of the compressor and is at its left end CJ) "J : x Gr) CO connected to the motor 2 and at its right end to one of the compressor rotors 13. the arrangement 17 faces with its left side towards a cavity which communicates with the motor the room and which thus has a pressure higher than the outlet pressure and with its right side towards one cavity which communicates with the low pressure end of the compressor working space and thus has a pressure corresponding to the inlet pressure of the compressor.

Intill håligheten med det högre trycket är en läpptätning 20 anordnad och intill håligheten med det lägre trycket ﬁnns en kontaktﬁi tätning 24. En mellanliggande kammare 22 bildas mellan dessa båda tätningar 20, 24, till vilken kammare olja av omkring utloppstryck tillfores genom ett munstycke 23, som genom en tillforselkanal 28 är förbunden med en tryckolje- källa, normalt kompressoms oljeavskiljare.Adjacent to the cavity with the higher pressure is a lip seal 20 arranged and next to the cavity with the lower pressure kontakt there is a contact ﬁ in seal 24. An intermediate chamber 22 is formed between these two seals 20, 24, to which chamber oil of about outlet pressure is supplied through a nozzle 23, which through a supply channel 28 is connected to a pressure oil source, normally the compressor oil separator.

Eftersom tryckskillnaden mellan den mellanliggande kammaren 22 och den hålighet som kommunicerar med motorrummet blir omkring 1 bar är en enkel läpptätning 20 tillfyllest for tätningen. Tack vare den måttliga kontaktkraﬁ som utövas av en dylik tätning kommer frik- tionsförlusterna att bli ganska små, och den genererade vännen kan tas upp av den till den mellanliggande kammaren 22 tillförda oljan.Because the pressure difference between the intermediate chamber 22 and the cavity provided communicates with the engine compartment becomes about 1 bar is a simple lip seal 20 most sufficient for the seal. Thanks to the moderate contact force ﬁ exerted by such a seal, the friction will losses to be quite small, and the generated friend can be taken up by it to it intermediate chamber 22 supplied with the oil.

Vid den andra änden av tätningsarrangemanget 17 åstadkommes tätningen av en kontaktfn' tätning 24, vilken medger att den tillförda oljan kan läcka från den mellanliggande kammaren 22 genom tätningsspalten 27 till kompressoms arbetsrum. Ehuru den kontaktﬁ-ia tätningen kan vara av godtyckligt slag, t.ex. en labyrinttätning, utnyttjas vid den i ﬁguren visade fore- dragna utföringsformen en s.k. ﬂytande tätning av det slag som visas i US-A 5 009 583.At the other end of the sealing arrangement 17, the seal is provided by a contact seal 24, which allows the supplied oil to leak from the intermediate chamber 22 through the sealing gap 27 to the working space of the compressor. Although the contact ﬁ- ia seal can be of any kind, e.g. a labyrinth seal, is used in the case shown in the drawn embodiment a so-called ﬂ surface seal of the type shown in US-A 5 009 583.

Genom en sådan tätning kan tätningsspalten fås att bli så liten som önskas, eﬁersom tätnings- kroppen 24 är radiellt rörlig medan den hålles axiellt fixerad genom stöden 25, 26 på ömse sidor. Tätningskroppen 24 är klämd mellan dessa stöd 25, 26 med en kraft som är tillräckligt stor för att förhindra rotation men tillräckligt liten för att medge tätningskroppen 24 att röra sig radiellt. Tätningskroppen 24 är således självcentrerande kring axelns 14 hylsa 21, Den spärrolja som läcker från den mellanliggande kammaren 22 till kompressoms arbetsrum passerar de rulllager 16 som stödjer axeln och utnyttjas för att smörja dessa. Tätningsspalten 27 måste därför dimensioneras så att läckaget blir tillräckligt for detta smörjningsbehov.By means of such a seal, the sealing gap can be made to be as small as desired, since the sealing the body 24 is radially movable while being held axially fixed by the supports 25, 26 on each other pages. The sealing body 24 is clamped between these supports 25, 26 with a force sufficient large to prevent rotation but small enough to allow the seal body 24 to move themselves radially. The sealing body 24 is thus self-centering around the sleeve 21 of the shaft 14, The barrier oil leaking from the intermediate chamber 22 to the working space of the compressor passes the roller bearings 16 which support the shaft and are used to lubricate them. The sealing gap 27 must therefore be dimensioned so that the leakage is sufficient for this lubrication need.

Claims

ii fïfl, ÛQ “ud [luv f. PATENTKRAV

A screw compressor with at least one screw rotor (13) operating in a working space, a part of the limiting walls of said working space being constituted by a low-pressure end section (15), which rotor (13) has a drive shaft (14) extending through said low-pressure end section (15). into a cavity containing an ﬂ uidum of a pressure exceeding the outlet pressure of the compressor, said low pressure end section (15) having sealing means (17) surrounding said drive shaft (14) to provide a seal between said working space and said cavity, k characterized in that said sealing means comprise: - lip sealing means (20) adjacent to said cavity, - contactless sealing means (24) adjacent said working space, - an intermediate chamber (22) between said lip sealing means (20) and said contact in sealing means (24) and - the locking means ( 23) for supplying a barrier liquid to said intermediate chamber (22), which barrier liquid has a pressure which is slightly lower than the pressure of fluid t in said cavity.

A compressor according to claim 1, wherein said contact ﬁ ia sealing means (24) is formed by a non-rotating sealing body (24) which surrounds said drive shaft (14, 21) with a small gap (27).

A compressor according to claim 2, wherein said sealing body (24) is radially movable.

A compressor according to any one of claims 1 to 3, wherein said barrier fluid is oil and has a pressure which substantially corresponds to the outlet pressure of the compressor.

Compressor according to claim 4 and provided with oil separating means (3) in the outlet line of the compressor, which oil separating means (3) communicates with said barrier liquid supply means (23). W (1 | 12 ..) (J) | ~ CU C.)

A compressor according to claim 4, wherein said drive shaft (14) is driven by a motor (2), said cavity communicates with the motor housing and said space is the working medium of the compressor.

Compressor according to claim 6, provided with pump means (7) for supplying said ﬂ uidum to said engine compartment and with removal means (12) for draining said ﬂ uidum from said engine compartment to the outlet line system of the compressor.

A compressor according to claim 4, wherein said drive shaft (14) is mounted in roller bearings (16) between said working space and said sealing means (17) and has means (27) for supplying said oil to said bearing (16).