JPH01318794A - 単段片持式遠心圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、インペラを片持支持した単段片持式遠心圧縮
機に関するものである。

（従来の技術） 従来、第４図に示す単段片持式遠心圧縮機が公知であり
、ケーシングｌｌ内にインペラ１２を片持支持しである
。即ち、ラジアル軸受Ｉ３とスラスト軸受１４により回
転自在に支持した回転軸１５の端部にインペラ１２が一
体的に取付けである。

そして、インペラ１２の前面入口側にインペラ入口ラビ
リンス１６とインペラ１２の後方に、インペラ後方ラビ
リンス１７とが設けである。

この装置において、インペラ１２の入側圧力をＰｌ、イ
ンペラ１２の出側圧力をＰｔ、大気圧をＰ。

とすると、装置の起動前は上記入側圧力Ｐ、と出側圧力
Ｐｔとは等しくなっており、プロセス圧力が大気圧に比
べて高い場合には、上記入側圧力Ｐ１と大気圧Ｐ０との
差圧（ｐ＋−ｐｏ）がインペラ後方ラビリンス１７部分
（軸径ｄｓ）の断面積πｄｓ’／４に対してかかる。そ
して、この差圧が回転軸１５を介してスラスト力Ｆ、と
してスラスト軸受１４に作用し、このスラスト圧力Ｆ１
が装置の起動時には静止摩擦として働くため、駆動手段
、例えばモータの場合、その起動トルクとして過大なも
のが要求され、起動トルクが充分でない場合が生じる。

このため、静止摩擦に打ち勝って、スラスト軸受１４内
が流体潤滑状態になる様な領域まで回転数を上げられる
ように、上記駆動手段を補助する減速比の大きな補助回
転駆動手段が必要となり、それだけ装置は複雑かつ高価
なものになる。

これに対して、第５図に示すようにスクロールｆｆｉ＋
８よりインペラ１２の背面へ高圧のプロセスガスを供給
するライン１９とインペラ１２の背面からインペラ１２
の出口へガスを戻すライン２０とを設けることにより、
どのような運転条件においても回転軸１５に作用するス
ラスト力を一定範囲内に保持するようにした膨張タービ
ンが提案されている。（特開昭６０−６５２０１号公報
）。

遠心圧縮機におけるスラスト力のキャンセル法について
も、インペラ１２の回りの圧力分布等が膨張タービンの
場合と基本的には同じ分布となるため、上記公報に記載
のものと全く同じ考え方を適用することが出来る。但し
、圧縮機の場合はインペラ１２の入口と出口は上記とは
逆になる。

（発明が解決しようとする課題） 上記公報の記載の装置では、ライン１９によりインペラ
１２の背面にスクロール部１８の高い圧力を導入して第
５図中の矢印１方向の力を発生させるようにしてあり、
このライン１９を遠心圧縮機に適用した場合にも、同様
に、矢印１方向の力を発生させることが出来る。

しかし、第５図中の圧力Ｐ４と圧力Ｐ、との差がノＪＸ
さい場合には矢印１方向の力も小さくなり、スラスト軸
受の負荷の軽減が未だ十分ではないという問題があった
。

本発明は、上記従来の問題点を課題としてなされたもの
で、スラスト軸受の負荷軽減を可能とした単段片持式遠
心圧縮機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、インペラの前面
入口部、出口部とケーシングとの間に設けたインペラ入
口シール手段およびインペラ出口シール手段と、この間
に形成した密閉空間であるシール空間と、この空間を適
宜外部空間に連通、させることが出来るように形成した
放気ラインとを設けて形成した。

（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実施例に係る単段片持式遠心圧
縮機を示し、第４図に示す装置と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、本圧縮機ではインペラ１２の前面出口
部とケーシング１１との間にインペラ出口シール手段の
一例としてインペラ出口ラビリンスｌを設けて、このイ
ンペラ出口ラビリンスｌとインペラ入口ラビリンス１６
との間に密閉空間であるシール空間２を形成しである。

さらに、このシール空間２内のガスを外部の安全場所、
例えばフレアスタックへ逃がす放気ライン３を設けると
ともに、放気ガスの流量を適宜調節する圧力調節弁４と
放気ライン３内のガス圧を検出する圧力検出手段５を設
けて形成しである。

そして、圧力調節弁４を適宜量いて、ガス流量を調節し
つつ、シール空間２内のガスを外部に逃がすことにより
、シール空間２内の圧力を適当な値に設定出来るように
なっている。

このとき、回転軸１５には上記ガススラスト力Ｆ、の他
に、シール空間２内の圧力を下げることにより生じる他
の反対方向のスラスト力Ｆ、が加わることになり、スラ
スト軸受１４にかかる負荷は軽減される。

具体的には、回転軸に作用する第１図中右方向の力をＦ
とすると、力Ｆは次式で表される。

Ｆ＝（π／４）・ｄｌｌ・Ｐ、＋（π／４）・（ｄｔ”
−ｄ、”）・Ｐ３−　（π／４）　−（ｄｔ”−ｄｓ”
）　−Ｐｔ−（π／４）　−ｄ３”・ＰＯ＝（π／４）
　”　ｄａ”　−（Ｐｔ−Ｐａ）−（ｆｆ　／４）　’
　ｄｔ”　”　（Ｐｔ−Ｐ＋）−（π／４）・（ｄ、”
−ｄ、”）・（ｐ、−ｐ、）　　　　・・・（１）但し
、Ｐ、：　シール空間内の圧力 ｄ＋、ｄｔ、ｄａ：第１図中に示す各部の直径したがっ
て、シール空間２内の圧力Ｐ、を小さくすることにより
、力Ｆの値は小さくなる。

なお、シール空間２内のガスを外部に逃がすのは起動時
のみでよい。

ところで、上述のように本装置はシール空間２内の圧力
Ｐ３を下げることによりスラスト軸受１４の負荷を軽減
するものであり、これを第５図に示す機構を圧縮機とし
て使用した場合と比較すれば、この第５図の場合はイン
ペラ１２の背面にインペラ出口圧力Ｐ、よりも高い出口
スクロール部圧力Ｐ４を導くものであって、下記の相異
がある。

即ち、圧力差（Ｐ−Ｐ２）に比べて圧力差（ＰＤＰυが
大きい時、本実施例の方がＰ、＝Ｐ、とすることにより
、第１図中左方向に、より大きなスラスト力を生じさせ
ることが出来る。

また、シール空間２内のガスを適宜放気して、圧力Ｐ３
を圧力Ｐ１より下げることにより、同上左方向にさらに
大きなスラスト力を生じさけ、スラスト軸受１４の負荷
を軽減させられる。

第２図は、本発明の第２実施例に係る単段片持式遠心圧
縮機を示し、放気ライン３に圧力調節計４ａを設けるこ
とによりスラスト軸受負荷を一定値にコントロールする
ようにしたもので、他は、第１図の示す圧縮機と同様で
ある。なお、この装置では、運転中でも放気ライン３よ
り適宜ガス放出が行なわれる。

第３図は、本発明の第３実施例に係る単段片持式遠心圧
縮機を示し、スラスト軸受排油ライン７に温度調節計８
を設け、この温度調節計８により放気ライン３に設けた
温度調節弁９の開度を調節するようにしたものである。

即ち、この排油温度を調節することにより、スラスト軸
受Ｉ４の負荷状態および運転状態を常１こ最適に保つよ
うに形成したもので、他は第１図に示す圧縮機と同様で
ある。

（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、イン
ペラの面面人ロ部、出ロ部とケーシングとの間の設けた
インペラ入口シール手段およびインペラ出口シール手段
と、この間に形成した密閉空間であるシール空間と、こ
の空間を適宜外部空間に連通させることが出来るように
形成した放気ラインとを設けて形成しである。

このため、スラスト軸受にかかる負荷が軽減出来、駆動
機に要求されるトルクを低減させることが出来るだけで
なく、スラスト軸受として負荷容量の小さなものを採用
することが可能になる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は本発明に係る単段片持式遠心
圧縮機の第！、第２．第３実施例の断面図。 第４図、第５図は従来の単段片持式遠心圧縮機の断面図
である。 ｌ・・・インペラ出口ラビリンス、２・・・シール空間
。 ３・・放気ライン、１１・・・ケーノング、＋２・・イ
ンペラ。 特　許　出　願　人　　株式会社　神戸製鋼折代　理　
人　弁理士　　前出　　葆　ほか１名第１　図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）インペラの前面入口部、出口部とケーシングとの
   間の設けたインペラ入口シール手段およびインペラ出口
   シール手段と、この間に形成した密閉空間であるシール
   空間と、この空間を適宜外部空間に連通させることが出
   来るように形成した放気ラインとを設けて形成したこと
   を特徴とする単段片持式遠心圧縮機。