JPH08189494A - 歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機及び歯車駆動式多軸ラジアル膨張機 - Google Patents

歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機及び歯車駆動式多軸ラジアル膨張機

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JPH08189494A
JPH08189494A JP7132509A JP13250995A JPH08189494A JP H08189494 A JPH08189494 A JP H08189494A JP 7132509 A JP7132509 A JP 7132509A JP 13250995 A JP13250995 A JP 13250995A JP H08189494 A JPH08189494 A JP H08189494A
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JP
Japan
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casing
gear
stage
shaft
turbo compressor
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JP7132509A
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English (en)
Inventor
Joachim Kotzur
ヨアヒム・コツール
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MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Original Assignee
MAN Gutehoffnungshutte GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/08—Adaptations for driving, or combinations with, pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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    • F01D15/12—Combinations with mechanical gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/16—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows
    • F04D25/163—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows driven by a common gearing arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/5826—Cooling at least part of the working fluid in a heat exchanger

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同じ回転数において総効率及び総圧力比を高
めることができる歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機を提供
する。 【構成】 流れに沿つて前後に設けられる羽根車２５を
有する歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機の高圧段ＩＩ，Ｉ
ＩＩの範囲で、ピニオン軸６に２つ以上の圧縮機羽根車
２５が同じ流れ方向で円板デイフユーザ９を介して設け
られている。中間吐出しケーシング１３と中間吸込ノズ
ル４との間に中間冷却器２４が設けられている。ガスは
段ＩＩにおいて吸込ノズル７から羽根車２５に流入し
て、中間吐出しケーシング１３を介して圧縮機から再び
流出する。外部で中間冷却された後、ガスは吸込ノズル
（４）を介して再び段ＩＩＩに流入し、第２羽根車２５
を貫流後に吐出しケーシング２を介してこの段から流出
する。ラジアル膨張機では、ガスの流れ方向を逆にして
類似の段配置Ｉａ，ＩＩａ，ＩＩＩａが利用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流れに沿つて前後に設
けられる羽根車を有する多段歯車駆動式多軸ターボ形圧
縮機であつて、１つ又は複数の互いに平行に設けられる
ピニオン軸に２つ以上の圧縮機羽根車が固着されてお
り、これらの羽根車がピニオン軸を基準に中央歯車を介
して直接に、又は中央歯車の周面でピニオン軸を介して
間接的に駆動され、低圧段（第１ピニオン軸又は第１、
第２ピニオン軸）に続く高圧段に複数の羽根車が同じ貫
流方向でピニオン軸末端の吸込ノズルから歯車装置ケー
シングの方向に円板デイフユーザを介設して、前後に設
けられているものに関する。
【０００２】
【従来の技術】最後に指摘された事例の場合圧縮機羽根
車への出力の伝達は、駆動装置のピニオン軸と中央歯車
と圧縮機羽根車のピニオン軸とを介して、又は中央歯車
と中間歯車と圧縮機羽根車のピニオン軸とを介して行う
ことができる。
【０００３】高いピニオン軸回転数を基準に総圧力比が
高いときに現れる問題を解決するために、ドイツ連邦共
和国特許第４２３４７３９号明細書によれば、低圧段
（第１又は第２ピニオン軸）に続く段において第２又は
第３ピニオン軸以降に複数の羽根車が、円板デイフユー
ザと戻しリングとを介設して、少なくとも１つのピニオ
ン軸に前後に設けられる。
【０００４】この実施では、欠点として段群の圧力比が
高くなると各羽根車後に中間冷却が起きなくなる。
【０００５】ドイツ連邦共和国公開特許第２５１８６２
８号明細書に述べられた解決策では、それぞれ１対の羽
根車が背中合わせにしてピニオン軸に設けられて、この
ような中間冷却が可能ではあるが、回転力学的にはむし
ろ劣化をもたらす。というのもここでは歯車装置ケーシ
ングと羽根車との間に設けられる半径方向吸込ノズルに
よつて、片持ち回転子部分の重心とピニオン軸の軸受の
重心との間隔が大きくなるからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、先行
技術の前記欠点を取り除き、回転力学上の欠点を甘受す
ることなく、同じ回転数において総効率及び総圧力比を
高めることができる歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機を提
供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題の解決は、主請
求項に明示された仕方で行われる。従属請求項は本発明
を有利に構成するのに役立つ。この解決は、本発明によ
れば低圧段（第１ピニオン軸又は第１、第２ピニオン
軸）に続く段に複数の羽根車が同し貫流方向でピニオン
軸末端から歯車装置ケーシングの方向に、中間吐出しケ
ーシングと中間冷却器と中間吸込ケーシングとを介設し
て後続段へと前後に設けられていることによつて達成さ
れる。
【０００８】特に羽根車吐出し口に対して渦巻断面の位
置が非対称である渦巻ケーシングを構成した場合、それ
もしかも中間吐出しケーシングではピニオン軸端の方向
で、又吐出しケーシングでは歯車装置ケーシングの方向
で、非対称に構成した場合、片持ち軸部分の重心間隔は
ドイツ連邦共和国特許第４２３４７３９号明細書による
解決策の場合と同じ程度に留まる。
【０００９】低圧段は、この場合大きな吸込み能力と高
い周速度とを有する従来の個別段として、大抵は蓋板の
ない半開放構造の羽根車付きで実施することができる。
段群のなかで高圧段は大抵、蓋板付き羽根車を備えて実
施されるが、高圧段群の第１段では蓋板を省くこともで
きる。
【００１０】高圧段群の羽根車が平歯と中央ボルトとに
よつて互いに結合されると、内部ケーシングは外部ケー
シングが水平方向で分割されていないときでも水平方向
で分割することなく実施することができる。
【００１１】回転力学上の理由から羽根車が互いに強固
に結合されると、これは中間吸込ケーシングの少なくと
も内部ケーシングの水平分割を必要とする。
【００１２】貫流方向を反転することによつて多軸ラジ
アル膨張機が得られ、そこでは中間吐出しケーシングと
中間吸込ケーシングとを挿入することによつて、ガスを
中間過熱する可能性を利用することができる。
【００１３】ピニオン軸に圧縮機段群とラジアル膨張機
段群とを一緒に設け、又低圧部のなかに高吸込み性圧縮
機段とラジアル膨張機段を一緒に設けることによつて１
つの歯車装置のみを備えたターボ形圧縮機とラジアル膨
張機との最大総圧力比を実現することができる。
【００１４】
【実施例】本発明の実施例が略示図面に基づいて説明さ
れる。
【００１５】図１は公知の歯車駆動式多軸ターボ形圧縮
機の水平方向接合部の断面図である。吸込ノズル７と吐
出しケーシング２とを有するターボ形圧縮機が蓋板のな
い半開放構造の羽根車８を有する個別段Ｉ，ＩＩを備え
た低圧軸６と段群ＩＩＩ，ＩＶ及びＶ，ＶＩを備えた高
圧軸６とを装備している。
【００１６】高圧軸には蓋板を有するそれぞれ２つの圧
縮機羽根車２５が同じ流れ方向で設けられている。円板
デイフユーザ９と戻しリング１０が介設されている。
【００１７】図２は本発明によるターボ形圧縮機の水平
方向接合部の断面図である。
【００１８】低圧部は、この場合蓋板のない半開放構造
の羽根車８を有する個別段Ｉ，ＩＩを備えた従来の低圧
軸６と、蓋板付き羽根車２５を有する段ＩＩＩ，ＩＶ及
びＶ，ＶＩを備えた高圧軸６とを装備している。ガス
は、段ＩＩＩにおいて軸線方向で吸込ノズル７を介して
羽根車２５に流入し、中間吐出しケーシング１３を介し
て再び圧縮機から流出する。中間冷却（中間冷却器２
４）後にガスは中間吸込ノズル４を介してこのピニオン
軸端６の段群ＩＩＩ−ＩＶに再び流入し、段ＩＶの羽根
車２５を貫流後に吐出しケーシング２を介して段群ＩＩ
Ｉ−ＩＶから流出する。
【００１９】段群Ｖ−ＶＩについても同様である。
【００２０】図３は、本発明による歯車駆動式多軸ター
ボ形圧縮機の段群ＩＩＩ−ＩＶ又はＶ−ＶＩの垂直縦断
面図である。
【００２１】この場合段群ＩＩＩ−ＩＶ又はＶ−ＶＩの
両方の段は水平方向で分割されていない外部ケーシング
１８のなかに収容されている。第１羽根車２５への吸込
みは軸線方向で吸込ノズルを介して行われ、このノズル
は水平方向で分割されていない内部ケーシング１５のな
かに設けられている。
【００２２】この内部ケーシング１５のなかに、羽根車
２５の後段で中間吐出しケーシング１３も設けられてお
り、その接続ノズル（ここには図示しない）を介して外
部ケーシング１８のなかでガスが（ここには図示しな
い）中間冷却器へと流出する。中間吸込ノズル４を介し
てガスが再び段群に流入する。両方の羽根車２５は、ピ
ニオン軸６に組付けられる前に結合ブシユ２０によつて
互いに強固に結合されているので、吸込み空間を有する
内部ケーシング１７，１７ｂは水平割り形に実施されて
いなければならない。第２羽根車２５から流出した後、
ガスは吐出しケーシング２を通して外部ケーシング１８
の（ここには見られない）ノズルを介して段群から流出
する。中間吐出しケーシング１３と吐出しケーシング２
は、それらの流れ断面に関して、前段に設けられる羽根
車２５の羽根車吐出し口２３に対して、それもしかも段
群の第１段の中間吐出しケーシング１３では軸線方向吸
込ノズル７の方向で、又第２段の吐出しケーシング２で
は歯車装置ケーシング１ａ，１ｂの方向で、非対称に設
けられている。これにより公知の解決策（図１）に比べ
てピニオン軸端を延長することなく、吸込み空間を有す
る内部ケーシング１７ａ，１７ｂのために必要なスペー
スが得られる。
【００２３】結合ブシユ２０によつて互いに強固に結合
される両方の羽根車２５は平歯１１と中央取付けねじ１
２を介してピニオン軸に固着されている。羽根車相互の
結合は、この場合羽根車２５を結合ブシユ２０のなかに
焼嵌めすることによつて行われる。
【００２４】図４は多軸ラジアル膨張機として実施され
た図３の段配置を示す。この場合ガスは、外部ケーシン
グ１８に設けられる図示しないノズルと歯車装置ケーシ
ング（歯車装置ケーシング上部１ａ、歯車装置ケーシン
グ下部１ｂ）に隣接する段の吸込ケーシング２ａとを介
して段群に流入し、羽根車２５ａを貫流後、吐出し空間
１６と外部ケーシング１８に設けられるノズル４ａとを
有する内部ケーシングを介して段群から流出する。
【００２５】外部での中間過熱後、ガスは外部ケーシン
グ１８に設けられる（ここには図示しない）ノズルと、
ピニオン軸端に設けられる羽根車２５ａの中間吸込ケー
シング１３ａと、羽根車２１とを介して羽根車２５ａに
流入する。
【００２６】羽根車２５ａから流出した後、ガスは軸線
方向吐出しノズル７ａを介して流れ去る。
【００２７】両方の羽根車２５ａはこの場合平歯１１を
介して互いに結合されているので、吐出し空間を有する
内部ケーシング１６は組付けのために水平方向で分割す
る必要はない。
【００２８】最後に図５は本発明による歯車駆動式多軸
ターボ形圧縮機（図の左半分）と本発明による多軸ラジ
アル膨張機（図の右半分）との組合せを示しており、こ
れらは共通の歯車装置ケーシング１の共通のピニオン軸
６に設けられている。
【００２９】歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機の低圧段Ｉ
に、図５の下部における多軸ラジアル膨張機の低圧段Ｉ
ＩＩａが一致する。
【００３０】歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機の高圧段Ｉ
Ｉ，ＩＩＩと多軸ラジアル膨張機の高圧段１ａ，ＩＩａ
は図５の上部に認めることができる。
【００３１】圧縮機側の吐出しケーシング２にラジアル
膨張機の吸込ケーシング２ａが一致する。中間吐出しケ
ーシング１３に中間吸込ケーシング１３ａが一致し、中
間吸込ノズル４に中間吐出しノズル４ａが一致する。軸
線方向吸込ノズル７には、この場合吐出しデイフユーザ
として構成された軸線方向吐出しノズル７ａが妥当し、
円板デイフユーザ９には多軸ラジアル膨張機の場合円板
環状空間９ａが妥当する。
【００３２】圧縮機の羽根車８，２５にラジアル膨張機
の場合羽根車８ａ，２５ａが一致する。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術によるターボ形圧縮機の接合部の断面
図である。
【図２】従来の低圧軸と新規な高圧軸とを有する本発明
による歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機の接合部の断面図
である。
【図３】水平方向で分割されていない内部ケーシングを
有する本発明による段群の断面図である。
【図４】水平割り形中間ケーシングを有する本発明によ
る段群の断面図である。
【図５】多軸ターボ形圧縮機段群（左）とラジアル膨張
機段群（右）との本発明による組合せを示す。
【符号の説明】
２ 吐出しケーシング ４ 中間吸込ノズル ９ 円板デイフユーザ １３ 中間吐出しケーシング ２４ 中間冷却器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流れに沿つて前後に設けられる羽根車を
    有する多段歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機であつて、１
    つ又は複数の互いに平行に設けられるピニオン軸に２つ
    以上の圧縮機羽根車が固着されており、これらの羽根車
    がピニオン軸を基準に中央歯車を介して直接に又は中央
    歯車の周面でピニオン軸を介して間接的に駆動され、低
    圧段（第１ピニオン軸又は第１、第２ピニオン軸）に続
    く高圧段に複数の羽根車が同じ貫流方向でピニオン軸末
    端の吸込ノズルから歯車装置ケーシングの方向に、円板
    デイフユーザを介設して、前後に設けられているものに
    おいて、円板デイフユーザ（９）の中間吐出しケーシン
    グ（１３）が続き、このケーシングを介してガスが中間
    冷却器（２４）に供給され、引き続き吐出しケーシング
    （２）を有する後続段に至る中間吸込ノズル（４）のな
    かに達することを特徴とする、多段歯車駆動式多軸ター
    ボ形圧縮機。
  2. 【請求項２】 中間吐出しケーシング（１３）が渦巻ケ
    ーシングであることを特徴とする、請求項１に記載の多
    段歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機。
  3. 【請求項３】 中間吐出しケーシング（１３）が、羽根
    車吐出し口（２３）を基準にピニオン軸端の吸込ノズル
    （７）の方向で非対称な流れ断面を有し、この段群の吐
    出しケーシング（２）が歯車装置ケーシング（１）の方
    向でその羽根車吐出し口（２３）に対して非対称な流れ
    断面を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載
    の多段歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機。
  4. 【請求項４】 歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機が、流れ
    方向の反転によつて、即ち吸込ケーシング（２ａ）から
    ガスを吸い込みかつ軸線方向吐出しデイフユーザ（７
    ａ）からガスを吐き出すことによつて、多軸ラジアル膨
    張機として構成されていることを特徴とする、請求項１
    ないし３の１つに記載の多段歯車駆動式多軸ターボ形圧
    縮機。
  5. 【請求項５】 歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機の高圧段
    の吐出しケーシング（２）が多軸ラジアル膨張機の吸込
    ケーシング（２ａ）として構成されており、歯車駆動式
    多軸ターボ形圧縮機の高圧段の円板デイフユーザ（９）
    が多軸ラジアル膨張機の吸込円板環状空間（９ａ）とし
    て利用され、歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機の羽根車
    （２５）が多軸ラジアル膨張機の羽根車（２５ａ）とし
    て利用され、歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機の中間吸込
    ノズル（４）が多軸ラジアル膨張機の中間吐出しノズル
    （４ａ）として利用され、歯車駆動式多軸ターボ形圧縮
    機の中間吐出しケーシング（１３）が多軸ラジアル膨張
    機の中間吸込ケーシング（１３ａ）として実施されてお
    り、歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機の吸込ノズル（７）
    が多軸ラジアル膨張機の吐出しノズル（７ａ）として構
    成されていることを特徴とする、請求項４に記載の多段
    歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機。
  6. 【請求項６】 多軸ターボ形圧縮機の高圧段群と多軸ラ
    ジアル膨張機の高圧段群が同じピニオン軸（６）に設け
    られていることを特徴とする、請求項１ないし５の１つ
    に記載の多段歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機。
JP7132509A 1994-05-10 1995-04-24 歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機及び歯車駆動式多軸ラジアル膨張機 Pending JPH08189494A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4416497.1 1994-05-10
DE4416497A DE4416497C1 (de) 1994-05-10 1994-05-10 Getriebe-Mehrwellenturbokompressor und Getriebe-Mehrwellenradialexpander

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08189494A true JPH08189494A (ja) 1996-07-23

Family

ID=6517789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7132509A Pending JPH08189494A (ja) 1994-05-10 1995-04-24 歯車駆動式多軸ターボ形圧縮機及び歯車駆動式多軸ラジアル膨張機

Country Status (6)

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US (1) US5611663A (ja)
EP (1) EP0686773B1 (ja)
JP (1) JPH08189494A (ja)
DE (2) DE4416497C1 (ja)
RU (1) RU2132971C1 (ja)
UA (1) UA32572C2 (ja)

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