JPS63246498A - 圧縮機のシ−ル装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は圧縮機のシール装置に係り、特に圧縮機の作動
流体によってシール間隙を↓り御できるようにした圧縮
機の可動式シール装置に関する。

（従来の技術） 一般に圧縮機のシール装置としては圧縮機の回転部に対
向する静止部に固定式のシールフィンを設けたものが使
用されている。

第６図は」ユ記固定式のシールフィンを装着した空気圧
縮機の正断面図を示したものであり、符号１は圧縮機の
全体を示し、符号２は圧縮機のケーシングを示している
。

上記ケーシング２内にはロータ２が配設されており、そ
のロータ３の両端に一体に形成されたロータ軸４部が軸
受５によって回転可能に支承している。

また、上記ケーシング２内には多段にわたって静翼６が
装置りされる一方、上記のロータ３には−に記静翼６と
協働するように動翼７が装ｊ１１され、−に記ロータ３
の回転によって吸込み口８から吸込まれた空気が上記静
翼６および動翼７を通過する際に逐次１１ミ縮されて吐
出口９から圧縮空気として吐出さ１］る。

モし、て、上記ケ・−シング２の両端部にはシール装置
１０が装着されている。このシール装置１０は第７図に
示されているようにケージ゛／グ２の端部に同方向に延
びる環状の蟻溝状の取付は溝１１か形成されており、こ
の取付は溝１１内にフィンセグメント１２の外周部が挿
入装着されるとともに、このフィンセグメント１２の内
周面には多条の周方向に延びるシールフィン１３が植設
されて、ロータ軸４の外周面の周囲に近接するように配
設され、圧縮空気が圧縮機内から外部へ漏洩するのを防
止するようにされている。

（発明が解決しようとする問題点） と、―ろで、この種の非接触型のシール装置において、
空気の漏洩防止効果を決定する最大の叩因は、シールフ
ィンの先端と回転体との間隙の大きさであり、この間隙
が小さい程漏洩逗は少なくｚ′イるが、この間隙を余り
小さくすると運転中にシールフィンと回転部が接触して
、回転部やシールフィンが破損したり、接触により軸振
動か増力［已て運転の続行が不可能となる等の問題があ
る。すなわち、上記間隙の大きさはケーシング内の熱変
形、圧力による変形、軸受の支持特性によって影響され
るとともに、起動時、負荷変化時、定常連φλ時あるい
は停止時、と圧縮機の運転状態によって影響されて大き
く変化するので、間隙の大きさをある限度以下に減少さ
せることは困難であり、その結果、この間隙のために圧
縮機の内部流体の外部への漏洩を低減することは極めて
難しいという問題点がある。

このことは吐出圧力が年々増；１［１する傾向にある圧
縮機１″′とっては重要な問題であり、漏洩はが増大す
ることによって所定の性能を達成することができないと
いう不具合がある。

一方、運転条件によって間隙の大きさが変化するので、
例えば定常運転時に−１−記間隙を最小に設定した場合
には起動時、負荷変化時、あるいは停止時においてはし
１−夕軸４の外周面と１−記シールフィン〕３の先端部
とが接触（、て、ロータ軸４やシールフィン１３が破損
するという不具合が発生する一方、起動時、あるいは停
止時において」−記間隙を上記シールフィンと回転軸と
が接触しない寸法に設定ｌまた場合ｉ、：は、定常運転
１５　（こ間隙が大きくなり漏洩量が増大するという不
具合がある。

このような不具合を解消するために、第８図および第９
図に示されているようにロータ軸と間隙との関係をオー
セット設定することも提案されている。すなわち、起動
時または停止時の間隙の大きさを予め求めておぎ、これ
にしたがって第８図に示されているように回転軸を予め
下方に偏心させて設定り、、定常運転時において第９図
に示されているように回転軸が同心となるように配設す
る。

しかし、ながら、このものでは起動時または停止時の間
隙の大ぎさを予め求めておくことが前述し７たように極
めて困難であり、さらにまた間隙の大きさをある限度以
下に減少させることは困難なので、漏洩量は余り低減で
きないという問題点がある。

そしてまた、回転軸の軸方向に沿ってシールフィンの本
数を増加させる方法もあるが、シール構造が長大化し、
その割には効果が余り増加しないという問題がある。

そこで、本発明の［１的は従来技術の有する問題点を解
消し、いずれの運転状態マｊ：、は条件においても最適
の間隙を設定することが可能な可動ｊ々の圧縮機シール
装置を提供することを目的とするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 圧縮機の回転部に対向する圧縮機の静止部に環状の取付
は溝を形成し、この取付は溝内に半径方向に移動可能な
シール用のフィンセグメントを収容し、このフィンセグ
メントの外側端部と上記取付は溝の溝底との間に圧縮流
体によって伸縮可能なベローを介装し、上記ベローの内
部を圧縮機から圧縮流体の一部を抽気する抽気室に圧力
調整弁および供給管を介して連通したことを特徴とする
ものである。

（作　用） ベローには切期に設定された寸法まで収縮しようとする
ばね力が常時作用せしめられており、フィンセグメント
のフィンの先端部と回転部との間には比較的大きな間隙
が形成されている。

そこで、圧縮機が起動され、定常運転に近づくと圧力調
整弁が開らかれる。したがって、圧縮機の途中段落から
抽気された圧縮空気が供給管を介してベロー内に流入し
、ベローに加わる内圧が変更され、それによってベロー
が伸長してフィンセグメントのフィンの先端と回転部と
の間隙が狭くなる。しかして、圧縮機の運転状態に応じ
てベローの圧力調整を行なうことによってシール部の間
隙を最適値に調整することができるう （実施例） 以下、第１図乃至第５図を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。

第１図において、符号２は圧縮機のケーシングであって
、上記ケーシング２内には多数列の動翼７が植設された
ロータ３が配設されており、そのロータ３の両端に一体
的に突設されたロータ軸４が、軸受５によってそれぞれ
回転可能に軸支されている。

ところで、ケーシング２の両端部にはケーシング内外を
シールするシール装置１０が装着されている。すなわち
、上記ケーシング２の両端部内周には、周方向に延びる
蟻溝状の取付溝１１が形成されており、その取付溝１１
に前記ロータ軸４の外周面と対向する面に複数個の周方
向に延びるフィンセグメント１２が、第２図に示すよう
に、周方向に配列装着されている。

上記各フィンセグメント１２は、第３図に示すように、
上記取付溝１１に対して半径方向に成程度移動可能に装
着されており、取付溝１１の溝底と各フィンセグメント
１２間にはそれぞれ複数個（第２図においては２個）の
ベロー１４が介装され、そのベロー１４の外端が取付溝
１１の内周面に装着され、内端がフィンセグメント１２
の外面に装着されている。

各フィンセグメント１２に装着された各ベロー１４は圧
縮空気の供給管１５を介して、圧縮機の途中の段落に設
けられた抽気室１６に連通せしめられており、上記供給
管１５に圧力調整弁１７が設けられている。

しかして、圧縮機の起動時等においては、圧力調整弁１
７が閉じられており、ベロー１４に常時作用している収
縮力によって、各フィンセグメント１２が取付溝１１の
内壁側すなわちそれぞれ放射方向外方に引張られ、シー
ルフィン１３とロータ軸４との間隙が大きくしである。

そこで、−に泥圧縮機が定常運転状態になると、圧縮調
整弁１７の開度が：Ａ整され、圧縮機の抽気室１６にお
いて抽気された圧縮空気が供給管１５を経て各ベロー１
４内に供給される。したがって、各ベロー１４内の圧力
が高まり、各フィンセグメント１２が！１６径方向内方
に突出せしめられ、各シールフィン１３とロータ軸４と
の間隙が狭くなるように調整される。このようにして、
シール部の間隙を運転状態に応じて調整することができ
、特に定常運転状態時における作動流体の漏洩を最小限
にすることができる。

第４図は、本発明の他の実施例を示す図であり、圧縮機
の上半部のフィンセグメント１２ａに装イリされたべｏ
−１４ａはそれぞれ供給管１５ａを介して図示しない抽
気室１６に連通されており、一方下半部のフィンセグメ
ント１２　ｂに装置されたベロー１４ｂはそれぞれ供給
管１５　ｂを介して上記抽気室に連通され、両供給管３
．５ａ、ｉ５ｂにそれぞれ圧力調整弁１７ａ、１．７ｂ
が設けられている。

しかして、上平部のフィンセグメント１２ａとロータ軸
４との間隙は圧力調整弁１７ａによって制御され、一方
下半部のフィンセグメント１２ｂとロータ軸４との間隙
は圧力調整弁１７ｂによって制御される。したがって、
圧縮機の静止部と回転部の上下の間隙を運転状態に合っ
た任意の値に設定することができる。さらに、圧力調整
弁を複数個設定することにより上下左右各々の間隙を任
意に制御することも可能である。

第５図は本発明のさらに他の実施例を示す図であって、
ケーシング２には、シール部の近傍にロータ軸４の外面
に対向するようにチップクリアランス計１８が装着され
ており、これによって運転中回転部であるロータ軸４と
静止部であるケーシング２との間隙を計測し、この計測
信号によって圧力調整弁１７を操作し、ベロー１４内の
圧力を適正に保持し、シールフィン１３とロータ軸４と
の間隙を最適な値になるように制御する。

なお、上記実施例においては、チップクリアランス計に
より圧力調整弁を制御するものを示したが、この実施例
の他に、軸振動を検出する振動計の信号によって制御す
る方法、或は予め圧縮機の運転条件を設定しておき、こ
の条件に合わせてシーケンス制御するようにしてもよい
。

さらに、上記各実施例においては、ケーシングのシール
部について説明したが、ケーシングのシール部のみに限
定されることはなく、動翼、静翼先端のシール部を含む
圧縮機各部の回転部と静止部との間に実施することもで
きる。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように構成したので、圧縮機の運転状態
に応じてシール部の間隙をきわめて簡ｉｌｌに調整する
ことができる。すなわち、圧縮機の低負荷時には間隙を
広くして回転部と静止部の接触を回避し、圧縮機の定常
運転状態時には間隙を狭くして、圧縮機の効率を向上さ
せることができる。

したがって、圧縮機の信頼性を向上させ、さらには回転
部と静止部との接触による振動発生を防＋ｈでき、圧縮
機の運転性を向上させることかできる等の効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシール装置を゛適用した圧縮機の継断
面図、第２図は上記圧縮機のシール部を軸方向から見た
断面図、第３図は同上シール部の拡大断面図、第４図お
よび第５図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す図、第
６図は従来圧縮機のシール部を示す縦断面図、第７図は
上記従来のシ一部の拡大断面図、第８図および第９図は
それぞれ圧縮機の運転状態時におけるシール部の間隙変
化説明図である。 ２・・・ケーシング、３・・・ロータ、４・・・ロータ
軸、１０・・・シール装置、１１・・・取付溝、１２・
・・フィンセグメント、１３・・・シールフィン、１４
・・・ベロー、１５・・・供給管、１６・・・抽気室、
１７・・・圧力調整弁。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第４目 易６図 第７図 乎９図 手続補正書 昭和６２年５月６０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮機の回転部に対向する圧縮機の静止部に環状の
   取付け溝を形成し、この取付け溝内に半径方向に移動可
   能なシール用のフィンセグメントを収容し、このフィン
   セグメントの外側端部と上記取付け溝の溝底との間に圧
   縮流体によって伸縮可能なベローを介装し、上記ベロー
   の内部を圧縮機から圧縮流体の一部を抽気する抽気室に
   圧力調整弁および供給管を介して連通したことを特徴と
   する圧縮機のシール装置。 ２、前記圧力調整弁は静止部に装着されたチップクリア
   ランス計測装置または軸振動計測装置の出力信号によっ
   て制御されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の圧縮機のシール装置。 ３、前記圧力調整弁は対応するベローの内部圧力が圧縮
   機の運転状態に対応する所定圧力となるように制御され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧縮機
   のシール装置。 ４、前記圧力調整弁はそれぞれのフィンセグメントのベ
   ローへの圧縮流体供給管に配設されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の圧縮機のシール装置。