JP3870612B2

JP3870612B2 - Damping bearing and multistage centrifugal compressor using the same

Info

Publication number: JP3870612B2
Application number: JP17629799A
Authority: JP
Inventors: 秀明折笠; 勝昭菊地; 博美小林; 哲也桑野; 和夫武田
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1999-06-23
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2019-06-23
Also published as: JP2001003893A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多段遠心圧縮機およびそれに用いられる減衰軸受に係り、特に高速小型化を図った多段遠心圧縮機およびそれに用いられる減衰軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転機械を高速化して小型化することは、大型の回転機械では常に求められる課題である。回転機械を高速化すると、回転機械のロータの危険速度を超えて運転しなければならなくなる。現在では、１次の危険速度を超えて運転することは普通に行われており、２次以上の高次の危険速度を超えて運転する必要まで生じている。このような高速回転を実現するのに好適な軸受として、ロータを支持する軸受自体をハウジングに対して弾性支持できる、流体膜ダンパを形成する減衰軸受が知られている。このような減衰軸受の例が、実開昭55−68719号公報や、特公昭62−15774号公報に記載されている。
【０００３】
そして、実開昭55-68719号公報に記載の減衰軸受は、回転軸を支持する軸受の外周側に可動部材を設け、この可動部材の内周面と軸受の外周面間に流体膜を形成し、可動部材を外形側からばねで押す構造になっている。一方、特公昭62-15774号公報には、ロータを回転支持する軸受の外周側にかご型のばね部材を設け、このばね部材のさらに外周側であって、半径方向2個所以上に流体膜を形成可能なダンパ部材を配置している。
【０００４】
また、特開平8-121472号公報には、軸受メタルの外周を覆う軸受ハウジングの内周面に凹所を設け、この凹所に心保持部材を設けてこの心保持材の伸縮により、軸受ハウジングの内周と軸受メタルの外周との隙間を所定値にするダンパ軸受が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
回転機械の小型化のためには高速化が必須であるが、高速化すると危険速度での運転という問題が生じる。危険速度は、ロータの質量、ロータを支持する系のばねとダンピングから決定される。そして、速度の低い方から順に１次、２次、………と呼ばれている。従来は、１次を超えて運転することはあるものの、２次以上の高次の危険速度を超えて運転することはまれであった。危険速度は、質量、ばね、ダンピングで決まるから、ばねやダンピングを制御して危険速度を乗り越えることが古くから提案されており、この一方法としてばねとダンピングを２重に構成した減衰軸受がある。減衰軸受は理論上ばねとダンピングを制御できるので、理論通りに軸受を構成すれば、危険速度を超えた運転に好適である。
【０００６】
上記実開昭55−68719号公報に記載の減衰軸受では、回転力学に基づいて危険速度を超えた運転をするために、ばね部材として円筒状のかご形バネ部材を採用している。しかしながら、かご形バネ部材の端部で、内径側に設けた第１の軸受部材を支持しているので、減衰軸受全体の軸方向長さが長くなるという不具合がある。また、理論的に求めた軸受構成に実際の軸受がなっているかを、把握するのが困難である。
【０００７】
特公昭62−15774号公報に記載の減衰軸受は、上記従来技術の不具合を解消するために、減衰軸受全体の軸方向長さを短く、流体膜ダンパの長さを長くしている。そして、流体膜ダンパ面積を確保するために、流体膜ダンパを多層に形成している。この公報に記載のものは、確かに流体膜ダンパの総長が長く、流体膜ダンパの隙間を大きくすることが可能であるという利点を有する。しかしながら、流体膜ダンパを多層にしているので、流体膜ダンパの径が増大するとともに、構造が複雑になる。その結果、実際の流体膜ダンパ部の隙間の把握が困難になる。さらに、特開平8-121472号公報に記載のものは、心保持部材により軸受の位置を自動的に保持できるが、この位置が設計値に相当するかの把握が困難であり、軸受の性能を運転前に把握することが困難である。
【０００８】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は多段遠心圧縮機に用いられる減衰軸受を簡単、かつコンパクト化して、遠心圧縮機の構造を簡単化することにある。本発明の他の目的は、多段遠心圧縮機に用いられる減衰軸受の分解および組立を容易にして、多段遠心圧縮機を安価にすることにある。本発明のさらに他の目的は、多段遠心圧縮機に用いられる減衰軸受のダンパ部隙間管理を容易にして、多段遠心圧縮機の信頼性を向上させることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の第１の特徴は、回転軸（１０）と、この回転軸に取付けられた複数枚の遠心羽根車（２４）と、前記回転軸を支承する軸受（１２）と、これら回転軸と遠心羽根車と軸受とを収容するケーシング（２８）とを備えた多段遠心圧縮機において、前記軸受は、回転軸に対向して設けられ回転軸との間に第１の潤滑部を形成するティルティングパッド型軸受（８）と、このティルティングパッド型軸受の外周側に配置されティルティングパッド型軸受との間に第２の潤滑部（３３）を形成する減衰軸受とを備え、前記ティルティングパッド型軸受は外周側にパッド（８ａ）部を保持するリング状のインナーホルダー（５）を有し、前記減衰軸受は、籠型ばね（３）とこの籠型ばねの内径側に位置する円筒状のホルダー（４）とこの籠型ばねの外径側に配置され籠型ばねを保持するインナーハウジング（２）とを有し、この籠型ばねの軸方向両端部にフランジ（３ｂ、３ｃ）を形成し、機外側のフランジに前記インナーハウジングおよび前記ホルダーとを固定し、機内側のフランジに前記インナーホルダーを固定し、前記機外側のフランジに着脱可能なサイドプレート（７）を設けて前記第２の潤滑部を側面から覆い、このサイドプレートを脱着することにより前記ティルティングパッド型軸受の外周面と前記ホルダーの内周面間に形成される隙間を機外側から調整可能にしたものである。
【００１０】
そして好ましくは、前記ホルダーの内周側または前記インナーホルダーの外周側を楕円状に形成し、前記ホルダーの周方向取付け位置を変化させれば前記第２の潤滑部の隙間が調整されるようにしたものである。
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の第２の特徴は、１本の軸に多数の羽根車が配置された多段遠心圧縮機のロータを回転支持するものであって、回転軸に対向して設けられ回転軸との間に第１の潤滑部を形成するティルティングパッド型軸受の外周側に配置されティルティングパッド型軸受との間に第２の潤滑部を形成する減衰軸受において、籠型ばね（３）と、この籠型ばねの内径側に位置する円筒状のホルダー（４）と、この籠型ばねの外径側に配置され籠型ばねを保持するインナーハウジング（２）とを設け、この籠型ばねの軸方向両端部にフランジ（３ｂ、３ｃ）を形成し、機外側のフランジに前記インナーハウジングおよび前記ホルダーとを固定する固定手段を取り付け、機内側のフランジにティルティングパッド型軸受を固定する固定手段を取り付け、前記機外側のフランジに着脱可能なサイドプレート（７）を設けて前記第２の潤滑部を側面から覆い、このサイドプレートを脱着することにより前記ティルティングパッド型軸受の外周面と前記ホルダーの内周面間に形成される隙間を機外側から調整可能であり、前記ティルティングパッド型軸受の外周面と前記ホルダーの内周面とで形成される第２の潤滑部の軸方向の中間部分に、周方向に連通する油ダムを設けたものである。
【００１２】
そして好ましくは、前記油ダムに連通し、半径方向外方に延びた複数の給油孔を設けたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を、図面を用いて説明する。図１は、減衰軸受の詳細断面図であり、図３は図１のＡ−Ａ断面図、図４はこの減衰軸受の構成要素である籠形ばね部材の鳥瞰図である。また、図２は、この減衰軸受を備えた一軸多段遠心圧縮機の縦断面図である。
【００１６】
図２に示したように、多段遠心圧縮機の一つである一軸多段遠心圧縮機では、回転軸１０に複数枚の遠心または斜流羽根車２４が取付けられている。各羽根車の下流側には、各羽根車を出た流れを整流するとともに、圧力回復させる羽根付きディフューザ２３が形成されている。ディフューザを出た作動ガスは、リターンベンドを有するリターン流路２５で整流され、次段羽根車の吸込み側へ流入する。これにより、初段羽根車の上流側に設けられた吸込み口２１から吸込まれた作動ガスは、各羽根車２４で運動エネルギーを与えられ、ディフューザ２３で圧力エネルギーに変換されて昇圧し、最終段の羽根車の下流側に設けられた吐出口２から需要元へと送られる。
【００１７】
羽根車２４と回転軸１０を含むロータは、その端部近傍２個所でラジアル軸受１２により回転支持される。また、ロータに形成されたスラストカラー２６に対向して設けられたスラスト軸受１３により、作動ガスの流動に伴い発生するスラスト力を支持している。各ラジアル軸受１２より機内側には、作動ガスの機外への漏出及び大気の機内側への流入を防止するために、シール装置１１が配置されている。ラジアル軸受１２とスラスト軸受１３の静止部、ディフューザを形成するインナーケーシング２７等は、ケーシング２８内に収容されている。
【００１８】
代表的な一軸多段遠心圧縮機では、回転軸１０の直径が８０〜１４０ｍｍであり、この回転軸１０を定格回転速度１５００ｒｐｍで運転する。圧縮される作動ガスは、エチレンガス、二酸化炭素ガス等であり、主として化学プラントで使用される。そのため、作動ガスの中には有毒のものや可燃性のもの等、圧縮機からの漏れを防止する必要がある場合が多い。また、軸受等の潤滑部に供給される潤滑油へ圧縮機から作動ガスが漏れるのをも防止する必要がある。この理由からシール装置１１にはドライガスシール等が用いられる。
【００１９】
ところで、一軸多段遠心圧縮機は、１本の回転軸に多数の羽根車を取付けているので、コンパクトに構成できる利点を有しているが、羽根車の数が増えれば増えるだけ、回転軸の軸方向長さが増大する。また、コンパクトにするために、回転軸を高速で回転させることが望ましい。回転軸の軸方向長さが長くなるとロータの危険速度は低下する。一方、高速で回転させれば、危険速度の近傍もしくは危険速度を超えた回転速度でロータを運転させる必要が生じる。そこで、ロータとこれを支持する軸受とを質量、ばね、減衰系と考えて、ばね定数及び減衰係数を制御して、危険速度を回避または危険速度での運転を速やかに終えるようにする方法が提案されている。その一例が、減衰軸受である。
【００２０】
減衰軸受では、ロータを通常の軸受で支持し、その通常の軸受をさらに油膜を介して支持している。この詳細を図１および図３により説明する。図１は、軸受部の詳細縦断面図であり、図３は図１のＡ−Ａ断面矢視図である。回転軸１０は、その外径側を複数枚、ここでは５枚のティルティングパッド型軸受８で支持されている。ティルティングパッド型軸受８のパッド８ａの内周側と回転軸１０間には、潤滑油が供給されている。ティルティングパッド型軸受８の外周側には、このティルティングパッド型軸受のパッド８ａを回転軸との間に適正な隙間をもって保持するための円筒形のインナーホルダー５が配置されている。
【００２１】
インナーホルダー５のさらに外周側には、ホルダー４が配置されている。このホルダー４とインナーホルダー５間にはわずかに隙間３３が形成されており、流体膜ダンパを形成する。この隙間（潤滑面）３３には、ホルダー４の外方から潤滑油が供給される。そのため、ホルダー４の軸方向中間部には潤滑油供給用の貫通穴９ｄ及び周方向に連続する溝９ｇが形成されている。ホルダー４の一端側には、図４に詳細を示す籠型ばね３がボルト３５で固定されている。
【００２２】
籠型ばね３は、図４で上面（図１の左側）のフランジ部３ｂと、図４で下面（図１の右側）のフランジ部３ｃと、これらを接続する柱状部３ａとを有しており、これらを一体に形成している。柱状部３ａの断面積および本数を増減することにより、籠型ばね３のばね定数を所定値に設定し、減衰軸受として作用させることを可能にする。たとえば、柱状部の本数を１６本から３２本に変えると、ばね定数を２５ｋＮ／ｍｍから１００ｋＮ／ｍｍに変化させることが可能である。
【００２３】
籠型ばね３のさらに外周側にはインナーハウジング２が、このインナーハウジング２のさらに外周側にはハウジング１が配置されている。そして、ハウジング１は、ケーシング２８に取付けられている。籠型ばね３の両フランジ側には、サイドプレート６がボルト３６でインナーハウジング２に、サイドプレート７が籠型ばね３のフランジ３ｃ及びホルダー４を介在させてボルト３４でインナーハウジング２に取付けられている。
【００２４】
インナーハウジング２とハウジング１間には潤滑油を保持する潤滑油溜り９ｂが周方向に形成されており、この潤滑油溜り９ｂに溜まった潤滑油を潤滑面３３に導くために、インナーハウジングの軸方向中間部複数箇所に、径方向に貫通する穴９ｃが形成されている。ハウジング１に形成した潤滑油路９aから導かれた潤滑油は、潤滑油溜り９ｂに溜まった後、貫通穴９ｃを経て籠型ばね３の柱状部３a間の隙間からホルダー４に形成された貫通穴９ｄに導かれ、潤滑面３３に供給される。潤滑面を潤滑した潤滑油は、さらにティルティングパッド型軸受８部に導かれ、サイドプレートの周方向複数箇所に設けられた排油路９ｆから排油される。なお、サイドプレートの内周側には周方向に連続する溝９eが形成されており、ティルティングパッド型軸受８を潤滑した潤滑油を一旦この溝９eに集めている。潤滑油は、この溝９eに連通した排油路９ｆから機外へ排油される。
【００２５】
このように構成した本実施例による減衰軸受では、潤滑面３３の隙間調整を以下のように行う。サイドプレート７を除くすべての軸受部品を組み立てた後、潤滑面３３の隙間を直接測定する。測定方法としては隙間ケージを使う方法、潤滑面３３の一部に変位センサーを埋め込む方法、光学センサーで隙間を測る方法等がある。
【００２６】
これらはいずれの方法を用いてもよい。周方向の数箇所の隙間を測定し、それらが許容値内であれば、サイドプレート７をボルト３４で止める。もし、測定結果が所定範囲内にないときは、たとえばホルダー４の周方向位置を変化させる。ホルダー４の内周側は真円からわずかに楕円状にしているので、適度な隙間になる周方向位置が求められる。なお、ホルダーを真円にして、インナーホルダー４の外周側を楕円状にしてもよい。また、双方を楕円状にしてもよい。潤滑面の隙間が所定値にならないときは当然、インナーホルダーやホルダーを追加工等し、この隙間を確保するようにする。
【００２７】
本実施例によれば、組立てた状態の軸受面の隙間を軸端側から測定することができるので、減衰軸受の潤滑面の隙間調整が容易になり、減衰軸受の性能把握が容易になる。また、構造が極めて簡単でコンパクトであるから、製造工数が低減し、信頼性も向上する。さらに、籠型ばねと潤滑面３３を構成する部品だけを単独に分解または組立るだけで、減衰軸受のダンパ隙間の調整が可能となる。したがって、軸受部だけを予め調整できるので、作業性が向上する。
【００２８】
上記実施例においては、回転軸１０を支持する軸受をティルティングパッド型軸受としたが、本発明はこれに限るものではなく、真円軸受や１円弧軸受、２円弧軸受、転がり軸受等であってもよい。いずれの軸受を用いても、上記実施例同様に、軸受を保持するインナーホルダー５の外周面とホルダー４の内周面間に形成される潤滑面３３の隙間を軸方向の一端側から測定できるようにすればよい。
【００２９】
減衰軸受を使用することにより、従来は不可能であった高速の領域においても圧縮機を運転することができる。その結果、圧縮機を高速化および小型化することができる。この様子を図５に示す。従来の軸受では一次の危険速度で５０μｍ、二次の危険速度で１５０μｍ程度のロータの振動振幅が、それぞれ１０μｍ、２０μｍ以下に低下し、高速回転を容易に実現できた。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、遠心圧縮機及びそれに用いる減衰軸受において、第1の軸受部材と第2の軸受部材の隙間を調整可能または測定可能にしたので、軸受の性能把握が容易になる。また、本発明によれば、減衰軸受の構造が簡単でコンパクトであり、安価になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る減衰軸受の一実施例の縦断面図。
【図２】本発明に係る流体機械の一実施例の縦断面図。
【図３】図１のＡ−Ａ断面矢視図。
【図４】籠型ばねの斜視図。
【図５】本発明の効果を説明する図。
【符号の説明】
１…ハウジング、２…インナーハウジング、３…籠型ばね、４…ホルダー、５…インナーホルダー、６…サイドプレート、７…サイドプレート、８…ティルティングパッド型軸受、９ａ〜９ｇ…潤滑油経路、１０…回転軸、１１…多段形遠心圧縮機シール部、１２…多段形遠心圧縮機（ラジアル）軸受部、１３…多段形遠心圧縮機スラスト軸受部、３３…潤滑面（隙間）、３１、３４、３５、３６…ボルト（固定手段）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multistage centrifugal compressor and a damping bearing used therefor, and more particularly to a multistage centrifugal compressor designed for high speed and downsizing and a damping bearing used therefor.
[0002]
[Prior art]
Increasing the speed of rotating machines and downsizing them is always a challenge for large rotating machines. When the speed of the rotating machine is increased, it is necessary to operate exceeding the critical speed of the rotor of the rotating machine. At present, it is common practice to drive beyond the first critical speed, and there is a need to operate beyond the second or higher critical speed. As a bearing suitable for realizing such high-speed rotation, a damping bearing that forms a fluid film damper that can elastically support the bearing itself that supports the rotor with respect to the housing is known. Examples of such a damped bearing are described in Japanese Utility Model Publication No. 55-68719 and Japanese Patent Publication No. 62-15774.
[0003]
In the damping bearing described in Japanese Utility Model Publication No. 55-68719, a movable member is provided on the outer peripheral side of the bearing that supports the rotating shaft, and a fluid film is formed between the inner peripheral surface of the movable member and the outer peripheral surface of the bearing. The movable member is pushed by a spring from the outer side. On the other hand, in Japanese Patent Publication No. 62-15774, a cage-type spring member is provided on the outer peripheral side of a bearing that rotatably supports the rotor, and a fluid film is further provided on two or more radial directions on the outer peripheral side of the spring member. A damper member that can be formed is disposed.
[0004]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-121472 discloses a bearing housing in which a recess is provided in the inner peripheral surface of a bearing housing that covers the outer periphery of the bearing metal, and a core holding member is provided in the recess and the core holding material is expanded and contracted. The damper bearing which makes the clearance gap between the inner periphery of this and the outer periphery of a bearing metal a predetermined value is described.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Although speeding up is essential for downsizing of rotating machinery, there is a problem of operation at a dangerous speed when speeding up. The critical speed is determined from the mass of the rotor, the springs and damping of the system that supports the rotor. And they are called primary, secondary, ... in order from the lowest speed. Conventionally, although driving beyond the first order, it was rare to operate beyond the second or higher critical speed. Since the critical speed is determined by the mass, spring, and damping, it has long been proposed to overcome the critical speed by controlling the spring and damping. One method of this is a damped bearing with a double spring and damping configuration. . Since the damping bearing can theoretically control the spring and damping, if the bearing is configured according to theory, it is suitable for operation exceeding the critical speed.
[0006]
In the damping bearing described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 55-68719, a cylindrical cage spring member is employed as a spring member in order to perform operation exceeding the critical speed based on rotational dynamics. However, since the first bearing member provided on the inner diameter side is supported by the end portion of the squirrel-cage spring member, there is a problem that the axial length of the entire damping bearing becomes long. It is also difficult to grasp whether the actual bearing is in the theoretically determined bearing configuration.
[0007]
In the damping bearing described in Japanese Patent Publication No. 62-15774, the axial length of the entire damping bearing is shortened and the length of the fluid film damper is lengthened in order to eliminate the problems of the prior art. In order to secure the area of the fluid film damper, the fluid film damper is formed in multiple layers. The thing described in this publication has the advantage that the total length of the fluid film damper is certainly long and the gap between the fluid film dampers can be increased. However, since the fluid film damper is multi-layered, the diameter of the fluid film damper increases and the structure becomes complicated. As a result, it becomes difficult to grasp the gap in the actual fluid film damper portion. Further, in the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-121472, the position of the bearing can be automatically held by the core holding member, but it is difficult to grasp whether this position corresponds to the design value, and the performance of the bearing is reduced. It is difficult to grasp before driving.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to simplify the structure of a centrifugal compressor by simplifying and reducing the size of a damping bearing used in a multistage centrifugal compressor. Another object of the present invention is to facilitate the disassembly and assembly of the damping bearing used in the multistage centrifugal compressor and to make the multistage centrifugal compressor inexpensive. Still another object of the present invention is to facilitate the management of the damper clearance of a damping bearing used in a multistage centrifugal compressor and improve the reliability of the multistage centrifugal compressor.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first feature of the present invention is that a rotating shaft (10), a plurality of centrifugal impellers (24) attached to the rotating shaft, and a bearing (12) supporting the rotating shaft. ), And a casing (28) that accommodates the rotary shaft, the centrifugal impeller, and the bearing, the bearing is provided to face the rotary shaft and is first between the rotary shaft and the rotary shaft. Tilting pad type bearing (8) that forms a lubricating part of the bearing and a damping bearing that forms a second lubricating part (33) between the tilting pad type bearing and the tilting pad type bearing disposed on the outer peripheral side of the tilting pad type bearing The tilting pad type bearing has a ring-shaped inner holder (5) for holding the pad (8a) portion on the outer peripheral side, and the damping bearing comprises a saddle spring (3) and the saddle spring. A cylindrical hole located on the inner diameter side of -(4) and an inner housing (2) arranged on the outer diameter side of the saddle spring to hold the saddle spring, and flanges (3b, 3c) are formed at both axial ends of the saddle spring. The inner housing and the holder are fixed to the flange on the outer side of the machine, the inner holder is fixed to the flange on the inner side of the machine, and a detachable side plate (7) is provided on the flange on the outer side of the machine. The gap formed between the outer peripheral surface of the tilting pad type bearing and the inner peripheral surface of the holder can be adjusted from the outside of the machine by covering the lubrication part of this side from the side and detaching the side plate.
[0010]
Preferably, the inner circumferential side of the holder or the outer circumferential side of the inner holder is formed in an elliptical shape, and the clearance between the second lubrication parts is adjusted by changing the circumferential mounting position of the holder. It is a thing.
[0011]
In order to achieve the above object, the second feature of the present invention is that the rotor of a multistage centrifugal compressor in which a number of impellers are arranged on one shaft is rotatably supported. In a damping bearing that is disposed on the outer peripheral side of a tilting pad type bearing that forms a first lubrication part between the rotating shaft and that forms a second lubrication part between the tilting pad type bearing, A spring (3), a cylindrical holder (4) positioned on the inner diameter side of the saddle spring, and an inner housing (2) that is disposed on the outer diameter side of the saddle spring and holds the saddle spring are provided. The flanges (3b, 3c) are formed at both axial ends of the saddle spring, and a fixing means for fixing the inner housing and the holder is attached to the flange on the outside of the machine, and the tilting pad type is attached to the flange on the machine inside Fix the bearing And a side plate (7) that can be attached to and detached from the flange on the outside of the machine to cover the second lubrication part from the side, and by removing the side plate, the outer periphery of the tilting pad type bearing is provided. A gap formed between the outer peripheral surface of the holder and the inner peripheral surface of the holder can be adjusted from the outside of the machine, and a second lubricating portion formed by the outer peripheral surface of the tilting pad type bearing and the inner peripheral surface of the holder An oil dam communicating in the circumferential direction is provided in an intermediate portion in the axial direction .
[0012]
Preferably, a plurality of oil supply holes that communicate with the oil dam and extend outward in the radial direction are provided .
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a detailed sectional view of the damping bearing, FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1, and FIG. 4 is a bird's-eye view of a hook-shaped spring member which is a component of the damping bearing. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a single-shaft multistage centrifugal compressor provided with the damping bearing.
[0016]
As shown in FIG. 2, in a single-shaft multistage centrifugal compressor which is one of multistage centrifugal compressors, a plurality of centrifugal or mixed flow impellers 24 are attached to the rotary shaft 10. On the downstream side of each impeller, there is formed a vaned diffuser 23 that rectifies the flow exiting each impeller and recovers the pressure. The working gas exiting the diffuser is rectified in the return flow path 25 having a return bend and flows into the suction side of the next stage impeller. Thus, the working gas sucked from the suction port 21 provided on the upstream side of the first stage impeller is given kinetic energy by each impeller 24, converted into pressure energy by the diffuser 23, and then increased in pressure. It is sent from the discharge port 2 provided on the downstream side of the impeller to the demand source.
[0017]
The rotor including the impeller 24 and the rotating shaft 10 is rotatably supported by the radial bearing 12 at two locations near the end thereof. In addition, a thrust bearing 13 provided facing the thrust collar 26 formed on the rotor supports a thrust force generated with the flow of the working gas. A seal device 11 is arranged on the inner side of each radial bearing 12 in order to prevent leakage of working gas to the outside of the machine and inflow of atmosphere to the inner side of the machine. A stationary portion of the radial bearing 12 and the thrust bearing 13, an inner casing 27 that forms a diffuser, and the like are accommodated in a casing 28.
[0018]
In a typical single-shaft multistage centrifugal compressor, the diameter of the rotary shaft 10 is 80 to 140 mm, and the rotary shaft 10 is operated at a rated rotational speed of 1500 rpm. The working gas to be compressed is ethylene gas, carbon dioxide gas or the like, and is mainly used in chemical plants. For this reason, it is often necessary to prevent leakage from the compressor, such as toxic and flammable working gases. Moreover, it is necessary to prevent the working gas from leaking from the compressor to the lubricating oil supplied to the lubricating part such as a bearing. For this reason, a dry gas seal or the like is used for the sealing device 11.
[0019]
By the way, the single-shaft multi-stage centrifugal compressor has an advantage that it can be made compact because a large number of impellers are attached to a single rotating shaft. However, as the number of impellers increases, Axial length increases. Further, in order to make it compact, it is desirable to rotate the rotating shaft at a high speed. As the axial length of the rotating shaft increases, the critical speed of the rotor decreases. On the other hand, if it is rotated at a high speed, it becomes necessary to operate the rotor at a rotational speed that is close to or exceeds the critical speed. Therefore, the rotor and the bearing supporting the rotor are considered as a mass, a spring, and a damping system, and the spring constant and the damping coefficient are controlled to avoid the dangerous speed or finish the operation at the dangerous speed quickly. Proposed. One example is a damping bearing.
[0020]
In the damping bearing, the rotor is supported by a normal bearing, and the normal bearing is further supported via an oil film. The details will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a detailed longitudinal sectional view of the bearing portion, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA in FIG. The rotating shaft 10 is supported by a plurality of, here five, tilting pad type bearings 8 on the outer diameter side. Lubricating oil is supplied between the inner peripheral side of the pad 8 a of the tilting pad type bearing 8 and the rotary shaft 10. A cylindrical inner holder 5 is disposed on the outer peripheral side of the tilting pad type bearing 8 to hold the pad 8a of the tilting pad type bearing 8 with a proper clearance from the rotation shaft.
[0021]
A holder 4 is disposed on the outer peripheral side of the inner holder 5 . A slight gap 33 is formed between the holder 4 and the inner holder 5 to form a fluid film damper. Lubricating oil is supplied to the gap (lubricated surface) 33 from the outside of the holder 4. Therefore, a through hole 9d for supplying lubricating oil and a groove 9g continuous in the circumferential direction are formed in the axially intermediate portion of the holder 4. A saddle type spring 3, which is shown in detail in FIG. 4, is fixed to one end side of the holder 4 with a bolt 35.
[0022]
Cage spring 3 is closed and the flange portion 3 b of the upper surface (the left side in FIG. 1) in FIG. 4, the flange portion 3 c of the lower surface (the right side in FIG. 1) in FIG. 4, and a pillar portion 3a for connecting these These are integrally formed. By increasing / decreasing the cross-sectional area and the number of the columnar portions 3a, the spring constant of the saddle spring 3 can be set to a predetermined value and can be made to act as a damping bearing. For example, when the number of columnar portions is changed from 16 to 32, the spring constant can be changed from 25 kN / mm to 100 kN / mm.
[0023]
An inner housing 2 is disposed on the outer peripheral side of the saddle spring 3, and a housing 1 is disposed on the outer peripheral side of the inner housing 2. The housing 1 is attached to the casing 28. On both flange sides of the saddle spring 3, the side plate 6 is attached to the inner housing 2 with bolts 36, and the side plate 7 is attached to the inner housing 2 with bolts 34 with the flange 3c and holder 4 of the saddle spring 3 interposed. ing.
[0024]
Between the inner housing 2 and the housing 1, a lubricating oil reservoir 9 b for holding lubricating oil is formed in the circumferential direction. In order to guide the lubricating oil accumulated in the lubricating oil reservoir 9 b to the lubricating surface 33, the inner housing shaft Holes 9c penetrating in the radial direction are formed at a plurality of locations in the middle of the direction. Lubricating oil introduced from the lubricating oil passage 9a formed in the housing 1 is accumulated in the lubricating oil reservoir 9b, and then passes through the through hole 9c to penetrate through the holder 4 from the gap between the columnar portions 3a of the saddle spring 3. It is guided to the hole 9d and supplied to the lubricating surface 33. The lubricating oil that has lubricated the lubricating surface is further guided to the tilting pad type bearing 8 and discharged from the oil discharge passages 9f provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the side plate. A groove 9e continuous in the circumferential direction is formed on the inner peripheral side of the side plate, and the lubricating oil that has lubricated the tilting pad type bearing 8 is once collected in the groove 9e. Lubricating oil is drained out of the machine through an oil drain passage 9f communicating with the groove 9e.
[0025]
In the damping bearing according to this embodiment configured as described above, the clearance adjustment of the lubricating surface 33 is performed as follows. After assembling all the bearing parts except the side plate 7, the clearance of the lubricating surface 33 is directly measured. As a measuring method, there are a method of using a gap cage, a method of embedding a displacement sensor in a part of the lubricating surface 33, a method of measuring a gap with an optical sensor, and the like.
[0026]
Any of these methods may be used. Several gaps in the circumferential direction are measured, and if they are within allowable values, the side plate 7 is stopped with bolts 34. If the measurement result is not within a predetermined range, for example, the circumferential position of the holder 4 is changed. Since the inner peripheral side of the holder 4 is slightly elliptical from a perfect circle, a circumferential position that provides an appropriate gap is required. The holder may be a perfect circle, and the outer periphery of the inner holder 4 may be elliptical. Further, both may be oval. When the gap between the lubrication surfaces does not reach a predetermined value, naturally, the inner holder and the holder are additionally machined to ensure this gap.
[0027]
According to the present embodiment, since the gap of the assembled bearing surface can be measured from the shaft end side, the adjustment of the clearance of the lubrication surface of the damping bearing is facilitated, and the performance of the damping bearing can be easily grasped. In addition, since the structure is extremely simple and compact, the number of manufacturing steps is reduced and the reliability is improved. Furthermore, it is possible to adjust the damper clearance of the damping bearing by simply disassembling or assembling only the parts constituting the saddle spring and the lubricating surface 33. Therefore, since only the bearing portion can be adjusted in advance, workability is improved.
[0028]
In the above embodiment, the bearing that supports the rotating shaft 10 is a tilting pad type bearing. However, the present invention is not limited to this, and may be a perfect circle bearing, a single-arc bearing, a two-arc bearing, a rolling bearing, or the like. May be. Whichever bearing is used, the gap between the outer circumferential surface of the inner holder 5 holding the bearing and the inner circumferential surface of the holder 4 can be measured from one end side in the axial direction as in the above embodiment. What should I do?
[0029]
By using the damping bearing, it is possible to operate the compressor even in a high-speed region that has been impossible in the past. As a result, the compressor can be speeded up and downsized. This is shown in FIG. With conventional bearings, the vibration amplitude of the rotor, which is about 50 μm at the primary critical speed and about 150 μm at the secondary critical speed, is reduced to 10 μm and 20 μm or less, respectively, and high-speed rotation can be easily realized.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the centrifugal compressor and the damping bearing used therefor, the gap between the first bearing member and the second bearing member can be adjusted or measured, so that it is easy to grasp the performance of the bearing. become. Further, according to the present invention, the structure of the damping bearing is simple, compact, and inexpensive.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of a damping bearing according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an embodiment of a fluid machine according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 4 is a perspective view of a saddle spring.
FIG. 5 is a diagram illustrating the effect of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Housing, 2 ... Inner housing, 3 ... Saddle spring, 4 ... Holder, 5 ... Inner holder, 6 ... Side plate, 7 ... Side plate, 8 ... Tilting pad type bearing, 9a-9g ... Lubricating oil path | route, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Rotary shaft, 11 ... Multi-stage centrifugal compressor seal part, 12 ... Multi-stage centrifugal compressor (radial) bearing part, 13 ... Multi-stage centrifugal compressor thrust bearing part, 33 ... Lubrication surface (gap), 31, 34 , 35, 36... Bolts (fixing means).

Claims

回転軸（１０）と、この回転軸に取付けられた複数枚の遠心羽根車（２４）と、前記回転軸を支承する軸受（１２）と、これら回転軸と遠心羽根車と軸受とを収容するケーシング（２８）とを備えた多段遠心圧縮機において、The rotary shaft (10), a plurality of centrifugal impellers (24) attached to the rotary shaft, a bearing (12) for supporting the rotary shaft, and the rotary shaft, the centrifugal impeller, and the bearing are accommodated. In a multistage centrifugal compressor comprising a casing (28),
前記軸受は、回転軸に対向して設けられ回転軸との間に第１の潤滑部を形成するティルティングパッド型軸受（８）と、このティルティングパッド型軸受の外周側に配置されティルティングパッド型軸受との間に第２の潤滑部（３３）を形成する減衰軸受とを備え、前記ティルティングパッド型軸受は外周側にパッド（８ａ）部を保持するリング状のインナーホルダー（５）を有し、前記減衰軸受は、籠型ばね（３）とこの籠型ばねの内径側に位置する円筒状のホルダー（４）とこの籠型ばねの外径側に配置され籠型ばねを保持するインナーハウジング（２）とを有し、この籠型ばねの軸方向両端部にフランジ（３ｂ、The bearing is provided opposite to the rotating shaft and forms a first lubricating portion between the rotating shaft and a tilting pad type bearing (8), and is disposed on the outer peripheral side of the tilting pad type bearing. A ring-shaped inner holder (5) for holding a pad (8a) portion on the outer peripheral side, comprising a damping bearing that forms a second lubricating portion (33) between the pad-type bearing and the pad-type bearing. The damping bearing has a saddle spring (3), a cylindrical holder (4) positioned on the inner diameter side of the saddle spring, and an outer diameter side of the saddle spring and holds the saddle spring. An inner housing (2) that has a flange (3b,
３ｃ）を形成し、機外側のフランジに前記インナーハウジングおよび前記ホルダーとを固定し、機内側のフランジに前記インナーホルダーを固定し、前記機外側のフランジに着脱可能なサイドプレート（７）を設けて前記第２の潤滑部を側面から覆い、このサイドプレートを脱着することにより前記ティルティングパッド型軸受の外周面と前記ホルダの内周面間に形成される隙間を機外側から測定または調整可能にしたことを特徴とする減衰軸受を用いた多段遠心圧縮機。3c), the inner housing and the holder are fixed to the flange on the outer side of the machine, the inner holder is fixed to the flange on the inner side of the machine, and a detachable side plate (7) is provided on the flange on the outer side of the machine Thus, the gap formed between the outer peripheral surface of the tilting pad type bearing and the inner peripheral surface of the holder can be measured or adjusted from the outside of the machine by covering the second lubrication part from the side surface and detaching the side plate. A multi-stage centrifugal compressor using a damped bearing characterized by the above.

１本の軸に多数の羽根車が配置された多段遠心圧縮機のロータを回転支持するものであって、回転軸に対向して設けられ回転軸との間に第１の潤滑部を形成するティルティングパッド型軸受の外周側に配置されティルティングパッド型軸受との間に第２の潤滑部を形成する減衰軸受において、A rotor of a multi-stage centrifugal compressor in which a large number of impellers are arranged on one shaft is rotationally supported, and is provided opposite to the rotational shaft, and a first lubricating portion is formed between the rotational shaft. In the damping bearing that is disposed on the outer peripheral side of the tilting pad type bearing and forms the second lubrication portion with the tilting pad type bearing,
籠型ばね（３）と、この籠型ばねの内径側に位置する円筒状のホルダー（４）と、この籠型ばねの外径側に配置され籠型ばねを保持するインナーハウジング（２）とを設け、この籠型ばねの軸方向両端部にフランジ（３ｂ、３ｃ）を形成し、機外側のフランジに前記インナーハウジングおよび前記ホルダーとを固定する固定手段（３５）を取り付け、機内側のフランジにティルティングパッド型軸受を固定する固定手段（３１）を取り付け、前記機外側のフランジに着脱可能なサイドプレート（７）を設けて前記第２の潤滑部を側面から覆い、このサイドプレートを脱着することにより前記ティルティングパッド型軸受の外周面と前記ホルダの内周面間に形成される隙間を機外側から調整可能であり、前記ティルティングパッド型軸受の外周面と前記ホルダの内周面とで形成される第２の潤滑部の軸方向の中間部分に、周方向に連通する油ダムを設けたことを特徴とする多段遠心圧縮機に用いる減衰軸受。A saddle spring (3), a cylindrical holder (4) positioned on the inner diameter side of the saddle spring, and an inner housing (2) disposed on the outer diameter side of the saddle spring and holding the saddle spring And flanges (3b, 3c) are formed at both axial ends of the saddle spring, and a fixing means (35) for fixing the inner housing and the holder is attached to the flange on the outside of the machine, and the flange on the machine inside A fixing means (31) for fixing the tilting pad type bearing is attached to the outer flange, and a detachable side plate (7) is provided to cover the second lubrication part from the side, and the side plate is removed. By doing so, the gap formed between the outer peripheral surface of the tilting pad type bearing and the inner peripheral surface of the holder can be adjusted from the outside of the machine, and the outer periphery of the tilting pad type bearing can be adjusted. Damping bearings for use in a multi-stage centrifugal compressor in the axial direction of the intermediate portion of the second lubricating portion, characterized by providing an oil dam in communication with the circumferential direction which is formed by the inner circumferential surface of the holder.

前記油ダムに連通し、半径方向外方に延びた複数の給油孔を設けたことを特徴とする請求項２に記載の減衰軸受。The damping bearing according to claim 2, wherein a plurality of oil supply holes that communicate with the oil dam and extend radially outward are provided.

前記ホルダーの内周側または前記インナーホルダーの外周側を楕円状に形成し、前記ホルダーの周方向取付け位置を変化させれば前記第２の潤滑部の隙間が調整されることを特徴とする請求項１に記載の減衰軸受を用いた多段遠心圧縮機。The inner circumferential side of the holder or the outer circumferential side of the inner holder is formed in an elliptical shape, and the clearance between the second lubricating parts is adjusted by changing the circumferential mounting position of the holder. A multistage centrifugal compressor using the damping bearing according to Item 1.