JP2756118B2 - 一軸多段遠心圧縮機 - Google Patents
一軸多段遠心圧縮機Info
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- JP2756118B2 JP2756118B2 JP62328338A JP32833887A JP2756118B2 JP 2756118 B2 JP2756118 B2 JP 2756118B2 JP 62328338 A JP62328338 A JP 62328338A JP 32833887 A JP32833887 A JP 32833887A JP 2756118 B2 JP2756118 B2 JP 2756118B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- labyrinth
- rotor
- centrifugal compressor
- slit
- stage centrifugal
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、高圧高速の一軸多段遠心圧縮機に関するも
のである。 〔従来の技術〕 従来の流体機械のラビリンス構造を、一軸多段遠心圧
縮機を例にとって説明する。第３図は一軸多段遠心圧縮
機の縦断面図を示す。吸込ノズル７から吸込まれた取扱
ガスは多段羽根車１によって順次圧縮され、吐出ノズル
８から吐き出される。羽根車出口から入口の内部リーク
はマウスラビリンス３で、段間のリークはステージラビ
リンス４で、最終段から吸込へのリークはバランスラビ
リンス６で、軸端のリークはエンドラビリンスで防ぐ構
造になっている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術では、高圧で、しかも小形高速機になる
とラビリンス部のバネ作用，ダンピング作用によって生
じる流体振動の点について配慮がなされていなかった。 即ち、第４図に示すように、ラビリンスギャップ部の
流れはロータ表面の影響を受けて回転方向成分Ｕを有す
る。この回転方向成分の流れによってラビリンスシール
部に、バネ作用とダンピング作用を持ってロータを支持
する特性が生じる。この特性は、大型機械ではロータ軸
受系の特性が支配的で無視しても問題ない。しかし高速
小形、且つ高圧機になるとロータ軸受系の特性に対し、
シール部の特性が無視し得なくなる。しかもシール部の
バネ，ダンピングはロータを旋回させる成分を持ってい
るためにロータの振動特性を不安定にする。即ち一般に
よく知られたラビリンスホワールによる不安定振動を生
じ、機械の運転を困難にしていた。 上記不具合を解決する方法として、外部からラビリン
ス室に、ロータの回転方向と逆方向に向かってガスを吐
出させる方法が公知であるが、ガスの消費による動力ア
ップや、ケーシング構造が複雑になったり、外部配管が
必要になるなどコスト的に問題があった。 本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、その目
的とするところは、外部からの吸込ガスを要せずにラビ
リンスホワールを抑制することが出来、トータルエネル
ギ損失が少なく、しかも簡単な構成のラビリンス構造を
用いた一軸多段遠心圧縮機を提供するにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記の目的を達成するため、本発明においては、複数
の環状突起と、この環状突起間に形成される溝部とを有
するラビリンス部材をケーシングに設け、複数の羽根車
が取り付けられた回転可能なロータとの間にラビリンス
を形成した一軸多段遠心圧縮機において、前記複数の環
状突起の中で、前記羽根車に最も近い側の突起に対応し
た前記ロータに、ロータの軸心に対して螺旋状にねじれ
た複数の溝及びこの溝間に形成される螺旋状にねじれた
突条とを設け、この溝のねじれ方向は、ラビリンスを漏
洩する流体の漏洩方向に関して上流側が、同下流側に対
して、ロータの回転方向に角度θだけ進相しており、こ
の角度θは、ガスの相対流れ速度ω、溝部の流速ｕとし
たときに、 ω・cosθ＞ｕ を満足することを特徴とする。 〔作用〕 上記の構成とすることにより、ラビリンスシール部の
ガスに、ロータの回転方向と逆向きの旋回成分を与える
ことができ、ラビリンスシールを用いた一軸多段遠心圧
縮機においてラビリンスホワールを抑制することができ
る。 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により説
明する。第１図は、流体機械のラビリンス部の構造の一
例として遠心圧縮機のバランスシール部に本発明を適用
した一例を示す。取扱ガスは最終羽根車１を出た後、吐
出ノズルから吐き出されるがその一部はバランスシール
部即ちバランスラビリンス６とロータ２表面とのギャッ
プを通って２次側（低圧側）部（例えば吸込ノズル）へ
流れる。バランスシール部の入口部にはロータ側に設け
たスリット（溝）11と突条13がある。このスリットはロ
ータ回転軸芯に対してラビリンスシールの高圧側が低圧
側よりも回転方向に位相進みを持つように構成してあ
る。更にそのスリット11の傾き角（位相進み量）は次の
ように決める。スリットが高圧側から低圧側に向って傾
いている角度をθとし、スリット部の周速をｕとする。
スリットを出たところでのガス流れの軸方向成分は、ラ
ビリンスの洩れ量計算式より得られた流量Ｑとスリット
部の断面積Ａとにより次式で求まる。 前記θとCmとよりスリット出口部のガスの相対流れ速
度ωは次式で得られる。 ω≒Cm/sinθ ……（２） 従ってスリット出口部でのガスの絶対流れ速度Ｃは、
（３）式で得られる。 Ｃ＝｛ω２＋u2−２ω・ｕ・cosθ｝1/2……（３） この絶対流れ速度Ｃはスリット傾き角θが（４）式を
満足するようにすればロータ回転方向と逆向きにするこ
とができる。 ω・cosθ＞ｕ ……（４） 即ち、本発明ではスリット傾き角θが（４）式を満足
するようにスリットを構成することにより、ラビリンス
シール部へのガスに、ロータ回転方向と逆向きの旋回成
分を持たせることができる。これによりラビリンスシー
ル部のロータ回転方向のバネ及びダンピング特性をなく
し、ラビリンスホワールを抑制することができる。 第２図は上記スリットをステータ側（例えばバランス
ラビリンス）に設けた一例を示す。原理的には前記の実
施例（第１図）と同じであり、前例と同様にラビリンス
シールによる不安定現象を抑制できるという効果があ
る。 〔発明の効果〕 本発明によれば、特に高速小形で高圧の流体機械のラ
ビリンスホワールを、外部からの吹込ガスなしで抑制す
ることができるので、トータルのエネルギ損失が少な
く、且つ構造が簡単で経済性に優れるという効果があ
る。
のである。 〔従来の技術〕 従来の流体機械のラビリンス構造を、一軸多段遠心圧
縮機を例にとって説明する。第３図は一軸多段遠心圧縮
機の縦断面図を示す。吸込ノズル７から吸込まれた取扱
ガスは多段羽根車１によって順次圧縮され、吐出ノズル
８から吐き出される。羽根車出口から入口の内部リーク
はマウスラビリンス３で、段間のリークはステージラビ
リンス４で、最終段から吸込へのリークはバランスラビ
リンス６で、軸端のリークはエンドラビリンスで防ぐ構
造になっている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術では、高圧で、しかも小形高速機になる
とラビリンス部のバネ作用，ダンピング作用によって生
じる流体振動の点について配慮がなされていなかった。 即ち、第４図に示すように、ラビリンスギャップ部の
流れはロータ表面の影響を受けて回転方向成分Ｕを有す
る。この回転方向成分の流れによってラビリンスシール
部に、バネ作用とダンピング作用を持ってロータを支持
する特性が生じる。この特性は、大型機械ではロータ軸
受系の特性が支配的で無視しても問題ない。しかし高速
小形、且つ高圧機になるとロータ軸受系の特性に対し、
シール部の特性が無視し得なくなる。しかもシール部の
バネ，ダンピングはロータを旋回させる成分を持ってい
るためにロータの振動特性を不安定にする。即ち一般に
よく知られたラビリンスホワールによる不安定振動を生
じ、機械の運転を困難にしていた。 上記不具合を解決する方法として、外部からラビリン
ス室に、ロータの回転方向と逆方向に向かってガスを吐
出させる方法が公知であるが、ガスの消費による動力ア
ップや、ケーシング構造が複雑になったり、外部配管が
必要になるなどコスト的に問題があった。 本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、その目
的とするところは、外部からの吸込ガスを要せずにラビ
リンスホワールを抑制することが出来、トータルエネル
ギ損失が少なく、しかも簡単な構成のラビリンス構造を
用いた一軸多段遠心圧縮機を提供するにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記の目的を達成するため、本発明においては、複数
の環状突起と、この環状突起間に形成される溝部とを有
するラビリンス部材をケーシングに設け、複数の羽根車
が取り付けられた回転可能なロータとの間にラビリンス
を形成した一軸多段遠心圧縮機において、前記複数の環
状突起の中で、前記羽根車に最も近い側の突起に対応し
た前記ロータに、ロータの軸心に対して螺旋状にねじれ
た複数の溝及びこの溝間に形成される螺旋状にねじれた
突条とを設け、この溝のねじれ方向は、ラビリンスを漏
洩する流体の漏洩方向に関して上流側が、同下流側に対
して、ロータの回転方向に角度θだけ進相しており、こ
の角度θは、ガスの相対流れ速度ω、溝部の流速ｕとし
たときに、 ω・cosθ＞ｕ を満足することを特徴とする。 〔作用〕 上記の構成とすることにより、ラビリンスシール部の
ガスに、ロータの回転方向と逆向きの旋回成分を与える
ことができ、ラビリンスシールを用いた一軸多段遠心圧
縮機においてラビリンスホワールを抑制することができ
る。 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により説
明する。第１図は、流体機械のラビリンス部の構造の一
例として遠心圧縮機のバランスシール部に本発明を適用
した一例を示す。取扱ガスは最終羽根車１を出た後、吐
出ノズルから吐き出されるがその一部はバランスシール
部即ちバランスラビリンス６とロータ２表面とのギャッ
プを通って２次側（低圧側）部（例えば吸込ノズル）へ
流れる。バランスシール部の入口部にはロータ側に設け
たスリット（溝）11と突条13がある。このスリットはロ
ータ回転軸芯に対してラビリンスシールの高圧側が低圧
側よりも回転方向に位相進みを持つように構成してあ
る。更にそのスリット11の傾き角（位相進み量）は次の
ように決める。スリットが高圧側から低圧側に向って傾
いている角度をθとし、スリット部の周速をｕとする。
スリットを出たところでのガス流れの軸方向成分は、ラ
ビリンスの洩れ量計算式より得られた流量Ｑとスリット
部の断面積Ａとにより次式で求まる。 前記θとCmとよりスリット出口部のガスの相対流れ速
度ωは次式で得られる。 ω≒Cm/sinθ ……（２） 従ってスリット出口部でのガスの絶対流れ速度Ｃは、
（３）式で得られる。 Ｃ＝｛ω２＋u2−２ω・ｕ・cosθ｝1/2……（３） この絶対流れ速度Ｃはスリット傾き角θが（４）式を
満足するようにすればロータ回転方向と逆向きにするこ
とができる。 ω・cosθ＞ｕ ……（４） 即ち、本発明ではスリット傾き角θが（４）式を満足
するようにスリットを構成することにより、ラビリンス
シール部へのガスに、ロータ回転方向と逆向きの旋回成
分を持たせることができる。これによりラビリンスシー
ル部のロータ回転方向のバネ及びダンピング特性をなく
し、ラビリンスホワールを抑制することができる。 第２図は上記スリットをステータ側（例えばバランス
ラビリンス）に設けた一例を示す。原理的には前記の実
施例（第１図）と同じであり、前例と同様にラビリンス
シールによる不安定現象を抑制できるという効果があ
る。 〔発明の効果〕 本発明によれば、特に高速小形で高圧の流体機械のラ
ビリンスホワールを、外部からの吹込ガスなしで抑制す
ることができるので、トータルのエネルギ損失が少な
く、且つ構造が簡単で経済性に優れるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本発
明の他の一実施例の説明図である。第３図は流体機械の
従来例で、１軸形遠心圧縮機の縦断面図、第４図は第３
図のバランスシール部の構造を示す拡大図である。 １……羽根車、２……ロータ、３……マウスラビリン
ス、４……ステージラビリンス、５……ケーシング、６
……バランスラビリンス、７……吸込ノズル、８……吐
出ノズル、11……スリット、12……スリット。
明の他の一実施例の説明図である。第３図は流体機械の
従来例で、１軸形遠心圧縮機の縦断面図、第４図は第３
図のバランスシール部の構造を示す拡大図である。 １……羽根車、２……ロータ、３……マウスラビリン
ス、４……ステージラビリンス、５……ケーシング、６
……バランスラビリンス、７……吸込ノズル、８……吐
出ノズル、11……スリット、12……スリット。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．複数の環状突起と、この環状突起間に形成される溝
部とを有するラビリンス部材をケーシングに設け、複数
の羽根車が取り付けられた回転可能なロータとの間にラ
ビリンスを形成した一軸多段遠心圧縮機において、前記
複数の環状突起の中で、前記羽根車に最も近い側の突起
に対応した前記ロータに、ロータの軸心に対して螺旋状
にねじれた複数の溝及びこの溝間に形成される螺旋状に
ねじれた突条とを設け、この溝のねじれ方向は、ラビリ
ンスを漏洩する流体の漏洩方向に関して上流側が、同下
流側に対して、ロータの回転方向に角度θだけ進相して
おり、この角度θは、ガスの相対流れ速度ω、溝部の流
速ｕとしたときに、 ω・cosθ＞ｕ を満足することを特徴とする一軸多段遠心圧縮機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62328338A JP2756118B2 (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | 一軸多段遠心圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62328338A JP2756118B2 (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | 一軸多段遠心圧縮機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01170702A JPH01170702A (ja) | 1989-07-05 |
| JP2756118B2 true JP2756118B2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=18209120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62328338A Expired - Lifetime JP2756118B2 (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | 一軸多段遠心圧縮機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2756118B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008149704A1 (ja) | 2007-06-06 | 2008-12-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 回転流体機械のシール装置および回転流体機械 |
| WO2008149773A1 (ja) | 2007-06-06 | 2008-12-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 回転流体機械のシール装置および回転流体機械 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004245187A (ja) * | 2003-02-17 | 2004-09-02 | Toshiba Corp | ターボ機械の非接触シール装置およびこれを用いた蒸気タービン設備 |
| JP4655123B2 (ja) * | 2008-08-07 | 2011-03-23 | 株式会社日立プラントテクノロジー | 遠心圧縮機 |
| JP5643245B2 (ja) * | 2012-02-27 | 2014-12-17 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ターボ機械 |
| FR3030648B1 (fr) * | 2014-12-19 | 2019-05-03 | Valeo Systemes De Controle Moteur | Compresseur avec systeme d’etancheite |
| JP6022006B2 (ja) * | 2015-07-01 | 2016-11-09 | 三菱重工業株式会社 | シール装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5322965U (ja) * | 1976-08-04 | 1978-02-25 | ||
| JPS5939735U (ja) * | 1982-09-06 | 1984-03-14 | アイシン精機株式会社 | タ−ボチヤ−ジヤ |
| JPS6229401U (ja) * | 1985-08-07 | 1987-02-23 |
-
1987
- 1987-12-26 JP JP62328338A patent/JP2756118B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008149704A1 (ja) | 2007-06-06 | 2008-12-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 回転流体機械のシール装置および回転流体機械 |
| WO2008149773A1 (ja) | 2007-06-06 | 2008-12-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 回転流体機械のシール装置および回転流体機械 |
| US8328510B2 (en) | 2007-06-06 | 2012-12-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Sealing device for rotary fluid machine, and rotary fluid machine |
| US8444379B2 (en) | 2007-06-06 | 2013-05-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Sealing device for rotary fluid machine, and rotary fluid machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01170702A (ja) | 1989-07-05 |
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