JPH02245496A - ターボ羽根車の軸方向隙間調節装置 - 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、オープン形羽根車を有するターボ展圧縮機、
ブロワ、送風機等の流体機械におけるターボ羽根車の軸
方向隙間調節装置に係り、特に起羽根先端とケーシング
のシュラウド部間の隙間を適正に調節するために好適な
ターボ羽根車の軸方向隙間調節装置に関する。

〔従来の技術〕

オーブン形羽根車を有する流体機械の従来技術としては
、例えば多軸形遠心圧縮機について、特開昭５７−７０
９９７号公報に記載の技術がある。第４図はその従来技
術を示す横断平面図、第５図は第４図のＢ部分の拡大断
面図である。

この第４図および第５図に示す従来技術は、ケーシング
７と、このケーシング７の一部をなすスクロール８およ
びシュラウド部９ならびに隔壁１０と、前記ケーシング
７に設けられたジャーナル軸受１１と、これに支持され
たピニオン軸２と、前記シュラウド部９と隔ｇ＆１０に
囲まれた空間部に配置されかつピニオン軸２に取り付け
られたオープン形羽根車である羽根車１と、前記ケーシ
ング７に設けられたスラスト軸受１４と、このスラスト
軸受１４に支持されたギヤ軸１３とを備えて構成されて
いる。

前記羽根車１の軸方向の位置は、ピニオン軸２に設けら
れたスラストカラー１２と、ギヤ軸１３のギヤスラスト
受面とを介して、ギヤ軸１３のスラスト軸受１４により
規制されている。

圧縮すべきガスは、軸方向から吸い込まれ、羽根車１間
の流路を通って次の段の羽根車１に吸い込まれる構造と
なっており、これによってガスが圧縮されるようになっ
ている。

このようなオーブン形羽根車を有する多軸形遠心圧縮機
において、羽根車１の羽根先一端とケーシング７のシュ
ラウド部９の流路面間の、第５図に示す隙間２は、圧縮
機効率上の観点からは小さいことが望ましい。

一方１羽根車１とシュラウド部９との接触を防止するた
め、定常運転時における必要最小隙間に対して、起動特
等、非定常運転時においては、ロータ振動による羽根車
１の振れ、羽根車１とケーシング１の熱膨張差、流体圧
力変化による軸移動変化等に起因する隙間変化を加味し
た大きな値を取る必要がある。

しかし、従来技術では、羽根車１に働く軸方向の推力は
昇圧された羽根車出口圧力が羽根車背面に分布すること
により羽根車入口方向に作用するが、ギヤ軸１３のスラ
スト軸受１４により規制されるため、前記隙間Ｚは一定
であり、任意に調整することができないようになってい
る。

〔発明が解決しようとする＃Ｍ］ 前述のところから分かるように、オーブン形羽根車を有
するこの種の流体機械では、羽根車の先端とケーシング
のシュラウド部の流路面間の隙間は１機械効率の向上の
ためには小さい方がよいが、起動時または無負荷時には
部材間の接触を防止するため、余裕ある大きさにしなけ
ればならないという問題がある。

これに対して、従来技術では、定常運転時と、起動時ま
たは無負荷時とで、羽根車の軸方向の位置を調整するこ
とができない欠点があった。

本発明の目的は、ターボ形羽根車を有する流体機械にお
ける羽根車を軸方向に位置を調整可能とし、流体機械の
定常運転時には羽根車の羽根先端とケーシングのシュラ
ウド部の流路面間の隙間を最小に保ち、起動時または無
負荷時には前記隙間を太きく１ａＪＩＩＩＬ得るターボ
羽根車の軸方向隙間調節装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的は１羽根車を取り付けている軸と隔壁に形成さ
れた軸貫通部との間に、軸シール装置を設けるとともに
、羽根車の背面壁と隔壁間にガスシール装置を設け、前
記羽根車の背面壁と隔壁と軸シール装置とガスシール装
置とに囲まれた空間部の圧力を調整する圧力調整装置を
設けたことにより、達成される。

〔作用〕

本発明では、流体機械の起動時または無負荷時には圧力
調整装置を開き、羽根車の背面壁と隔壁と軸シール装置
とガスシール装置とに囲まれた空間部の圧力を逃し、前
記羽根車の背面圧を羽根車入口圧または大気圧まで低下
させる。これにより、羽根車の軸方向に、前記隔壁側に
移動させる推力が働き１羽根車の羽根先端とケーシング
のシュラウド部の流路面間の隙間を大きくすることがで
きる。その結果、各部材間の接触を防止することが可能
となる。

そして、流体機械の定常運転時には前記圧力調整装置を
閉じ、羽根車出口圧力を羽根車の背面に作用させるよう
にする。これにより、羽根車の軸方向に、羽根車をケー
シングのシュラウド部の流路面側に移動させる推力が働
く。したがって１羽根車の羽根先端とケーシングのシュ
ラウド部の流路面間の隙間を最小となるように調整でき
る結果、流体機械の効率を向上させることが可能となる
。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す横断平面図、第２図は
第１図のＡ部分の拡大断面図、第３図はこの実施例にお
けるガス圧による推力説明図である。

これらの図に示す実施例では、第２図に示すように１羽
根車１を取り付けているビニオンＩＩＩ！２と、ケーシ
ング７の一部である隔ＭＩＯに形成された軸貫通部との
間に、軸シール装置である第１のうビリンスシール３が
設けられている外、羽根車１の背面壁と、前記隔壁１０
との間に、ガスシール装置である第２のラビリンスシー
ル４が設けられている。

また、前記隔Ｉｊ１．１０には、羽根車１の背面壁と第
１．第２のラビリンスシール３，４と隔！１０とにより
囲まれた空間部１５の圧力を逃すガス逃し管５が設けら
れている。このガス逃し管５には。

電磁弁６が取り付けられている。そして、前記ガス逃し
管５と′＠電磁弁とにより、前記空間部１５に連通する
圧力調整装置が構成されている。また、前記圧力調整装
置を通じて逃された圧力は、ガス逃し管５を通じて羽根
車１の人口部に挿入するようになっている。

なお、この第１図〜第３図に示す実施例の他の構成につ
いては、前記第４図、第５図に示す従来技術と同様であ
る。

次に、前記第１図〜第３図に示す実施例の作用を説明す
る。

流体機械の運転時における羽根車１の軸方向に作用する
ガス圧による推力の大きさおよび方向は、第３図におい
て、羽根車１内の流路を圧力ＰＩからＰｚに昇圧させる
ときに発生するガススラスト力Ｆ”Ｌと、羽根車１の出
口部の背面ガス圧力Ｐ２によるガススラスト力Ｆｚと、
羽根車１の背面壁と隔壁１０と第１．第２のラビリンス
シール３゜４に囲まれた空間部１５の背面ガス圧力Ｐａ
によるガススラスト力ＦＡの合成によって決まる。

ここで、電磁弁６が閉じている状態においては、第１．
第２のラビリンスシール３，４の漏れ量の相違（第１の
ラビリンスシール３の漏れ量〉第２のラビリンスシール
４の漏れ量）によって、羽根車１の背面側の圧力分布は
Ｐａ４Ｐｘとなるため、ガススラスト力はＦｘ＋Ｆａ＞
Ｆｚとなり、ガス圧による推力は羽根車１の羽根先端と
ケーシング７のシュラウド部９の流路面間の隙間Ｚを小
さくする方向に働き、第１図に示すスラスト軸受１４の
０面により位置が規制される。

一方、電磁弁６の開状態においては、Ｐａ：Ｐｔとなる
ため、Ｆｘ＋Ｆｓ＜Ｆ’ｚ　となり、ガス圧による推力
は羽根車１の羽根先端とケーシング７のシュラウド部９
の流路面間の隙間Ｚを大きくする方向に働き、第１図に
示すスラスト軸受１４の０面により位置が規制される。

したがって、スラスト軸受１４のスラスト隙間を羽根車
１の起動時における非定常隙間以上になるように組み合
わせておく。

そして、流体機械の起動時または無負荷時には電磁弁６
を開く、この電磁弁６を開くと、ガス逃し管５がら空間
部１５内のガスが逃され、そのガスは羽根車１の入口部
に挿入される。その結果、前記空間部１５の圧力が羽根
車１の入口部の圧力まで低下し、羽根車１の軸方向に、
羽根車１を隔壁１０側に移動させる推力が働く。したが
って、羽根車１の羽根先端とケーシング７のシュラウド
部９の流路面間の隙間Ｚが大きくなり１部材間の接触を
防止することが可能となる。

また、流体機械が定常運転に入ったときは、？１磁弁６
を閉じる。これにより、前記空間部１５内の圧力が高く
なり１羽根車１の背面壁側に作用する圧力が上昇し、羽
根車１の軸方向に、羽根車１をケーシング７のシュラウ
ド部９の流路面側に移動させる推力が働く。これにより
、羽根車１の羽根先端とケーシング７のシュラウド部９
の流路面間の隙間２が必要最小に狭められ、その状態に
保持される。したがって、定常運転時の流体機械の効率
を向上させることが可能となる。

なお、この実施例において、圧力調整装置の電磁弁６を
開いたときに、前記空間部１５内の圧力を大気圧に下げ
るようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、流体機械の起動時または
無負荷時には圧力調整装置を開き、羽根車の背面壁と隔
壁と轄シール装置とガスシール装置とに囲まれた空間部
の圧力を逃し、前記羽根車の背面圧を羽根車入口圧また
は大気圧まで低下させ１羽根車の軸方向に、前記隔壁側
に移動させる推力が働くようにしているので１羽根車の
羽根先端とケーシングのシュラウド部の流路面間の隙間
を大きくすることができる結果、各部材間の接触を防止
し得る効果を有する外、流体機械の定常運転時には前記
圧力調整装置を閉じ、羽根車の軸方向に１羽根車をケー
シングのシュラウド部の流路面側に移動させる推力が働
くようにしているので、羽根車の羽根先端とケーシング
のシュラウド部の流路面間の隙間が最小となるように＋
Ｓ１！１！できる結果、流体機械の効率の向上を図り得
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す横断平面図、第２図は
第１図のＡ部分の拡大断面図、第３図はこの実施例にお
けるガス圧による推力説明図、第４図は従来技術を示す
横断平面図、第５図は第４図のＢ部分の拡大断面図であ
る。 １・・・羽根車、２・・・羽根車を取り付けている軸で
あるピニオン軸、３・・・軸貫通部の軸シール装置であ
る第１のラビリンスシール、４・・・羽根車の背面壁と
隔壁間のガスシール装置である第２のラビリンスシール
、５・・・圧力調整装置を橋成しているガス逃し管、６
・・・同電磁弁、７・・・ケーシング、８・・・スクロ
ール、９・・・シュラウド部、１０・・・隔壁、１１・
・・ジャーナル軸受、１２・・・スラストカラー　１３
・・・ギヤ軸、１４・・・スラスト軸受、１５・・・羽
根車の背面壁と隔壁と第１．第２のラビリンスシールと
により囲まれた空間部、Ｚ・・・羽根車の羽根先端とケ
ーシングのシュラウド部の流路面間の隙間。 二）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、オープン形ターボ羽根車を有する流体機械において
   、前記羽根車を取り付けている軸と隔壁に形成された軸
   貫通部との間に、軸シール装置を設けるとともに、羽根
   車の背面壁と隔壁間にガスシール装置を設け、前記羽根
   車の背面壁と隔壁と軸シール装置とガスシール装置とに
   囲まれた空間部の圧力を調整する圧力調整装置を設けた
   ことを特徴とするターボ羽根車の軸方向隙間調節装置。