JPS6048639B2 - 多段遠心圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は多段遠心圧縮機に関する。

集積したギヤード式多段遠心圧縮機のよく知ら れて
いるものは、ブルギア式のもので、この方式のものでは
、第４図、第５図に示すように、羽根車軸ＰＳ、ＰＳは
互いに平行で、かつブルギアと呼ばれる中心駆動歯車Ｂ
とその直径方向に対向する２位置で該歯車Ｂにかみ合う
ように設けられた歯車Ｇを雄々有している。

このブルギア式多段遠心圧縮機においては、中心駆動歯
車Ｂを各羽根車軸ＰＳの歯車Ｇと噛み合いは、３６００
回転／分て回転する２極、６０Ｈ２月電動機のスピード
を、最終段の・羽根車軸が毎分６００００回転となるよ
うに増速するように定めている。この速度は現在のとこ
ろこの種の噛み合いで実用的に得られる大きさであると
ころのおよそ１７：１の歯数比に相当するものである。
この噛み合い装置によつて３０００回転／分の英国標準
５０Ｈ２、２極電動機て駆動すると、圧縮機の最終段の
羽根車軸の回転数は、現在のところ５００００回転／分
に限定されることとなる。 羽根車速度を十分に増速す
ると、圧力比は特定流量の遠心圧縮機が効率よく動作す
る値に増大する。それ故、上記ブルギア方式を採用し、
比較的可能な寸法て同一吐出圧で作動する多段遠心圧縮
機は６０Ｈ２電源地域で用いる場合より、５０Ｈ２電源
地域で用いる場合の方が余分の圧縮段を必要とするもの
である。上記のことは、他面から云えば、５０Ｈｚ電源
地域で用いる場合の方が、６０Ｈｚ電源地域で用いる場
合に比して圧縮機サイズの範囲が制限されることになる
。また全体としての歯数比をより高くとることの出来る
ブルギア式多段遠心圧縮機は、５０Ｈｚ電源区域でも６
０Ｈｚ電源区域でも通常用いられる吐出圧を得るに必要
な段数を減らすことのできることを意味する。

従来のブルギア式多段遠心圧縮機は、同一の出力速度を
得ようとするかぎり、使用される地域に応じて駆動モー
タの速度を決定する供給電源の周波数により異なる径の
ブルギアを必要とするものであるところで、第４図や第
５図に示すようなギア構造では、ブルギアの直径の変更
は、当然のことながら、羽根車軸との噛合位置の変更等
、装置全体の変更を必要とし、両電源区域での共用化は
、出力を犠性にしないかぎり不可能である。

特に、５０Ｈｚ電源区域で６０Ｈｚ電源区域におけるも
のと同等の出力を得るためには、ブルギアの直径を大径
化せざるを得ず、そのことは装置全体の大型化をもたら
す。この発明は、上記従来のブルギア式多段遠心圧縮機
の問題に鑑みて、極数および使用電源周波数の少なくと
も一方が異なる一組の同期電動機のいずれでも駆動でき
、しかも同一の出力速度を得ることができる多段遠心圧
縮機を提供することを技術的課題とする。

この発明の課題は、それぞれ羽根車軸を有する複数の段
と、各段の羽根車軸を駆動するための歯 ・車列とを有
し、この羽車列は同期電動機からの動力を受けることの
てきる２つの入力歯車を有する複数のかみ合う平行軸歯
車を備え、入力歯車軸の相対的な軸速度が５ｎ：６ｎ（
ただし、ｎは１または２ならびにＮは１または２である
。

）となるように入力歯車の歯数比が定められており、同
期電動機からの動力を伝達する入力軸の回転を増速する
増速歯車列が設けられ、この増速歯車Ｊ列のハウジング
は上記平行軸歯車の軸受ハウジングに着脱自在にかつ２
位置に取付可能に支持され、さらに増速歯車列の出力軸
と、２つの入力歯車軸とは、係脱可能にして係合時に共
回転する接続構造を備えており、電源周波数に応じて、
一方の入力歯車軸と増速歯車列の出力軸とを接続するよ
うに両ハウジングの相対位置を変更するようにしたこと
を特徴とする多段遠心圧縮機によつて達成される。

この構成では、５：６，５：１２，１０：６あるいは１
０：１２の入力歯車の軸速度比の使用が可能である。

即ち、例えば、２つの入力歯車の軸速度比として、５：
６の比が使用される場合について考えると、一方の入力
歯車が２極，６０Ｈｚの電動機から駆動力を受け、他方
の入力歯車が２極５０Ｈｚの電動機から駆動力を受ける
とすれば、２つの電動機の速度比は６：５であるから、
出力軸である羽根車軸の回転速度はどちらも同一となる
。またあるいは、５：１２の比が使用される場合におい
ても、一方の入力歯車が２極，６０Ｈｚの電動機から駆
動力を受ける場合と、他方の入力歯車が４極，５０Ｈｚ
の電動機から駆動力を受ける場合とでは、どちらも同一
となる。またあるいは１０：６の比が使用される場合に
おいても、一方の入力歯車が４極，６０Ｈｚの電動機か
ら駆動力を受ける場合と、２極、５０Ｈｚの電動機から
駆動を受ける場合とでは同一となる。またあるいは、１
０：１２の比が使用される場合においても、一方の入力
歯車が４極，６０Ｈｚの電動機から駆動力を受ける場合
と、他方の入力歯車が４極，５０Ｈｚの電動機からの駆
動力を受ける場合とでは同一となる。上記入力歯車は１
つは他の１つにかみ合い、また入力歯車の少なくとも１
つは、使用時において圧縮機の段の羽根車軸を駆動する
さらに他の１つの歯車とかみ合うようにしてもよく、そ
の場合においても入力歯車の歯数の比は５ｎ：６Ｎとす
る。

本発明の多段遠心圧縮機は、同期電動機からの動力を受
ける入力手段ならびに上記入力歯車のいずれか一方を駆
動するために連結される手段を有する遊星歯車列等の増
速歯車列を備えている。以下、この発明の一実施例を図
面とともに詳細に説明する。２段圧縮機は、第２図に示
すように基台１０にすえ付けており、毎分１４７０回転
で回転する４極，５０Ｈｚの周波数の電動機１１を備え
ている。

この電動機１１は低速用軸継手１３を介して遊星歯車列
１２の入力側を駆動する。遊星歯車列１２の出力側は、
第１図において、以下詳細に説明するように、一連の平
行軸の増速用歯車１４を駆動する。増速用歯車１４は１
段または２段の圧縮機１５，１６の羽根車軸に要求され
る速度に、遊星歯車列１２の出力軸の速度を増加する。
水を冷却する中間冷却器１７と後部冷却器１８は基台１
０上に載置されている。第１図において詳細に説明する
と、１２で示す遊星歯車列は環状の内歯車１８、太陽歯
車２６、そして１方の面に３個の遊星歯車２０が回転自
在に装着されたキャリア１９を備えている。

なお第１図には１個の遊星歯車のみを示している。内歯
車２８はケース２２の管部５２内に設けたすベリ軸受５
１内部において、回転自在に横軸を収納している完全な
中空の延長管５０を有している。ディスク５３は上記ケ
ース２２から突出している延長管５０上の定位置で、ボ
ス５４に固着されている。１あるいは複数のキャリパー
５５は、ケース２２に関して、ディスク５３の回転を停
止して内歯車２８をロックするためにケース２２上に装
備されている。

上記遊星歯車列１２のキャリア１９は、上記中空の延長
管５０内部に設けた軸受５６内で回転自在に支持された
キャリア１９と一体の短軸２１が装着されている。

この短軸２１は、電動機１１により、低速用軸継手１３
を介して円滑に駆動できるように、上記延長管５０から
突出している。環状に歯が設けられている歯車２４は、
キャリア１９から適宜間隔を置いて遊星歯車２０側の端
面上のキャリア１９に相対向して配置され、かつ各々が
端部において部材２４とキャリア１９に固定されている
ロッド５７（第１図においては１つだけしか示していな
い。）により、キャリア１９に固定的に連結されている
。歯車２５は上記歯車２４とかみ合つて連結され、後に
述べる目的で油圧ポンプを駆動する。上記太陽歯車２６
は、上記環状の歯車２４の中心に設けた穴を通して延在
する出力軸２７の一端に取り付けられている。この出力
軸２？は、以下述べるように増速用歯車列１４を駆動す
る。上記ブレーキ用キャリパー５５は、装置の少なＪく
とも複数個の回転部品に潤滑油を供給するために設けた
前述の油圧ポンプによつて供給される油の圧力で駆動さ
れて、ディスク５３にブレーキをかける。キャリパー５
５は、油圧ポンプによつて油の流体圧が供給されなくな
つたとき、ディスク５３に対する制御力を解除する附勢
手段を有しており、これにより油圧ポンプの破損時に羽
根車軸は、内歯車２８が回転自在になるので、比較的低
速のアイドル速度に減速されるようになつている。

ディスク５３を停止するのに用いられるキャリパー５５
の代りに、ディスク５３を駆動するために、別設の電動
機から駆動されるウォーム機構を設けてもよい。ディス
ク周面に形成した歯にかみ合うウォームはウォームが回
転しないときディスクが停止状態とされる自己ロッキン
グ機構を形成する。なおその上に、ディスク５３を上述
のように固定する代りに、もし例えば個々の装置に対し
てシステム全体を適正に同調させるために、遊星歯車列
１２の歯数比を変更する必要があるならば、ウォームを
ある制御された速度で回転するようにしてもよい。この
ような装置でディスク駆動用ウォームを使用する場合、
例えばウォームを引き込むことによつてディスク５３か
らウォームを外すことができるようにして、ディスク５
３を回転自在とし、それによつて、以下に述べるように
キャリパー５５の解除と同じような方法で、羽根車軸を
除荷できるようにする必要がある。増速用歯車列１４は
、歯車列のためのケース２２の壁面３２と３３ｂの間で
、互いに回転自在にかみ台つて装着されている２枚のか
み合い入力歯車４３，４４を有する。

歯車４３と４４は、内部にスプラインが有り、遊星歯車
列１２の出力軸２７のスプラインが設けられた端部４５
に、所望の歯車４３，４４のいずれか一方が連結され、
駆動される。第１図は、歯車４３にスプラインを設けた
端部４５を連結した状態を示している。歯車４４に上記
端部４５を連結するためには、遊星歯車列１２とそのケ
ーシング２２を、締結用ボルト（第１図では一本のみが
図示されている）。を抜脱して第１図に示す位置から取
外したうえで、歯車４４に端部４５を連結するように端
壁３２に再度ボルト止めすればよい。さらに別の歯車４
６と４７は、２段の圧縮機の羽根車をそれぞれ駆動する
ために、上記壁面３３ｂから突出して設けられた平行な
軸４８，４９にそれぞれ設けられており、そして入力歯
車４３，４４とそれぞれかみ合つている。歯車４６，４
７と軸４８，４９とはそれそれ一体に形成されている。
歯車４３と４４の歯数比は、６：５である。

そ 一れにより、遊星歯車列１２の駆動用に５０Ｈｚあ
るいは６０Ｈｚの電動機のいずれをも必要に応じて使用
を可能にする。つまり、歯車４３と歯車４４を夫々 （
支持する各軸は、５０Ｈｚ，２極電動機が遊星歯車列１
２の駆動のために使用されており、軸２７が歯車４３を
駆動しているとき、あるいは６０Ｈｚ，２極電動機が遊
星歯車列１２の駆動のために使用されており、軸２７が
歯車４４を駆動しているときには、歯車４６や歯車４７
を正しい回転速度て回転させるために夫々等しい速度で
回転する。よつて、同極数の５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ
の電動機が用いられるかどうかによつて、軸２７によつ
て駆動される補正用の歯車４３あるいは歯車４４を単に
選択することが必要である。もし極数の異なる電動機が
用いられるか、あるいは４極電動機を用いる場合は入力
歯車の歯数比を上記の様式にしたがつて変更すればよい
。上述の場合には２段圧縮機について述べたが、上述し
た構成は、速度の異なる２つの駆動力を圧縮機の入力段
に伝達する構成を示すものであり、どのような段数の多
段遠心圧縮機にも使用できることは目的である。

以上の説明から明らかなように、本発明においては、増
速歯車列と平行軸歯車との相対位置を平行移動できるの
で、歯数比を５ｎ：６Ｎに設定した入力歯車のいずれか
一方と、増速歯車列の出力軸とを電源周波数に応じて選
択的に接続することができる。

つまり、本発明は、２つの異なる周波数Ｊの電源区域の
いずれにおいても、内部的な機構の変更なしに使用する
ことができる。さらに、上記本発明の装置の利点は、１
５００Ｈｐ以下の圧縮機においては、あたえられた入力
速度に対して２：１を越える圧縮比の最適圧縮機速度
丁を与えることが困難な１列の平行な軸構成の装置例え
ばブルギア式圧縮機で得られる速度よりも十分に高速の
運転ができることである。

このように選択された歯車により、圧力比がほぼ３，０
：１となる最適速度で、両方の段を作動する２段圧縮機
の構成が可能となる。

増速歯車列と平行軸歯車列の計２列のギアシステムで使
用することができる非常に高い歯数比を選ぶことにより
、より静かで、使用の容易な４極電動機を用いることが
できる。さらに、第１列をなす遊星歯車列１２は、制御
目的のため、迅速に結合を切り離すように駆動できる。

以上明らかにした歯車の構成をもつて、羽根車の除荷を
するために、第１段の遊星歯車列の内歯車の固定を解除
することができる。

それで、高速度の羽根車軸は、比較的低いアイドル速度
て回転する。このように、すベリ軸受は、全速度で走行
するとき常に負荷がかかるので、簡単なすベリ軸受の使
用が可能であり、軽負荷の高速運転に伴なう安定性の問
題を回避することができる。

さらに、その上、羽根車軸は主駆動電動機を停止し、さ
らに再起動することなしに負荷を切り離すことができ、
また再び始動できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る圧縮機の歯車ケースの平面断面
図、第２図はこの発明に係る２段圧縮機の側面図、第３
図は第２図の中間冷却器ならびに後部冷却器を取り除い
た圧縮機の背面図、第４図，第５図は夫々従来のブルギ
ア式多段遠心圧縮機の構造を示す模式図である。 １１・・・電動機、１２・・・遊星歯車列、１４・・・
平行軸歯車列、２０・・・遊星歯車、２４・・・歯車、
２７・・・軸、４３，４４・・・入力歯車。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それぞれ羽根車軸を有する複数の段と、各段の羽根
   車軸を駆動するための歯車列とを有し、この歯車列は同
   期電動機からの動力を受けることのできる２つの入力歯
   車を有する複数のかみ合う平行軸歯車を備え、入力歯車
   軸の相対的な軸速度が５ｎ：６Ｎ（ただし、ｎは１また
   は２ならびにＮは１または２である。 ）となるように入力歯車の歯数比が定められており、同
   期電動機からの動力を伝達する入力軸の回転を増速する
   増速歯車列が設けられ、この増速歯車列のハウジングは
   上記平行軸歯車の軸受ハウジングに着脱自在にかつ２位
   置に取付可能に支持され、さらに増速歯車列の出力軸と
   、２つの入力歯車軸とは、係脱可能にして係合時に共回
   転する接続構造を備えており、電源周波数に応じて、一
   方の入力歯車軸と増速歯車列の出力軸とを接続するよう
   に両ハウジングの相対位置を変更するようにしたことを
   特徴とする多段遠心圧縮機。