JPS62244000A - タ−ビン駆動圧縮機 - Google Patents

タ−ビン駆動圧縮機

Info

Publication number
JPS62244000A
JPS62244000A JP8502686A JP8502686A JPS62244000A JP S62244000 A JPS62244000 A JP S62244000A JP 8502686 A JP8502686 A JP 8502686A JP 8502686 A JP8502686 A JP 8502686A JP S62244000 A JPS62244000 A JP S62244000A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compressor
turbine
casing
thermal expansion
rotating shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8502686A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0235880B2 (ja
Inventor
Mitsuo Hayakawa
早川 允雄
Junichi Sakai
潤一 酒井
Takao Takeuchi
崇雄 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Priority to JP8502686A priority Critical patent/JPS62244000A/ja
Publication of JPS62244000A publication Critical patent/JPS62244000A/ja
Publication of JPH0235880B2 publication Critical patent/JPH0235880B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高温ガス或は蒸気によるタービン駆動の圧縮機
に関するものである。
(従来の技術〕 従来のタービン駆動圧縮機においては、第1段および第
2段圧縮機を夫々各別の駆動軸で運転するもの、或は両
者を一軸で駆動するものがあるが、タービン翼車に流入
出する高温ガス或は蒸気の温度は約300℃以上である
。そのためタービン翼車回転軸は高温となり熱膨張する
0例えば400℃で軸長1mとすると約4鶴熱膨張する
。このために、従来はタービン翼車回転軸の熱膨張の影
響を圧縮機側に作用させないようにするために、タービ
ン翼車回転軸と圧縮機回転軸とを軸継手を介して連結し
、タービン翼車回転軸の熱膨張による伸び方向を軸継手
を境界として圧縮機駆動軸と反対方向に向くようにター
ビン翼車回転軸の熱膨張を圧縮機回転軸側に影響させな
いようにしていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記のようなタービン駆動の圧縮機では軸継手を使用す
るから、全体寸法が大きくなりコスト増大を生来し、ま
た軸受の数も増え軸受損失動力が大きくなって全体効率
が低下するという欠点があった。
本発明は前記のような欠点を除去し、タービン翼車回転
軸に直接圧縮機を連結し、しかも熱膨張による悪影響を
排除したものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、その実施例第1図に示すように、全体をコン
パクトにするため、高回転のタービン翼車の回転軸の両
端に第1段および第2段の圧縮機を夫々配置し、前記圧
縮機の羽根車はオープン型のものを使用する。ところで
一般に羽根車がオープン型のものは、ケーシングと翼端
との隙間によって圧縮機特性が変化する。これを第2図
(Beard。
>1.[;、、ほか2名、ASME Paper 7B
−GT−193(197B)に基づく)に示す。すなわ
ち、圧縮機のケーシングと翼端との隙間が基準値(設計
値)より大きくなるほど圧縮比8流量、効率が低下する
。このために本発明では圧縮機のケーシングを軸方向に
可動自在とし、タービン翼車回転軸の熱膨張に対し、常
に適性隙間を保持するようにケーシングを調節し圧縮機
特性の低下を防止するようにしたものである。その具体
的手段として、 +11  タービン翼車が軸流タービンの場合軸流ター
ビンは、その静翼と動翼との隙間の変化が効率にあまり
関係がないから、あらかじめ十分その隙間をとることが
可能であるので、スラスト軸受をタービン翼車と第1段
圧縮機との中間位置に配置して、回転軸の熱膨張を他方
すなわち第2段圧縮機方向に逃がすようにし、そのため
に第2段圧縮機のケーシングの一部を軸方向に可動に設
け、ケーシングと翼端との隙間を調節する。
(2)  タービン翼車がラジアルタービンの場合ラジ
アルタービンは、ケーシングと翼端との隙間の変化が効
率に影響するので、ラジアルタービンの位lを拘束する
必要があるため、スラスト軸受をラジアルタービン翼車
の近傍に設け、回転軸の熱膨張は両端方向に逃がすよう
にし、そのために第1段および第2段圧縮機のケーシン
グの一部を夫々軸方向に可動に設はケーシングと翼端と
の隙間を調節する。
〔作 用〕
軸流式タービンの場合について説明すると、タービン翼
車回転軸をラジアル軸受で回転自在に支持し、該回転軸
の一方端に第1段圧縮機を他端に第二段圧縮機を夫々配
置し、タービン翼車と第1段圧縮機との中間位置にスラ
スト軸受を設け、第2段圧縮機のケーシングの一部を軸
方向に移動可能に設け、該ケーシングと翼端との隙間を
検知し、これによって、適正隙間を保持するようにケー
シングを移動させるようにしたものである。この場合、
スラスト軸受が第1段圧縮機とタービン翼車との中間位
置に配置されているのでタービン翼車回転軸の熱膨張は
第2段圧縮機側に逃げるので第2段圧縮機のケーシング
の一部と翼端との隙間を調節するだけで第1段および第
2段圧縮機は高い効率の状態で常に運転される。
〔実施例〕
本発明の好適な一実施例を図面にもとづいて説明する。
一般に燃料電池電力設備においては、温度約400℃の
多量の廃ガスが排出され、また多量の燃焼用圧縮空気を
必要とする。そのため電力設備全体の効率を向上させる
ために廃ガスタービンによってターボコンプレッサを駆
動して燃焼用圧縮空気を供給しているが、ターボコンプ
レッサは高効率で、コンパクト、メインテナスフリー、
寿命が長いなどの要求が厳しい0本発明はこのような要
求を満たすために開発されたタービン駆動圧縮機を実施
例として説明する。第1図において、上は廃ガスで駆動
される軸流式タービン、■は第1段圧縮機、主は第2段
圧縮機で、軸流式タービン上の動翼18を備えた回転軸
4の両端に第1段および第2段圧縮機1.ユの羽根車5
を固着し、各圧縮機1.主は圧縮機ケーシング6、ディ
フェーザベーン7.インレットベーン9を備えている。
そして第1段圧縮機主の出口は中間冷却器(図示せず)
を介して第2段圧縮機主の入口に連結されている。第2
段圧縮機主の出口圧力は5〜7 kg / cdである
。軸流式タービン上の回転軸4はケーシングにラジアル
軸受10.10で支承され、軸流式タービン上と第1段
圧縮機主の回転軸4の中間位置にはスラスト軸受11が
設けられていて、これらラジアルおよびスラスト軸受1
0.11は非接触形である磁気軸受を使用して、メカニ
カルロスをなくしている。12は補助軸受で、普通のボ
ール軸受であって、タービン上が静止しているとき、す
なわち、磁気軸受が作動していないとき回転軸4を支承
するようになっており、普通値かな間隔をもって設けら
れている。13は回転軸4のスラスト方向位置検出器、
14は回転軸4のラジアル方向位置検出器であって、普
通センサとしてともにインダクタンス型が使用される。
16はラビリンスシール、17は端面シール、15はバ
ッファーガス(空気又はN8ガスなど)用送気孔であっ
て軸流タービン上側からの高温ガスの漏洩を防ぐために
漏洩ガスより若干高めの圧力で送気されている。18は
軸流式タービンの動翼、19はその静翼、20はそのケ
ーシングを示す。
8は第2段圧縮機主の羽根車5に対向した可動ケーシン
グ部分であって、軸方向に移動して羽根車とケーシング
との隙間を調節して最適効率を維持するように調節され
る。圧縮機羽根車がオーブン形の場合は翼端隙間は羽根
車外径200φ〜500φでは0.4〜l、Q讃m程度
であり、これより隙間が大きくなると効率低下が著るし
い。21は可動ケーシング8の調節操作装置を示し、−
例として、可動ケーシング8を固定ケーシングに対し軸
方向に移動自在に支承し、可動ケーシング8の側面に円
形ラックを取付け、これと噛合する扇形歯車をレバーで
回転させて、可動ケーシング8を回動させ可動ケーシン
グ外表面側に設けられた傾斜ガイド溝とガイドピンとの
保合により、可動ケーシング8を軸方向に移動自在とし
たものである。
レバーの回転操作はスラスト方向位置検出器13の信号
と翼端隙間設定値との比較制御により行なわれる。
以上本発明の実施例では、廃ガス駆動の軸流式タービン
上の回転軸4の両端に第1段および第2段圧縮機1.1
を配備し、且つ、該回転軸4は非接触形の磁気軸受でラ
ジアルおよびスラスト方向に支持し、特にスラスト軸受
11はタービン上と第1段圧縮機1との中間位置に設け
られているから、回転軸4の熱による膨張は第1段圧縮
機主側には阻止され、第2段圧縮機ユ側へ熱膨張する。
そのために第2段圧縮機主の羽根車5は第1図において
左側に移動し、可動ケーシング8に接触することとなる
。しかしながらスラスト方向位置検出器13によって検
知され操作装置21を介しそ可動ケーシング8も左側に
移動させられて常に適正隙間を維持するよう調節される
。なお、スラスト方向位置検出器13は可動ケーシング
7.8に設けて直接的に翼端隙間を検知してもよい、ま
た可動ケーシング8は第2段圧縮機↓に設けたものを示
したが、第1段圧縮機1にも設けて翼端隙間制御をして
もよい、全体構造は横型配置のものを示したが、立型配
置のものでもよい、操作袋ff21としては、油又は空
気圧シリンダとピストンによって可動ケーシングを移動
させてもよい、さらに、ラック・ピニョンによる直線運
動を利用してもよい。
〔発明の効果〕
本発明は圧縮機の配置としてタービン翼車回転軸の両端
に夫々第1段および第2段圧縮機を配備したから軸受の
数が減少し全体構造がコンパクトになり、タービン翼車
と第1段圧縮機および第二段圧縮機のスラストを相殺す
ることができ小型スラスト軸受が使用可能であり、また
、タービン翼車回転軸の熱膨張を逃げるために、圧縮機
の羽根車と対向するケーシング部分を可動ケーシングと
し、しかもこの移動量は回転軸の熱膨張検知装置で検知
し、この検知量によって可動ケーシングの移動量を制御
するようにしたから羽根車と可動ケーシングとの隙間を
常に適正に保持して圧縮機の効率を常に高く維持でき高
効率運転が可能である。
さらに回転軸は非接触型の磁気軸受で支承するからメカ
ニカルロスも僅少となり全体効率の向上を図ることがで
きたものである。さらに本発明のタービン駆動圧縮機を
燃料電池電力設備における燃焼用空気圧縮機に利用する
ときは燃料電池廃ガスでタービンを駆動し、コンパクト
で高効率の圧縮機を使用することによって電力設備全体
の効率向上と実用性を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のタービン駆動圧縮機の一実施例を示す
一部縦断側面図、第2図は圧縮機特性の隙間による影響
を示すグラフである。 土・・・軸流式タービン、1・・・第1段圧縮機、主・
・・第2段圧縮機、4・・・回転軸、5・・・圧縮機羽
根車、6・・・ケーシング、8・・・可動ケーシング、
10・・・ラジアル軸受、11・・・スラスト軸受、1
2/・・補助軸受、13・・・スラスト方向位置検出器
、14・・・ラジアル方向位置検出器、21・・・操作
装置。 特許出願人  株式会社荏原製作所 代理人 弁理士  薬 師    稔 代理人 弁理士  依 1)孝次部 代理人 弁理士  高 木 正 行 ;重量(重量)  kc]/sec 圧縮機特性のすきまによる変化

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、タービン翼車回転軸の両端に第1段および第2段圧
    縮機を夫々配備し、前記圧縮機の1方または両方の羽根
    車とこれと対向するケーシング部分を軸方向可動ケーシ
    ングとし、前記回転軸の熱膨張検知装置を備え、該検知
    装置によって可動ケーシングの移動量を制御し、羽根車
    と可動ケーシングとの隙間を制御するようにしたことを
    特徴とするタービン駆動圧縮機。 2、前記タービン翼車回転軸が磁気軸受によって支承さ
    れた特許請求の範囲第1項記載のタービン駆動圧縮機。
JP8502686A 1986-04-15 1986-04-15 タ−ビン駆動圧縮機 Granted JPS62244000A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8502686A JPS62244000A (ja) 1986-04-15 1986-04-15 タ−ビン駆動圧縮機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8502686A JPS62244000A (ja) 1986-04-15 1986-04-15 タ−ビン駆動圧縮機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62244000A true JPS62244000A (ja) 1987-10-24
JPH0235880B2 JPH0235880B2 (ja) 1990-08-14

Family

ID=13847206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8502686A Granted JPS62244000A (ja) 1986-04-15 1986-04-15 タ−ビン駆動圧縮機

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62244000A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008157439A (ja) * 2006-11-28 2008-07-10 Jtekt Corp 磁気軸受装置及び燃料電池用コンプレッサ
JP2011520063A (ja) * 2008-05-09 2011-07-14 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト スラスト調整ピストンを有するターボ機械
JP2018193991A (ja) * 2017-05-15 2018-12-06 マン・エナジー・ソリューションズ・エスイー 圧縮機

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS473301U (ja) * 1971-02-01 1972-09-04
JPS611896A (ja) * 1984-05-15 1986-01-07 コングスベルグ ヴアーペンフアブリク 複流入口を有するラジアル・ガスコンプレツサの運転クリアランス制御装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS473301U (ja) * 1971-02-01 1972-09-04
JPS611896A (ja) * 1984-05-15 1986-01-07 コングスベルグ ヴアーペンフアブリク 複流入口を有するラジアル・ガスコンプレツサの運転クリアランス制御装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008157439A (ja) * 2006-11-28 2008-07-10 Jtekt Corp 磁気軸受装置及び燃料電池用コンプレッサ
JP2011520063A (ja) * 2008-05-09 2011-07-14 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト スラスト調整ピストンを有するターボ機械
JP2018193991A (ja) * 2017-05-15 2018-12-06 マン・エナジー・ソリューションズ・エスイー 圧縮機

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0235880B2 (ja) 1990-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4659295A (en) Gas seal vanes of variable nozzle turbine
JP5281795B2 (ja) ターボ機械の能動出没自在シール
US4363599A (en) Clearance control
US10935044B2 (en) Segregated impeller shroud for clearance control in a centrifugal compressor
US5018942A (en) Mechanical blade tip clearance control apparatus for a gas turbine engine
US3227418A (en) Variable clearance seal
US5281087A (en) Industrial gas turbine engine with dual panel variable vane assembly
US7909566B1 (en) Rotor thrust balance activated tip clearance control system
CA2087690A1 (en) Tip clearance control apparatus for a turbo-machine blade
JP4107829B2 (ja) ターボマシーン
JPH03271503A (ja) ブレード先端クリアランス制御装置
US5049033A (en) Blade tip clearance control apparatus using cam-actuated shroud segment positioning mechanism
US8240986B1 (en) Turbine inter-stage seal control
US4643640A (en) Gas seal vanes of variable nozzle turbine
US20100260591A1 (en) Spanwise split variable guide vane and related method
US20180030986A1 (en) Engine with face seal
GB2061396A (en) Turbine blade tip clearance control
JPS62244000A (ja) タ−ビン駆動圧縮機
JPH0219319B2 (ja)
JP2002005096A (ja) 軸流圧縮機、及び、ガスタービン
JPH0242197A (ja) 遠心羽根車翼端隙間制御装置
JPS62111104A (ja) ガスタ−ビン間隙調整システム
JP2003314209A (ja) 2軸ガスタービンエンジンの低圧タービンクリアランス調節装置
JPS59138731A (ja) ガスタ−ビンの冷却空気制御装置
JP2505498B2 (ja) ラジアルタ―ビン過給機