JPH04203565A - 回転機械のラビリンスシール装置 - 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］ 本発明は回転軸をもつ流体機械のラビリンス構造に係り
、特に、高圧、高速の一軸多段遠心圧縮機、及び軸受に
非接触型の電磁軸受を採用した一軸多段遠心圧縮機に好
適なラビリンス構造に関する。

〔従来の技術〕

従来の流体機械のラビリンス構造を一軸多段遠心圧縮機
を例にとって説明する。第３図は一軸多段遠心圧縮機の
縦断面図を示す。吸込ノズル７から吸込まれた取扱いガ
スは多段遠心羽根車１によって、順次圧縮され、吐出ノ
ズル８から吐き出される。羽根車出口から入口の内部リ
ーヘクはマウスラビリンス３で、段間のリークはステー
ジラビリレス４で、最終段がら吸込へのリークはバラン
スラビリンス６で、軸端のリークはエンドラビリンス９
で防ぐ構造となっている。マウスラビリンス、ステージ
ラビリンス、バランスラビリンス、おＪ二び、エンドラ
ビリンスは銅又はアルミ材で製作されてお←；、回転体
でおるロー本とは隙間を持って、取付けられていか。ラ
ビリンス材に回転体より、軟かい材料を用いているが接
触をさせれば回転体にダメージを与え振動を起こし圧縮
機の安定運転を不可能にするからである。

［発明が解決しようとする課題］ ラビリンスシール構造の遠心圧縮機において、圧縮機の
性能向上には、ラビリンスとインペラ、バランスピスト
ン及び軸封部分をもつ回転体との運転中での隙間を小さ
くし流体の内部リークおよび外ｍ；す〜りを最少にする
ことが重要なポイントでおる。ラビリンスと回転体との
隙間は、遠心力による回転体のふくらみ分、又、軸受ク
リアランスが存在する。−とによる軸芯の移動、加工誤
差、運転中の熱膨張による軸受中心とラビリンス中心の
相対的変位などによって、回転体とラビリンスが接触し
て回転体にダメージを与え、振動を生じさせ安定運転が
経続出来なくなる事態をさける様に決定しなければなら
ない。又計算誤差に対する、安全率をも考慮に入れる必
要もあり、現状技術では、圧縮機を長期間にわたって安
定運転をさせるにはラビリンス隙間は大きめにせざるを
得ない。

そこで圧縮機性能向上に理想的な最少ラビリンス隙間で
運転するためラビリンスフィンの先端に造隙被削コーテ
ィングを施したラビリンスを提供する。

本発明の他の目的は、圧縮機口・−タをサボー１−する
軸受に油潤滑すベリ軸受の代りに最新技術であるオイル
レスで非接触タイプの電磁軸受を一軸多段遠心圧縮機に
採用し組込んだ場合、電磁軸受の宿命である。停電等に
よる電気が、切わた場合のバックアップ体制として補助
軸受が用意されているが、その性質から補助軸受のクリ
アランスは、電磁軸受で運転されている時は絶対に゛接
触を（ない様に充分に大きなりリアランスとなっている
。

このため、電磁軸受力Ｘ＋−リップし補助軸受で受けた
場合、回転体軸芯が下がり回転体とラビリンスか接触す
る。ラビリンスは回転体に対しアルミ材等の柔かい材料
で作られているが接触をさせると致命的なダメージこそ
回転体に与えはしないが、そのままの状態での再起動は
回転体のアンバランスによる軸振動増加等で不可能であ
り、分解、ラビリンス交換、ロータ再調整が必要である
。しかし、初めからラビリンスが接触しない様にラビリ
ンスギャップを大きくしておくことは、流体性能が低−
ト（、圧縮機としてなりたたない。そこで電磁軸受で運
転をしていない時は圧縮機性能向上に理想的なえ少ラビ
リンス隙間で運転をし電磁軸受がトリップし補助軸受で
回転体を受はラビリンスが接触し２だ場合で回転体にダ
メージを与えず再起動が可能となるようにラビリンス先
端に造隙被削コーティングを施す。

［課題を解決するだめの手段］ 上記の目的を達成するため、本発明のラビリンス構造は
、ラビリンスフィン内周に造隙被削コーティングを施し
ておき、回転体である相手ロータと静」」−隙間をゼロ
の状態で組付けておき、初期運転で相手ロータと意識的
に接触をさせて、遠心力によるロータの膨らみ分、軸受
クリアランスが、存在することによる軸芯の移動、加工
誤差、運転中の熱膨張による軸受中心とラビリンス中心
の相対的変位などによる回転体の振れ分を、ラビリンス
本体をきずつけることなく、フィン先端ζ；：１−ティ
ングをした、軟かく切削性の良い造隙被削材を切削させ
、運転中のラビリンス隙間を遠心圧縮機を安定運転する
ための必要最少限とする二とにより圧縮機性能向りを図
ったもの′７−ある、〔作用〕 一軸多段遠心圧縮機に取付けられて、流体の洩れを仕切
るための上下分割型、又は一体型の円筒状の部材で製作
される。インペララビリンス、ステージラビリンス、バ
ランスラビリンスおよびエンドラビリンスのフィン部の
内周部第２図Ｃ１″示すように、シリコンアルミとポリ
エステルのブレンド成分である粉末材料等を造隙被削コ
ーティング材３ビシて、プラズマ溶射（Ｊ−より溶着し
、ラビリンスフィンとして機械加工により切削成形をす
る。

ラビリンス母材１はアルミニウムの鋳造材、又は、展伸
材で製作され溶融温度は、５００〜６００°Ｃでありプ
ラズマ溶射による母材の温度上昇は約１５０℃程度にお
さえられるので、母材ｌの熱影響のおそれはない。この
方法により製作された造隙被削コー“ディングを施され
たラビリンスを一軸多段遠心圧縮機に回転体であるロー
タとの隙間をゼロに近い状態で組立て、その状態で試運
転を行なう。この時、遠心力による回転体の膨らみ分、
軸受クリアランスが存在することによる軸芯の移動、ス
テータ及びロータの加工誤差、運転中の熱膨張による軸
受中心とラビリンス中心の相対的変位などによる回転体
の振れにより、回転体とラビリンスフィン先端が接触す
るがラビリンスフィンの先端部分に造隙被削コーティン
グ材をプラズマ溶射により溶着しであるので、造隙被削
コーティング材の特性から、相手回転体であるロータを
何らきす付ける、＝となく、ラビリンスフィン側を回転
体が接触した分だけ削り取り「・熱的；′：、圧縮機運
転中のラビリンス隙間を遠心圧縮機を安定運転るするだ
めの必要最少限とすることが出来る。

なお、造隙被削コーティングは厚さ３■程度まで溶着が
可能であり回転体の振れ分を充分“！・バーすることが
出来る。

［実施例１ 以下、本発明の実施例を第２図（二より説明する。

本図は一軸多段遠心圧縮機の縦断面図を示ず１、ｌ−吸
込ノズル７から吸込まれた、取扱いガスは多！９遠心羽
根車ｌによって、順次、圧縮さ才′１川出、ノズれ８か
ら吐き出される。羽根車出口から入口の内部リークはマ
ウスラビリンス３でイ］切られ、又、各段間のリーグは
ステージラビリンス・４で仕切らｔ′。

る。最終段から吸込へのリークはバランスラビリンス６
で軸端部から外部への洩ｉ、　ｌ：ｊエシドらビリレス
９で′防ぐ構造となっている。、二、−で使用される、
マウスラビリンス３、ステージラビリンス４、バランス
ラビリンス６、ニンドラビリンス１ｊは母材をアルミニ
コームの鋳造材ヌは展伸材てシ行１フィン先端部には造
隙被削コーデイシ・り材（例えばメテコ溶射用粉末材料
６０１−ＮＳ、又は、０１　Ｂ−ＮＳ等）をプラズマ溶
射により溶着し機械加工により切削成形をしたものであ
る。これらのラビリンスを相手回転体であるロータとの
隙間をゼロに近い状態で組立て、その状態で試運転を行
なう。この時に遠心力による回転体の膨らみ分、又、軸
受クリアランスが存在することによる軸芯の移動、ステ
ータ及びロータの加工誤差、運転中の熱膨張による軸受
中心とラビリンス中心の相対的変位などによる回転体の
振れにより、回転体とラビリンスフィン先端が接触する
が、ラビリンスフィンの先端部分には造成コーティング
材をプラズマ溶着して成形しであるので、造隙被削コー
ティング材の特性から、相手回転体であるロータ側を何
ら、きず付けることなく、ラビリンスフィン側を回転体
が接触し７た分だけ削り取り必然的に運転中のラビリン
ス隙間を遠心圧縮機を安定運転するために必要最少限と
することにより、ガスの内部リーク及び外部リークを最
少にすることが出来る。

本実施例によれば、圧縮機性能効率の良い最少隙間を保
持して運転出来るので効率の良い遠心；−Ｆ−縮機を提
供することが出来る。

他の実施例どして、圧縮機ロータを七ボー＝１・する軸
受を油潤滑ずベリ軸受の代り９、オイル１、スで非接触
タイプのｔ！、磁軸受を組込んた一軸多段遠心圧縮機に
前述したフィン部に造成破削コーイパングを施したラビ
リンスを組込むこと（、コＪ−リ、電磁軸受の宿命であ
る停電等による電気が切れｔ場合バックアップの補助軸
受でロータを受けた場合に軸受クリアランスが大きいの
でロータが下がり、ラビリンスフィンが接触しても回転
体であるロータにダメージを与える。二とがないので最
少のり・要隙間で遠心圧縮機を初期運転を１−ることか
出来るので効率の良い遠心圧縮機を提供する、−とか出
来る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、一軸多段遠心圧縮機（，５を尾１て、
ガスの洩れを仕切るための、インペラのマウス！、□ン
グ外周、各段間の仕切り、バランスピストンおよび軸封
部に使用するラビリンスのフィン先端に造隙被削コーテ
ィングを施した。：とにより、回転体であるロータとの
隙間を最少限どすることが、出来るので従来構造の機械
に対し性能効率の、すぐれた一軸多段遠心圧縮機を提供
することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフィンに造隙被削コーティングを施し
たラビリンス装置の断面図、第２図は本発明の実施例の
−・軸多段遠心圧縮機の縦断面図、第３図は従来構造の
一軸多段遠心圧縮機の縦断面図である。 １・・羽根車、２・ロータ、３・・−マウスラビリンス
、４・・・ステージラビリンス、５・・ケーシング、６
・・・バランスラビリンス、７・・・吸込ノズル、８・
・・吐出ノズル、９・・・エンドラビリンス、１０・・
・軸受、１１第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フィンを設けた、上下分割型、又は一体型の円筒状
   の部材で、一軸多段遠心圧縮機に取付けられ、流体の洩
   れを仕切るため、インペラのマウスリング外周、各段間
   の仕切り、バランスピストンおよび軸封部に使用される
   ラビリンスにおいて、 ラビリンスでのガスの洩れ量を少なくするため、ラビリ
   ンスフィンの内周に造隙被削コーティングを施して、静
   止隙間０の状態で組付けて、初期の運転で相手回転体と
   意識的に接触をさせ、遠心力による回転体の膨らみ分又
   、軸受クリアランスが存在することによる軸芯の移動、
   加工誤差、運転中の熱膨張による軸受中心とラビリンス
   中心の相対的変位などによる振れ分をインペラ、バラン
   スピストン及び軸封部を、含む回転体で接触させること
   で、ラビリンスフィン先端部の造隙被削コーティング材
   を切削させ、必然的に運転中のラビリンス隙間を遠心圧
   縮機を安定運転をするための必要最少限とすることによ
   り、圧縮機性能向上を図ったことを特徴とする回転機械
   のラビリンスシール装置。