JPS62271936A - 気体軸受式タ−ビン・コンプレツサ− - Google Patents

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、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低温システムに利用される気体軸受式タービ
ン・コンプレッサーに関するものである。

〔従来の技術〕

従来の気体軸受式膨張タービンとしては、特開用５６−
１４４３８１号、特開昭５６−１４４３８２号に記載さ
れているものがある。これらは、空気液化分離装置にお
ける膨張タービンの気体軸受に関するものであり、プラ
ント内部の精溜塔で液化したガスを抜き出し、軸受ガス
として利用するも　　　　　′のである。しかしながら
、これらの方法では、タービンで発生したエネルギーを
有効に利用するクービン・コンプレッサーの場合の、軸
受ガス供給方法の配慮が不十分である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、膨張タービンで発生した動力を有効に
回収することなく、ブレーキファンで吸収した後、外部
へ放出させている。このようなブレーキファン方式の場
合、通常、ブレーキファン側の圧力は、タービン側の圧
力よりかなり低いため、回転軸に作用するスラスト力は
あまり大きくならない。このため、軸受ガス圧力は、プ
ロセスガスを圧縮する原料空気圧縮機の吐出圧力と同等
か、あるいはそれ以下で供給しても十分スラスト軸受の
性能を満足させることができる。

しかしながら、回転軸の両端にタービン羽根車とコンプ
レッサー羽根車をそれぞれ装着したタービン・コンプレ
ッサーでは、コンプレッサー羽根車で昇圧したプロセス
ガスを、タービン羽根車に導き断熱膨張させるため、回
転軸に作用するスラスト力が、上記従来のブレーキファ
ン方式のものより大きくなる。このため、スラスト軸受
の高負荷容量化を図らねばならない。

本発明の目的は、コンパクトで高負荷容量のスラスト軸
受性能をもった、気体軸受式のタービン・コンプレッサ
ーを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、コンプレッサー羽根車出口流体を膨張ター
ビン人口暑こ導入する配管ラインを設けると共に、この
コンプレッサー出口流体の一部を軸受ガス供給ラインに
導くことにより達成される。

〔作　　用〕 タービン羽根車にプロセスガスを流すことにより回転軸
が回転し、コンプレッサー羽根車でプロセスガスが昇圧
する。コンプレッサー羽根車出口流体はタービン入口へ
導かれているため、タービン入口圧力は、コンプレッサ
ー羽根車出口の圧力より高くなることはない。通常、回
転軸に作用するスラスト力は、タービン入口圧力の上昇
と共着こ高くなるが、コンプレッサー羽根車の出口流体
の一部を分岐ラインを介して軸受ガス供給ラインに供給
し、軸受ガスとして利用することにより、スラスト負荷
の増大に比例してスラスト軸受への軸受ガス供給圧力が
増大し、スラスト軸受負荷容量も増大する。

したがって、運転中回転軸に生じるスラスト力の増減に
見合って、スラスト軸受供給圧力を応答させることがで
き、安定したスラスト軸受性能を保持させることができ
る。

〔実　施　例〕

図面は本発明による気体軸受式タービン・コンプレッサ
ーの一実施例を示したもので、コンプレッサー人口１よ
り流入したタービンプロセスガスは、コンプレッサー羽
根車２．コンプレッサーケーシング３で昇圧されてコン
プレッサー出口ノズル４より流出し、導管２１を通りア
フタークーラー５で冷却された後、導管ｎ、ツタ−ン人
口弁６゜タービン入口ノズル７．噴口ノズル８を通り、
タービン羽根車９で断熱膨張してタービン出口ノズルｌ
Ｏより流出する。軸受ガスは、プロセスガスな昇圧する
原料ガス圧縮機、あるいは、別に設こされた圧縮８！（
図示せず）より、圧力調整弁１１．逆止弁１２を通り、
軸受ガス供給ライン田よりスラスト軸受１５．ジャーナ
ル軸受１６よりなる気体軸受で支承された回転軸１４の
軸受部に供給される。また、アフタークーラ−５出口側
の導管ごと軸受ガス供給ライン幻とは、逆止弁１３を有
する分岐ラインスで接続されている。

回転軸１４１こ作用するスラスト力は、タービン羽根車
９とコンプレッサー羽根車２の周囲圧力分布の差により
生じる。

通常、タービン・コンプレッサーの場合、回転軸１４に
作用するスラスト力は、回転軸１４がタービン羽根車９
のついている方向へ動くよう１こ作用する。このスラス
ト力の大きさは、タービン入口圧力の上昇と共に増大す
る。一方、静圧型のスラスト軸受負荷容量は、軸受ガス
供給圧力に比例し増加させることができるので、スラス
ト力の増大に見合ってスラスト軸受の供給圧力を増大す
れば、常蚤こ安定した回転を保持することができる。ま
た、通常軸受ガス圧力は、プロセスの原料ガス圧縮機よ
り導いており、この場合、コンプレッサー人口ｌの圧力
と同等か、これ以下の圧力となる。したがって、スラス
ト力の増大に見合って軸受ガス供給圧力を増大させるに
は難点がある。

これに比べ、本発明では、コンプレッサー羽根車２．コ
ンプレッサーケーシング３で昇圧したガスの一部を軸受
ガスとして利用できるため、タービン入口圧力の上昇蚤
こ対応して軸受ガス圧力を上昇させることができる。ま
た、軸受ガス供給ラインｎ２分岐ラインかにそれぞれ逆
止弁１２．１３を設けているため、圧力の高い方を優先
して軸受ガスとして利用することができ、圧力の低い方
の軸受供給ライン沼へは逆流することがないようになっ
ている。

更にまた、圧力調整弁１１．逆止弁１２を通り供給され
る軸受ガスの圧力低下により、タービン人口弁６を閉に
してタービンの回転を停止させる場合、通常６０〜９０
秒でタービンの回転は停止するが、この停止時において
も、アフタークーラー５、およびコンプレッサーケーシ
ング３からタービン人口弁６の導管２１．２２内に残留
しているガスにより、軸受ガスを供給できるようこれら
の容量を配慮すると、停止時にも十分な軸受性能を保持
することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、タービン入口圧力の上昇に伴って増大
するスラスト力に対応して、スラスト軸受の負荷容量を
増大することができるため、安定した回転を保持させる
ことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による気体軸受式タービン・コンプレッサ
ーの一実施例を示す縦断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、両端にコンプレッサー羽根車とタービン羽根車を設
   け、ケーシング内に嵌挿された回転軸を、静圧気体軸受
   よりなるスラスト軸受と動圧または静圧気体軸受よりな
   るジャーナル軸受で支持せしめ、コンプレッサー出口ノ
   ズルからの流体をタービン入口ノズルに導入する導管と
   、前記気体軸受に軸受ガスを供給する軸受ガス供給ライ
   ンとを分岐ラインを介して接続したことを特徴とする気
   体軸受式タービン・コンプレッサー。