JPH0486395A - Thrust force regulating device - Google Patents

Thrust force regulating device

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Publication number
JPH0486395A
JPH0486395A JP19963090A JP19963090A JPH0486395A JP H0486395 A JPH0486395 A JP H0486395A JP 19963090 A JP19963090 A JP 19963090A JP 19963090 A JP19963090 A JP 19963090A JP H0486395 A JPH0486395 A JP H0486395A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
impeller
thrust force
casing
disc
thrust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP19963090A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichi Nakajima
淳一 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP19963090A priority Critical patent/JPH0486395A/en
Publication of JPH0486395A publication Critical patent/JPH0486395A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce a thrust force and facilitate its regulation by dividing the inner part of a casing by a disc into two spaces to form a balance piston, and communicating the fluid inlet side and back surface side of an impeller with the back surface side and front side of the disc by pipelines, respectively. CONSTITUTION:An impeller 10 is directly connected to an electric motor shaft 11, and its circumference is covered with a casing 12. The axial force adding to the electric motor shaft 11, or a thrust force is received by the thrust bearing 14 of the electric motor 13. In this case, a disc 15 is connected to the other end of the electric motor shaft 11, and the space in a casing 16 is divided into two spaces by the disc 15 and a labyrinth shield 17 around it to form a balance piston. A casing hole 20 in the impeller back surface part and a casing hole 21 situated on the front surface side of the disc 15 are connected to each other by a pipeline 19. A casing hole 23 situated on the impeller fluid inlet side and a casing hole 24 on the back surface side of the disc 15 are connected to each other by a pipeline 22.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はスラスト力調整装置に関し、電動機の軸端に直
接羽根車を取り付けるタイプのターボ型回転流体機械に
適用することができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a thrust force adjustment device, and can be applied to a turbo rotary fluid machine of the type in which an impeller is directly attached to the shaft end of an electric motor.

従来の技術 第4図にターボ型回転流体機械の例を示す。送風機等の
ターボ型回転流体機械においては、軸に直接取りイ」け
られている羽根車が回転すると、その羽根車の流体入口
側と背面側との圧力差なとにより、軸方向の力、すなわ
ちスラスト力が発生ずる。このスラスト力はスラスト軸
受が受けるが、これが過大にならないようにする必要が
ある。
BACKGROUND ART FIG. 4 shows an example of a turbo-type rotary fluid machine. In a turbo-type rotary fluid machine such as a blower, when an impeller mounted directly on the shaft rotates, an axial force is generated due to the pressure difference between the fluid inlet side and the back side of the impeller. In other words, thrust force is generated. This thrust force is received by the thrust bearing, but it is necessary to prevent this from becoming excessive.

第4図の例では、ターボ型回転流体機械の一部にバラン
スピストン1を設け、これを収容しているケーシング2
と吸入部3との間にバランス管と呼ばれる空気配管4が
設けられている。ターボ型回転流体機械が回転すること
により羽根車5が直接取り付けられている軸6には吸入
部3のある方向にスラスト力が発生する。吸入部3で発
生する圧力は空気配管4によってバランスピストン1に
導かれてバランスピストン1を吸引するよう作用し、こ
れによってスラスト力をつり合わせている。
In the example shown in FIG. 4, a balance piston 1 is provided in a part of a turbo-type rotary fluid machine, and a casing 2 housing the balance piston 1 is provided.
An air pipe 4 called a balance pipe is provided between the intake part 3 and the intake part 3 . As the turbo rotary fluid machine rotates, a thrust force is generated in the direction of the suction section 3 on the shaft 6 to which the impeller 5 is directly attached. The pressure generated in the suction section 3 is guided to the balance piston 1 by the air pipe 4 and acts to attract the balance piston 1, thereby balancing the thrust force.

第5図はスラスト力をつり合わせる別の方法を示してい
る。第5図によれば、羽根車7の背面にラビリンスシー
ル8を設け、かつ羽根車7には孔9をあけである。これ
によって、羽根車7の流体入口側である前面と背面との
間の圧力差をつり合わせて、スラスト力をバランスさせ
ている。
FIG. 5 shows another method of balancing thrust forces. According to FIG. 5, a labyrinth seal 8 is provided on the back surface of the impeller 7, and a hole 9 is formed in the impeller 7. This balances out the pressure difference between the front and back surfaces of the impeller 7, which are the fluid inlet sides, and balances the thrust force.

発明が解決しようとする課題 電動機の軸端に直接羽根車を取りイ」けるタイプのター
ボ型回転流体機械において、従来のスラスI・バランス
方法では次のような欠点がある。
Problems to be Solved by the Invention In a turbo rotary fluid machine of the type in which an impeller is directly mounted on the shaft end of an electric motor, the conventional thrust I balance method has the following drawbacks.

(1)電動機以外のいわゆるターボ型回転流体機械の本
体側にバランスピストンを設けると、オーバーハングが
長くなり、振動トラブルを生じやすくなる。
(1) If a balance piston is provided on the main body side of a so-called turbo-type rotary fluid machine other than an electric motor, the overhang becomes long and vibration problems are likely to occur.

(2)羽根車背面に、第5図の如くラビリンスを設ける
方式のものでは、分解がしに<<、かっラビリンス長さ
を充分とれないので漏れが大きいという問題がある。
(2) In the type in which a labyrinth is provided on the back of the impeller as shown in FIG. 5, there is a problem in that the labyrinth is not long enough for disassembly, resulting in large leakage.

(3)運転条件が変動した場合、スラスト力の調整が難
しい。
(3) It is difficult to adjust the thrust force when operating conditions change.

(4)スラスト力が太きいと、スラストベアリングの動
力損失が大きい。
(4) If the thrust force is large, the power loss of the thrust bearing is large.

本発明は上記事情にかんがみてなされてもので、」1記
欠点を解消したスラスト力調整装置を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a thrust force adjusting device that eliminates the drawbacks mentioned above.

課題を解決するための手段 上記目的に対し、本発明によれば、軸端に直接羽根車を
取りイ」けたターボ型回転流体機械において発生するス
ラスト力を調整する装置において、他方の軸端に取り付
けたディスクによってこのディスクを覆っているケーシ
ングの内部を2つの空間に分割してバランスピストンを
構成し、前記羽根車の流体入口側及びその背面側と前記
ディスクの背面側及び前面側とをそれぞれ配管によって
直接又は制御連通させてなるスラスト力調整装置が提供
される。
Means for Solving the Problems To achieve the above object, the present invention provides a device for adjusting the thrust force generated in a turbo-type rotary fluid machine in which an impeller is directly attached to the other shaft end. A balance piston is constructed by dividing the interior of the casing covering the disk into two spaces by the attached disk, and the fluid inlet side of the impeller and its back side, and the back side and front side of the disk, respectively. A thrust force adjustment device is provided in direct or controlled communication via piping.

作用 」1記手段によれば、羽根車の流体入口側はその背面側
より圧力が低いので、羽根車が締結されている軸を入口
側へ引くスラスト力が発生している。
According to the means described in item 1 of "Operation", since the pressure on the fluid inlet side of the impeller is lower than that on the back side thereof, a thrust force is generated that pulls the shaft to which the impeller is fastened toward the inlet side.

羽根車の流体入口側を配管を介してディスクの背面側に
結合することで、ディスクが締結されている軸を背面側
へ引く力が発生し、羽根車によるスラスト力とつり合う
ようになる。又、羽根車の出0側又は背面側を配管を介
してディスクの前面側へ結合することで、ディスクの背
面側へ軸を移動させようとする力を助長することができ
る。
By connecting the fluid inlet side of the impeller to the back side of the disk via piping, a force is generated that pulls the shaft to which the disk is fastened toward the back side, which balances the thrust force from the impeller. Furthermore, by connecting the output side or the back side of the impeller to the front side of the disk via piping, it is possible to promote the force that tends to move the shaft toward the back side of the disk.

実施例 第1図は本発明によるスラスト力調整装置の第1の実施
例を示すもので、たとえば送風機のようなターボ型回転
流体機械の羽根車を電動機軸端に直結した例である。
Embodiment FIG. 1 shows a first embodiment of a thrust force adjusting device according to the present invention, in which an impeller of a turbo-type rotary fluid machine such as a blower is directly connected to the end of a motor shaft.

第1図において、羽根車10は電動機軸11に直接結合
され、その周囲をケーシング12が覆っている。
In FIG. 1, an impeller 10 is directly connected to a motor shaft 11 and is surrounded by a casing 12.

電動機軸11にかかる軸方向の力、すなわちスラスト力
は電動機13のスラスト軸受14で受ける構造となって
いる。
The structure is such that the axial force applied to the motor shaft 11, that is, the thrust force, is received by the thrust bearing 14 of the motor 13.

電動機軸11の他端にはディス15が結合され、その周
囲をケーシング16が覆っている。このケーシング16
内の空間はディスク15及びその周囲にあるラビリンス
シール17により2つの空間に分割されていてバランス
ピストンを構成している。符号18は輔シールである。
A disc 15 is coupled to the other end of the motor shaft 11, and a casing 16 covers the disc 15. This casing 16
The inner space is divided into two spaces by a disk 15 and a labyrinth seal 17 around it, forming a balance piston. Reference numeral 18 is a support seal.

配管19は羽根車背面部のケーシング孔20とデイ= 
4 スフ15の前面側にあるケーシング孔21とを結合して
おり、一方、配管22は羽根車流体入口側に位置するケ
ーシング孔23とディスク15の背面側にあるケーシン
グ孔24とを結合している。
The pipe 19 is connected to the casing hole 20 on the back of the impeller.
4. The pipe 22 connects the casing hole 21 on the front side of the pipe 15 with the casing hole 23 located on the impeller fluid inlet side and the casing hole 24 on the back side of the disk 15. There is.

羽根車10が回転しているときはその流体入口側はその
背面側よりも低圧となるため、羽根車10が結合されて
いる電動機軸11を流体入口側である前方へ引く力が発
生している。
When the impeller 10 is rotating, the pressure on the fluid inlet side is lower than that on the back side, so a force is generated that pulls the motor shaft 11, to which the impeller 10 is connected, toward the front, which is the fluid inlet side. There is.

羽根車10の背面及び前面とディスク15の前面及び背
面とを配管19及び20により連結することで、羽根車
10及びディスク15に働くスラスト力は逆向きとなる
By connecting the back and front surfaces of the impeller 10 and the front and back surfaces of the disk 15 through the pipes 19 and 20, the thrust forces acting on the impeller 10 and the disk 15 are in opposite directions.

したがって、ディスク15の径を適切に選択することに
より、これらスラスト力のベクトル和をゼロとすること
ができる。一般には、スラスト力のベクトル和かスラス
ト軸受14に作用するので、スラスト力が小さくなれば
、動力損失を小さくすることが可能となる。
Therefore, by appropriately selecting the diameter of the disk 15, the vector sum of these thrust forces can be made zero. Generally, the vector sum of thrust forces acts on the thrust bearing 14, so if the thrust force is reduced, it is possible to reduce power loss.

発生するスラスト力はターボ型回転流体機械の運転状態
により変化するので、スラスト軸受にかかる力を常に一
定の力と方向へ作用させることが望ましい。これに対応
した実施例を第2図及び第3図に示す。
Since the generated thrust force changes depending on the operating condition of the turbo-type rotary fluid machine, it is desirable that the force applied to the thrust bearing always act in a constant force and direction. Examples corresponding to this are shown in FIGS. 2 and 3.

第2図によれば、配管22に圧力調整弁25を介挿し、
ディスクケーシング16には電動機軸2の端面との距離
の変化を検出するギャップセンサ26を取すイ」けであ
る。ギャップセンサ26の出力は変位計27に接続され
、更に変位計27の出力は制御器28に接続されて、圧
力調整弁25を制御するよう構成しである。
According to FIG. 2, a pressure regulating valve 25 is inserted into the pipe 22,
A gap sensor 26 is installed in the disc casing 16 to detect changes in the distance between the disc casing 16 and the end face of the motor shaft 2. The output of the gap sensor 26 is connected to a displacement gauge 27, and the output of the displacement gauge 27 is further connected to a controller 28 to control the pressure regulating valve 25.

スラスト軸受14が油軸受とすると、電動機軸11にか
かるスラスト力の方向と大きさにより、電動機軸11は
わずかに軸方向変位を生じる。この軸方向変位はギャッ
プセンサ26により検知され、変位計27によりその変
位量に応じた電気信号が制御器28に送られ、これによ
って圧力調整弁25を制御する。
If the thrust bearing 14 is an oil bearing, the motor shaft 11 will be slightly displaced in the axial direction depending on the direction and magnitude of the thrust force applied to the motor shaft 11. This axial displacement is detected by the gap sensor 26, and the displacement meter 27 sends an electric signal corresponding to the amount of displacement to the controller 28, which controls the pressure regulating valve 25.

圧力調整弁25を制御することにより、ディスク15の
背面側圧力を変化させることかでき、これによりディス
ク15で発生する反対方向のスラスト力を変化させて、
スラスト軸受にかかる力を常に一定となるようにするこ
とができる。
By controlling the pressure regulating valve 25, the pressure on the back side of the disk 15 can be changed, thereby changing the thrust force generated in the disk 15 in the opposite direction.
The force applied to the thrust bearing can be kept constant at all times.

第3図の実施例によれば、配管19に圧ツj調整弁25
を配置し、かつ両配管19.22には圧力変換器293
0を接続しである。圧力変換器29.30の出力は制御
器31を経て圧力調整弁を制御するよう接続しである。
According to the embodiment shown in FIG.
and a pressure transducer 293 in both piping 19.22.
Connect 0. The output of the pressure transducer 29,30 is connected via a controller 31 to control a pressure regulating valve.

圧力変換器29.30は羽根車10の背面側及び流体入
口側の圧力を検知してそれらの値を制御器31へ送る。
The pressure transducers 29 , 30 detect the pressure on the back side and the fluid inlet side of the impeller 10 and send these values to the controller 31 .

制御器31では検知した圧力値を入力してあらかじめ設
定した演算を行い、羽根車10で発生しているスラスト
力を求め、圧力調整弁25を制御する。これにより、デ
ィスク前面部の圧力を変化させて、ディスク15に作用
するスラスト力を制御することができる。
The controller 31 inputs the detected pressure value and performs a preset calculation to determine the thrust force generated in the impeller 10 and controls the pressure regulating valve 25. Thereby, the thrust force acting on the disk 15 can be controlled by changing the pressure on the front surface of the disk.

制御精度を向」ニさせるため、圧力調整系を第2図の実
施例と第3図の実施例とを組み合わせて構成することも
できる。
In order to improve control accuracy, the pressure regulating system can also be configured by combining the embodiment shown in FIG. 2 and the embodiment shown in FIG.

発明の効果 本発明によれば、以下のような効果を奏することができ
る。
Effects of the Invention According to the present invention, the following effects can be achieved.

(1)電動機の軸に負荷となる回転流体機械から過大な
スラスト力が作用する場合でも、これを軽減することが
でき、これにより軸や軸受の損傷を防止でき、更に動力
損失を低減することができる。
(1) Even when excessive thrust force is applied to the motor shaft from a rotating fluid machine that acts as a load, this can be reduced, thereby preventing damage to the shaft and bearings and further reducing power loss. I can do it.

(2)配管内の圧力を調整することにより、スラスト力
を適切な範囲の大きさと方向に制御することができる。
(2) By adjusting the pressure inside the piping, the thrust force can be controlled within an appropriate range of magnitude and direction.

(3)スラストバランスを常に保つことができるので、
電動機に大きなスラスト軸受を設ける必要がなく、電動
機のコストを低減させることができる。
(3) Thrust balance can be maintained at all times, so
There is no need to provide the electric motor with a large thrust bearing, and the cost of the electric motor can be reduced.

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

第1図は本発明によるスラスト力調整装置を適用した回
転流体機械の部分断面図、第2図及び第3図は本発明に
よるスラスト力調整装置の他の実施例を示す部分断面図
、第4図は従来の装置を例示した送風機の断面図、第5
図は他の従来例を示す要部断面図である。 10・・羽根車、11・・電動機軸、12・・回転流体
機械のケーシング、13・・電動機、14・・スラスト
軸受、15・・ −シンク、17・・ −ル、19.22・・ ・・圧力調整弁、 変位計、28.31・ 器。 = 8 ディスク、16・・ディスクのケ ラビリンスシール、18・・軸シ 配管、20,21,23.24・・孔、2526・・ギ
ャップセンサ、27・・ ・制御器、29.30・・圧力変換
FIG. 1 is a partial sectional view of a rotary fluid machine to which the thrust force adjusting device according to the present invention is applied, FIGS. 2 and 3 are partial sectional views showing other embodiments of the thrust force adjusting device according to the present invention, and FIG. The figure is a sectional view of a blower illustrating a conventional device.
The figure is a sectional view of a main part showing another conventional example. 10... Impeller, 11... Motor shaft, 12... Casing of rotating fluid machine, 13... Electric motor, 14... Thrust bearing, 15... - Sink, 17... - Le, 19.22... ・・Pressure regulating valve, displacement gauge, 28.31・ device. = 8 Disc, 16...Disc kerabilinse seal, 18...Shaft piping, 20, 21, 23.24...Hole, 2526...Gap sensor, 27...Controller, 29.30...Pressure conversion

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 軸端に直接羽根車を取り付けたターボ型回転流体機械に
おいて発生するスラスト力を調整する装置において、他
方の軸端に取り付けたディスクによってこのディスクを
覆っているケーシングの内部を2つの空間に分割してバ
ランスピストンを構成し、前記羽根車の流体入口側及び
その背面側と前記ディスクの背面側及び前面側とをそれ
ぞれ配管によって直接又は制御連通させてなるスラスト
力調整装置。
In a device that adjusts the thrust force generated in a turbo-type rotary fluid machine with an impeller attached directly to the shaft end, the interior of the casing covering the disk is divided into two spaces by a disk attached to the other shaft end. A thrust force adjusting device comprising a balance piston, and the fluid inlet side and rear side of the impeller are in direct or controlled communication with the rear side and front side of the disk, respectively, through piping.
JP19963090A 1990-07-27 1990-07-27 Thrust force regulating device Pending JPH0486395A (en)

Priority Applications (1)

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JP19963090A JPH0486395A (en) 1990-07-27 1990-07-27 Thrust force regulating device

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JP (1) JPH0486395A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08159080A (en) * 1994-12-07 1996-06-18 Ebara Corp Canned motor pump
JP2011202641A (en) * 2010-03-26 2011-10-13 Honda Motor Co Ltd Electric compressor
JP2011214405A (en) * 2010-03-31 2011-10-27 Honda Motor Co Ltd Centrifugal compressor with thrust canceling mechanism

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