JPH0631196Y2 - 圧縮機のバランスピストンシ−ル装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、多段のインペラからなる圧縮機に係り、特に
インペラの最終段の回転軸にバランスピストンを取り付
け、インペラにかかる被圧縮流体のスラスト力をバラン
スピストンでバランスさせるにおいて、そのバランスピ
ストンとケーシングをシールする機構を改良した圧縮機
のバランスピストンシール装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に圧縮機は、第３図に示すようにケーシングａ内
に、インペラｂが多段に設けられた回転軸ｃが回転自在
に支承され、そのケーシングａに吸込スクロールｄ、リ
ターンガイドベーンｅ及び吐出スクロールｆからなる流
路ｇが形成される。被圧縮流体は、ケーシングａに設け
た吸込口ｈから第１吸込スクロールｄ_１に入り、初段の
インペラｂで圧縮され、リターンガイドベーンｅから次
段のインペラｂで圧縮されたのち、第１吐出スクロール
ｆ_１に入り、その第１吐出スクロールｆ_１から中間吐出
口ｉを通じて一旦ケーシングａ外に排出され、冷却され
たのち、中間吸込口ｊから第２吸込スクロールｄ_２に入
り、以後上述のようにして圧縮され、最終段のインペラ
bnで圧縮されたのち、その最終段の吐出スクロールｆ_３
より吐出口ｋを通じて排出される。

この圧縮機においては、各インペラｂは、その吸込側と
吐出側の被圧縮流体の圧力差に応じスラスト力がかか
る。すなわち回転軸ｃにはインペラｂを介して全圧縮圧
力に相当したスラスト力が吸込側の方向（図でみて右方
向）にかかる。

このスラスト力を受けるべく回転軸ｃの最終段のインペ
ラbn側には、バランスピストンｌが設けられ、そのイン
ペラbn側の面が、最終段の吐出スクロールｆ_３に臨み、
他方の面が、バランス室ｍに臨み、そのパランス室ｍ
が、吸込管ｎにバランス管ｏを介して接続されている。
従ってピストンｌには、吐出スクロールｆ_３の圧力と吸
込管ｎの圧力とによる圧力差に相当する力が作用し、こ
の力で上述したインペラｂにかかるスラスト力と相殺す
るようになっており回転軸ｃには過大なスラスト方向の
荷重が作用しないようにされる。

［考案が解決しようとする課題］ このバランスピストンｌの外周とケーシングａ間はラビ
リンスパッキンｐによりシールされバランスピストンｌ
の回転を許容しながら最終段の吐出スクロールｆ_３の圧
力が低圧のバランス室ｍへ洩れないようにシールしてい
る。

しかしながら圧縮機が、高圧力比となるとラビリンスパ
ッキンｐにかかる圧力差が非常に大きくなり、そのラビ
リンスパッキンｐを構成する各フィンに働く力が大きく
なり強度上問題となることがある。

本考案は、上記事情を考慮してなされたもので、バラン
スピストンをシールするラビリンスパッキンに、その前
後の圧力差が高くても各フィンに働く力を低減できる圧
縮機のバランスピストンシール装置を提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、上記の目的を達成するために、ケーシングに
回転軸を回転自在に支承すると共にその回転軸に多段に
インペラを設け、該インペラの外周に、被圧縮流体を次
段のインペラに案内するリターンガイドベーンと圧縮途
中の被圧縮流体を導入する吐出スクロールと導入された
圧縮途中の被圧縮流体をインペラに導入する吸込みスク
ロールからなる流路を形成し、かつ中間の吐出スクロー
ルに、圧縮途中の被圧縮流体を冷却すべくケーシングか
ら排出する吐出管を接続すると共に、冷却後の被圧縮流
体を次段の中間吸込スクロールに戻す吸込管を接続し、
上記インペラの最終段側の回転軸にバランスピストンを
設けると共にそのバランスピストンの外周とケーシング
間にラビリンスパッキンを設け、さらに回転軸にかかる
被圧縮流体のスラスト力とバランスさせるべく上記バラ
ンスピストンのインペラ側の面を、その最終段の吐出ス
クロールに臨ませ、他面を、初段の吸込口と連通するバ
ランス室に臨ませた高圧力比の圧縮機のバランスピスト
ンシール装置において、上記ラビリンスパッキンを二分
割すると共に、その間に圧縮途中の圧力を導入するため
の中間バランス室を形成し、該中間バランス室と圧縮途
中の被圧縮流体を中間の吸込スクロールに戻す吸込管と
をバランス管で接続して構成する。

［作用］ 本考案の高圧力比の圧縮機のバランスパッキンシール装
置においては、両側に最終段の吐出圧と吸込圧力とがか
かるバランスピストンをシールするラビリンスパッキン
が二分割され、その間に中間室を形成し、その中間室に
圧縮途中の被圧縮流体を供給することで、各ラビリンス
にかかる圧力差を従来の略半分と少なくでき、従って各
フィンには高圧力差による力が働くことがないため、強
度上の問題が生ぜず、かつ良好なシールが行える。

［実施例］ 以下、本考案に係る圧縮機のバランスピストンシール装
置の好適一実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図において、１はケーシングで、そのケーシング１
に回転軸２が挿通され、その両端は図示していないが軸
受により支承されている。また、回転軸２はケーシング
１の両側に設けた軸封装置３，４によりシールされてい
る。

この回転軸２には、多段にインペラ５が設けられ、その
インペラ５に応じてケーシング１に被圧縮流体を案内し
圧縮するための流路６が形成される。流路６は、インペ
ラ５間を結ぶリターンガイドベーン７とインペラ５の吸
込側の吸込スクロール８と吐出側の吐出スクロール９と
からなっている。

被圧縮流体は、ケーシング１に設けた吸込口１０より第
１吸込スクロール８に入り、初段のインペラ５で圧縮さ
れたのち、リターンベンド７から次段のインペラ５を通
って圧縮され、第１吐出スクロール９に流れる。この第
１吐出スクロール９に流れた被圧縮流体は、中間吐出口
１１よりケーシング１外に一旦取り出され冷却器（図示
せず）で冷却されたのち、中間吸込口１２を通じて次段
の第２吸込スクロール８に流れ、上述と同様に圧縮さ
れ、最終段のインペラ５ｎで圧縮されたのち最終段の吐
出スクロール９ｎに流れ、圧縮流体として吐出口１３よ
り吐出されるようになっている。

インペラ５は、第２図に示すように、回転軸２に嵌合す
るボス部１４と、そのボス部１４外周部にあたる羽根部
１５とからなり、その羽根部１５の前後のボス部１４が
シール装置１６によりシールされ、その羽根部１５の前
後はリターンガイドベーン７或いは吐出スクロール９に
臨んでいる。従って羽根部１５の前後圧はほぼ同圧とな
りバランスするため圧縮中の回転軸２には、そのボス部
１４の前後の面にかかる被圧縮流体の圧力差に相当する
スラスト力が作用する。

この回転軸２の最終段のインペラ５ｎのボス部１４ｎの
背面には、そのボス部１４ｎと当接し、かつボス部１４
ｎの径と同一のバランスピストン１７が設けられる。

パランスピストン１７のインペラ５側の面１７ａは、そ
の最終段のインペラ５ｎを介して吐出側に臨み、他方の
面１７ｂはバランス室１８に臨んでいる。このバランス
室１８は、第１図に示すように通路１９よりバランス管
２０を介して吸込口１０の吸込管２１に接続される。

バランスピストン１７の外周とケーシング１間にはラビ
リンスパッキン２２が設けられる。このラビリンスパッ
キン２２は、ケーシング１内に支持される支持部材２３
と、その支持部材２３とバランスピストン１７間に設け
られ、その間をシールするラビリンスフィン２４とから
なり、第２図に示すように支持部材２３がケーシング１
に固定され、その支持部材２３に二つに分割されたラビ
リンスパッキン２２ａ，２２ｂが取り付けられ、バラン
スピストン１７に夫々ラビリンスフィン２４が取り付け
られて二つに分割されたラビリンスパッキン２２ａ，２
２ｂが形成される。

このラビリンスパッキン２２ａ，２２ｂ間には中間室２
７が形成され、支持部２３及びケーシング１に、中間室
２７へ圧縮途中の中間圧力を導く通路２８が形成され
る。

この通路２８は、中間の吸込管３０或いは吐出管３１に
バランス管２９を介して、例えば図示のように中間の吸
込管３０に接続される。

次に本実施例の作用を説明する。

回転軸２が回転駆動され、各段のインペラ５が回転する
と、被圧縮流体は、吸込口１０からケーシング１内の流
路６内に入り、インペラ５で圧縮され、かつ途中適宜ケ
ーシング１外に排出され冷却されて流路６内に入りなが
ら順次圧縮され、圧縮流体として吐出口１３から吐出さ
れる。

この場合、インペラ５の羽根部１５は、その前後がリタ
ーンガイドベーン７或いは吐出スクロール９に臨むため
ほぼ同圧となり、被圧縮流体による差圧は生じないが、
ボス部１４は、その前後がシール装置１６でシールさ
れ、その前後面には、その各段のインペラ５で圧縮した
分の差圧がスラスト力として作用し、全体として初段の
吸込圧と最終段の吐出圧の圧力差がスラスト力として回
転軸２に作用する。バランスピストン１７の面１７ｂに
はバランス室１８を介して吸込圧が作用するため上述し
たスラスト荷重を相殺する。

またバランスピストン１７の外周とケーシング１間をシ
ールするラビリンスパッキン２２は、一方が最終段の吐
出側に、他方が吸込圧となるバランス室１８に臨み、そ
の圧力差が大となるが二つのラビリンスパッキン２２
ａ，２２ｂに分割され、かつその中間室２７に、圧縮途
中の中間圧力を通路２８を介して導入されるため、一方
のラビリンスパッキン２２ａは吐出圧と中間室２７の圧
力の差圧分が圧力が、また他方のラビリンスパッキン２
２ｂは中間室２７の圧力とバランス室１８の吸込圧の差
圧分の力が作用することになり、その圧力差を少なくす
ることができる。従って各ラビリンスパッキン２２ａ，
２２ｂのラビリンスフィン２４に働く力は大きくならな
いため強度上の問題は生じない。また各ラビリンスパッ
キン２２ａ，２２ｂの前後の差圧が少ないため良好なシ
ールが行なえることとなる。

［考案の効果］ 以上詳述してきたことから明らかなように本考案によれ
ば次のごとき優れた効果を発揮する。

(1)バランスピストンとケーシング間をシールするラビ
リンスパッキンを二つに分割し、その問に圧縮途中の中
間圧力を導入する中間室を形成したので、各ラビリンス
パッキンに作用する差圧を少なくできるのでそのラビリ
ンスフィンに働く力を少なくできる。

(2)ラビリンスパッキンに作用する差圧がすくないの
で、良好なシールができる。

(3)バランスピストンから洩れる流体の、その一部分が
中間室を通りバランス管による中間の吸込管に導かれ
る。従来のものは、バランスピストンからの洩れる流体
全部が全てのインペラを通過していたが、本考案により
初段側のインペラを通過する流体が少なくなり、その分
だけ圧縮に要する動力が小さくてすみ、圧縮機の効率向
上になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の圧縮機のバランスピストンシール装置
の一実施例を示す断面図、第２図は第１図の要部拡大
図、第３図は従来例を示す断面図である。 図中、１はケーシング、２は回転軸、５はインペラ、１
７はバランスピストン、１８はバランス室、２２ａ，２
２ｂはラビリンスパッキン、２７は中間室である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシングに回転軸を回転自在に支承する
   と共にその回転軸に多段にインペラを設け、該インペラ
   の外周に、被圧縮流体を次段のインペラに案内するリタ
   ーンガイドベーンと圧縮途中の被圧縮流体を導入する吐
   出スクロールと導入された圧縮途中の被圧縮流体をイン
   ペラに導入する吸込みスクロールからなる流路を形成
   し、かつ中間の吐出スクロールに、圧縮途中の被圧縮流
   体を冷却すべくケーシングから排出する吐出管を接続す
   ると共に、冷却後の被圧縮流体を次段の中間吸込スクロ
   ールに戻す吸込管を接続し、上記インペラの最終段側の
   回転軸にバランスピストンを設けると共にそのバランス
   ピストンの外周とケーシング間にラビリンスパッキンを
   設け、さらに回転軸にかかる被圧縮流体のスラスト力と
   バランスさせるべく上記バランスピストンのインペラ側
   の面を、その最終段の吐出スクロールに臨ませ、他面
   を、初段の吸込口と連通するバランス室に臨ませた高圧
   力比の圧縮機のバランスピストンシール装置において、
   上記ラビリンスパッキンを二分割すると共に、その間に
   圧縮途中の圧力を導入するための中間バランス室を形成
   し、該中間バランス室と圧縮途中の被圧縮流体を中間の
   吸込スクロールに戻す吸込管とをバランス管で接続した
   ことを特徴とする圧縮機のバランスピストンシール装
   置。