JP2010127245A - 遠心圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ケーシング1と、このケーシング1内に支持された回転軸5と、この回転軸5に設けられて流体Eを圧縮するインペラ6と、このインペラ6と前記ケーシング1とが形成する流路Rに洗浄液を噴射する洗浄液噴射装置20とを備える遠心圧縮機Aであって、液体噴射装置20は、ケーシング1の小径部とインペラ6との隙間に向けて周方向における複数箇所から前記洗浄液を噴射する第一噴射部21と、インペラ6に圧縮された流体Eの上流側から下流側に向けて周方向における複数箇所から前記洗浄液を噴射する第二噴射部22とを備えることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
また、上記洗浄液の分布が均一とならないために、流路に付着・堆積した汚れ等の除去し切れずに、必要以上の洗浄液を注入しなければならず、不経済であり、また、ガスに対する洗浄液の混合比が増大してしまうという問題があった。
(1)流路に対して洗浄液を均一に分布させる。
(2)流路に付着・堆積する汚れや熱反応生成物を均一に除去・抑制すると共に、冷却効果を均一的に得る。
(3)必要最低限の洗浄液を用いて、流体に対する洗浄液の混合比を低減させる。
すなわち、本発明は、ケーシングと、このケーシング内に支持された回転軸と、この回転軸に設けられて流体を圧縮するインペラと、このインペラと前記ケーシングとが形成する流路に洗浄液を噴射する洗浄液噴射装置とを備える遠心圧縮機であって、前記液体噴射装置は、前記ケーシングの小径部と前記インペラとの隙間に向けて周方向における複数箇所から前記洗浄液を噴射する第一噴射部と、前記インペラに圧縮された流体の上流側から下流側に向けて周方向における複数箇所から前記洗浄液を噴射する第二噴射部とを備えることを特徴とする。
すなわち、第一噴射部がインペラの入口直前で直接的に洗浄液を噴射するので、軸方向において、インペラの入り口からインペラ最外周部(出口)まで到達する洗浄液の割合が多くなり、洗浄液をインペラ全体及び下流側に行き渡らせることができる。
一方、第二噴射部がインペラに圧縮された流体の上流側から下流側に向けて洗浄液を噴射するので、軸方向において、洗浄液がケーシングに衝突・付着せずに下流側に流れていく。これにより、洗浄液がケーシングに衝突することによるエロージョンの発生が抑制されると共にインペラの下流側において効率的に洗浄液を行き渡らせることができる。
さらに、第一噴射部及び第二噴射部が複数箇所から洗浄液を噴射するので、周方向において、インペラ全体に洗浄液を行き渡らせることができる。
従って、流路に対して洗浄液を均一に分布することができる。
よって、流路に付着・堆積する汚れや熱反応生成物を均一に除去・抑制することができると共に、冷却効果を均一的に得ることができる。また、流路に対して洗浄液を均一に分布させることができるので、不必要に洗浄液を用いることなく、ガスに対する洗浄液の混合比を低減させることができる。
この構成によれば、第一噴射部が、径方向に洗浄液を噴射する径方向噴射体を備えるので、洗浄液の配管を短く構成することができ、簡素な構成でケーシングの小径部とインペラとの隙間に向けて洗浄液を噴射することが可能になる。さらに、インペラ入口の曲がり部で剪断による粒子の微細化が進むので、エロージョンの発生を抑制することができると共に、流体の流れに随伴し易くすることができる。
この構成によれば、第一噴射部が、軸方向に洗浄液を噴射する軸方向噴射体を備えるので、流体がインペラを通過する際に径方向内方に向かう慣性に関わらず、インペラ外周側にも洗浄液を到達し易くすることができる。
この構成によれば、第二噴射部が、インペラの最外周部から径方向外方に向けて流れる前記流体と斜めに交差する方向に前記洗浄液を噴射する斜方向噴射体を備えるので、流体の昇温が激しく熱反応生成物が多いインペラ出口近傍に直接的に洗浄液を噴射することができる。これにより、洗浄効果及び冷却効果を効率的に高めることができる。
この構成によれば、第二噴射部が、リターンベンド部の下流側に設けられ、径方向内方に向けて洗浄液を噴射するリターンベンド噴射体を備えるので、洗浄液がケーシングに衝突・付着せずに径方向内方に向かう流路に流れていく。これにより、洗浄液がケーシングに衝突することによるエロージョンの発生が抑制されると共に径方向内方に向かう流路において効率的に洗浄液を行き渡らせることができる。
この構成によれば、第一噴射部及び第二噴射部のうち少なくとも一方が洗浄液を噴霧するので、エロージョンの発生の抑制効果をより高めることができる。
この構成によれば、制御部が、上流側に位置する前記噴射体から下流側へ位置する前記噴射体に向けて各噴射量を次第に減少させるので、流体の昇温の幅が大きく熱反応生成物が多い上流側に洗浄液を多く噴射すると共に、昇温の幅が小さい下流側に洗浄液を少なく噴射する。これにより、流路の各部分の洗浄液の必要量に応じて、洗浄液を噴射するので、不必要に洗浄液を用いることなく、流体に対する洗浄液の混合比を低減させることができる。
この構成によれば、前記制御部が洗浄液の総量を流体の量に対して所定の比率に制限するので、流体に対する洗浄液の混合比を所定の範囲に制限して所望の品質の流体を得ることができる。
(第一実施形態)
図1は、本発明の第一実施形態に係る遠心圧縮機Aの概略構成断面図である。
図1に示すように、遠心圧縮機Aは、エチレン原料ガスEの圧縮に用いられるものであり、エチレン原料ガスEの吸込口2A,2Bと排出口3とが形成されたケーシング1と、両端部が軸受4A,4Bに支持されてケーシング1内を挿通する回転軸5と、この回転軸5に取付られた複数のインペラ6と、これら複数のインペラ6とケーシング1とで構成されるエチレン原料ガスEの流路に洗浄液Wを噴霧する洗浄液噴霧装置20とを備えている。
すなわち、この遠心圧縮機Aは、ケーシング1の両端側に形成された吸込口2A,2Bから吸い込んだエチレン原料ガスEを、ケーシング1の内部における一端側と他端側とで圧縮して、ケーシング1の中央に形成された排出口3から排出するように構成されている。
インペラ6は、軸方向の一方側に進むにつれて漸次に径が大きくなるように形成されたハブ6aに羽根6bが複数形成され、この羽根6bの外周部を周方向に覆うようにシュウラド6cが接合された構成となっている。
ディフューザ通路13は、ケーシング1のディフューザ前壁13aと、ケーシング1に取付けられている隔壁部材1eのディフューザ後壁13bとにより画成されている。このディフューザ通路13は、第一段目及び第二段目のものがリターンベンド通路14に連通しており、第三段目のものが排出部1c(図1参照)に連通している。
四つの径方向噴霧体21aは、軸線Pを中心にして等間隔環状配置されたものであり、それぞれ第一段目の吸込通路11に向けて径方向外方から内方に向けて洗浄液Wを噴霧する。より具体的には、各径方向噴霧体21aは、軸線Pに直交する断面において、約115度の噴射角で、隣接する径方向噴霧体21aと一部が重複するように噴霧する。
径方向噴霧体21aは、ケーシング1を貫通する配管と洗浄液Wを噴霧可能なノズルとから構成されている。
リターンベンド噴霧体22aは、図3に示すように、第一段目及び第二段目の反転通路壁14aの下流側(出口側)において、それぞれ四つずつ等間隔環状配置されている。
まず、遠心圧縮機Aを駆動し、圧縮流路Rを介して、エチレン原料ガスEが順次圧縮されていく。すなわち、エチレン原料ガスEが圧縮通路12(インペラ6)を通過すると速度エネルギと圧力エネルギが増加し、この後にエチレン原料ガスEがディフューザ通路13を通過すると上記速度エネルギが圧力エネルギに変換されて圧力が増加していく。この際、エチレン原料ガスEの昇圧の幅は、第一段目が最も大きく、第三段目が最も小さい。
このエチレン原料ガスEの昇温に伴って、エチレン原料ガスEからポリマーが生成されてケーシング1やインペラ6に付着していく。この際、ポリマーの付着の程度は、第一段目が最も多く、各段においてディフューザ通路13(特に入口側)が最も多くなる。
このポリマーの堆積に伴って、排出口3から排出されるエチレン原料ガスEの流量及び圧力が低下する。
そして、それぞれ戻り通路15を介して、第二段目、第三段目の圧縮通路12(インペラ6)に流入し、第二段目、第三段目のディフューザ通路13に流入していく。また、リターンベンド噴霧体22aが等間隔環状配置されてそれぞれ洗浄液Wを噴霧するために、周方向において、洗浄液Wが行き渡る。このようにして、戻り通路15、第二段目、第三段目の圧縮通路12及び第二段目、第三段目のディフューザ通路13に洗浄液Wが行き渡った洗浄液Wは、堆積したポリマーを溶解除去して下流側に流れていく。
すなわち、第一噴霧部21がインペラ6の直前で直接的に洗浄液Wを噴霧するので、軸方向において、圧縮通路12、ディフューザ通路13及びリターンベンド通路14まで到達する洗浄液Wの割合が多くなり、洗浄液Wを、圧縮通路12、ディフューザ通路13及びリターンベンド通路14に行き渡らせることができる。
さらに、第一噴霧部21及び第二噴霧部22が周方向において等間隔に洗浄液Wを噴霧するので、インペラ全体に洗浄液を行き渡らせることができる。
従って、圧縮流路Rに対して洗浄液Wを均一に行き渡らせることができる。
よって、圧縮流路Rに付着・堆積する汚れや熱反応生成物を均一に除去・抑制することができる。さらに、冷却効果を均一的に得ることもできる。また、圧縮流路Rに対して洗浄液Wを均一に分布させることができるので、不必要に洗浄液Wを用いることなく、ガスに対する洗浄液Wの混合比を低減させることができる。
この第一の変形例は、図4に示すように、第一噴霧部21の構成を上述した径方向噴霧体21aに代えて、軸方向噴霧体21bに変更したものである。
軸方向噴霧体21bは、導入部1bに軸線Pを中心にして四つ等間隔環状配置設されており、それぞれ一段目の吸込通路11に向けて軸方向に洗浄液Wを噴霧する。
より具体的には、各軸方向噴霧体21bは、軸方向において、インペラ6と重なる位置まで拝観が延設されており、吸込通路11に向けて軸方向に洗浄液Wを噴霧するように構成されている。
すなわち、エチレン原料ガスEが吸込通路11から圧縮通路12を通過する際に径方向内方に向かうために、このエチレン原料ガスEに洗浄液Wが随伴していると径方向内方に慣性が働くこととなる。
しかしながら、この構成によれば、軸方向噴霧体21bが軸方向に洗浄液Wを噴霧するので、上記エチレン原料ガスEの影響を受けずに、圧縮通路12の外周側にも洗浄液Wを到達し易くすることができる。
図5は、遠心圧縮機Aの第二の変形例を示す要部断面図である。
この第二の変形例は、第二噴霧部22の構成を上述したリターンベンド噴霧体22aに代えて、斜方向噴霧体22bに変更したものである。
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
図6は、本発明の第二実施形態に係る遠心圧縮機Bの概略構成断面図である。
図6に示すように、遠心圧縮機Bは、上述した遠心圧縮機Aと同様の構成の遠心圧縮機本体40と、洗浄液Wの噴霧量を調整する流量コントローラ(制御部)50とを備えている。
また、各径方向噴霧体21a及び各リターンベンド噴霧体22aの配管には、洗浄液タンクTから洗浄液Wが圧送されている。なお、この圧送には、最下流部におけるエチレン原料ガスEの圧力を上回る圧力が設定されている。
さらに、流量コントローラ50は、圧縮流路Rに供給する洗浄液Wの単位時間当たりの総量が、排出口3から排出される単位時間当たりのエチレン原料ガスEに対して所定の割合(重量比で3%)以下となるように、圧縮流路Rに供給する洗浄液Wの単位時間当たりの総量を記憶している。
まず、圧縮流路Rにエチレン原料ガスEが連続して流れると、排出口3から排出されるエチレン原料ガスEの圧力が熱分解生成物の付着により低下する。そうすると、排出口3に設けられた圧力センサ(不図示)から、この圧力を指し示す検出値が流量コントローラ50に入力される。
この一連の動作において、排出口3から排出される単位時間当たりのエチレン原料ガスEに対する洗浄液Wは、所定の割合(重量比で3%)以下の範囲内に収まっている。
その後、遠心圧縮機Bは、安定した稼働を続行する。
また、流量コントローラ50が洗浄液Wの総量をエチレン原料ガスEの量に対して所定の比率に制限するので、エチレン原料ガスEに対する洗浄液Wの混合比を所定の範囲に制限して所望の品質のエチレン原料ガスEを得ることができる。
また、上述した構成に代えて、排出口3に圧力センサを設けたが、この圧力センサを設けずに一定時間毎に洗浄液Wを圧縮流路Rに供給する構成にしてもよい。
例えば、上述した実施の形態では、洗浄液Wに溶剤を用いたが、これに代えて水を用いてもよい。このようにすることで、冷却効果を増大させることができる。
また、上述した実施の形態では、背面配列の遠心圧縮機に本発明を適用したが、インペラの向きを軸方向に統一させた型のものにも本発明を適用できるのは、当然である。
また、上述した実施の形態では、洗浄液Wを周方向の四箇所から噴霧する構成としたが、二つ以上であれば本発明の効果を十分に達成することができる。
1d…小径部
5…回転軸
6…インペラ
14…リターンベンド通路(リターンベンド部)
20…洗浄液噴霧装置(洗浄液噴射装置)
21…第一噴霧部(第一噴射部)
21a…径方向噴霧体(径方向噴射体)
21b…軸方向噴霧体(軸方向噴射体)
22…第二噴霧部(第二噴射部)
22a…リターンベンド噴霧体(リターンベンド噴射体)
22b…斜方向噴霧体(斜方向噴霧体)
50…流量コントローラ(制御部)
A,B…遠心圧縮機
E…エチレン原料ガス(流体)
P…軸線
R…圧縮流路(流路)
W…洗浄液
Claims (8)
- ケーシングと、このケーシング内に支持された回転軸と、この回転軸に設けられて流体を圧縮するインペラと、このインペラと前記ケーシングとが形成する流路に洗浄液を噴射する洗浄液噴射装置とを備える遠心圧縮機であって、
前記液体噴射装置は、前記ケーシングの小径部と前記インペラとの隙間に向けて周方向における複数箇所から前記洗浄液を噴射する第一噴射部と、
前記インペラに圧縮された流体の上流側から下流側に向けて周方向における複数箇所から前記洗浄液を噴射する第二噴射部とを備えることを特徴とする遠心圧縮機。 - 前記第一噴射部は、前記隙間に向けて径方向に前記洗浄液を噴射する軸方向噴射体を備えることを特徴とする請求項1に記載の遠心圧縮機。
- 前記第一噴射部は、前記隙間に向けて軸方向に前記洗浄液を噴射する径方向噴射体を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の遠心圧縮機。
- 前記第二噴射部は、前記インペラの最外周部から径方向外方に向けて流れる前記流体と斜めに交差する方向に前記洗浄液を噴射する斜方向噴射体を備えることを特徴とする請求項1から3のうちいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
- 前記インペラが軸方向に複数設けられ、
前記ケーシングには、上流側のインペラから径方向外方に向けて流れる前記流体を該上流側のインペラと隣接する下流側のインペラに向けるリターンベンド部が形成されて、前記流体が多段で圧縮される構成とされ、
前記第二噴射部は、前記リターンベンド部の下流側に設けられ、径方向内方に向けて前記洗浄液を噴射するリターンベンド噴射体を備えることを特徴とする請求項1から4のうちいずれか一項に記載の遠心圧縮機。 - 第一噴射部及び第二噴射部のうち少なくとも一方は、前記洗浄液を噴霧することを特徴とする請求項1から5のうちいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
- ケーシングと、このケーシング内に支持された回転軸と、この回転軸に設けられて流体を圧縮する複数のインペラと、これら複数のインペラと前記ケーシングとが形成する流路において前記複数のインペラの各上流側に設けられて洗浄液を噴射する複数の噴射体と、これら噴射体の各噴射量を調整する制御部とを備える遠心圧縮機であって、
前記制御部は、上流側に位置する前記噴射体から下流側へ位置する前記噴射体に向けて前記各噴射量を次第に減少させることを特徴とする遠心圧縮機。 - 前記制御部は、前記各噴射体から噴射される前記洗浄液の総量を、前記流体の量に対して所定の比率に制限することを特徴とする請求項7に記載の遠心圧縮機。
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