JPH0683988U - 多段遠心圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転振動等を有利にするため仕切板３の厚さ
を薄くしても、流体差圧によって仕切板３に生じる撓み
変形量が小さくなるようにする。 【構成】 複数個の羽根車２の間に流路を形成する輪切
り状状の仕切板３を設けた多段遠心圧縮機において、各
仕切板３の外周辺部に軸方向に連通する複数個のボルト
穴を穿設し、この各ボルト穴に固着ボルト９をそれぞれ
挿通して各仕切板３の外周辺部を固定支持になるように
強固に締着した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、垂直分割型の多段遠心圧縮機，送風機，ポンプ，タービン等の構 造の改良に係り、流体圧力差によって段間流路を形成する仕切板に生じる変形量 を小さくする手段に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図４は従来の垂直分割型多段遠心圧縮機を示す。回転軸１に３個の羽根車２が 縦列に固着され、各羽根車２の間に段間流路を形成する仕切板３，３が設けられ 、その前後に入口壁５及び出口壁６並びに車室蓋７，７が設けられ、車室蓋７， 入口壁５，仕切板３，３，出口壁６及び車室蓋７は４箇所を組立用通しボルト８ で締着され、その外径側を車室４で包囲して一体的に組み付けられている。図示 しない駆動機により回転軸１及び羽根車２が回転駆動され、吸入口５ｉから入る ガス等の流体に各段の羽根車２はそれぞれエネルギーを与え、段間流路３ｄを通 過する流体の圧力を逐次上昇させ、吐出口６ｏから高圧の流体を吐出させる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

従来の垂直分割型多段遠心圧縮機は上記のようであるが、回転軸１の長さをな るべく短くして回転振動等に対して有利にするため、仕切板３の厚さはなるべく 薄く形成されている。しかし、運転中に流れる流体は、羽根車２の上流より下流 の方が高圧となるので、図２に破線で示すように、仕切板３が差圧によって変形 させられ、流路３ｄの変形や羽根車２との隙間の変化等が生じ、この多段遠心圧 縮機の効率，運転範囲，旋回失速等の空力性能などが悪化するとか、損傷が生じ るおそれがあるというような課題があった。

【０００４】 この考案は上記課題を解消するためになされたもので、回転軸１の長さをなる べく短くして回転振動等を有利にするため仕切板３の厚さを薄くしても、流体の 差圧によって仕切板３に生じる変形が小さい垂直分割型多段遠心圧縮機を得るこ とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

この考案に係る多段遠心圧縮機は、各仕切板の外周辺部に軸方向に連通する複 数個のボルト穴を穿設し、この各ボルト穴に固着ボルトをそれぞれ挿通して前記 各仕切板の外周辺部を固定支持になるように強固に締着したものである。

【０００６】

【作用】

この考案における多段遠心圧縮機の各仕切板の外周辺部には、軸方向に連通す る複数個のボルト穴が穿設され、この各ボルト穴に固着ボルトをそれぞれ挿通し て各仕切板の外周辺部が固定支持になるように強固に締着されているので、各仕 切板の外周辺部は固定支持構造となり、この多段遠心圧縮機を運転して各仕切板 に流体の差圧がかかったとき、仕切板の撓みは、単純支持構造のものに比べて非 常に小さくなる。これにより、流路の変形や羽根車との隙間の変化等が小さくな り、空力性能の悪化等が少なくなる。また、仕切板を薄くして回転軸の長さを短 くすることにより回転振動等の点で有利にすることができる。

【０００７】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図について説明する。図１はこの考案の一実施例 による垂直分割型多段遠心圧縮機を示し、（Ａ）は半縦断面図、（Ｂ）は仕切板 の半横断面図である。図１において、１は回転軸、２は羽根車、３は仕切板、４ は車室、５は入口壁、６は出口壁、７は車室蓋、８は組立用通しボルト、９は固 着ボルトである。回転軸１及び羽根車２は回転部材である。回転軸１は、車室蓋 ７，７に所要の軸受によって支承され、車室蓋７，７を貫通する箇所には所要の 密封装置が設けられている。また、回転軸１は図示しない電動機等の駆動機によ って高速回転駆動されるように連結されている。図では３個の羽根車２が回転軸 １に縦列に焼き嵌めなどの手段により固着されている。

【０００８】 次に、この垂直分割型多段遠心圧縮機の静止部材について説明する。図１に示 すように、各羽根車２の間には仕切板３，３が設けられている。各仕切板３はそ れぞれ別体で円板状をなし、段間流路（ディフューザ）３ｄが形成されている。 段間流路３ｄは前段の羽根車２の出口から外径方向へ向かい、折り返して内径方 向へ向かい、後段の羽根車２の入口に接続して、流体を損失少なく誘導する形状 に形成されている。第１段の羽根車２の上流側には吸入口５ｉが形成された入口 壁５が設けられ、第３段の羽根車２の下流側には吐出口６ｏが形成された出口壁 ６が設けられている。入口壁５及び出口壁６の外側には回転軸１を支承する車室 蓋７，７が設けられている。左車室蓋７，入口壁５，仕切板３，３，出口壁６及 び右車室蓋７の外周辺部には、４本の組立用通しボルト８用の穴及び３０本の固 着ボルト９用の穴が連通するようにあけられており、それぞれ組立用通しボルト ８及び固着ボルト９を挿通して強固に締着されている。固着ボルト９は、各仕切 板３の外周辺部が互いに強固に密着して固定支持構造となるように所要の強度を 有する径とし、本数も３０本に限らず所要の本数を設ければよい。仕切板３の外 周辺部が固定支持構造となるようにするために必要な締着力は、仕切板３の形状 ，流体圧力差によってかかる曲げ荷重，応力等によって決定される。仕切板３， 入口壁５，出口壁６及び車室蓋７の外側には、これらの静止部材を包囲して一体 化するように車室４が設けられて組み付けられている。

【０００９】 次に、図１に示す実施例の動作について説明する。回転軸１に連結されている 図示しない電動機等の駆動機によって駆動されて回転軸１が高速回転すると、回 転軸１に固着されている各羽根車２は回転軸１と共に回転し、各羽根車２の入口 からガス等の流体を吸入して出口から吐出する。すなわち、吸入口５ｉから第１ 段の羽根車２に吸入され吐出された流体は最初の段間流路３ｄ内を流れて第２段 の羽根車２へ流れる。このとき、最初の段間流路３ｄ内を流れる流体の圧力は、 吸入口５ｉ内の流体圧力より第１段の羽根車２により与えられたエネルギーだけ 高い圧力になる。同様に、第２段，第３段の羽根車２を通過した流体圧力はその 前の圧力より高くなる。なお、二酸化炭素，ブタジェン等の分子量が大きいガス を圧縮する場合、同じ羽根車で同じ回転数であっても軽いガスより大きなエネル ギーを吸収して圧力差が大きくなる。このようにして逐次高圧となった流体は吐 出口６ｏから吐出される。このように、図の左側の吸入口５ｉから右側の吐出口 ６ｏへ順次、流体圧力が高くなるので、この流体差圧により、各仕切板３には図 の右から左へ押圧する力がかかる。

【００１０】 図２は仕切板３の変形を示す図であり、実線は圧縮機の休止状態における形状 を示す。図２の破線は、仕切板３にかかる流体差圧による力により、仕切板３が 弾性変形して、段間流路３ｄが変形したり仕切板３と羽根車２との隙間が変化す る様子を誇張して示したものである。このように、この圧縮機の休止状態と運転 状態とで形状等の変化が生じると、性能に悪影響が生じ、損傷が生じるおそれも あるので、この形状等の変化を小さくする必要がある。

【００１１】 図４に示す従来の垂直分割型多段遠心圧縮機の仕切板３の外周辺部は、４本の 組立用通しボルト８で締着されているだけであったので、従来の仕切板３の外周 辺部の支持構造を模式的に示すと、図３（Ａ）に示すように、外周辺部の支持方 式は単純支持構造に近いものであった。これに対して、図１に示すこの考案の実 施例による垂直分割型多段遠心圧縮機の仕切板３の外周辺部は多数の太い固着ボ ルト９で強固に締着されているので、図１に示す仕切板３の外周辺部の支持構造 を模式的に示すと、図３（Ｂ）に示すように、外周辺部の支持方式は固定支持構 造となる。なお、固定支持とは、仕切板３に流体差圧による荷重がかかったとき 、仕切板３の外周辺部に角度変化が生じない程度に拘束した支持状態をいう。

【００１２】 図３に示すように、外周辺部を支持された仕切板３が単なる均一厚さの円板で あると仮定すれば、中心点における撓み変位ｗは、材料力学の公式により、 ｗ＝係数×ｐ×ａ⁴ ／（Ｅ×ｈ³ ） となる。ここに、ｐは仕切板３の面にかかる流体の圧力差に相当する分布荷重、 ａは仕切板３の半径、Ｅは仕切板３の弾性係数、ｈは仕切板３の厚さである。 上記撓みの式は単純支持でも固定支持でも同じであり、単純支持の場合の係数 は０．６９６となり、固定支持の場合の係数は０．１７１となる。すなわち、固 定支持の場合の撓みは単純支持の場合の撓みの約１／４となる。

【００１３】 なお、図３における以上の説明は、仕切板３が単なる均一厚さの円板であると 仮定して支持方式を模式化したものであるが、実際の仕切板３は厚さや形状が均 一ではなく、実際の支持方式も、図４に示す従来のものは単純支持と固定支持と の間にあると推定されるので、図１に示す実施例における仕切板３の変形量が図 ４に示す従来の仕切板３の変形量の１／４になるわけではないが、相当な変形量 の減少が得られることは明確である。

【００１４】 以上のように、図１に示す多段遠心圧縮機においては、運転中の流体差圧によ る仕切板３の変形量が従来のものに比べて非常に小さくなるので、段間流路３ｄ の変形や羽根車２との隙間の変化等が小さくなり、空力性能の悪化や損傷の発生 が防止される。また、従来と同じ変形量が許容されるならば、仕切板３の厚さを 薄くすることが可能となり、その分だけ回転軸１の長さを短くすることが可能と なり、回転軸１の回転振動等の点で有利になる。

【００１５】 なお、図１に示す実施例では組立用通しボルト８と固着ボルト９とを区別して 示したが、特に区別する必要はなく、同一の形状としてもよい。また、固着ボル ト９の径及び本数は、前記のように、仕切板３の外周辺部を固定支持構造、すな わち、流体差圧が仕切板３にかかっても仕切板３の外周辺部に角度変化が生じな いようにするために必要な締着力が得られるように決定すればよい。

【００１６】

【考案の効果】

以上のように、この考案によれば、仕切板の外周辺部を固着ボルトで強固に締 着して固定支持構造となるようにしたので、流体差圧による仕切板の撓み変形量 が小さくなり、空力性能の悪化や損傷発生が避けられる。また、仕切板を薄くし て回転軸の長さを短くすることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例による多段遠心圧縮機を示
し、（Ａ）は半縦断面図、（Ｂ）は仕切板の半横断面図
である。

【図２】多段遠心圧縮機の仕切板の変形を誇張して示す
要部縦断面図である。

【図３】円板の模式的支持方式を示し、（Ａ）は単純支
持の図、（Ｂ）は固定支持の図である。

【図４】従来の多段遠心圧縮機を示し、（Ａ）は半縦断
面図、（Ｂ）は仕切板の半横断面図である。

【符号の説明】

１：回転軸、２：羽根車、３：仕切板、 ３ｄ：段間流
路、４：車室、５：入口壁、 ５ｉ：吸入口、６：出口
壁、 ６ｏ：吐出口、７：車室蓋、８：組立用通しボル
ト、９：固着ボルト。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 羽根車の間に輪切り状の仕切板を設けた
   多段遠心圧縮機において、前記各仕切板の外周辺部に軸
   方向に連通する複数個のボルト穴を穿設し、この各ボル
   ト穴に固着ボルトをそれぞれ挿通して前記各仕切板の外
   周辺部を固定支持になるように強固に締着したことを特
   徴とする多段遠心圧縮機。