JP2752000B2 - 危険ガス用圧縮機のスラスト荷重軽減装置 - Google Patents

危険ガス用圧縮機のスラスト荷重軽減装置

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JP2752000B2 JP2232184A JP23218490A JP2752000B2 JP 2752000 B2 JP2752000 B2 JP 2752000B2 JP 2232184 A JP2232184 A JP 2232184A JP 23218490 A JP23218490 A JP 23218490A JP 2752000 B2 JP2752000 B2 JP 2752000B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、圧縮ガスが例えば腐食性や毒性を有する場
合に好適な危険ガス用圧縮機のスラスト荷重軽減装置に
関するものである。
(従来の技術) 従来、スクリュ圧縮機において、ガス圧縮中ロータ軸
を介してスラスト軸受に高圧の吐出側より低圧の吸込側
に向かう方向の大きなスラスト荷重が作用するため、ま
た軸受寿命は軸受に作用する荷重が大きい程短くなるた
め、スラスト荷重軽減装置としてバランスピストンを用
いて、スラスト荷重の寿命を延ばすことが行われてい
る。
このバランスピストンは吸込側のロータ軸端部に結合
しており、その反ロータ側の加圧空間に直接吐出ガスを
導いてロータ軸に対して吸込側から吐出側に向かう方向
の逆スラスト力を作用させて、上記スラスト荷重を軽減
するものである。
(発明が解決しようとする課題) 上述のように、従来のスラスト荷重軽減装置では、バ
ランスピストンの加圧のために、その反ロータ側空間に
直接吐出ガスを導いている。このため、空気圧縮機、即
ち圧縮ガスが空気の場合にはこのスラスト荷重軽減装置
を使用することに問題はないが、圧縮ガスが一般ガスで
腐食性や毒性を有するもの(例:塩素ガス,ホスゲン)
である場合には、空気圧縮機のスラスト荷重装置をその
まま適用すればバランスピストン部が腐食して、ガス漏
れが生じて、周囲に重大な災害を引き起すという問題が
ある。
これに対して、斯る事態を避けるためにスラスト荷重
軽減装置に耐食性材料を使用したり特別な軸封装置を使
用すれば、装置のコストが上昇するという問題がある。
また、バランスピストンに作用させる逆スラスト力は
圧縮機の吐出圧力に対応した値のものでなければならな
いため、圧縮機とは別に、他から高圧ガスを上記空間に
導いて、バランスピストンの加圧を行うようにすれば、
このバランスピストンに対する加圧力の大きさを圧縮機
の吐出圧力に対応させるための圧力調節手段が別途必要
になるという問題がある。
本発明は、斯る従来の問題点を課題としてなされたも
ので、特殊な材料を使用することなく、バランスピスト
ン部の腐食発生を回避でき、圧縮ガスの機外への漏洩お
よびこれによる周囲の災害防止を可能としつつ、スラス
ト荷重を低減し、スラスト軸受の長寿命化を可能とした
危険ガス用圧縮機のスラスト荷重軽減装置を提供しよう
とするものである。
(課題を解決するための手段) 上記課題を解決するために、本発明は、ロータ軸に吸
込側から吐出側に向かう方向の逆スラスト力を作用させ
るバランスピストンの加圧側空間に圧縮ガスとは別の軸
封用シールガスを導くか、上記加圧側空間に、上記シー
ルガスにより加圧した液体を充満させた構成とした。
(作用) 上記のように形成することにより、バランスピストン
部は圧縮ガスと直接接触することはなく、かつバランス
ピストンに作用する力は別途圧力調節手段を設けなくて
も吐出圧力に対応して変動し、スラスト軸受に対して適
正な逆スラスト力が作用するようになる。
(実施例) 次に、本発明の一実施例を図面にしたがって説明す
る。
第1図は、本発明の第1実施例に係るスラスト荷重軽
減装置1を適用した危険ガス用スクリュ圧縮機を示し、
吸込口2,吐出口3を形成したケーシング4内に互いに噛
み合う雌雄一対のスクリュロータ5を収納するととも
に、これをその両側のロータ軸6,7にてラジアルおよび
スラスト軸受8により回転可能に支持してある。そし
て、モータ9,駆動歯車10,従動歯車11,ロータ軸7を介し
てスクリュロータ5を回転させ、これにより吸込口2か
ら吸込んだガスを圧縮して、吐出口3に吐出するように
形成してある。また、軸受8とスクリュロータ5との間
にはカーボンシール13,非接触シール14が設けてあり、
この非接触シール14はロータ軸6,7とともに一体回転す
る回転環15と、ロータ軸6,7の長手方向に摺動可能に、
かつ非回転状態でケーシング4側に支持された固定環16
とからなっている。
一方、図示しないシールガス(例:不活性ガス)供給
源に通じ、中間部に一例として自力式のシールガス圧力
調節弁17、および吸込側圧力調節弁17a,吐出側圧力調節
弁17bを備えた第1流路18と図示しないシールガス戻し
流路に至る第2流路19と、ケーシング4に上記固定環16
に連通するように穿設した第1貫通孔20と、同じくケー
シング4にカーボンリングシール13に連通するように穿
設した第2貫通孔21とが設けてある。ここで、シールガ
ス圧力調節弁17は第1流路18と第2流路19との間の差圧
により弁開度を調節するものである。即ち、第1流路18
の圧力が高くなる程圧力調節弁17の開度は小さくなって
ゆく。さらに、吸込側圧力調節弁17aは吸込圧力に対応
して、また吐出側圧力調節弁17bは吐出圧力に対応して
それぞれ第1貫通孔20,第2貫通孔21へ供給するガス圧
を調節するものである。そして、第1流路18から第1貫
通孔20,非接触シール14,カーボンリングシール13,第2
貫通孔21を経て第2流路19へのシールガスを流すことに
よりスクリュロータ5の部分から軸受8側へガスが漏れ
るのを阻止するようになっている。
さらに、ロータ軸6の端部にはバランスピストン22が
空間23内を摺動可能に設けてあり、その反ロータ側空間
23aには第1流路18から分岐させた第3流路24により吐
出圧力と一定の関係を有する圧力のシールガスを導い
て、バランスピストン22に対してこのシールガスの圧力
を作用させるように形成してある。そして、ロータ軸6
に対して逆スラスト力を生じさせて、軸受8に作用する
スラスト力を軽減させてある。また、バランスピストン
22のロータ側にはバランスピストン22に対して反ロータ
側に向かう方向の力を作用させるばね25が設けてあり、
例えば圧縮機の起動時のように吐出圧力の上昇前で、吐
出側から吸込側に向かう方向のスラスト力が小さい場合
でも、スクリュロータ5,ロータ軸6,7を上記スラスト力
と同方向に押圧して、これらががたつくことにより軸受
8が破損するのを防止するようになっている。
以上、バランスピストン22および第3流路24を設ける
ことによりスラスト荷重軽減装置1が形成されている。
なお、上記実施例では第3流路24によりシールガスの
圧力を直接バランスピストン22の反ロータ側に作用させ
ている装置を示したが、この反ロータ側にダイヤフラム
を設けてこのダイヤフラムを介して上記圧力をバランス
ピストン22に作用させるようにしてもよい。
また、図示していないが、第1流路18のシールガス圧
力が異常に高い場合、又は異常に低い場合にはこれを検
出して、第1流路18のシールガスを第2貫通孔21に導く
とともに圧縮機を停止させるようになっている。
さらに、上記実施例では第1流路18の吐出側から分岐
させた第3流路24を設けたものを示したが、吸込側圧力
調節弁17aの出側で分岐させて、バランスピストン22の
反ロータ側に通じるように形成してもよい。上記第3流
路24のガス圧は吐出圧力に対応して調節されるので、バ
ランスピストンに作用する圧力も変動するが、作用圧を
一定に保ちたい場合は、上記のように吸込側の方からバ
ランスピストン22を加圧するようにする。この場合には
ガス圧は吸込圧力より若干高めで、略一定であるので、
バランスピストン22には略一定の力で加圧できる。
なお、第3流路24の分岐部は圧力調節弁17,17a,17bの
出側,入側のいずれでもよく、逆スラスト力の大きさは
バランスピストン22の受圧面積を適宜定めることにより
行えばよい。
その他、圧力調節弁17として自力式のものを示した
が、これに代えて空気式又は電気式でもよく、その形式
は問わず、第1流路18,第2流路19のそれぞれ圧力調節
弁を設けてもよい。
第2図は、本発明の第2実施例に係るスラスト荷重軽
減装置1aを適用した危険ガス用スクリュ圧縮機を示し、
第1図に示す装置とはこのスラスト荷重軽減装置1aを除
き、他は実質的に同一であり、互いに対応する部分には
同一番号を付して説明を省略する。
図示するように、このスラスト荷重軽減装置1aは液体
タンク26と、液体タンク26の下部の液体部分をバランス
ピストン22の反ロータ側に連通させる液体流路27と、液
体タンク26の上部空間部を吐出口3又は吐出流路28に連
通させるガス流路29を設けることにより形成してある。
そして、液体を介してバランスピストン22に吐出圧力を
作用させることにより、バランスピストン22を直接波出
ガスに触れさせることなく逆スラスト力を発生するよう
に形成してある。
なお、このガス流路29に代えて、第2図中二点鎖線に
て示すように、液体タンク26の上部空間に第1流路18か
ら分岐させたガス流路29aを導くようにしてもよい。
(発明の効果) 以上の説明より明らかなように、本発明によれば、ロ
ータ軸に吸込側から吐出側に向かう方向の逆スラスト力
を作用させるバランスピストンの加圧側空間に圧縮ガス
とは別の軸封用シールガスを導くか、上記加圧側空間
に、上記シールガスにより加圧した液体を充満させた構
成としてある。
このため、軸受に作用するスラスト荷重を軽減して軸
受寿命を延ばすことが可能になる他、圧縮ガスがたとえ
一般ガスで腐食性や毒性を有するものであっても、バラ
ンスピストン部は圧縮ガスに直接触れることはなく、そ
の構造、材質は空気圧縮機の場合と同等のものを適用可
能となり、部品を標準化できる。また、有害ガスの漏れ
は許されないので、上記のように構成することにより、
バランスピストン部の腐食を防げる結果、この部分から
のガス漏れのおそれもなくなる。
さらに、一般的にシールガスは吐出圧力と一定の関係
となるように圧力調節されているので、このシールガス
を利用して逆スラスト力を生じさせることにより、或は
液体を介して吐出圧力を作用させることにより、逆スラ
スト力を吐出圧力に対応して変化させる圧力調節手段も
不要となり、装置を単純化できる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例に係るスラスト荷重軽減装
置を適用した危険ガス用スクリュ圧縮機の全体構成図、
第2図は本発明の第2実施例に係るスラスト荷重軽減装
置を適用した危険ガス用スクリュ圧縮機の全体構成図で
ある。 1,1a……スラスト荷重軽減装置、6,7……ロータ軸、22
……バランスピストン、23a……反ロータ側空間、24…
…第3流路、26……液体タンク、27……液体流路、28…
…吐出流路、29,29a……ガス流路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ロータ軸に吸込側から吐出側に向かう方向
    の逆スラスト力を作用させるバランスピストンの加圧側
    空間に圧縮ガスとは別の軸封用シールガスを導くか、上
    記加圧側空間に、上記シールガスにより加圧した液体を
    充満させたことを特徴とする危険ガス用圧縮機のスラス
    ト荷重軽減装置。
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