JP2927140B2 - Axial force balancing device - Google Patents

Axial force balancing device

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JP2927140B2
JP2927140B2 JP8466793A JP8466793A JP2927140B2 JP 2927140 B2 JP2927140 B2 JP 2927140B2 JP 8466793 A JP8466793 A JP 8466793A JP 8466793 A JP8466793 A JP 8466793A JP 2927140 B2 JP2927140 B2 JP 2927140B2
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ring
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axial force
balance piston
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隆夫 舘沢
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、ガス圧縮機等回転機
械の流体圧による軸力を軽減させる軸力釣合い装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an axial force balancing device for reducing axial force due to fluid pressure of a rotary machine such as a gas compressor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5に、回転機械の例として多段ガス圧
縮機の概略構成を示す。この圧縮機1においては、ケー
シング2内に支承された回転軸3に複数の羽根車4,4
…が設けられ、所定の被圧縮流体 (ガス) を多段圧縮で
きるようになっている。すなわち、被圧縮流体は、図示
しない吸込スクロールを通じて初段の羽根車4により圧
縮された後、リターンガイドベーン5を通じて次段の羽
根車4に送られて圧縮され、以後、同様に各段の羽根車
4で圧縮され、最終段の羽根車4で圧縮された後は吐出
スクロール6を通じて排出される。ところで、上記各段
の羽根車4には、吸込側と吐出側との流体圧差に応じた
力がかかり、回転軸3には、各段で発生する力の総和に
あたる軸力F1 が吸込側 (図の右方) に作用することと
なる。このため、上述のごとき圧縮機1等においては、
回転軸3に作用する軸力F1 を軽減させるための軸力釣
合い装置7が設けられる。
2. Description of the Related Art FIG. 5 shows a schematic configuration of a multistage gas compressor as an example of a rotary machine. In the compressor 1, a plurality of impellers 4, 4 are mounted on a rotating shaft 3 supported in a casing 2.
Are provided so that a predetermined fluid to be compressed (gas) can be compressed in multiple stages. That is, the fluid to be compressed is compressed by the first stage impeller 4 through a suction scroll (not shown), and then sent to the next stage impeller 4 through the return guide vane 5 to be compressed. After being compressed by the impeller 4 and compressed by the final impeller 4, it is discharged through the discharge scroll 6. By the way, a force corresponding to the fluid pressure difference between the suction side and the discharge side is applied to the impeller 4 of each stage, and the axial force F 1 corresponding to the sum of the forces generated in each stage is applied to the rotating shaft 3 on the suction side. (Right side of the figure). For this reason, in the compressor 1 and the like as described above,
Axial force balancing device 7 for reducing the axial force F 1 acting on the rotary shaft 3 is provided.

【0003】軸力釣合い装置7は、従来、図4に示すよ
うに、回転軸3の外周にバランスピストン8を同軸的に
形成し、このバランスピストン8の羽根車4側の端面8
aを吐出スクロール6に連通させ、逆側の端面8bを吸
込管につながるバランス室 (図示せず) に連通させて構
成されている。このため、バランスピストン8には、そ
の両端面に作用する圧力の差と両端面の面積の差とに起
因するスラスト力F2 が作用し、これにより上記軸力F
1 を軽減させることができる。つまり、バランスピスト
ン8の両端面8a,8bの面積を変えて上記軸力F1
バランスする力F2 を作り出すことで、回転軸3のスラ
スト方向の荷重を軽減できる。
Conventionally, as shown in FIG. 4, an axial force balancing device 7 has a balance piston 8 formed coaxially on the outer periphery of a rotating shaft 3 and an end face 8 of the balance piston 8 on the impeller 4 side.
a is communicated with the discharge scroll 6, and the opposite end face 8b is communicated with a balance chamber (not shown) connected to the suction pipe. Therefore, the balance piston 8, the thrust force F 2 acts due to the difference in the area of difference between the both end faces of the pressure acting on both end faces thereof, thereby the axial force F
1 can be reduced. That is, by creating a force F 2 to balance the above axial force F 1 by changing both end faces 8a, the area of 8b of the balance piston 8 can be reduced in the thrust direction load of the rotary shaft 3.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
軸力釣合い装置7にあっては、バランスピストン8の高
圧側 (羽根車4側) から低圧側 (バランス室側) への流
体の漏れを防止するために、バランスピストン8の外周
とケーシング2との間にはラビリンスシール9が設けて
ある。しかし、回転軸3の振動や熱膨張等を考慮する
と、ラビリンスシール9の隙間を小さくすることには限
界があり、そのため、漏れ量の低減ひいては動力損失の
低減にも自ずと限界を生じていた。
By the way, in the conventional axial force balancing device 7 described above, fluid leakage from the high pressure side (the impeller 4 side) of the balance piston 8 to the low pressure side (the balance chamber side) is prevented. To prevent this, a labyrinth seal 9 is provided between the outer periphery of the balance piston 8 and the casing 2. However, considering the vibration and thermal expansion of the rotating shaft 3, there is a limit to reducing the gap between the labyrinth seals 9, and therefore, the reduction of the amount of leakage and the reduction of the power loss have naturally been limited.

【0005】とくに、低容量型あるいは高圧型の圧縮機
にあっては、トータル処理量に対するラビリンスシール
9からの漏れ量の割合が大きくなるために、極端に効率
を低下させることとなり問題であった。
In particular, in the case of a low-capacity or high-pressure compressor, the ratio of the amount of leakage from the labyrinth seal 9 to the total amount of processing becomes large, resulting in a problem that the efficiency is extremely reduced. .

【0006】この発明の目的は、バランスピストンの高
圧側から低圧側への流体の漏れを低減でき、もって効率
を向上することができる軸力釣合い装置を提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an axial force balancing device capable of reducing fluid leakage from a high pressure side to a low pressure side of a balance piston, thereby improving efficiency.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ケーシング内に支承された回転軸の外周
にバランスピストンを形成し、該バランスピストンの端
面に流体圧を作用させる軸力釣合い装置において、上記
バランスピストンの低圧側に、その端面を囲繞する空間
を形成すると共に、その空間内に、上記回転軸上に設け
たメーティングリングおよび静止系に設けられ当該リン
グの一端面に接面するシールリングからなる端面形非接
触シールを設け、該端面形非接触シールのバランス径
を、上記バランスピストンの径とほぼ一致させたもので
ある。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a shaft which forms a balance piston on an outer periphery of a rotating shaft supported in a casing and applies a fluid pressure to an end face of the balance piston. In the force-balancing device, a space surrounding the end face is formed on the low-pressure side of the balance piston, and a mating ring provided on the rotating shaft and one end face of the ring provided on a stationary system are provided in the space. An end face type non-contact seal comprising a seal ring in contact with the end face is provided , and a balance diameter of the end face type non-contact seal is provided .
Is substantially matched with the diameter of the balance piston .

【0008】[0008]

【作用】本発明は、バランスピストンの低圧側に形成し
た空間に、回転軸上に設けたメーティングリングと、静
止系に設けられメーティングリングの一端面に接面する
シールリングとからなる端面形非接触シールを設け、該
端面形非接触シールのバランス径を、上記バランスピス
トンの径とほぼ一致させることで、バランスピストンの
外周側を通じて低圧側(上記空間内)に漏出した流体の
通路を閉塞し、更に下流側への漏出を防止でき、他方、
簡単に回転軸のスラスト方向の荷重を軽減することがで
きる
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention consists of a space formed on the low-pressure side of the balance piston, a mating ring which is provided on the rotary shaft, the seal ring facing contact with one end surface of the mating ring is provided in the stationary system Provide an end face type non-contact seal ,
Adjust the balance diameter of the end face type non-contact seal
In Rukoto substantially coincide with the diameter of tons, closes the passage of the fluid leaked to the low pressure side (in the space) through the outer peripheral side of the balance piston, it can further prevent leakage to the downstream side, while,
The load in the thrust direction of the rotating shaft can be easily reduced.
I can .

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0010】図1において、2は多段ガス圧縮機のケー
シングであり、このケーシング2内には、回転軸3が回
転自在に支承されている。回転軸3の外周には、従来と
同様に複数の羽根車4,4… (図5参照) が間隔をおい
て取付けられ、所定のガス (被圧縮流体) を多段圧縮で
きるようになっている。このため、回転軸3には、既に
説明したように所定の軸力F1 が吸込側 (図の右方) に
向かって作用することとなる。回転軸3の外周には、ま
た、最終段の羽根車4の背面側にバランスピストン8が
設けられている。バランスピストン8は、軸力F1 を軽
減させるためのもので、その羽根車4側には、吐出スク
ロール6と連通する高圧室10が形成されている。高圧
室10は、バランスピストン8の一端面8aを囲繞して
形成され、その端面8aに圧縮機1の吐出圧を作用させ
る。一方、バランスピストン8の高圧室10と逆側 (低
圧側) には、後述する端面形非接触シール12を収容す
るための収容空間11が形成されている。この収容空間
11は、バランスピストン8の他端面8bを囲繞して形
成されると共に隙間17を通じて図示しないバランス室
に連通されている。バランス室 (図示せず) は、吸込管
を介して圧縮機1の吸込側に接続されており、常時、吸
込圧 (ほぼ大気圧) に維持されている。
In FIG. 1, reference numeral 2 denotes a casing of a multi-stage gas compressor, in which a rotating shaft 3 is rotatably supported. A plurality of impellers 4, 4,... (See FIG. 5) are mounted on the outer periphery of the rotating shaft 3 at intervals as in the prior art so that a predetermined gas (compressed fluid) can be compressed in multiple stages. . Therefore, the rotary shaft 3 is already predetermined axial force F 1 as described is to act toward the suction side (right side in the figure). A balance piston 8 is provided on the outer periphery of the rotating shaft 3 and on the back side of the impeller 4 at the last stage. The balance piston 8 is for reducing the axial force F 1 , and a high-pressure chamber 10 communicating with the discharge scroll 6 is formed on the impeller 4 side. The high-pressure chamber 10 is formed so as to surround one end face 8a of the balance piston 8, and applies the discharge pressure of the compressor 1 to the end face 8a. On the other hand, on the opposite side (low-pressure side) of the high-pressure chamber 10 of the balance piston 8, an accommodation space 11 for accommodating an end-face type non-contact seal 12 described later is formed. The accommodation space 11 is formed so as to surround the other end face 8 b of the balance piston 8 and communicates with a balance chamber (not shown) through a gap 17. The balance chamber (not shown) is connected to the suction side of the compressor 1 via a suction pipe, and is always maintained at a suction pressure (almost atmospheric pressure).

【0011】この実施例の軸力釣合い装置にあっては、
上記高圧室10からのガスの漏洩を極力防止するため
に、バランスピストン8の外周とケーシング2との間に
ラビリンスシール9が設けられていると共に、上記の収
容空間11内には端面形非接触シール12が設けられて
いる。
In the axial force balancing device of this embodiment,
In order to prevent leakage of gas from the high-pressure chamber 10 as much as possible, a labyrinth seal 9 is provided between the outer periphery of the balance piston 8 and the casing 2 and an end face non-contact is provided in the accommodation space 11. A seal 12 is provided.

【0012】端面形非接触シール12は、高圧室10か
らラビリンスシール9を通って空間11内に漏出したガ
スを塞き止めるためのもので、回転軸3の外周に同軸的
に取付けられ回転軸3と一緒に回転するメーティングリ
ング13と、静止系たるケーシング2に設けられメーテ
ィングリング13の端面13aに接面するシールリング
14とを有してなる。
The end face type non-contact seal 12 is for blocking gas leaked from the high-pressure chamber 10 through the labyrinth seal 9 into the space 11, and is coaxially mounted on the outer periphery of the rotary shaft 3 and is mounted on the rotary shaft 3. 3, and a sealing ring 14 provided on the stationary casing 2 and in contact with an end surface 13 a of the mating ring 13.

【0013】メーティングリング13は、回転軸3上に
保持金具15を介して取付けられている。保持金具15
は、バランスピストン8の端面8bに隣接して取付けら
れ、この保持金具15の上記ピストン8と逆側に形成し
た環状溝15a内にメーティングリング13が装着され
ている。メーティングリング13の摺動面13a (シー
ルリング14と接する面) には、図2に示すように、ス
パイラルグルーブ16が形成されている。スパイラルグ
ルーブ16は、摺動面13aの外周縁から内周縁側に向
かって回転方向後方に傾斜してかつ所定長さで形成さ
れ、回転軸3の回転の際には後述する圧力室22内のガ
スを取り込むことができるようになっている。
The mating ring 13 is mounted on the rotating shaft 3 via a holding bracket 15. Holding bracket 15
Is mounted adjacent to the end face 8b of the balance piston 8, and a mating ring 13 is mounted in an annular groove 15a formed on the holding metal 15 on the side opposite to the piston 8. A spiral groove 16 is formed on the sliding surface 13a (the surface in contact with the seal ring 14) of the mating ring 13, as shown in FIG. The spiral groove 16 is formed to be inclined rearward in the rotational direction from the outer peripheral edge of the sliding surface 13a toward the inner peripheral edge side and has a predetermined length. When the rotary shaft 3 rotates, the spiral groove 16 is formed in a pressure chamber 22 described later. Gas can be taken in.

【0014】一方、シールリング14は、上記ケーシン
グ2のメーティングリング13前方位置に形成した環状
溝2a内にメーティングリング13と同軸にかつ軸方向
移動自在に嵌合されている。ここに、シールリング14
の外径はメーティングリング13の外径とほぼ同一に、
シールリング14の内径はメーティングリング13の内
径より大きく形成され、これによりメーティングリング
13の端面内周側が上記バランス室 (図示せず) に隙間
17を通じて臨んでいる。また、シールリング14の背
面側には、付勢手段としての圧縮コイルバネ18が設け
られ、シールリング14はコイルバネ18の付勢力によ
ってメーティングリング13と面接触する。シールリン
グ14の外周側には、廻り止め部材19が環状溝2aの
内底部より立設され、この廻り止め部材19によりシー
ルリング14の回転は拘束される。なお、20はシール
リング14の背面に取付けたバネ18の受け座であり、
この受け座20にはシールリング14の内周をシールす
るためのOリング21が設けられている。
On the other hand, the seal ring 14 is fitted coaxially with the mating ring 13 so as to be movable in the axial direction in an annular groove 2a formed at a position in front of the mating ring 13 of the casing 2. Here, the seal ring 14
Is almost the same as the outer diameter of the mating ring 13,
The inner diameter of the seal ring 14 is formed to be larger than the inner diameter of the mating ring 13, whereby the inner peripheral side of the end face of the mating ring 13 faces the balance chamber (not shown) through the gap 17. A compression coil spring 18 is provided on the back side of the seal ring 14 as urging means, and the seal ring 14 comes into surface contact with the mating ring 13 by the urging force of the coil spring 18. On the outer peripheral side of the seal ring 14, a rotation preventing member 19 is provided upright from the inner bottom of the annular groove 2a, and the rotation of the seal ring 14 is restrained by the rotation preventing member 19. Reference numeral 20 denotes a seat for the spring 18 attached to the back of the seal ring 14.
The receiving seat 20 is provided with an O-ring 21 for sealing the inner periphery of the seal ring 14.

【0015】この実施例にあっては、上記環状溝2aの
内周側にシールリング14が嵌合され、両リング13,
14の周りにそれらの外周側を囲繞する圧力室22を区
画形成している。圧力室22は、上記保持金具15の背
面側を通じてラビリンスシール9の低圧側の端部と連通
しており、そのラビリンスシール9の端部より漏出して
くるガスにより所定の圧力に保たれる。また、圧力室2
2は、メーティングリング13およびシールリング14
の上記ラビリンスシール9位置より外側を囲繞し、両リ
ング13,14に互いに相対する力を作用させるように
なっている。つまり、上記圧力室22の内径、即ちバラ
ンス径Dをラビリンスシール9の径と一致させること
で、圧力室22内では、リング13,14に同じ圧力を
同じ面積で作用させることができ、各々のリング13,
14に加わる軸方向の力を相殺することができる。
In this embodiment, a seal ring 14 is fitted on the inner peripheral side of the annular groove 2a, and both rings 13 and
A pressure chamber 22 surrounding the outer periphery of the pressure chamber 14 is defined. The pressure chamber 22 communicates with the end of the labyrinth seal 9 on the low pressure side through the back side of the holding bracket 15, and is maintained at a predetermined pressure by gas leaking from the end of the labyrinth seal 9. In addition, pressure chamber 2
2 is a mating ring 13 and a seal ring 14
Of the labyrinth seal 9 so that opposing forces act on both rings 13 and 14. In other words, by making the inner diameter of the pressure chamber 22, that is, the balance diameter D coincide with the diameter of the labyrinth seal 9, the same pressure can be applied to the rings 13 and 14 in the same area in the pressure chamber 22. Ring 13,
14 can be offset.

【0016】次に、上記メーティングリング13の回転
軸3への取付について説明する。
Next, the attachment of the mating ring 13 to the rotating shaft 3 will be described.

【0017】メーティングリング13を保持する保持金
具15は、図3に示すように、回転軸3に嵌合されるボ
ス部23aおよびボス部23aの一端に形成された円板
状の支持部23bからなり、支持部23bの内側 (図の
左側) に回転軸3と同軸に環状溝15aが形成されてい
る。メーティングリング13は、環状溝15aに嵌合さ
れた状態で、その上からスリーブ25およびボルト24
により取付けられる。なお、スリーブ25はボルト26
によりボス部23aの端面に固定される。また、保持金
具15の回転軸3への取付けは、保持金具15を回転軸
3に嵌合させた後、その外側から更にスリーブ27を嵌
合させることでなされる。ここで、上記回転軸3、リン
グ13およびボス部23a相互間の隙間を均等にするた
めに、ボス部23aの内・外周には適所に凹部が形成さ
れ、その凹部内にリング状の板ばね28が介装されてい
る。
As shown in FIG. 3, a holding member 15 for holding the mating ring 13 includes a boss portion 23a fitted to the rotating shaft 3 and a disk-shaped support portion 23b formed at one end of the boss portion 23a. An annular groove 15a is formed inside the support portion 23b (left side in the figure) coaxially with the rotating shaft 3. When the mating ring 13 is fitted in the annular groove 15a, the sleeve 25 and the bolt 24
Mounted by Note that the sleeve 25 is a bolt 26
As a result, it is fixed to the end face of the boss 23a. The attachment of the holding member 15 to the rotating shaft 3 is performed by fitting the holding member 15 to the rotating shaft 3 and then further fitting the sleeve 27 from the outside thereof. Here, in order to equalize the gap between the rotating shaft 3, the ring 13, and the boss portion 23a, a concave portion is formed at an appropriate position on the inner and outer periphery of the boss portion 23a, and a ring-shaped leaf spring is formed in the concave portion. 28 are interposed.

【0018】次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described.

【0019】圧縮機1に吸込まれたガスは、各段の羽根
車4,4…によって圧縮された後、吐出スクロール6を
通じてケーシング2外に排出されると共に、吐出スクロ
ール6から高圧室10に導入される。高圧室10に導入
されたガスは、さらにラビリンスシール9を通って圧力
室22に漏出するが、端面形非接触シール12により塞
き止められて、このシール12より下流側に漏出するこ
とはない。すなわち、回転軸3の回転によりメーティン
グリング13が回転すると、メーティングリング13の
摺動面13aに形成したスパイラルグルーブ16 (図
2) に圧力室22内のガスが取り込まれて昇圧される。
これにより、メーティングリング13およびシールリン
グ14の摺動面13a,14a間には、いわゆるガス軸
受が形成されて両リング13,14は非接触状態で相対
回転するものの、その隙間は極めて小さく (μmオー
ダ) 、これよりガスが漏れることはほとんどない。
The gas sucked into the compressor 1 is compressed by the impellers 4, 4... Of each stage and then discharged out of the casing 2 through the discharge scroll 6 and introduced into the high-pressure chamber 10 from the discharge scroll 6. Is done. The gas introduced into the high pressure chamber 10 further leaks to the pressure chamber 22 through the labyrinth seal 9, but is blocked by the end face type non-contact seal 12, and does not leak downstream from the seal 12. . That is, when the mating ring 13 is rotated by the rotation of the rotating shaft 3, the gas in the pressure chamber 22 is taken into the spiral groove 16 (FIG. 2) formed on the sliding surface 13a of the mating ring 13 and the pressure is increased.
As a result, a so-called gas bearing is formed between the sliding surfaces 13a and 14a of the mating ring 13 and the seal ring 14, and the two rings 13 and 14 rotate relative to each other in a non-contact state. μm), there is almost no gas leakage.

【0020】一方、上述のように各段の羽根車4で多段
ガス圧縮を行うと、回転軸3には吸込側に向かって大き
な軸力F1 が発生するが、この軸力F1 はバランスピス
トン8に作用する力F2 によって打ち消される。すなわ
ち、バランスピストン8の羽根車4側の端面8aには、
高圧室10内の圧力 (圧縮機1の吐出圧) が作用し、逆
に、バランス室側の端面8bには、端面形非接触シール
12のバランス径Dに相当する吸込圧が当該シール12
を介して作用する。このため、バランスピストン8に
は、従来と同様に、端面8aに吐出圧が作用することに
よる軸推力と、逆に端面8bに吸込圧が作用することに
よる軸推力とが作用し、これにより上記軸力F1 に相対
する力F2 が得られる。
Meanwhile, when the multi-stage gas compression in the impeller 4 of each stage, as described above, the rotary shaft 3 large axial force F 1 toward the suction side occurs, the axial force F 1 is balanced canceled by a force F 2 acting on the piston 8. That is, the end surface 8a of the balance piston 8 on the impeller 4 side includes:
The pressure in the high-pressure chamber 10 (discharge pressure of the compressor 1) acts, and conversely, the suction pressure corresponding to the balance diameter D of the end face non-contact seal 12 is applied to the end face 8b on the balance chamber side.
Act through. For this reason, the axial thrust caused by the discharge pressure acting on the end face 8a and, conversely, the axial thrust caused by the suction pressure acting on the end face 8b act on the balance piston 8 as in the prior art. opposing force F 2 in the axial force F 1 is obtained.

【0021】以上、本実施例によれば、バランスピスト
ン8の低圧側に、その端面8bを囲繞する収容空間11
を形成すると共に、その収容空間11内に高圧室10か
ら漏出してきたガスを塞き止める端面形非接触シール1
2を設けたので、高圧室10からのガスの漏れ量を可及
的に低減でき、動力損失も飛躍的に低減することができ
る。すなわち、メーティングリング13とシールリング
14とは、互いに非接触で相対回転するものの、それら
の間の隙間はラビリンスシール9に比して極めて小さく
できるために、圧損が増大し、シール性の向上が図れ
る。実際、従来のラビリンスシール9を使用しただけの
構造にあっては、低容量型のもので動力損失が十数%程
度はあったが、本実施例のシール12を使用した構造で
は、動力損失を従来の数 100分の1程度にまで簡単に低
減することができる。
As described above, according to the present embodiment, the accommodation space 11 surrounding the end face 8b is provided on the low pressure side of the balance piston 8.
And an end face type non-contact seal 1 for blocking gas leaked from the high pressure chamber 10 into the accommodation space 11.
2, the amount of gas leaking from the high-pressure chamber 10 can be reduced as much as possible, and the power loss can be significantly reduced. That is, although the mating ring 13 and the seal ring 14 rotate relative to each other in a non-contact manner with each other, the gap between them can be made extremely small as compared with the labyrinth seal 9, so that the pressure loss increases and the sealing performance is improved. Can be achieved. Actually, in the structure using only the conventional labyrinth seal 9, the power loss was about ten and several percent due to the low capacity type, but in the structure using the seal 12 of the present embodiment, the power loss was reduced. Can be easily reduced to about one hundredth of the conventional value.

【0022】また、本実施例によれば、端面形非接触シ
ール12のバランス径Dをラビリンスシール9の径と一
致させたので、バランスピストン8の低圧側の端面8b
に従来と同様に吸込圧を作用させることができ、既存の
圧縮機1の簡単な改造で軸力F1 と相対する力F2 を作
り出すことができ、簡単に回転軸3のスラスト方向の荷
重を軽減することができる。
Further, according to the present embodiment, the balance diameter D of the end face type non-contact seal 12 is made equal to the diameter of the labyrinth seal 9, so that the low pressure side end face 8b of the balance piston 8 is formed.
The conventional and can act the suction pressure in the same manner, the axial force F 1 by a simple modification of the existing compressor 1 can create opposing force F 2, the thrust-direction load of the easy axis of rotation 3 Can be reduced.

【0023】また、本実施例のメーティングリング13
およびシールリング14は着脱自在なので、圧縮される
ガスの種類に応じて材料を選定すれば、種々のガスシー
ルに対処することができる。
Further, the mating ring 13 of the present embodiment
Since the seal ring 14 is detachable, various gas seals can be handled by selecting a material according to the type of gas to be compressed.

【0024】さらに、メーティングリング13およびシ
ールリング14の摺動面13a,14a間にガス軸受を
形成することにより、リング13,14を互いに非接触
状態で回転させて発熱を抑えることができる。そのた
め、耐久性に優れ、事故等も起こり難くなり、信頼性の
高い圧縮機1を得ることができる。
Further, by forming a gas bearing between the sliding surfaces 13a and 14a of the mating ring 13 and the seal ring 14, the rings 13 and 14 can be rotated in a non-contact state to suppress heat generation. Therefore, the compressor 1 is excellent in durability, hardly causes an accident and the like, and can obtain a highly reliable compressor 1.

【0025】なお、上記実施例においては、バランスピ
ストン8とケーシング2との間にラビリンスシール9を
設けたが、これは必ずしも必要でない。ただし、ラビリ
ンスシール9を設けておけば、万一の端面形非接触シー
ル12故障時のバックアップとして有効である。また、
上記実施例においては、多段ガス圧縮機に適用した例に
ついて説明したが、他の回転機械に適用してもよい。
In the above embodiment, the labyrinth seal 9 is provided between the balance piston 8 and the casing 2, but this is not always necessary. However, if the labyrinth seal 9 is provided, it is effective as a backup when the end face type non-contact seal 12 fails. Also,
In the above embodiment, an example in which the invention is applied to a multi-stage gas compressor has been described, but the invention may be applied to other rotating machines.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のごと
き優れた効果を発揮する。
In summary, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.

【0027】バランスピストンにおける流体の漏れを飛
躍的に少なくし、大幅に効率の低下を少なくすることが
でき、回転軸に作用する軸力を簡単に軽減することがで
きる
[0027] dramatically decreased the leakage of the flow body in the balance piston, can be reduced significantly reduced efficiency, be simply to reduce the axial force acting on the rotary shaft
I can .

【0028】[0028]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の軸力釣合い装置の概略構成を示す断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of an axial force balancing device of the present invention.

【図2】端面形非接触シールにおけるメーティングリン
グの摺動面を示す部分拡大図である。
FIG. 2 is a partially enlarged view showing a sliding surface of a mating ring in an end face type non-contact seal.

【図3】端面形非接触シールにおけるメーティングリン
グの取付構造を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a mounting structure of a mating ring in an end face type non-contact seal.

【図4】従来の軸力釣合い装置の概略構成を示す断面図
である。
FIG. 4 is a sectional view showing a schematic configuration of a conventional axial force balancing device.

【図5】多段ガス圧縮機の概略構成を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a sectional view showing a schematic configuration of a multi-stage gas compressor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 多段ガス圧縮機 2 ケーシング 3 回転軸 8 バランスピストン 10 高圧室 11 収容空間 12 端面形非接触シール 13 メーティングリング 14 シールリング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multi-stage gas compressor 2 Casing 3 Rotating shaft 8 Balance piston 10 High pressure chamber 11 Housing space 12 Non-contact seal of end face 13 Mating ring 14 Seal ring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F04D 29/00 - 29/16 F16J 15/447 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F04D 29/00-29/16 F16J 15/447

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ケーシング内に支承された回転軸の外周
にバランスピストンを形成し、該バランスピストンの端
面に流体圧を作用させる軸力釣合い装置において、上記
バランスピストンの低圧側に、その端面を囲繞する空間
を形成すると共に、その空間内に、上記回転軸上に設け
たメーティングリングおよび静止系に設けられ当該リン
グの一端面に接面するシールリングからなる端面形非接
触シールを設け、該端面形非接触シールのバランス径
を、上記バランスピストンの径とほぼ一致させたことを
特徴とする軸力釣合い装置。
1. An axial force balancing device in which a balance piston is formed on an outer periphery of a rotating shaft supported in a casing and a fluid pressure is applied to an end surface of the balance piston. Along with forming a surrounding space, an end face type non-contact seal including a mating ring provided on the rotating shaft and a seal ring provided on a stationary system and in contact with one end face of the ring is provided in the space , Balance diameter of the end face type non-contact seal
Is approximately equal to the diameter of the balance piston .
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