JPH04159497A - 流体機械 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は速度形羽根車をもつ回転機械の構造に係り、特
に、高圧、高速の一軸多段形遠心圧縮機で、羽根車間に
バランスラビリンスをもった圧縮機に好適な構造に関す
る。

〔従来の技術〕

従来の一軸多段形遠心圧縮機の構造を第５図を例にして
説明する。第５図は二つの圧縮グループを一軸に配した
一軸多段形遠心圧縮機の縦断面を示す。回転軸１に羽根
車２が取付けられ、軸受８゜９で支持されて回転する。

取扱ガスは吸込ノズル４から吸込まれ、羽根車で昇圧さ
れ吐出しノズル５から吐出される。また、一方では、吸
込ノズル６から吸込まれたガスが羽根車で昇圧され吐出
ノズル７から吐出されている。そして、この二つの圧縮
段グループの間にはラビリンス１３が設けである。一般
に、この二つの圧縮段の吐出し圧力が同じになることは
殆んどなくどちらかが高くなる。

本例でも、今、ノズル４，５で構成される圧縮段を低圧
段、ノズル６．７で構成される圧縮段を高圧段とする。

更に、この二つの段の仕切りのラビリンス１３を用いて
、従来構造の問題点を説明する。尚同様の問題点が羽根
車入口のラビリンス１０でも存在する。

第６図は、仕切リラビリンス１３の付近を拡大したもの
である。高圧段の最終羽根車２ｂの出口圧力は低圧段の
最終羽根車２ａの出口圧力よりも高いから取扱ガスの一
部は、図中に矢印のように仕切りラビリンスを通って低
圧段側へ流する。このとき、漏れガス（流体）は、羽根
車２ｂの出口で、羽根車２ｂによって与えられた回転方
向の角運動量を持っている。この角運動量は、壁面の摩
擦の影響により、ラビリンスに近づくにつれて減少する
方向にあるが、ラビリンスの入口でもある程度の回転方
向の周方向成分を持つことになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、ラビリンス部のばね、ダンピング効果
が、軸系動特性を不安定にするように作用することに対
して考慮されていない。

即ち、ラビリンス内の漏れ流れが回転方向の旋回成分を
持っているために、ラビリンス部のばねに回転軸のアン
バランス振動を助長する成分が生じること、また、ダン
ピングについても回転軸のアンバランス振動に対して不
減衰作用をもつダンピング成分が生じるためである。

例えば、機械学会論文集Ｖｏｆ１４１．Ｎｎ３４６（昭
５Ｏ−６）では、この問題の解決策としてラビリンス部
に、外部からラビリンス部より高い圧力のガスを回転方
向と逆方向に吹き込んでいる。

しかし、この方法ではラビリンス部よりも高い圧力のエ
ネルギ源が必要であること、また、−度昇圧した高い圧
力のガスを消費するのでエネルギロスになること、また
、外部配管が必要なためコストが増えるなどの問題点が
ある。

また、本目的を達成する一つの方法として、羽根車心根
（又は側板）と静止壁の間に静止壁側から、旋回流を妨
げるように円柱を置くと、間隔流れの旋回流が小さくな
ることが知られている。しかしこの方法では、旋回流を
半径流れに近づけることはできても、積極的にラビリン
ス部に安定効果を期待することはできない。

本発明の目的は、エネルギロスが少なく、かつ、容易な
方法で、ラビリンス部に安定特性が生じるようにするこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、羽根車の心根（
又は側板）と静止壁面との半径方向間隔の間に、静止壁
面側からリブを設けるものである。

このリブは、できるだけ羽根車外径に近い方に取付ける
。また、羽根車出口から出て、間隔を流れるところの旋
回成分を持った漏れ流れの主流がリブ内を通過しやすい
ように、′羽根車外径と静止壁（ダイアフラム）との間
隙を軸方向に延長、広げ、その静止壁の内径面から、少
し中心寄りの位置の半径方向静止壁面にリブを設ける。

このリブは、半径方向リブでも良いが、更に、リブの外
径側先端に対し、リブの内径側先端位置を羽根車の回転
方向と反対方向にずらしたものである。またリブを半径
方向に複数例にし、各々の列のリブの内径側先端が徐々
に半径方向、あるいはさらに回転方向と反対方向にずれ
ていくように構成しても良い。

〔作用〕

このように構成すると、羽根車出口から出た漏れ流れは
、旋回しながら心根（又は側板）と静止壁との間に漏れ
込む。流れは遠心力効果をも受けているので、静止壁の
半径内面に沿って、半径方向壁面に到達し、ついで、半
径方向壁面を内向きに流れる。さらに、漏れ流れはリブ
内を通過するが、出口側のリブ先端は、入口に対して回
転と逆方向に転向しているので、流れもこれに沿い回転
と逆方向の転向流れとなって流出する。

即ち、漏れ流れが回転と反対方向の旋回成分を持つので
、ラビリンス部に生じるガス力はロータ軸振動に対して
安定に作用するようにできる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は、両軸端側吸込で、中心にバランスラビリンスをも
つ圧縮機を例にして、そのバランスラビリンス部に本発
明を適用した例を示す。低圧段グループの最終羽根車２
ａと高圧段グループの最終段羽根車２ｂとの間にラビリ
ンス１３がある。このラビリンスギャップ部は、当然、
羽根車２ｂを出た流れの一部が、羽根車２ａ側へ漏れ流
れている。羽根車２ｂの外径と相対している静止壁１４
ｂを軸方向に延長し、空隔２３が設けである。空隔２３
の内側にはリブ２２を持つリング２１が取付けである。

そして、リブ２２は、第２図に示すように、外径側入口
先端に対して、内径側出口後端が回転方向と逆方向にず
れている。

このように構成すると、羽根車２ｂを出た漏れ流れは、
静止壁１４ｂの内径面に沿って空隔２３に到達しそこか
ら半径方向壁に沿って内側へ流れる。次にリブ内を通過
するが、リブの後端は先端に対して回転と逆方向に転向
しているので、リブに沿って出てきた流れは、同様に回
転方向と逆方向の成分を持つようになる。

このようにすることにより、バランスラビリンス入口の
漏れ流れの旋回成分を回転と逆方向にすることができる
ので、バランスラビリンス部は、軸振動を不安定にする
ように働くのではなく、安定方向に寄与してくれる。

尚、壁面の構成方法は第３図または第４図のように行っ
ても良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ラビリンス漏れ流の入口の旋回成分を
回転と逆方向にできるので、ラビリンス部に軸振動を不
安定にするような作用がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の部分断面図、第２図は第１
図の■−■矢視断面図、第３図、第４図は本発明の他の
実施例の部分断面図、第５図は従来のターボ形圧縮機の
縦断面図、第６図は第５図の一部の拡大図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、速度形の羽根車とラビリンスシールとをもち前記羽
   根車の心板と静止壁面との半径方向間隙の間に、前記静
   止壁面側から複数枚のリブを設け、 前記リブの外径側の先端に対し、前記リブの内径側先端
   位置を、前記羽根車の回転方向と反対方向にずらしたこ
   とを特徴とする流体機械。