技術領域

本發明涉及一種軸密封構造以及旋轉流體機械。

背景技術

在旋轉流體機械中，需要對旋轉軸與殼體之間的間隙進行密封的軸密封構造。例如，在螺桿壓縮機中，如果從轉子室沿著轉子軸而漏出的流體到達支承轉子軸的軸承，則有可能損傷軸承。特別地，在旋轉流體機械中，流體的壓力較高的排出側的轉子軸的軸密封容易成為問題。

因此，在日本特開2009-287413號的蒸汽用螺桿壓縮機中，作為排出側的轉子軸的螺桿轉子與軸承之間的軸密封構造，采用下述構造：從螺桿轉子側順次地設置第一迷宮式密封件、第二迷宮式密封件以及唇形密封件，向第一迷宮式密封件和第二迷宮式密封件之間供給有助于基于迷宮式密封件的軸密封的軸密封流體，將第二迷宮式密封件與唇形密封件之間向大氣開放。

迷宮式密封件是下述密封裝置：組裝在嵌裝于轉子軸的轉子和保持于殼體的定子之間、形成狹窄的間隙并利用在該間隙中流動的流體的壓力損失而限制流體的通過。因而，迷宮式密封件如果不能對轉子和定子正確地進行調心，則不能充分地發揮作用。

在螺桿壓縮機中，在構造上，如果向螺桿轉子施加流體的壓力，則轉子軸撓曲。因此，迷宮式密封件的軸方向的長度較長時，在螺桿壓縮機中，轉子軸的撓曲量變大，存在迷宮式密封件與軸接觸而迷宮式密封件損壞的危險性。進而，有可能基于迷宮式密封件的軸密封變得不充分。

在日本特開2009-287413號的螺桿壓縮機中，萬一迷宮式密封件的軸密封變得不充分，則有可能從轉子室漏出的蒸汽通過迷宮式密封件而損傷唇形密封件。特別地，在這樣的壓縮蒸汽的壓縮機中，通過迷宮式密封件的蒸汽令唇形密封件和轉子軸的摩擦部分的溫度上升，所以即便該泄露很少，也可能會引起唇形密封件的損傷。如果為了防止這一現象而向唇形密封件與轉子室之間的空間供給低溫的潤滑流體，則低溫的流體向轉子室側泄露而令蒸汽冷凝，所以壓縮機的效率降低。

發明內容

鑒于上述問題點，本發明的課題在于提供一種不會由于軸的撓曲而軸密封能力降低的軸密封構造、以及即便轉子軸撓曲軸密封能力也不會降低的旋轉流體機械。

為了解決上述課題，本發明的軸密封構造是對旋轉軸與隔開間隔而包圍上述旋轉軸的殼體的間隙進行密封的軸密封構造，包括：第一突出部，從上述殼體朝向上述旋轉軸突出，具有垂直于上述旋轉軸的環狀的密封面；第二突出部，從上述殼體朝向上述旋轉軸突出，具有與上述密封面對置的支承面；密封環，配置于上述第一突出部與上述第二突出部之間，內徑比上述旋轉軸的外形稍大；以及施力部件，配設于上述密封環與上述支承面之間，將上述密封環向上述密封面按壓。

根據該構成，密封環能夠沿著密封面沿徑方向移動。因此，即便旋轉軸撓曲，密封環也追蹤于旋轉軸而移動，所以密封環與旋轉軸的間隙不會變大，軸密封能力不會降低。

此外，本發明的軸密封構造中，上述密封環可以由與上述旋轉軸熱膨脹率相同的材質構成。

根據該構成，即便旋轉軸熱膨脹，密封環也以大致相同的比率膨脹，所以，旋轉軸與密封環的間隙不會較大地變動，密封能力穩定。

此外，在本發明的軸密封構造中，上述密封環可以具有令PTFE的微粒子彌散共析于無電解鎳被膜中的復合鍍膜。

根據該構成，在旋轉軸撓曲而與密封環接觸而沿徑方向移動時，兩者的摩擦變小，所以能夠密封環以及旋轉軸的摩耗及燒結。此外，密封面與密封環之間的摩擦也變小，所以向旋轉軸的撓曲的追蹤性高。

此外，本發明的軸密封構造中，可以具有多個軸密封部，所述軸密封部由上述第一突出部、上述第二突出部、上述密封環、上述施力部件的組合構成，在上述殼體上設置向形成于鄰接的上述密封環之間的供給空間中供給密封流體的密封流體流路。

根據該構成，即便旋轉軸撓曲，密封環也追蹤于旋轉軸而移動，所以向與旋轉軸的間隙不會變大、且軸密封能力不會降低的密封環之間的供給空間供給密封流體，所以密封流體從供給空間經由密封環與旋轉軸的間隙而流出。該密封流體的流動防止應該被軸密封構造密封的流體進入供給空間，所以軸密封變得完全。

此外，在具有多個上述軸密封部的本發明的軸密封構造中，上述殼體可以設置令形成于鄰接的上述密封環之間的排氣空間與比上述密封流體壓力低的低壓空間連通的排出流路，上述排出空間位于比上述供給空間靠高壓側。

根據該構成，能夠令從高壓側向排出空間漏出的密封對象流體以及從供給空間向排出空間流出的密封流體從排出流路排出到外部，將排出空間維持為比供給空間低壓，所以能夠可靠地防止密封對象流體進入供給空間。