JPS62189394A - タ−ボ機械 - Google Patents

タ−ボ機械

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JPS62189394A
JPS62189394A JP62000974A JP97487A JPS62189394A JP S62189394 A JPS62189394 A JP S62189394A JP 62000974 A JP62000974 A JP 62000974A JP 97487 A JP97487 A JP 97487A JP S62189394 A JPS62189394 A JP S62189394A
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JP
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pressure
stator
shaft
orifice
piston
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JP62000974A
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クリスチアン・メツシユ
ジヤン−マリ・メリグー
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Alstom SA
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Alsthom Atlantique SA
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の幌綽７悦呼 本発明は、少なくとも１個の羽根車を備えるシャフトを
存するロータと、該ロータを囲繞しており且つオリフィ
スを備える低圧側端部及びオリフィスを備える高圧側端
部を有するステータとから構成されるターボ機械に係り
、このようなターボ機械において該シャフトは、ステー
タ内に配置されており且つ前記２フの圧力の一方を受け
る第１の端部と、軸封部を通ってステータから延びてい
る第２の端部とを有しており、ターボ機械は、ステータ
の内側でシャフトに配置されており且つ異なる圧力を受
ける２つの対向する面を有する軸方向つりあいピストン
を備えている。
このような機械では、軸受部材により支持される軸方向
の力である［底効果（ｅｆｆｅｔ　ｄｅ　ｆｏｎｄ）Ｊ
の存在が知られている。特にシャフトの第１の端部が低
圧側のステータに配置されており、他力の端部がステー
タの外部において大気圧を受けるような羽根車式遠心圧
縮機の場合、この軸方向の力Ｆは下式で表される。
Ｆ＝　（ｐｏ　　ＰＪＳ＋−（ｐｒ　　ｐｏ）Ｓｔ式中
、ｐｏは低圧側圧力であり、Ｔ）ｒは高圧側圧力であり
、ｐ、は大気圧であり、Ｓ、はシャフトの出口の軸封部
のレベルにおけるシャフトの断面積であり、Ｓ、は低圧
側の羽根車の入口に対応する断面積とつりあいピストン
の断面積との差である。
従って、つりあいピストンの直径を正しく選択すること
により、軸受部材により支持されるこの底効果を許容可
能な大きさにすることができる。
しかしながら、機械の停止時にｐ「とｐ。とけ迅速に均
衡して回路の圧力１）ｃを形成するのでＦ＝（ｐｃ　　
ｐｅ）Ｓｌとなり、つりあいピストンは最早効果を失い
、回路の圧力ｐ。が非常に高いと、この力は著しく大き
くなる。
従って、公称速度の機械運転時に適するようにではなく
始動時又は停止時に適するように軸受部材の寸法を計算
しなければならず、中程度の荷重しか許容しないガス軸
受又は磁気軸受を使用することは不可能であり、不安定
な部材や軸受を一体化した機械の使用が限定されろ。
本発明の目的はこの欠点を解消し、冒頭に述べたような
ターボ機械を提供することにあり、本発明の機械におい
てつりあいピストンは２つの異なる直径に階段状に形成
されており、ピストンとステータとの間におけるピスト
ンの各直径のレベルには回転軸封装置が配置されており
、ステータの内側で前記２つの軸封部の間には中間キャ
ビティが形成されており、該中間キャビティは前記高圧
側と連結されたキャパシティに導管を介して連結されて
おり、該キャパシティとステータの対応する端部のオリ
フィスとの間の連通は仕切り弁により阻止されろ。
以下、添付図面を参考に本発明の具体例について説明す
る。
具体例 図例の圧縮機は４個の遠心羽根車３，４．５及び６を備
えるシャフト２を有する可動アセンブリ乃至ロータ１を
備えている。この可動アセンブリはステータ７の内側に
配置されており、２個の磁気軸受８及び９によりこのス
テータ内に支持されており、その軸方向における位置は
複列磁気軸受部材１０により固定されている。該アセン
ブリは更に２個の補助的な玉軸受１１及び１２を備えて
いる。
ステータ７は、本具体例では吸込オリフィスＪ３を備え
る入口乃至吸込口を構成している低圧側端部と、吐出し
オリフィス１４を備える高圧側乃至吐出し側端部とを有
している。
図面に示すように、右側即ち吸込側に配置されたシャフ
トの端部はステータ７の内側に配置されており、吸込圧
力を受け、他方、高圧側である左側に配置されたシャフ
トの端部は軸封装置１５を通ってステータを貫通してお
り、外部圧力を受ける。
最後の羽根車６を越えた高圧側端部の側において、シャ
フト２はつりあいピストン１６を有しており、低圧側端
部１３から最も遠い該ピストンの面１７は、この面１７
と連通ずるキャパシティ１９に低圧側端部を連結する管
路１８を介して低圧を加えられる。
つりあいピストン１６は、２つの異なる直径φ、及びφ
Ｂで階段状に形成されており、大きいほうの直径φＢは
低圧側端部に最近傍のピストンの側に配置されている。
軸封装置２０及び２１は、ピストンとステータとの間で
ピストン１６の２つの直径φ６及びφＢの各々に対して
垂直に配置されている。これらの２個の軸封装置の間に
はステータの中間キャビティ２２が配置されている。該
キャビティは導管２３を介して高圧キャパシティ２４に
連結されており、該キャパシティは例えば吐出し側オリ
フィス１４と連結された高圧側回路により構成されてい
る。従って、ピストンの２つの直径を結ぶショルダ一部
２５は該高圧側回路２４の圧力を受ける。
高圧側出口１４は、高圧側端部を閉塞し得る仕切り弁２
６を備えている。
吸込側オリフィス１３は、圧縮機の吸込が実施される低
圧回路２７に連結されている。
運転時に弁２６は開き、吸込側の低圧は例えば３０バー
ルであり、吐出し側の高圧は６１バールである。
あたかも直径φ＾のつりあいピストン１６が３０バール
の低圧を受けるように運転される。ラビリンス２１は、
両側で同一の圧力即ち６１バールの高圧を受け、従って
機械の正常運転時には何ら機能しない。
圧縮機の停止命令時において、弁２６は閉じ、弁の上流
の吐出し側の圧力は非常に迅速に減少して停止時の３０
バールに近い吸込圧力の値に到達する。
一方、ラビリン受ｑの存在により、停止までの減速期間
の間中間キャビティ２２は約６０バールの高圧に維持さ
れる。
従って、６０−３０＝　３０バールに近似する圧力利得
が得られ、この圧力差はショルダ一部２５の表面に作用
して底効果に対抗する力を発生する。
シャフトの直径を考慮するなら、軸受部材１０に加えら
れる軸方向の力を適正な大きさにするためには、ショル
ダ一部２５の表面積即ち直径φ＾及びφＢを適当に計算
すれば十分である。
上記従来技術の場合のように単一の羽根車を有する遠心
圧縮機を仮定して軸方向の力Ｆを計算するなら、下式が
得られる。
Ｆ＝　Ｓｌ（ｐｏ−ｐａ）−Ｓａ＾’（ｐｒ−ｐａ）＝
　５ｓ（ｐｒ−ｐｏ）ここでｐｏは吸込圧力であり、ｐ
ｒは吐出し圧力、ｐ。
は大気圧、Ｓｌは軸封部１５のレベルにおけるシャフト
の断面積であり、ＳＢ＾は直径φ＾のピストンの断面積
と直径φ８のピストンの断面積との差であり、Ｓ３は吸
込側シャフト断面積と直径φおのピストンこの関係式に
よると、停止時に４．′ｔｐｆか迅速に減少するため項
Ｓｓ　（＋）ｒ−１）ｏ）は迅速にゼロになり、一方ピ
ストンの面２５は常にｐｒに近い圧力（高圧）を受ける
ので項５ｉＡ（ｐｒ　−ｐｏ）はほぼ一定に保たれる。
当該装置は、高圧回路２４を使用する場合に始動時のス
ラストを軽減するためにも適用される。圧縮機が搭載さ
れる回路は当然ながら圧力式でない場合もあるが、その
ような場合には、始動を確保するために必要な量の加圧
流体を収容する高圧補助キャパシティを使用すれば十分
である。
導管２３は軸方向推力の測定値の関数として制御される
圧力調整弁２８を備えてもよく、こうして、中間キャビ
ティ２２内の圧力を調整することができる。
更に、仕切り弁２６の手前３１に吸込口と吐出し口とを
連結する弁又はパイロット弁３０を備えるバイパス回路
２９を備えてらよく、こうして始動又は停ることかでき
る。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明の遠心圧縮機を示す。 １・・・・・・ロータ、２・・・・・・シャフト、３，
４，５．６・・・・・・羽根車、７・・・・・・ステー
タ、１３．１４・・・・・・オリフィス、■５゜２０．
２１・・・・・・軸封装置、１６・・・・・・つりあい
ピストン、１９゜２２・・・・・・中間キャビティ、２
３・・・・・・導管、２４・・・・・・高圧キャパシテ
ィ、２６・・・・・・仕切り弁、２８・・・・・・圧力
調整弁、２９・・・・・・バイパス導管、３０・・・・
・・パイロット弁。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）少なくとも１個の羽根車を備えるシャフトを有す
    るロータと、該ロータを囲繞しており且つオリフィスを
    備える低圧側端部及びオリフィスを備える高圧側端部を
    有するステータとから構成されるターボ機械であって、
    該シャフトは、ステータ内に配置されており且つ前記２
    つの圧力の一方を受ける第１の端部と、軸封部を通って
    ステータから延びている第２の端部とを有しており、該
    ターボ機械は、ステータの内側でシャフトに配置されて
    おり且つ異なる圧力を受ける２つの対向する面を有する
    軸方向つりあいピストンを備えており、該ピストンは２
    つの異なる直径に階段状に形成されており、ピストンと
    ステータとの間でピストンの各直径のレベルには軸封装
    置が配置されており、ステータの内側で前記２つの軸封
    装置の間には中間キャビティが形成されており、該中間
    キャビティは、前記高圧側と連結されたキャパシティに
    導管を介して連結されており、該キャパシティとステー
    タの対応する端部のオリフィスとの間の連通は仕切り弁
    により阻止され得るターボ機械。
  2. （２）高圧キャパシティがステータの高圧側端部のオリ
    フィスと連結された回路であり、高圧オリフィスが仕切
    り弁の手前に配置されている場合、中間キャビティをキ
    ャパシティと連結している導管は、仕切り弁の向こう側
    でこのキャパシティと連結されている特許請求の範囲第
    １項に記載のターボ機械。
  3. （３）中間キャビティをキャパシティに連結している導
    管が、圧力調整弁を備えている特許請求の範囲第１項又
    は第２項に記載のターボ機械。
  4. （４）パイロット弁を備えるバイパス導管が、仕切り弁
    の手前において低圧側端部を高圧側端部と連結している
    特許請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載のタ
    ーボ機械。
JP62000974A 1986-01-08 1987-01-06 タ−ボ機械 Pending JPS62189394A (ja)

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