JP2006233899A - Centrifugal compressor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a centrifugal compressor capable of sealing a casing satisfactorily. <P>SOLUTION: A main shaft 11, an impeller 12 attached to the main shaft 11, a flow-in passage 18 for supplying gas to be compressed into the impeller 12, a suction vane 32 arranged in the flow-in passage 18 and swinging around a swing axial line O<SB>1</SB>parallel with an axial line O of the main shaft 11 to adjust cross sectional area of the flow-in passage 18, and a vane driving device 33 for swinging the suction vane 32 around the swing axial line O<SB>1</SB>are provided in the casing 17. The vane driving device 33 is composed of a gear driving device 44 (a driving device main body) provided in the outside of the casing 17 and a driving shaft inserted into the casing 17 and transmitting driving force of the gear driving device 44 to the suction vane 32. A bypass flow passage for supplying gas flowing in between the driving shaft and it into a region where its pressure is reduced below pressure in the flow-in passage 18 in the casing 17 is provided in the casing 17. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、遠心圧縮機に関するものである。   The present invention relates to a centrifugal compressor.

遠心圧縮機は、主軸と、この主軸に取り付けられた羽根車と、これら主軸と羽根車とを収容するケーシングとを有しており、主軸を回転駆動してケーシング内で羽根車を高速回転させることでケーシング内に取り込んだ気体に遠心力を与え、この遠心力によって気体の圧縮を行う形式の圧縮機である。
ケーシングには、圧縮対象の気体をケーシング内に取り込むための吸込口と、吸込口から吸い込まれた気体を羽根車に導入するための流入路と、羽根車によって圧縮された気体を吐出する吐出口とが設けられている。
流入路は、主軸の周囲を取り囲むようにして設けられており、吸込口から吸い込まれた気体は、流入路によって主軸の径方向外側から径方向内側に向けて案内されて、主軸に取り付けられた羽根車の径方向内側の領域に供給されるようになっている。
The centrifugal compressor has a main shaft, an impeller attached to the main shaft, and a casing that accommodates the main shaft and the impeller, and rotates the main shaft to rotate the impeller at high speed in the casing. This is a compressor of a type that applies a centrifugal force to the gas taken into the casing and compresses the gas by the centrifugal force.
The casing has a suction port for taking the gas to be compressed into the casing, an inflow passage for introducing the gas sucked from the suction port into the impeller, and a discharge port for discharging the gas compressed by the impeller And are provided.
The inflow path is provided so as to surround the periphery of the main shaft, and the gas sucked from the suction port is guided from the radially outer side of the main shaft to the inner side in the radial direction by the inflow channel, and is attached to the main shaft. It supplies to the area | region inside the radial direction of an impeller.

近年、遠心圧縮機の効率を向上させるために、遠心圧縮機には、吸込口から吸い込む気体の量を調節する流量調節機構が設けられるようになってきている。
流量調節機構を有する遠心圧縮機としては、例えば、特許文献1に記載の遠心圧縮機が知られている。
特許文献1記載の遠心圧縮機では、流量調節機構として、流入路内に、主軸の軸線に略直交する面上で揺動可能な吸込ベーンが、主軸の周囲を取り囲むように複数配置されており、この吸込ベーンの主軸に対する角度を変えることで、流入路から羽根車に供給される気体の量(すなわち吸込口から吸い込む気体の量)を調節することができるようになっている。
In recent years, in order to improve the efficiency of the centrifugal compressor, the centrifugal compressor has been provided with a flow rate adjusting mechanism for adjusting the amount of gas sucked from the suction port.
As a centrifugal compressor having a flow rate adjusting mechanism, for example, a centrifugal compressor described in Patent Document 1 is known.
In the centrifugal compressor described in Patent Document 1, a plurality of suction vanes capable of swinging on a surface substantially orthogonal to the axis of the main shaft are disposed in the inflow path as a flow rate adjusting mechanism so as to surround the periphery of the main shaft. By changing the angle of the suction vane with respect to the main shaft, the amount of gas supplied from the inflow path to the impeller (that is, the amount of gas sucked from the suction port) can be adjusted.

吸込ベーンは、主軸と平行に延在する取付軸を有しており、この取付軸には、第1のギアが同軸にして設けられている。
主軸の回りには、第1のギアよりも主軸側に配置されて、各第1のギアと噛み合うとともに主軸の回りに回転自在である環状のリングギアと、第1のギアのうちの一つと噛み合う第2のギアとが設けられている。
第2ギアには、主軸と平行に延在してケーシングを貫通する駆動軸が接続されており、この駆動軸においてケーシングの外側の部分には、駆動軸を介して第2のギアを軸線回りに回転駆動するギア駆動部が接続されている。
The suction vane has an attachment shaft extending in parallel with the main shaft, and a first gear is provided coaxially on the attachment shaft.
An annular ring gear disposed around the main shaft and closer to the main shaft than the first gear, meshes with each first gear and is rotatable about the main shaft, and one of the first gears A meshing second gear is provided.
A drive shaft that extends parallel to the main shaft and penetrates the casing is connected to the second gear, and a portion of the drive shaft outside the casing is connected to the second gear via the drive shaft. A gear drive unit that is rotationally driven is connected.

ギア駆動部によって第2のギアを回転させると、第1のギアのうち、第2のギアと噛み合っている第1のギアが回転する。この第1のギアが回転すると、この第1のギアに噛み合うリングギアも回転するので、リングギアと噛み合っている他の第1のギアも回転することとなる。
この遠心圧縮機は、このように第1、第2のギア、リングギア、駆動軸、及びギア駆動部を用いて、第1のギアに接続された吸込ベーンの向きを調節する構成とされている。
When the second gear is rotated by the gear driving unit, the first gear meshing with the second gear among the first gears is rotated. When the first gear rotates, the ring gear that meshes with the first gear also rotates, so that the other first gear that meshes with the ring gear also rotates.
The centrifugal compressor is configured to adjust the direction of the suction vane connected to the first gear using the first and second gears, the ring gear, the drive shaft, and the gear drive unit in this way. Yes.

特開2001−295795号公報(段落[0010]〜[0018]、図1〜図3)JP 2001-29595 A (paragraphs [0010] to [0018], FIGS. 1 to 3)

遠心圧縮機の流入路内の圧力は、大気圧に比べて高圧である。特に、複数の圧縮機を直列に接続して多段の圧縮を行う場合には、後段の圧縮機の流入路内の圧力は、絶対圧で10.13MPaもの非常な高圧となる場合もある。
このため、ケーシング内において流量調整機構が設けられる領域に、流入路内から隙間を通じて高圧の気体が流れ込む。
流入路から送り込まれた気体がケーシング外に漏出すると、遠心圧縮機の性能が低下する。また、その気体が可燃性である場合には非常に危険である。そのため、従来は、ギア駆動部と第2のギアとを接続する駆動軸とケーシングとの間に、複数の接触シールを設けて、駆動軸とケーシングとの間からのケーシング外への気体の漏出を防止していた。
The pressure in the inflow passage of the centrifugal compressor is higher than the atmospheric pressure. In particular, when a plurality of compressors are connected in series to perform multistage compression, the pressure in the inflow passage of the subsequent compressor may be as extremely high as 10.13 MPa in absolute pressure.
For this reason, high-pressure gas flows into the region where the flow rate adjusting mechanism is provided in the casing through the gap from the inside of the inflow passage.
When the gas sent from the inflow path leaks out of the casing, the performance of the centrifugal compressor is deteriorated. It is also very dangerous if the gas is flammable. Therefore, conventionally, a plurality of contact seals are provided between the drive shaft connecting the gear drive unit and the second gear and the casing, and gas leaks from between the drive shaft and the casing to the outside of the casing. Was preventing.

しかし、駆動軸が回転駆動されると接触シールが駆動軸に対して摺動することになるので、流入路内の圧力が高い場合には、接触シールによるシールの信頼性が低下しやすい。
そして、このように接触シールが高負荷条件下で駆動軸に対して摺動するので、遠心圧縮機を長期にわたって運転すると、接触シールのシール性能が低下してしまう。
また、従来の遠心圧縮機では、高圧の気体を封止するために、複数の接触シールを用いる必要があるため、駆動軸の摺動抵抗が大きい。そして、このように摺動抵抗が大きいために、接触シールがスティックしてしまう可能性も高い。
However, when the drive shaft is driven to rotate, the contact seal slides with respect to the drive shaft. Therefore, when the pressure in the inflow passage is high, the reliability of the seal due to the contact seal tends to be lowered.
And since a contact seal slides with respect to a drive shaft under high load conditions in this way, if a centrifugal compressor is operated for a long period of time, the sealing performance of a contact seal will fall.
Further, in the conventional centrifugal compressor, it is necessary to use a plurality of contact seals in order to seal a high-pressure gas, so that the sliding resistance of the drive shaft is large. And since sliding resistance is large in this way, possibility that a contact seal will stick is also high.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ケーシングのシールを良好に行うことができる遠心圧縮機を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the centrifugal compressor which can perform the sealing of a casing favorably.

上記課題を解決するために、本発明の遠心圧縮機は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる遠心圧縮機は、主軸と、該主軸に取り付けられた羽根車と、前記主軸及び前記羽根車を収容するケーシングとを有し、該ケーシングが、圧縮対象の気体を前記羽根車に供給する流入路を有しており、前記主軸を介して前記羽根車を回転駆動することで前記羽根車に供給された気体に遠心力を与えて該気体を圧縮する遠心圧縮機であって、前記流入路内に複数配置されてそれぞれ前記主軸の軸線に平行な揺動軸線回りに揺動することで前記流入路の断面積を調整する吸込ベーンと、該各吸込ベーンを前記揺動軸線回りに揺動させるベーン駆動装置とを有し、該ベーン駆動装置は、前記ケーシング外に設けられた駆動装置本体と、前記ケーシングに挿通されて前記駆動装置本体の駆動力を前記吸込ベーンに伝達する駆動軸とを有しており、前記ケーシングには、前記駆動軸との間に流れ込んだ気体を前記ケーシング内の前記流入路よりも低圧となる領域に供給するバイパス流路が設けられ、前記ケーシングと前記駆動軸との間には、前記バイパス流路の入口よりも前記ケーシングの外側の位置に、前記ケーシングと前記駆動軸との間を封止する接触シールが設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the centrifugal compressor of the present invention employs the following means.
That is, the centrifugal compressor according to the present invention includes a main shaft, an impeller attached to the main shaft, and a casing that accommodates the main shaft and the impeller, and the casing transfers gas to be compressed to the impeller. The centrifugal compressor has an inflow path for supplying to a vehicle and compresses the gas by applying centrifugal force to the gas supplied to the impeller by rotationally driving the impeller through the main shaft. A plurality of suction vanes arranged in the inflow passage and swinging about a swing axis parallel to the axis of the main shaft, respectively, and a suction vane for adjusting the cross-sectional area of the inflow passage; A vane drive device that swings about an axis, the vane drive device being inserted into the casing, and the drive force of the drive device main body being inserted into the casing to the suction vane. Drive to transmit The casing is provided with a bypass flow path for supplying a gas flowing between the casing and the drive shaft to a region having a lower pressure than the inflow path in the casing. A contact seal that seals between the casing and the drive shaft is provided between the drive shaft and the drive shaft at a position outside the casing from the inlet of the bypass flow path.

このように構成される遠心圧縮機では、流入路からケーシングと駆動軸との間に流入した高圧の気体は、ケーシングに設けられたバイパス流路を通じて、ケーシング内において流入路よりも低圧となる領域、例えば、遠心圧縮機の吸込部や、ケーシングと主軸との間を封止するガスシールベント部等に供給される。
このため、ケーシングと駆動軸との間のうち、バイパス流路の入口よりもケーシングの外側では、気体の圧力が著しく低減されるので、従来よりも少ない数の接触シールで十分な封止を行うことができ、ケーシング外への気体の漏出が効果的に防止される。
ここで、バイパス流路の設置数は任意であって、例えば流入路の内圧が大気圧に比べて非常に大きい場合には、駆動軸の軸線方向の位置を変えて複数のバイパス流路を設けることで、ケーシングと駆動軸との間に流入した気体の圧力を段階的に低減して、接触シールによる封止が十分可能な程度の圧力(例えば大気圧程度)にまで低減させることができる。
In the centrifugal compressor configured as described above, a region in which the high-pressure gas flowing between the casing and the drive shaft from the inflow path becomes lower than the inflow path in the casing through the bypass flow path provided in the casing. For example, the gas is supplied to a suction portion of a centrifugal compressor, a gas seal vent portion that seals between the casing and the main shaft, or the like.
For this reason, between the casing and the drive shaft, the gas pressure is remarkably reduced outside the casing than the inlet of the bypass flow path, so that sufficient sealing is performed with a smaller number of contact seals than in the past. It is possible to effectively prevent leakage of gas out of the casing.
Here, the number of bypass flow paths can be set arbitrarily. For example, when the internal pressure of the inflow path is very large compared to the atmospheric pressure, the position of the drive shaft in the axial direction is changed to provide a plurality of bypass flow paths. Thus, the pressure of the gas flowing between the casing and the drive shaft can be reduced stepwise to a pressure that can be sufficiently sealed with a contact seal (for example, about atmospheric pressure).

この遠心圧縮機において、前記ケーシングには、前記駆動軸との間に流れ込んだ気体を一時貯留する圧力ポケットが設けられており、前記バイパス流路の入口が、前記圧力ポケット内に開口していてもよい。   In this centrifugal compressor, the casing is provided with a pressure pocket for temporarily storing the gas flowing between the drive shaft, and an inlet of the bypass channel is opened in the pressure pocket. Also good.

この場合には、流入路からケーシングと駆動軸との間に流入した高圧の気体は、圧力ポケット内に一時貯留されたのちに、バイパス流路を通じて、ケーシング内において流入路よりも低圧の領域に供給される。
すなわち、圧力ポケットがバッファとして機能するので、圧力ポケットよりもケーシングの外側に気体が流入しにくくなり、接触シールによるケーシングと駆動軸との間の封止をより良好に行うことができる。
In this case, the high-pressure gas flowing from the inflow path between the casing and the drive shaft is temporarily stored in the pressure pocket and then passes through the bypass flow path to a lower pressure region than the inflow path in the casing. Supplied.
That is, since the pressure pocket functions as a buffer, the gas is less likely to flow outside the casing than the pressure pocket, and the sealing between the casing and the drive shaft by the contact seal can be performed better.

本発明にかかる遠心圧縮機によれば、ケーシングと駆動軸との間の封止をより良好に行うことができ、遠心圧縮機の長期連続運転に対する信頼性が向上する。   According to the centrifugal compressor concerning this invention, sealing between a casing and a drive shaft can be performed more favorably, and the reliability with respect to long-term continuous operation of a centrifugal compressor improves.

以下に、本発明にかかる遠心圧縮機の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態の遠心圧縮機10の要部を示す側断面図である。
遠心圧縮機10は、主軸11と、主軸11に取り付けられた複数の羽根車12とを有している。
Hereinafter, an embodiment of a centrifugal compressor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side cross-sectional view showing a main part of a centrifugal compressor 10 of the present embodiment.
The centrifugal compressor 10 includes a main shaft 11 and a plurality of impellers 12 attached to the main shaft 11.

本実施形態の遠心圧縮機10は、主軸11及び羽根車12が収納される入口壁16及びダイヤフラム15と、入口壁16及びダイヤフラム15の外側に設けられるケーシング17とを有する、いわゆるバレル形の一軸多段遠心圧縮機として構成されており、図示しない駆動装置によって主軸11を介して羽根車12を回転駆動することで、羽根車12に供給された気体に遠心力を与えてこの気体を圧縮するものである。   The centrifugal compressor 10 of this embodiment is a so-called barrel-shaped uniaxial shaft having an inlet wall 16 and a diaphragm 15 in which a main shaft 11 and an impeller 12 are housed, and a casing 17 provided outside the inlet wall 16 and the diaphragm 15. It is configured as a multistage centrifugal compressor, and compresses this gas by applying centrifugal force to the gas supplied to the impeller 12 by rotating the impeller 12 via the main shaft 11 by a driving device (not shown). It is.

各羽根車12は、水平割形または輪切形の複数の部材によって形成された入口壁16及びダイヤフラム15の内部に収容される。なお、ダイヤフラム15は各羽根車12の間を結ぶ流通路を形成する。また、入口壁16には、主軸11の周囲を取り囲んで圧縮対象の気体を主軸11の径方向外側から径方向内側に案内して、羽根車12のうち第1段目の圧縮に用いられる羽根車12に供給する流入路18が設けられている。   Each impeller 12 is accommodated in an entrance wall 16 and a diaphragm 15 formed by a plurality of members that are horizontally split or ring-shaped. The diaphragm 15 forms a flow path connecting the impellers 12. The inlet wall 16 surrounds the periphery of the main shaft 11 and guides the gas to be compressed from the radially outer side to the radially inner side of the main shaft 11, and the blades used for the first stage compression of the impeller 12. An inflow path 18 for supplying the vehicle 12 is provided.

主軸11及び羽根車12が収納される入口壁16及びダイヤフラム15の両端にはそれぞれ側蓋17bを設けた構成とされており、入口壁16、ダイヤフラム15及び側蓋17bはボルトによって強固に結合される。
ケーシング17の胴部17aには、それぞれ主軸11と略直交する方向に延びる吸込口と吐出口(図示せず)とが設けられており、この吸込口を通じて流入路18に圧縮対象の気体が供給され、吐出口を通じて最後段の羽根車12によって圧縮された気体が外部に吐出されるようになっている。
Both ends of the inlet wall 16 and the diaphragm 15 in which the main shaft 11 and the impeller 12 are accommodated are provided with side lids 17b, and the inlet wall 16, the diaphragm 15 and the side lid 17b are firmly connected by bolts. The
The trunk portion 17a of the casing 17 is provided with a suction port and a discharge port (not shown) each extending in a direction substantially orthogonal to the main shaft 11, and gas to be compressed is supplied to the inflow passage 18 through the suction port. Then, the gas compressed by the impeller 12 at the last stage is discharged to the outside through the discharge port.

各側蓋17bには、主軸11の端部が挿通されており、各側蓋17bには、主軸11との間を封止するガスシール方式の軸封部21が設けられると共に、軸封部21にバッファガスを供給するための配管(図示せず)が配設されている。また、各側蓋17bのケーシング17の外側には、主軸11を支持するジャーナル軸受22が、軸受ケーシング23を介して保持されている。さらに、流入路18側の側蓋17bに設けられる軸受ケーシング23には、スラスト軸受24が配置されている。   The end portions of the main shaft 11 are inserted into each side lid 17b, and each side lid 17b is provided with a gas seal type shaft seal portion 21 for sealing between the main shaft 11 and the shaft seal portion. A pipe (not shown) for supplying buffer gas to 21 is provided. Further, a journal bearing 22 that supports the main shaft 11 is held via a bearing casing 23 on the outside of the casing 17 of each side lid 17b. Further, a thrust bearing 24 is disposed in the bearing casing 23 provided in the side lid 17b on the inflow passage 18 side.

吸込口と第1段目の圧縮に用いられる羽根車12の吸込口12aとを接続する流入路18には、流入路18内を流通する気体を整流する複数の案内羽根31が、それぞれ流入路18を主軸11の軸線方向に横断するようにして固定的に設けられている。
これら案内羽根31の下流側には、吸込ベーン32が、流入路18を主軸11の軸線方向に横断するようにしてかつ主軸11の軸線Oに略平行な揺動軸線O回りに揺動可能にして設けられている。これら各吸込ベーン32の揺動軸線O回りの向きは、ベーン駆動装置33によって調整されるようになっている。
本実施形態では、これら案内羽根31及び吸込ベーン32は、それぞれ24体ずつ設けられている。
A plurality of guide vanes 31 that rectify the gas flowing in the inflow path 18 are respectively connected to the inflow path 18 that connects the suction port and the intake port 12a of the impeller 12 used for the first stage compression. 18 is fixedly provided so as to cross the axial direction of the main shaft 11.
On the downstream side of these guide vanes 31, a suction vane 32 can swing around a swing axis O 1 that crosses the inflow path 18 in the axial direction of the main shaft 11 and is substantially parallel to the axis O of the main shaft 11. Is provided. The direction of each suction vane 32 around the swing axis O 1 is adjusted by the vane driving device 33.
In the present embodiment, 24 guide vanes 31 and 24 suction vanes 32 are provided.

各案内羽根31及び吸込ベーン32は、流入路18内で主軸11を取り囲む円周上に配設されている。そして、各吸込ベーン32を、主軸11の径方向に略直交する向きと、主軸11の径方向に沿った向きとの間でその向きを調整することで、隣接する吸込ベーン32間の隙間の大きさが調整されるようになっている。すなわち、この遠心圧縮機10では、吸込ベーン32の向きを調整することで、各吸込ベーン32の間を通過して第1段目の圧縮に用いられる羽根車12の吸込口12aに向かう流体の量が調節されるようになっている。   Each guide vane 31 and the suction vane 32 are arranged on a circumference surrounding the main shaft 11 in the inflow path 18. And each suction vane 32 adjusts the direction between the direction substantially orthogonal to the radial direction of the main shaft 11 and the direction along the radial direction of the main shaft 11, so that the gap between the adjacent suction vanes 32 is reduced. The size is adjusted. That is, in this centrifugal compressor 10, by adjusting the direction of the suction vanes 32, the fluid passing through the suction vanes 32 and flowing toward the suction port 12a of the impeller 12 used for the first-stage compression is stored. The amount is adjusted.

ベーン駆動装置33は、各吸込ベーン32に対して主軸11と略平行な揺動軸線Oに沿って設けられる取付軸41と、各取付軸41に対してそれぞれ同軸にして設けられる従動ギア42と、各従動ギア42の設置領域に対して揺動軸線O方向に隣接して設けられる駆動ギア43と、ケーシング17外に設けられたギア駆動装置44(駆動装置本体)と、流入路18側の側蓋17bに設けられた貫通孔17cに挿通されてギア駆動装置44の駆動力を駆動ギア43に伝達する駆動軸45と、主軸11と同軸にして設けられて従動ギア42及び駆動ギア43と噛み合う環状のリングギア46とを有している。
リングギア46は、主軸11よりも大径でかつ各取付軸41のなす円周よりも小径とされており、その外周面には、各従動ギア42と噛み合う第1歯車部47と、駆動ギア43と噛み合う第2歯車部48とが、揺動軸線O方向に隣接して設けられている。
The vane driving device 33 includes an attachment shaft 41 provided along a swing axis O 1 substantially parallel to the main shaft 11 with respect to each suction vane 32, and a driven gear 42 provided coaxially with each attachment shaft 41. A drive gear 43 provided adjacent to the installation area of each driven gear 42 in the direction of the swing axis O 1 , a gear drive device 44 (drive device main body) provided outside the casing 17, and the inflow path 18. A drive shaft 45 that is inserted through a through hole 17c provided in the side lid 17b on the side and transmits the driving force of the gear drive device 44 to the drive gear 43, and is provided coaxially with the main shaft 11 and is driven gear 42 and drive gear. And an annular ring gear 46 that meshes with 43.
The ring gear 46 has a larger diameter than the main shaft 11 and a smaller diameter than the circumference formed by each mounting shaft 41, and a first gear portion 47 that meshes with each driven gear 42 and a drive gear on the outer circumferential surface thereof. A second gear portion 48 that meshes with 43 is provided adjacent to the direction of the swing axis O 1 .

この遠心圧縮機10では、ギア駆動装置44によって駆動軸45を介して駆動ギア43を回転駆動することで、駆動ギア43に第2歯車部48で噛み合うリングギア46が回転させられる。すると、リングギア46の第1歯車部47に噛み合う各従動ギア42が回転させられて、各第1ギア42と接続された各吸込ベーン32がそれぞれの揺動軸線O回りに揺動し、それぞれの主軸11に対する向きが調節されて、流入路18内の流路断面積の調節が行われる。
なお、各ギアが噛み合わせられている領域はグリースで満たされており、これにより、各ギアは滑らかに回転することができるようになっている。
In the centrifugal compressor 10, the ring gear 46 that meshes with the drive gear 43 at the second gear portion 48 is rotated by rotating the drive gear 43 through the drive shaft 45 by the gear drive device 44. Then, each driven gear 42 meshing with the first gear portion 47 of the ring gear 46 is rotated, and each suction vane 32 connected to each first gear 42 swings around the respective swing axis O 1 . The direction with respect to each main shaft 11 is adjusted, and the flow path cross-sectional area in the inflow path 18 is adjusted.
In addition, the area | region where each gear is mesh | engaged is satisfy | filled with grease, and, thereby, each gear can rotate smoothly.

ここで、流入路18側の側蓋17bには、駆動軸45との間に流れ込んだ気体を一時貯留する圧力ポケット51が設けられている。本実施形態では、流入路18側の側蓋17bには、第1圧力ポケット51aと、この第1圧力ポケット51aよりもケーシング17外側に位置する第2圧力ポケット51bとが設けられている。
これら圧力ポケット51には、それぞれ、圧力ポケット51内に流れ込んだ気体を流入路18よりも低圧となる領域に供給するバイパス流路(図示せず)が接続されている。
ケーシング17内において流入路18よりも低圧となる領域としては、例えば、遠心圧縮機10の吸込部や、主軸11との間を封止するガスシール方式の軸封部21のベント部等がある。
本実施形態では、バイパス流路は、軸封部21のベントに接続されている。
Here, the side lid 17b on the inflow path 18 side is provided with a pressure pocket 51 for temporarily storing the gas flowing between the drive shaft 45 and the side cover 17b. In the present embodiment, the side cover 17b on the inflow path 18 side is provided with a first pressure pocket 51a and a second pressure pocket 51b located on the outer side of the casing 17 with respect to the first pressure pocket 51a.
Each pressure pocket 51 is connected to a bypass flow path (not shown) for supplying the gas flowing into the pressure pocket 51 to an area where the pressure is lower than that of the inflow path 18.
Examples of the region that is lower in pressure than the inflow passage 18 in the casing 17 include a suction portion of the centrifugal compressor 10 and a vent portion of a gas seal type shaft seal portion 21 that seals between the main shaft 11 and the like. .
In the present embodiment, the bypass flow path is connected to the vent of the shaft seal portion 21.

流入路18側の側蓋17bと駆動軸45との間には、圧力ポケット51よりもケーシング17の外側の位置に、側蓋17bと駆動軸45との間を封止する接触シール52が設けられている。接触シール52としては、Oリングを用いてもよいが、側蓋17bまたは駆動軸45に対する摺動時の信頼性の高い接触シール、例えば三菱電線工業株式会社製のキャップシール等を用いることが好ましい。なお、キャップシールとは、Oリングの摺動側にフッ素樹脂等の低摩擦係数の材料からなるリングを配置して、封止性能を維持しつつ摺動抵抗を低減した接触シールである。   A contact seal 52 that seals between the side lid 17b and the drive shaft 45 is provided between the side lid 17b on the inflow path 18 side and the drive shaft 45 at a position outside the casing 17 relative to the pressure pocket 51. It has been. Although an O-ring may be used as the contact seal 52, it is preferable to use a highly reliable contact seal at the time of sliding with respect to the side lid 17b or the drive shaft 45, for example, a cap seal made by Mitsubishi Electric Industries, Ltd. . The cap seal is a contact seal in which a ring made of a material having a low friction coefficient such as a fluororesin is disposed on the sliding side of the O-ring to reduce sliding resistance while maintaining sealing performance.

図2に示すように、軸封部21は、流入路18側の側蓋17bにおいて主軸11に対向する部位に主軸11の軸線O方向に沿って間隔をおいて複数設けられるリング状のリテーナ56と、主軸11において各リテーナ56のケーシング17内側に配置される複数のリング状のスペーサースリーブ57とを有している。本実施形態では、リテーナ56及びスペーサースリーブ57が、それぞれ二つずつ設けられている。
リテーナ56とこのリテーナ56のケーシング17内側に位置するスペーサースリーブ57との間には、これらの間を互いの摺動を可能にして封止するプライマリーリング58が設けられており、これらリテーナ56とスペーサースリーブ57の列のケーシング17内側及びケーシング17外側には、側蓋17bと主軸11との間を封止するラビリンスシール59が設けられている。これにより、側蓋17bと主軸11との間に、軸線O方向に沿って複数の空間Sが形成されている。
As shown in FIG. 2, the shaft seal portion 21 is provided with a plurality of ring-shaped retainers 56 provided at intervals along the axis O direction of the main shaft 11 at a portion facing the main shaft 11 in the side lid 17 b on the inflow passage 18 side. And a plurality of ring-shaped spacer sleeves 57 arranged inside the casing 17 of each retainer 56 in the main shaft 11. In the present embodiment, two retainers 56 and two spacer sleeves 57 are provided.
A primary ring 58 is provided between the retainer 56 and the spacer sleeve 57 located inside the casing 17 of the retainer 56 so as to be able to slide between the retainer 56 and the retainer 56. A labyrinth seal 59 that seals between the side lid 17 b and the main shaft 11 is provided inside the casing 17 and outside the casing 17 in the row of the spacer sleeves 57. Thereby, a plurality of spaces S are formed along the axis O direction between the side lid 17 b and the main shaft 11.

側蓋17bと主軸11との間に形成される空間Sのうち、最もケーシング17内側に位置するリテーナ56のケーシング17内側に位置する空間S1には、図示せぬバッファガス供給装置から所定圧力のバッファガスが供給されており、これによって空間S1の内圧が所定圧力に維持されている。
具体的には、空間S1には、流入路18の内圧よりもわずかに高い圧力でバッファガスが供給されており、これによって流入路18からこの空間S1への気体の流入が防止されている。
Of the space S formed between the side lid 17b and the main shaft 11, the space S1 located inside the casing 17 of the retainer 56 located most inside the casing 17 has a predetermined pressure from a buffer gas supply device (not shown). Buffer gas is supplied, and thereby the internal pressure of the space S1 is maintained at a predetermined pressure.
Specifically, the buffer gas is supplied to the space S1 at a pressure slightly higher than the internal pressure of the inflow path 18, thereby preventing the gas from flowing into the space S1 from the inflow path 18.

空間S1とこの空間S1のケーシング17外側に隣接する空間S2との間は、前記のようにプライマリーリング58によって封止されており、これによって空間S2の内圧は空間S1の内圧よりも低圧、すなわち流入路18の内圧よりも低圧に保たれている。
空間S2とこの空間S2のケーシング17外側に隣接する空間S3との間は、前記のようにラビリンスシール59によって封止されており、これによって空間S3の内圧は空間S2の内圧よりも低圧に保たれている。
空間S3とこの空間S3のケーシング17外側に隣接する空間S4との間は、前記のようにプライマリーリング58によって封止されており、これによって空間S4の内圧は空間S3の内圧よりも低圧(本実施形態では大気圧程度)に保たれている。本実施の形態では、前記バイパス流路は、空間S4に接続されている。
ここで、空間S3に空間S2の内圧に近い圧力でバッファガスを供給することで、空間S2から空間S3に流入する気体の流量を低減して、より確実な封止を行うことができる。
The space S1 and the space S2 adjacent to the outside of the casing 17 of the space S1 are sealed by the primary ring 58 as described above, whereby the internal pressure of the space S2 is lower than the internal pressure of the space S1, that is, It is kept at a lower pressure than the internal pressure of the inflow passage 18.
The space S2 and the space S3 adjacent to the outside of the casing 17 of the space S2 are sealed by the labyrinth seal 59 as described above, whereby the internal pressure of the space S3 is kept lower than the internal pressure of the space S2. I'm leaning.
The space S3 and the space S4 adjacent to the outside of the casing 17 of the space S3 are sealed by the primary ring 58 as described above, whereby the internal pressure of the space S4 is lower than the internal pressure of the space S3 (main In the embodiment, it is maintained at about atmospheric pressure). In the present embodiment, the bypass flow path is connected to the space S4.
Here, by supplying the buffer gas to the space S3 at a pressure close to the internal pressure of the space S2, the flow rate of the gas flowing into the space S3 from the space S2 can be reduced, and more reliable sealing can be performed.

このように構成される遠心圧縮機10では、流入路18から側蓋17bと駆動軸45との間に流入した高圧の気体は、ケーシング17に設けられたバイパス流路を通じて、ケーシング17内において流入路18よりも低圧となる領域、具体的には、軸封部21の空間S3に供給される。
このため、側蓋17bと駆動軸45との間のうち、バイパス流路の入口よりもケーシング17の外側では、気体の圧力が著しく低減されるので、従来よりも少ない数の接触シール52で十分な封止を行うことができ、ケーシング17外への気体の漏出が効果的に防止される。
In the centrifugal compressor 10 configured as described above, the high-pressure gas flowing from the inflow path 18 between the side lid 17 b and the drive shaft 45 flows into the casing 17 through the bypass flow path provided in the casing 17. The pressure is supplied to a region where the pressure is lower than that of the passage 18, specifically, the space S <b> 3 of the shaft seal portion 21.
For this reason, the gas pressure is significantly reduced outside the casing 17 between the side lid 17b and the drive shaft 45, rather than the inlet of the bypass flow path, so that a smaller number of contact seals 52 than before are sufficient. Sealing can be performed, and leakage of gas to the outside of the casing 17 is effectively prevented.

ここで、バイパス流路の設置数は任意であって、例えば流入路18の内圧が大気圧に比べて非常に大きい場合には、駆動軸45の軸線方向の位置を変えて複数のバイパス流路を設けることで、側蓋17bと駆動軸45との間に流入した気体の圧力を段階的に低減して、接触シール52による封止が十分可能な程度の圧力(例えば大気圧程度)にまで低減させることができる。   Here, the number of bypass flow paths can be set arbitrarily. For example, when the internal pressure of the inflow path 18 is very large compared to the atmospheric pressure, the position of the drive shaft 45 in the axial direction is changed, and a plurality of bypass flow paths are provided. By providing the pressure, the pressure of the gas flowing between the side lid 17b and the drive shaft 45 is reduced stepwise to a pressure that can be sufficiently sealed by the contact seal 52 (for example, about atmospheric pressure). Can be reduced.

また、この遠心圧縮機10では、流入路18から側蓋17bと駆動軸45との間に流入した高圧の気体は、圧力ポケット51内に一時貯留されたのちに、バイパス流路を通じて、ケーシング17内において流入路よりも低圧の領域に供給される。
すなわち、圧力ポケット51がバッファとして機能するので、圧力ポケット51よりも側蓋17bの外側に気体が流入しにくくなり、接触シール52による側蓋17bと駆動軸45との間の封止をより良好に行うことができる。
Further, in the centrifugal compressor 10, the high-pressure gas that has flowed in between the side lid 17 b and the drive shaft 45 from the inflow path 18 is temporarily stored in the pressure pocket 51 and then passed through the bypass channel 17. In the inside, it is supplied to the region of lower pressure than the inflow path.
That is, since the pressure pocket 51 functions as a buffer, gas is less likely to flow to the outside of the side cover 17b than the pressure pocket 51, and the sealing between the side cover 17b and the drive shaft 45 by the contact seal 52 is better. Can be done.

以上、本発明の遠心圧縮機の各実施形態について詳細に説明してきたが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。   As mentioned above, although each embodiment of the centrifugal compressor of this invention has been described in detail, this invention is not limited to each said embodiment.

本発明の一実施形態にかかる遠心圧縮機の要部を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the principal part of the centrifugal compressor concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる遠心圧縮機のベーン駆動装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vane drive device of the centrifugal compressor concerning one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 遠心圧縮機
11 主軸
12 羽根車
17 ケーシング
18 流入路
32 吸込ベーン
33 ベーン駆動装置
44 ギア駆動装置(駆動装置本体)
45 駆動軸
51 圧力ポケット
52 接触シール
O 主軸の軸線
揺動軸線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Centrifugal compressor 11 Main axis | shaft 12 Impeller 17 Casing 18 Inflow path 32 Suction vane 33 Vane drive device 44 Gear drive device (drive device main body)
45 Drive shaft 51 Pressure pocket 52 Contact seal O Spindle axis O 1 Oscillation axis

Claims (2)

主軸と、該主軸に取り付けられた羽根車と、前記主軸及び前記羽根車を収容するケーシングとを有し、該ケーシングが、圧縮対象の気体を前記羽根車に供給する流入路を有しており、前記主軸を介して前記羽根車を回転駆動することで前記羽根車に供給された気体に遠心力を与えて該気体を圧縮する遠心圧縮機であって、
前記流入路内に複数配置されてそれぞれ前記主軸の軸線に平行な揺動軸線回りに揺動することで前記流入路の断面積を調整する吸込ベーンと、
該各吸込ベーンを前記揺動軸線回りに揺動させるベーン駆動装置とを有し、
該ベーン駆動装置は、前記ケーシング外に設けられた駆動装置本体と、
前記ケーシングに挿通されて前記駆動装置本体の駆動力を前記吸込ベーンに伝達する駆動軸とを有しており、
前記ケーシングには、前記駆動軸との間に流れ込んだ気体を前記ケーシング内の前記流入路よりも低圧となる領域に供給するバイパス流路が設けられ、
前記ケーシングと前記駆動軸との間には、前記バイパス流路の入口よりも前記ケーシングの外側の位置に、前記ケーシングと前記駆動軸との間を封止する接触シールが設けられている遠心圧縮機。
A main shaft, an impeller attached to the main shaft, and a casing that accommodates the main shaft and the impeller, and the casing includes an inflow path that supplies gas to be compressed to the impeller. A centrifugal compressor that compresses the gas by applying centrifugal force to the gas supplied to the impeller by rotationally driving the impeller through the main shaft;
A plurality of suction vanes which are arranged in the inflow path and adjust the cross-sectional area of the inflow path by swinging around a swing axis parallel to the axis of the main shaft;
A vane drive device that swings each suction vane around the swing axis,
The vane drive device includes a drive device body provided outside the casing;
A drive shaft that is inserted through the casing and transmits the drive force of the drive device main body to the suction vane;
The casing is provided with a bypass flow path for supplying gas flowing between the drive shaft and a region having a lower pressure than the inflow path in the casing,
A centrifugal seal is provided between the casing and the drive shaft at a position outside the casing with respect to the inlet of the bypass flow path to seal between the casing and the drive shaft. Machine.
前記ケーシングには、前記駆動軸との間に流れ込んだ気体を一時貯留する圧力ポケットが設けられており、
前記バイパス流路の入口が、前記圧力ポケット内に開口している請求項1記載の遠心圧縮機。
The casing is provided with a pressure pocket for temporarily storing gas flowing between the drive shaft and the casing.
The centrifugal compressor according to claim 1, wherein an inlet of the bypass channel is opened in the pressure pocket.
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