JPH11132197A - Positioning driving mechanism and backlash adjusting mechanism - Google Patents
Positioning driving mechanism and backlash adjusting mechanismInfo
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- JPH11132197A JPH11132197A JP10220933A JP22093398A JPH11132197A JP H11132197 A JPH11132197 A JP H11132197A JP 10220933 A JP10220933 A JP 10220933A JP 22093398 A JP22093398 A JP 22093398A JP H11132197 A JPH11132197 A JP H11132197A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、主に遠心圧縮機に
関し、特に、遠心圧縮機のための可変パイプディフュー
ザの位置決め駆動機構及びバックラッシ調整機構に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a centrifugal compressor, and more particularly to a positioning drive mechanism and a backlash adjusting mechanism of a variable pipe diffuser for a centrifugal compressor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】コンプレッサの負荷が広い範囲で変動す
る装置で遠心蒸気圧縮機を使用する場合に生じる主要な
問題のひとつには、コンプレッサを通るフローの安定化
がある。コンプレッサの吸入口、インペラ、及びディフ
ューザ流路は、所望の最大体積流量を得ることができる
大きさで設られる必要がある。このようなコンプレッサ
を通る体積流量が少ない場合には、フローは、不安定に
なってしまう。体積流量が安定した範囲から減少する
と、フローがわずかに不安定となる領域に入る。この範
囲では、ディフューザ流路に部分的なフローの逆流が生
じ、これにより、騒音が起こってコンプレッサ効率が低
下される。体積流量がこの範囲から更に減少すると、コ
ンプレッサは、サージと呼ばれる状態に陥る。この状態
では、ディフューザ流路において周期的で完全なフロー
の逆流が起こり、機械の効率が損なわれ、機械構成部材
が損傷されやすくなってしまう。多くのコンプレッサ装
置では、広い範囲の体積流量を有することが望まれるの
で、体積流量が少ない状態においてフローの安定性を向
上させるために種々の変更が提案されてきた。BACKGROUND OF THE INVENTION One of the major problems encountered when using a centrifugal steam compressor in a system where the load on the compressor varies widely is the stabilization of the flow through the compressor. The compressor inlet, impeller, and diffuser channel must be sized to obtain the desired maximum volumetric flow rate. If the volume flow through such a compressor is small, the flow will be unstable. As the volume flow decreases from a stable range, it enters a region where the flow becomes slightly unstable. In this range, partial flow reversal occurs in the diffuser flow path, which causes noise and reduces compressor efficiency. As the volume flow further decreases from this range, the compressor falls into a condition called surge. In this state, a periodic and complete reversal of the flow occurs in the diffuser flow path, and the efficiency of the machine is impaired, and the machine components are easily damaged. Since many compressor devices are desired to have a wide range of volume flows, various modifications have been proposed to improve flow stability at low volume flows.
【０００３】広い運転範囲において機械効率を高く維持
するために多くの提案がなされてきた。米国特許第４，
０７０，１２３号では、変化する負荷要求に合わせて機
械性能を変化させるために、インペラ・ホイールの全体
形状が負荷の変化に応答するように変更されている。ま
た、米国特許第３，３６２，６２５には、調整可能なデ
ィフューザフロー絞り弁が開示されており、この絞り弁
は、体積流量が少ない状態での安定性を向上させるため
にディフューザ内のフローを調整するように機能する。Many proposals have been made to maintain high mechanical efficiency over a wide operating range. U.S. Patent No. 4,
No. 070,123, the overall shape of the impeller wheel is modified to respond to changes in load in order to change mechanical performance in response to changing load requirements. Also, U.S. Pat. No. 3,362,625 discloses an adjustable diffuser flow restrictor which regulates the flow in the diffuser to improve stability at low volumetric flow conditions. Functions to adjust.
【０００４】遠心機械において広いフロー範囲にわたっ
て高い運転効率を維持するための一般的な技術は、固定
ディフューザガイドと共に幅が可変であるディフューザ
を使用するものである。A common technique for maintaining high operating efficiency over a wide flow range in centrifugal machines is to use a variable width diffuser with a fixed diffuser guide.
【０００５】出願人が共通である米国特許第２，９９
６，９９６号、及び第４，３７８，１９４号では、幅が
可変であるベーンを有するディフューザが開示されてお
り、ディフューザベーンは、ディフューザ壁の一方にボ
ルトで固定する等の方法によってしっかり固定されてい
る。これらのベーンは、他方の壁に形成された開口部を
通るように設けられており、これにより、変化する負荷
状態に応答するようにディフューザの形状寸法が変更さ
れることが可能となっている。[0005] US Pat.
Nos. 6,996 and 4,378,194 disclose a diffuser having a vane of variable width, wherein the diffuser vane is firmly secured, such as by bolting to one of the diffuser walls. ing. These vanes are provided through openings formed in the other wall so that the geometry of the diffuser can be changed to respond to changing load conditions. .
【０００６】ディフューザ壁の一方にディフューザブレ
ードが固定されるように取り付けられることによって、
特に機械の製造、保守、及び運転に関するいくつかの問
題が引き起こされる。アッセンブリ内でベーンを固定す
ることができる空間は少ない。ベーンのアラインメント
に狂いが生じた場合には、ベーンが互いにバインドされ
てしまったり、ベーンが再配置される時に他方の壁をこ
すってしまうことになる。同様に、アッセンブリ内で列
のひとつまたはそれ以上のベーンが交換する必要が生じ
た場合には、一般的に、ベーンを交換するために機械全
体を分解する必要が生じる。The diffuser blade is fixedly mounted on one of the diffuser walls,
Several problems are raised, especially with regard to machine manufacture, maintenance and operation. There is little space in the assembly to secure the vanes. If the vanes are misaligned, the vanes will bind to each other or rub against the other wall when the vanes are repositioned. Similarly, if one or more vanes in a row needs to be replaced in an assembly, it will generally be necessary to disassemble the entire machine to replace the vanes.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】コンプレッサの効率
は、ディフューザの吐出口の形状寸法を変更することに
よってかなり向上させることができる。出願人が共通で
ある米国特許出願第０８／６５８８０１号では、形状寸
法が可変なパイプディフューザが開示されている。この
出願は、参考文献として本発明に含まれる。形状寸法が
可変なパイプディフューザ（分割リングパイプディフュ
ーザとも呼ばれる）は、ディフューザを第一の内側リン
グと、第二の外側リングと、に分割する。これらの内側
及び外側リングの内部には、相補的な吸入フローチャネ
ルセクションが形成されている。つまり、内部リングの
各吸入フローチャネルセクションは、外側リングに形成
された相補的な吸入フローチャネルセクションを有して
いる。内側リングと外側リングとは、互いに対して回転
可能となっている。これらのリングは、変化する圧力レ
ベルでの効率を向上させるために、完全に開口した位置
と、部分的に閉鎖された位置との間で回転される。部分
的閉鎖位置では、ディフューザの吐出口パイプのアライ
ンメントの狂いによって騒音が増加してしまう。最適の
設計点を越えてリングが回転すると、結果として騒音が
過剰となってしまったり、効率が低下してしまう。The efficiency of the compressor can be significantly improved by changing the geometry of the outlet of the diffuser. In commonly-assigned US patent application Ser. No. 08 / 658,801, a pipe diffuser of variable geometry is disclosed. This application is incorporated by reference into the present invention. A variable geometry pipe diffuser (also referred to as a split ring pipe diffuser) divides the diffuser into a first inner ring and a second outer ring. Complementary suction flow channel sections are formed inside these inner and outer rings. That is, each inlet flow channel section of the inner ring has a complementary inlet flow channel section formed in the outer ring. The inner ring and the outer ring are rotatable with respect to each other. These rings are rotated between a fully open position and a partially closed position to improve efficiency at varying pressure levels. In the partially closed position, noise is increased due to misalignment of the diffuser outlet pipe. Rotation of the ring beyond the optimal design point results in excessive noise or reduced efficiency.
【０００８】遠心コンプレッサ内の幾何公差は、小さ
い。一方、コンプレッサ内の負荷は、大きくて動的であ
る。分割リングパイプディフューザでは、動的負荷に対
して公差を維持することは、かなり困難である。一対の
リングには、軸方向（スラスト）の負荷と円周方向の負
荷の両方がかかる。各ディフューザリングは、互いに対
してそれぞれ回転可能である必要があり、同時に、フロ
ーチャネルが適切なアラインメントで確実に配置されて
コンプレッサの最終的な効率が確保されるように、各デ
ィフューザリングの相対的な配置に対する厳しい制御が
行われる必要がある。分割リングディフューザにおい
て、必要な公差を維持するために必要なコストは、一般
的にかなり高額である。[0008] Geometric tolerances in centrifugal compressors are small. On the other hand, the load in the compressor is large and dynamic. With a split ring pipe diffuser, maintaining tolerances for dynamic loads is quite difficult. A pair of rings receives both an axial (thrust) load and a circumferential load. Each diffuser ring must be rotatable with respect to each other, and at the same time, the relative position of each diffuser ring to ensure that the flow channels are properly aligned and ensure the final efficiency of the compressor Strict control over the exact placement needs to be performed. In a split ring diffuser, the cost required to maintain the required tolerances is typically quite high.
【０００９】分割リングディフューザに関するもうひと
つの問題は、部品摩耗が早期に生じる点である。通常、
潤滑剤は、ガスが汚染されないように遠心コンプレッサ
のガスフロー流域において使用されない。インペラから
吐出するガスフローによって分割リングディフューザに
かかる動的負荷は、ディフューザ部材を摩耗させ、この
摩耗は、潤滑油がないことによって加速されてしまう。Another problem with split ring diffusers is that component wear occurs prematurely. Normal,
Lubricants are not used in the gas flow basin of the centrifugal compressor so that the gas is not contaminated. The dynamic load on the split ring diffuser due to the gas flow discharged from the impeller wears the diffuser member, which is accelerated by the absence of lubricating oil.
【００１０】リングを互いに対して正確に配置するため
の駆動システムは、部材のフレッチングを避けるために
堅いことがひとつの必要条件である。リングに周方向の
負荷がかかるので、内側リングが外側リングに対して振
動してしまう傾向があり、このことによって、コンプレ
ッサが不安定になったり、部品が摩耗してしまって効率
に悪影響が及ぼされるおそれがある。これらのことによ
って、解決されなければならない多くの問題が引き起こ
される。内側リングと、外側リングと、の間の相対的な
移動を防止することができる駆動システムが必要とな
る。また、二つのリングの相対的な回転を可能にし、か
つリング間の幾何公差をしっかり保ちながら周方向負荷
及びスラスト負荷に耐え得るベアリング手段のコンセプ
トが必要となる。単純なフィールドの変更（ｆｉｅｌｄ
ｒｅｔｒｏｆｉｔ）、即ち単なる位置合わせは勿論、
不要な騒音及び効率の低下を防止するように最小位置及
び最大位置で確実に動作するストッパを含む位置決め装
置が提供されることが必要となる。更に、駆動装置及び
ベアリング装置は、動作寿命が長く、かつ設置及び適切
な調整が簡単であることが必要となる。One requirement is that the drive system for accurately positioning the rings with respect to each other be stiff to avoid fretting of the members. The circumferential load on the rings tends to cause the inner ring to oscillate relative to the outer ring, which can lead to instability in the compressor and wear of parts, adversely affecting efficiency. May be These cause a number of problems that need to be solved. There is a need for a drive system that can prevent relative movement between the inner ring and the outer ring. There is also a need for a bearing means concept that allows relative rotation of the two rings and that can withstand circumferential and thrust loads while maintaining tight geometric tolerances between the rings. Simple field change (field
retrofit), i.e. just alignment,
It is necessary to provide a positioning device that includes a stopper that operates reliably at a minimum position and a maximum position so as to prevent unnecessary noise and reduction in efficiency. Further, the drive and bearing devices need to have a long operating life and be simple to install and properly adjust.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】主な部分に関して広い観
点から述べると、本発明は、遠心コンプレッサのための
可変形状寸法パイプデフューザに関する。本発明は、特
に、遠心コンプレッサの可変形状寸法パイプデフューザ
において使用される位置決め駆動機構及び関連するバッ
クラッシ調節機構に関する。SUMMARY OF THE INVENTION In broad terms, and in major respects, the present invention relates to a variable geometry pipe diffuser for a centrifugal compressor. The invention particularly relates to a positioning drive mechanism and an associated backlash adjustment mechanism used in a variable geometry pipe diffuser of a centrifugal compressor.
【００１２】本発明のパイプデフューザの内部リングに
は、ラックギアが取り付けられている。遠心コンプレッ
サのケーシングに取り付けられた回転駆動手段には、ピ
ニオンギアが取り付けられており、このピニオンギア
は、ラックギアとかみあわさっている。回転駆動手段
は、デフューザパイプが全開となる位置と、デフューザ
パイプが部分的に閉鎖された位置と、の間で内部リング
を外部リングに対して回転させるように作動される。駆
動手段は、更に、上記全開位置と部分閉鎖位置との間で
デフューザのパイプを複数の位置に合わせることができ
る。全開位置と、部分閉鎖位置と、で内部リングの移動
を確実に制限するための移動リミッタも提供されてい
る。バックラッシ調整機構は、第一の中心線と同心のハ
ウジングと、第二の中心線と同心のボア即ち内径と、を
有する。ピニオンギアは、ボアを通過する駆動軸に固定
されている。ハウジングは、ケーシングに回転可能に取
り付けられている。本発明に係るハウジングは、ラック
ギアと、ピニオンギアと、の間のバックラッシを調整す
るために、第二の中心線を軸に回転可能に動作されるこ
とができる。A rack gear is attached to the inner ring of the pipe diffuser of the present invention. A pinion gear is attached to the rotation drive means attached to the casing of the centrifugal compressor, and this pinion gear meshes with the rack gear. The rotary drive is actuated to rotate the inner ring relative to the outer ring between a position where the diffuser pipe is fully open and a position where the diffuser pipe is partially closed. The drive means can further adjust the diffuser pipe to a plurality of positions between the fully open position and the partially closed position. A movement limiter is also provided to reliably limit movement of the inner ring between the fully open position and the partially closed position. The backlash adjustment mechanism has a housing concentric with the first centerline and a bore concentric with the second centerline. The pinion gear is fixed to a drive shaft passing through the bore. The housing is rotatably mounted on the casing. The housing according to the present invention can be rotatably operated around a second center line to adjust the backlash between the rack gear and the pinion gear.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明が遠心
コンプレッサ１０内に設置された状態が示されている。
遠心コンプレッサ１０は、ＨＶＡＣ（暖房、換気及び空
調）システム（図示省略）の一部であり、このシステム
は、冷媒蒸気を高速まで加速させるインペラ１２と、冷
媒を低速に減速させて運動エネルギを圧力エネルギに変
換させるデフューザ１４と、吐出蒸気が続いてコンデン
サへと流れていくようにこの蒸気を収集するためのコレ
クタ１６の形状である吐出プレナムと、を有する。イン
ペラ１２への動力は、電動モータ（図示省略）によって
提供されており、この電動モータは、コンプレッサの他
方端で気密密閉されており、高速シャフト１９を回転さ
せるように作動される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG. 1, the present invention is shown installed in a centrifugal compressor 10.
The centrifugal compressor 10 is part of an HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) system (not shown), which includes an impeller 12 for accelerating the refrigerant vapor to a high speed and a kinetic energy for decelerating the refrigerant to a low speed. It has a diffuser 14 for converting it to energy and a discharge plenum in the form of a collector 16 for collecting the discharged steam so as to subsequently flow to a condenser. Power to the impeller 12 is provided by an electric motor (not shown), which is hermetically sealed at the other end of the compressor and is operated to rotate the high speed shaft 19.
【００１４】コンプレッサ１０の内部で冷媒フローがど
のように生じるかに関しては、まず、冷媒は、吸入ハウ
ジング３１内の吸入開口部２９に流入し、次に、ブレー
ドリングアッセンブリ３２及びガイドベーン３３を通過
し、その後、内側がインペラ１２によって画定されて外
側がハウジング３４によって画定される圧縮領域につな
がる圧縮吸入領域２３に流入する。圧縮の後、冷媒はデ
フューザ１４、コレクタ１６及び吐出流路（図示省略）
へと流れる。Regarding how the refrigerant flow occurs inside the compressor 10, first, the refrigerant flows into the suction opening 29 in the suction housing 31, and then passes through the blade ring assembly 32 and the guide vanes 33. Then, it flows into the compression suction area 23, which is defined by the impeller 12 on the inside and leads to the compression area defined by the housing 34 on the outside. After compression, the refrigerant is diffused into a diffuser 14, a collector 16, and a discharge channel (not shown).
Flows to
【００１５】本発明に係る可変寸法のパイプデフューザ
１４は、第一の内部リング４０と、第二の外部リング４
２と、リング支持機構３５と、位置決め駆動機構１２１
と、を含む。図３及び図４を参照すると、内部及び外部
リングの内部には、相補的なフローチャネルセクション
４４及び４６が設けられている。即ち、内部リング４０
の各フローチャネルセクション４４は、外部リング４２
内に設けられた相補的なチャネルセクション４６を有し
ている。内部リング４０及び外部リング４２は、互いに
回転可能である。好適実施形態では、内部リング４０
は、固定された外部リング４２の内部で周方向に回転す
る。The variable size pipe diffuser 14 according to the present invention comprises a first inner ring 40 and a second outer ring 4.
2, the ring support mechanism 35, and the positioning drive mechanism 121
And Referring to FIGS. 3 and 4, inside the inner and outer rings, complementary flow channel sections 44 and 46 are provided. That is, the inner ring 40
Each of the flow channel sections 44 of the outer ring 42
It has a complementary channel section 46 provided therein. Inner ring 40 and outer ring 42 are rotatable with respect to each other. In a preferred embodiment, the inner ring 40
Rotates in the circumferential direction inside the fixed outer ring 42.
【００１６】一方のリングが他方に対して回転される
と、内部及び外部リングの対となった相補的な各吸入フ
ローチャネルの間のそれぞれのアラインメントは、図３
及び図４を参照するとわかるように変更される。リング
４０及び４２は、図３に示されているように相補的なチ
ャネルセクションが一致するように配列されて内部リン
グ４０及び外部リング４２を最大の流量が通過する第一
の全開位置と、図４に示されているように相補的なチャ
ネルが食い違って配列されてチャネルセクション４４及
び４６を通るフローが制限されている第二の部分的閉鎖
位置と、の間で調節可能である。As one ring is rotated with respect to the other, the respective alignment between the paired complementary inlet flow channels of the inner and outer rings is shown in FIG.
And as can be seen with reference to FIG. Rings 40 and 42 are arranged such that the complementary channel sections are aligned as shown in FIG. 3 to provide a first fully open position for maximum flow through inner ring 40 and outer ring 42; As shown in FIG. 4, the channels are adjustable between a second partially closed position in which complementary channels are staggered to restrict flow through channel sections 44 and 46.
【００１７】図５では、本発明の実施形態に係るリング
支持機構３５が開示されている。開示された実施形態で
は、三個の上記のような機構が周方向等距離でデフュー
ザの周囲に離間されて配置されている様子が示されてい
る。図６及び図７を参照すると、本発明のリング支持機
構は、内部リング４０内に設けられた内部ベアリングス
ロット４１及びカットアウト４３と、外部リング内に設
けられたローラアッセンブリ５４、ローラ軸アッセンブ
リ３６、及び外部ベアリングスロット４５と、を含む。
図８に示されたローラアッセンブリは、外部ベアリング
面５６と、一対のスラストベアリング面５７と、を有す
るローラ５５を含む。図６及び図７で示された軸アッセ
ンブリは、軸３７と、軸ボルト３９と、を含む。図９で
示されているように、軸３７は、六角頭３８と、軸本体
部４７と、軸本体部中心線４８と、軸ボア４９と、軸ボ
ア中心線５０と、を含む。軸３７は、更に、軸ボア中心
線と同心の一対のショルダ部７３及び７４を含む。FIG. 5 shows a ring support mechanism 35 according to an embodiment of the present invention. In the disclosed embodiment, three such mechanisms are shown spaced circumferentially equidistantly around the diffuser. Referring to FIGS. 6 and 7, the ring support mechanism of the present invention includes an inner bearing slot 41 and a cutout 43 provided in an inner ring 40, a roller assembly 54 provided in an outer ring, and a roller shaft assembly 36. , And an external bearing slot 45.
The roller assembly shown in FIG. 8 includes a roller 55 having an outer bearing surface 56 and a pair of thrust bearing surfaces 57. The shaft assembly shown in FIGS. 6 and 7 includes a shaft 37 and a shaft bolt 39. As shown in FIG. 9, the shaft 37 includes a hexagonal head 38, a shaft body 47, a shaft body centerline 48, a shaft bore 49, and a shaft bore centerline 50. Shaft 37 further includes a pair of shoulders 73 and 74 concentric with the shaft bore centerline.
【００１８】分割リングデフューザに関するもう一つの
問題は、初期の部材摩耗である。潤滑剤は、ガスの汚染
を回避するために遠心コンプレッサのガスフロー領域内
では一般に使用されない。インペラから吐出されるガス
フローによって分割リングデフューザにかかる動負荷に
よって、デフューザの部材は摩耗し、この摩耗は、潤滑
油がないことによって加速されてしまう。多くのコンプ
レッサでは、潤滑油は利用できないので、通常、摩擦と
フレッチング摩耗を最小にするステップを行うことが必
要となる。従って、本発明のいくつかの実施形態におい
て、以下で説明するように、部材のインターフェースに
は、硬質のコーティングが施され、部材は、超高分子量
プラスチック材料から製造され、また、リングアッセン
ブリが予荷重されることによって位置決め駆動システム
のギアのバックラッシが防止される。Another problem with split ring diffusers is initial component wear. Lubricants are not generally used in the gas flow region of a centrifugal compressor to avoid gas contamination. The dynamic load on the split ring diffuser due to the gas flow discharged from the impeller wears the members of the diffuser, and this wear is accelerated by the absence of lubricating oil. In many compressors, lubricating oil is not available and it is usually necessary to take steps to minimize friction and fretting wear. Accordingly, in some embodiments of the present invention, as described below, the interface of the component is provided with a hard coating, the component is manufactured from an ultra-high molecular weight plastic material, and the ring assembly is pre-formed. The load prevents backlash of the gears of the positioning drive system.
【００１９】次に、内部リングの組立て方法と、その動
きについて説明していく。外部リング４２は、吸入ハウ
ジングに対して固定されている。三組のリング支持機構
３５は、ベアリングスロット４５の内部にローラアッセ
ンブリ５４を配置して、軸を取付孔５８とローラアッセ
ンブリとに通し、次に、軸ボルト３９を軸を通して設置
して、外部リングのねじ穴５９に軸ボルトをねじによっ
てゆるく結合させることによって外部リング内に設置さ
れている。内部リングのカットアウト４３と、ベアリン
グスロット４５及びローラアッセンブリ３５と、を周方
向に整列させ、その後、図７に示すように内部リングを
時計方向に回転させてローラアッセンブリをベアリング
スロットの内部に配置することによって、内部リング４
０は、外部リングの内部に設置される。内部リングが外
部リングの内部に配置された状態で、六角頭３８上レン
チを配置して軸を回転させることによって内部リングを
適切に心だしして配置するために支持機構が使用され
る。ローラ５５が取り付けられている軸本体部中心線４
８と、ショルダ部７３及び７４と同心である軸ボア中心
線５０と、は、０．２１インチ（５．３３４ｍｍ）オフ
セットされている。六角頭３８が回転することによっ
て、外部リング内でショルダ部の周囲でローラアッセン
ブリが回転し、外部リングに対してローラアッセンブリ
が径方向に変位される。内部リングが適切に外部リング
内で心出しされた後、六角頭は、更に回転され、内部リ
ングに対向するようにローラアッセンブリの外部ベアリ
ング面５６に予荷重が加えられる。この予荷重状態は、
接線荷重及び周方向荷重によって内部リングが移動して
しまうのを防ぐので、好ましい。本発明の実施形態で
は、ローラ５５及び内部リング４０は、アルミニウムで
あり、外部ベアリング面５６及び内部ベアリングスロッ
ト４１は、共に摩耗を防ぐために硬化されている。ロー
ラアッセンブリは、スラストベアリング面５７を、硬化
された内部ベアリングスロット４１と、相対的に軟質の
外部ベアリングスロットと、の内部に配置することで、
スラスト負荷によるリングの軸方向への動きが制限され
る。ローラアッセンブリのスラストベアリング面５７
は、内部及び外部リングの回転を可能にする必要があ
り、同時に、コンプレッサによって生じるスラスト負荷
に耐性がなければならない。好適実施形態では、スラス
トベアリング面５７は、０．１６の低い摩擦係数を有
し、ショア硬さスケール（Ｓｈｏｒｅ Ｄ ｓｃａｌ
ｅ）で６４の硬さを有する超高分子量プラスチックから
製造される。プラスチックのスラストベアリング面は、
硬化されたローラと軟質の外部ベアリングスロットとの
間の接触を防止し、コンプレッサのスラスト負荷を支持
するように、及び内部リングの軸方向の許容差を調整す
るように使用される。リング支持機構のもう一つの特徴
は、上記のようにリングが組み立てると、内部及び外部
リングを予め組立ててからコンプレッサへ移動させて最
終的に組み立てることができる点である。Next, a method of assembling the inner ring and its movement will be described. The outer ring 42 is fixed to the suction housing. The three sets of ring support mechanisms 35 have the roller assembly 54 disposed inside the bearing slot 45, the shaft is passed through the mounting hole 58 and the roller assembly, and then the shaft bolt 39 is installed through the shaft to form the outer ring. Is installed in the outer ring by loosely connecting a shaft bolt to the screw hole 59 of the shaft. The inner ring cutout 43, the bearing slot 45 and the roller assembly 35 are circumferentially aligned, and then the inner ring is rotated clockwise to place the roller assembly inside the bearing slot as shown in FIG. By doing, the inner ring 4
0 is located inside the outer ring. With the inner ring positioned inside the outer ring, a support mechanism is used to position the inner ring properly by centering the wrench on the hex head 38 and rotating the shaft. Center line 4 of the shaft main body to which roller 55 is attached
8 and the axial bore centerline 50 concentric with the shoulders 73 and 74 are offset by 0.21 inches (5.334 mm). As the hexagonal head 38 rotates, the roller assembly rotates around the shoulder portion in the outer ring, and the roller assembly is displaced in the radial direction with respect to the outer ring. After the inner ring is properly centered in the outer ring, the hex head is further rotated to preload the outer bearing surface 56 of the roller assembly against the inner ring. This preload condition is
This is preferable because the inner ring is prevented from moving due to the tangential load and the circumferential load. In an embodiment of the present invention, roller 55 and inner ring 40 are aluminum, and outer bearing surface 56 and inner bearing slot 41 are both hardened to prevent wear. The roller assembly places the thrust bearing surface 57 inside the hardened inner bearing slot 41 and the relatively soft outer bearing slot,
The axial movement of the ring due to thrust load is limited. Roller assembly thrust bearing surface 57
Must allow rotation of the inner and outer rings, while at the same time resisting the thrust load created by the compressor. In a preferred embodiment, the thrust bearing surface 57 has a low coefficient of friction of 0.16 and is a Shore D scale.
e) is made from an ultra-high molecular weight plastic having a hardness of 64. Plastic thrust bearing surface
It is used to prevent contact between the hardened rollers and the soft outer bearing slots, to support the thrust load of the compressor, and to adjust the axial tolerance of the inner ring. Another feature of the ring support mechanism is that once the rings are assembled as described above, the inner and outer rings can be pre-assembled and then moved to the compressor for final assembly.
【００２０】外部リングに対する内部リングの軸方向の
動きを制限及び防止するための本発明のもう一つの実施
形態は、図１６に示されている。軸方向制限機構９０が
図示されており、このシステムは、ねじ付きシャフト９
１と、ねじ付き取付孔９２と、ベアリングパッド９３
と、止めナット９４と、六角頭９５と、凹み部９６と、
が含まれる。デフューザの組み立てにおいて、軸方向制
限機構９０は、ベアリングパッド９３が凹み部９６内に
配置されるように設置される。ベアリングパッドが凹み
部内に配置されることによって、ベアリングパッドと、
内部リングと、が偶発的に接触してしまうことなくシュ
ラウド３４を外部リングに取り付けることができる間隙
が提供される。ハウジング３４が設置されると、ねじ付
きシャフト９１は、ベアリングパッドと、内部リング
と、が接触するように回転される。ベアリングパッドが
適切に配置された後、止めナット９４を締めることによ
って機構は解除可能に固定される。好適実施形態では、
ベアリングパッドは、超高分子量プラスチック材料によ
って製造される。本発明の一つの実施形態は、このよう
な軸方向制限機構を六個含み、これらの機構は、内部リ
ングの周囲に等間隔で周方向に配置されている。Another embodiment of the present invention for limiting and preventing axial movement of the inner ring relative to the outer ring is shown in FIG. An axial restriction mechanism 90 is shown, the system comprising a threaded shaft 9
1, threaded mounting holes 92, bearing pads 93
, A lock nut 94, a hexagonal head 95, a recess 96,
Is included. In assembling the diffuser, the axial limiting mechanism 90 is installed such that the bearing pad 93 is located within the recess 96. The bearing pad is arranged in the recess, so that the bearing pad and
A gap is provided with which the shroud 34 can be attached to the outer ring without accidental contact with the inner ring. When the housing 34 is installed, the threaded shaft 91 is rotated so that the bearing pads and the inner ring make contact. After the bearing pads are properly positioned, the mechanism is releasably secured by tightening the lock nut 94. In a preferred embodiment,
The bearing pads are made of an ultra-high molecular weight plastic material. One embodiment of the present invention includes six such axial restriction mechanisms, which are equally spaced circumferentially around the inner ring.
【００２１】内部リング４０を外部リング４２の内部で
周方向に回転させるための位置決め駆動機構１２１は、
図１０を参照して説明される。外部リング４２には、ラ
ックギア１２３が固定されており、このラックギアは、
外部リング４２より径方向外向きに伸びている。ピニオ
ンギア１２４は、ラックギア１２３と伝導可能に連結さ
れており、ピニオン軸１２６を介してアクチュエータ１
２８によって駆動されている。アクチュエータ１２８
は、第一の全開位置と第二の部分的閉鎖位置との間で、
及びそれらの位置間の所望の数の中間位置の間で、外部
リング４２に対して内部リングを移動させるように選択
的に制御される。軸１２６は、格納ハウジング１３０内
に格納され、この格納ハウジングによって、軸１２６
は、コンプレッサの内部１３２に対して気密密閉されて
おり、コンプレッサ１０から格納ハウジング１３０を通
して流体が漏れることが防止されている。デフューザ内
の冷媒フローによってリングにかかる接線荷重及び周方
向荷重によって、内部リングが外部リングの内部で前後
にチャタリングするおそれが生じる。内部リングの過剰
な動き即ちチャタリングによって、ラックギア１２３及
びピニオンギア１２４でフレッチングが生じてしまい、
また他の部材が摩耗してしまう。上記したように、ロー
ラアッセンブリによって内部リングに予荷重を与えるこ
とで、通常の運転条件の下でチャタリングと共に内部リ
ングの移動が防止される。サージ状態での運転等の異常
な条件の場合には、内部リングの移動を防止するための
第二の機構が必要となる。The positioning drive mechanism 121 for rotating the inner ring 40 in the circumferential direction inside the outer ring 42 includes:
This will be described with reference to FIG. A rack gear 123 is fixed to the outer ring 42.
The outer ring 42 extends radially outward. The pinion gear 124 is connected to the rack gear 123 so as to be able to conduct, and the actuator 1 is connected via a pinion shaft 126.
28. Actuator 128
Between a first fully open position and a second partially closed position,
And selectively moving the inner ring relative to the outer ring 42 between a desired number of intermediate positions between the positions. The shaft 126 is stored in the storage housing 130, and the storage housing
Is hermetically sealed with respect to the interior 132 of the compressor to prevent leakage of fluid from the compressor 10 through the storage housing 130. The tangential load and circumferential load on the ring due to the refrigerant flow in the diffuser may cause the inner ring to chatter back and forth inside the outer ring. Due to excessive movement or chattering of the inner ring, fretting occurs in the rack gear 123 and the pinion gear 124,
Further, other members are worn. As described above, by applying a preload to the inner ring by the roller assembly, movement of the inner ring together with chattering under normal operating conditions is prevented. Under abnormal conditions such as operation in a surge state, a second mechanism for preventing movement of the inner ring is required.
【００２２】本発明では、内部リングの逆方向への移動
及びチャタリングを防止するための駆動装置取付システ
ムが提供されている。内部リングの移動の防止は、軸格
納ハウジング１３０を使用してピニオンギアとラックギ
アとの相対的な中心位置を調整することで、セグメント
ギアとピニオンギアとの間のバックラッシを防止するこ
とによって達成される。軸ハウジング外部面１２５は、
ハウジング中心線１２７と同心であり、ハウジングボア
１２９は、ハウジングボア中心線１３１と同心である。
本発明の一つの実施形態では、ハウジング中心線１２７
と、ハウジングボア中心線１３１と、は、０．０６０イ
ンチ（１５．２４ｍｍ）オフセットされている。In accordance with the present invention, a drive mounting system is provided for preventing reverse movement and chattering of the inner ring. Prevention of movement of the inner ring is achieved by adjusting the relative center position of the pinion gear and the rack gear using the shaft housing 130 to prevent backlash between the segment gear and the pinion gear. You. The shaft housing outer surface 125
The housing centerline 127 is concentric, and the housing bore 129 is concentric with the housing bore centerline 131.
In one embodiment of the present invention, the housing centerline 127
And the housing bore centerline 131 is offset by 0.060 inches (15.24 mm).
【００２３】図１１を参照すると、位置決め駆動機構の
レンチフラット１３５と、調整スロット１３４と、が示
されている。吸入ハウジング３１に位置決め駆動機構を
設置した後に、レンチフラット１３５上にレンチ（図示
省略）を配置して位置決め駆動機構を回転させることに
よって、ラックギア１２３と、ピニオンギア１２４と、
の間のバックラッシが取り除かれる。バックラッシが最
小とされた後に、キャップスクリュ１３３を締めること
によって、位置決め駆動機構は定位置に固定される。バ
ックラッシが除去されると、内部リングが移動するおそ
れは、ギアシステムを通してアクチュエータによって直
接防止される。Referring to FIG. 11, the wrench flat 135 of the positioning drive mechanism and the adjustment slot 134 are shown. After the positioning drive mechanism is installed in the suction housing 31, a wrench (not shown) is arranged on the wrench flat 135 and the positioning drive mechanism is rotated, so that the rack gear 123, the pinion gear 124,
The backlash during is eliminated. After the backlash is minimized, the positioning drive mechanism is fixed in place by tightening the cap screw 133. Once the backlash is removed, the risk of the inner ring moving is directly prevented by the actuator through the gear system.
【００２４】全開位置の流量に対する第二の部分的閉鎖
位置のデフューザ１４を通る流体のフローは、全開位置
の流路の最小断面積（相補流路セクション４４及び４６
によって画定される）に対する部分的閉鎖位置のデフュ
ーザ流路の最小断面積の比率によって求められる。“ス
ロート領域”と呼ばれるこの最小流路領域は、一般に、
デフューザ１４が全開位置の時は、内部リング流路４４
の最小直径によって決定され、デフューザ１４が第二の
部分的閉鎖位置の時は、内部リングと外部リングとの間
のインターフェースにおける幅５３によって制御され
る。例えば、デフューザ流路が、第二の部分的閉鎖位置
で１／８平方インチ（約０．８ｃｍ2）の最小領域（ス
ロート領域）を有し、全開位置で１／４平方インチ（約
１．６ｃｍ2）の最小領域（スロート領域）を有する場
合には、部分的閉鎖位置でデフューザを通る体積流量
は、全開位置での流量の約５０％となる。デフューザ１
４が第二の部分的閉鎖位置にある時のコンプレッサ１０
を通る流体の流量は、一般に、デフューザが第一の全開
位置にある時にコンプレッサ１０を通る流体の流量の約
１０％から１００％の間である。The flow of fluid through the diffuser 14 in the second partially closed position relative to the flow rate in the fully open position is the minimum cross-sectional area of the flow path in the fully open position (complementary flow section 44 and 46).
Defined by the ratio of the minimum cross-sectional area of the diffuser flow path in the partially closed position to the partially closed position. This minimum channel area, called the "throat area", is generally
When the diffuser 14 is in the fully open position, the inner ring flow path 44
Is controlled by the width 53 at the interface between the inner and outer rings when the diffuser 14 is in the second partially closed position. For example, the diffuser flow path has a minimum area (throat area) of 1/8 square inch (about 0.8 cm 2 ) in the second partially closed position and 1/4 square inch (about 1. 1 in the fully open position). With a minimum area (throat area) of 6 cm 2 ), the volume flow through the diffuser in the partially closed position is about 50% of the flow in the fully open position. Diffuser 1
4 when compressor 4 is in a second partially closed position
Is generally between about 10% and 100% of the fluid flow through the compressor 10 when the diffuser is in the first fully open position.
【００２５】第二の部分的閉鎖位置（図４参照）では、
過度な熱力学的加熱、過剰な騒音、及びコンプレッサ効
率の低下を防ぐために、全開位置の流量の少なくとも約
１０％がデフューザ１４を通って流れることが必要であ
る。最後に、二つのリングセクション間の相対的な回転
の量は、第二の部分的閉鎖位置を生じさせるのに必要な
量の回転に制限される必要がある。言い換えれば、リン
グは、その間を通る流体のフローを完全に遮断するよう
に調整可能であってはならない。二つのリング間におけ
る可能な回転の程度は、完全閉鎖位置でのリング間の所
望のフローと、リングセクション４０及び４２の流量に
対するリングセクション４０及び４２にの吸入流路セク
ション４４及び４６の数及び流量と、によって判断され
る。In the second partially closed position (see FIG. 4),
To prevent excessive thermodynamic heating, excessive noise, and reduced compressor efficiency, it is necessary that at least about 10% of the flow in the fully open position flow through the diffuser 14. Finally, the amount of relative rotation between the two ring sections needs to be limited to the amount of rotation necessary to produce a second partially closed position. In other words, the ring must not be adjustable to completely block the flow of fluid there between. The degree of rotation possible between the two rings depends on the desired flow between the rings in the fully closed position, the number of suction passage sections 44 and 46 in the ring sections 40 and 42 relative to the flow rates in the ring sections 40 and 42 and And the flow rate.
【００２６】図４を引き続き参照すると、Ｒ2は、イン
ペラ先端部の半径を示し、Ｒ3は、内部リング４０の外
側半径を示し、Ｒ4は、外部リングの外側半径を示す。
量Ｔ＝Ｒ3−Ｒ2によって定義される内部リング４０の厚
みを、外部リング流路４６を通るフローの所望部分（例
えばフローの５０％）を遮断するのに最低限必要である
以上に大きくしないように形成することによって、デフ
ューザ１４を通る流体のフローを効率的に制御すること
ができる。外部リングに対する内部リングの回転によっ
て、吐出が行われる前にデフューザのスロート領域が減
少され、これにより、吐出後のフロー加速が防止され
る。また、内部リングの厚みＴが小さければ小さいほど
部分的閉鎖位置でデフューザを通過するフローの回転角
は小さくなる。上記の作用は、いずれも負荷が部分的で
ある運転条件においてコンプレッサ効率を向上させるこ
とができる。Still referring to FIG. 4, R 2 indicates the radius of the impeller tip, R 3 indicates the outer radius of the inner ring 40, and R 4 indicates the outer radius of the outer ring.
The thickness of the inner ring 40, defined by the quantity T = R 3 -R 2 , is greater than is minimally necessary to block a desired portion of the flow through the outer ring flow path 46 (eg, 50% of the flow). By not forming, the flow of the fluid through the diffuser 14 can be efficiently controlled. The rotation of the inner ring relative to the outer ring reduces the throat area of the diffuser before ejection takes place, thereby preventing flow acceleration after ejection. Also, the smaller the thickness T of the inner ring, the smaller the rotation angle of the flow passing through the diffuser in the partially closed position. All of the above actions can improve compressor efficiency under operating conditions where the load is partial.
【００２７】図５及び図１２を参照すると、本発明の実
施形態は、第一の全開位置と第二の部分的閉鎖位置とに
対応する位置に内部リングを確実に配置する機構を有す
るように示されている。空洞１３７は、ラックギア１２
３を収容するように外部リング４２に機械加工されてい
る。ラックギア１２３は、舌部と溝との構成によって内
部リング４０に正確に取り付けられている。この構成で
は、ラックギアの周辺部には、内部リング４０の舌部セ
クションを収容するように溝１４３が設けられている。
全開位置を決定するには、内部リングは外部リング内に
配置され、流路５２が外部チャネル４６と完全に整列さ
れるまで各リングは、互いに対して回転される。それぞ
れのリングがこの位置に配置されてリング支持機構が上
記のように調整されると、ラックギアは、ギア面１４５
と、空洞１３７の全開位置のストッパ１４０と、が接触
するように内部リングに取り付けられる。続いてボルト
（図示省略）がギア取付孔１４２を通るように設置さ
れ、内部リング内のねじ付き孔１３８内に締められる。
ラックギア及び空洞は、パイプデフューザの所定の程度
の閉鎖状態を提供できるような寸法となっている。例え
ば、本発明の実施形態では、ラックギアの角度幅と空洞
とが１０％の開口位置を提供するように設けられてい
る。この実施形態では、要求されるラックギアの移動
は、１０度であり、ラックギア角度幅は、３５度であ
り、対応する空洞の角度幅は、４５度である。ラックギ
アがこのように配置されると、ラックギアと空洞との間
には、全開位置及び部分的閉鎖位置に対応する地点に正
確に及び繰り返しリングが配置されるように確実なスト
ッパが形成される。これらの確実なストッパによって、
内部及び外部リングの位置を調整する必要を生じさせな
いでアクチュエータ１２８のフィールドを変更すること
が可能となる。Referring to FIGS. 5 and 12, an embodiment of the present invention includes a mechanism for securely positioning the inner ring at a position corresponding to a first fully open position and a second partially closed position. It is shown. The cavity 137 is provided in the rack gear 12
3 has been machined into an outer ring 42. The rack gear 123 is accurately attached to the inner ring 40 by the configuration of the tongue and the groove. In this configuration, the periphery of the rack gear is provided with a groove 143 to accommodate the tongue section of the inner ring 40.
To determine the fully open position, the inner ring is positioned within the outer ring and each ring is rotated relative to each other until the flow path 52 is fully aligned with the outer channel 46. When each ring is placed in this position and the ring support mechanism is adjusted as described above, the rack gear will move into gear surface 145.
And the stopper 140 at the fully open position of the cavity 137 are attached to the inner ring so as to make contact. Subsequently, bolts (not shown) are installed through gear mounting holes 142 and tightened into threaded holes 138 in the inner ring.
The rack gears and cavities are sized to provide a predetermined degree of closure of the pipe diffuser. For example, in an embodiment of the present invention, the angular width and cavity of the rack gear are provided to provide a 10% open position. In this embodiment, the required rack gear movement is 10 degrees, the rack gear angular width is 35 degrees, and the corresponding cavity angular width is 45 degrees. When the rack gear is arranged in this manner, a secure stop is formed between the rack gear and the cavity such that the ring is positioned accurately and repeatedly at points corresponding to the fully open and partially closed positions. With these secure stoppers,
The field of the actuator 128 can be changed without having to adjust the position of the inner and outer rings.
【００２８】本発明の動作及び使用法は、本発明に係る
可変パイプデフューザを組込んだコンプレッサの性能線
図を示した図１３を参照することによって理解される。
図１３の性能線図は、複数の性能プロット６０、６２、
６４、６６及び６８を含み、各プロットは、内部及び外
部リングセクション４０及び４２間の不連続的な配置に
それぞれ対応する。各性能プロット、例えば６０は、最
大限可能な圧力の地点であるサージ地点、例えば７０、
によって特徴づけられる。サージ地点またはそれより下
の流量でコンプレッサを作動させると、従来の技術で述
べたように、サージ状態が生じるおそれがある。The operation and use of the present invention can be understood by referring to FIG. 13, which shows a performance diagram of a compressor incorporating a variable pipe diffuser according to the present invention.
The performance diagram of FIG. 13 shows a plurality of performance plots 60, 62,
64, 66 and 68, each plot corresponding to a discontinuous arrangement between the inner and outer ring sections 40 and 42, respectively. Each performance plot, e.g., 60, represents a surge point, e.g.
Characterized by Operating the compressor at or below the surge point can cause a surge condition, as described in the prior art.
【００２９】本発明を説明するに当たって、プロット６
０を、例えば、第一の全開位置に対応させ、プロット６
２を、中間の２度部分的に閉鎖された位置に対応させ、
プロット６４を、中間の４度部分的に閉鎖された位置に
対応させ、プロット６８を、最大の８度部分的に閉鎖さ
れた位置に対応させることができる。In explaining the present invention, plot 6
0 corresponds to, for example, the first fully open position and plot 6
2 corresponds to the middle two-degree partially closed position,
Plot 64 may correspond to an intermediate 4 degree partially closed position, and plot 68 may correspond to a maximum of 8 degree partially closed position.
【００３０】この図より、調整リングセクション４０及
び４２を閉鎖位置に向かって調整することは、コンプレ
ッサの性能プロットのサージ地点、例えば７０及び７
２、をより低い流量に向かって調整する効果のあること
がわかる。従って、デフューザリング４０及び４２を閉
鎖位置へと調整することによって、フロー要求が低い期
間においてサージ状態を回避することが可能となる。From this figure it can be seen that adjusting the adjustment ring sections 40 and 42 toward the closed position can be effected at the surge points of the compressor performance plot, eg, 70 and 7.
2 has an effect of adjusting the flow rate toward a lower flow rate. Thus, by adjusting the diffuser rings 40 and 42 to the closed position, surge conditions can be avoided during periods of low flow demand.
【００３１】可変デフューザを有するコンプレッサに関
する図１３の性能線図と、調整可能な吸入ガイドベーン
のみを有するコンプレッサに対応する図１４の性能線図
と、を比較すると、本発明を理解する上で助けとなる。
図１４では、プロット８０、８２、８４、８６、及び８
８は、ガイドベーン３３が次第に閉鎖位置に向かう不連
続的な配置に対応する。閉鎖されるガイドベーン３３
は、閉鎖されるリングセクション４０及び４２と同様
に、サージ地点における流量を減少させる効果があるこ
とが示されている。従って、多くの場合、吸入ガイドベ
ーン３３を閉鎖位置に向かって調整することによって、
サージ状態を回避することができる。A comparison of the performance diagram of FIG. 13 for a compressor with a variable diffuser and the performance diagram of FIG. 14 for a compressor having only adjustable suction guide vanes helps to understand the present invention. Becomes
In FIG. 14, plots 80, 82, 84, 86, and 8
8 corresponds to a discontinuous arrangement in which the guide vanes 33 gradually move toward the closed position. Guide vanes 33 to be closed
Has been shown to have the effect of reducing flow at surge points, as well as closed ring sections 40 and 42. Therefore, in many cases, by adjusting the suction guide vane 33 toward the closed position,
A surge condition can be avoided.
【００３２】しかし、図１４の性能線図によってわかる
ように、ガイドベーンを閉鎖された位置に向かって調整
することによって、サージ地点でコンプレッサ１０によ
って提供される出口圧力も低下されてしまう。従って、
比較的高い圧力を必要とする低流量の運転状態では、ガ
イドベーン３３のみを調整することによって要件を満た
すことはできない。However, as can be seen from the performance diagram of FIG. 14, adjusting the guide vanes toward the closed position also reduces the outlet pressure provided by compressor 10 at the point of surge. Therefore,
In low flow operating conditions requiring relatively high pressures, the requirements cannot be met by adjusting the guide vanes 33 alone.
【００３３】対照的に、性能線図１３によってわかるよ
うに、デフューザリング４０及び４２が閉鎖位置に向か
って調整されると、コンプレッサ１０によって提供され
るサージ地点での圧力は、実質的に安定した状態に保た
れる。従って、低い流量及び高いコンプレッサ圧力が必
要とされる運転状態は、デフューザリング４０及び４２
を閉鎖位置に向かって調整することで満たすことができ
る。In contrast, as can be seen from the performance diagram 13, when the diffuser rings 40 and 42 are adjusted toward the closed position, the pressure at the surge point provided by the compressor 10 is substantially stable. Kept in state. Therefore, operating conditions where low flow rates and high compressor pressures are required are the diffuser rings 40 and 42
To the closed position.
【００３４】流量が少なく、圧力比が全負荷運転圧力比
に対して相対的に高く（例えば、全負荷の９０％）なる
運転状態は、一般的に、周囲温度と室内温度との間に大
きな差（例えば、約５０°または、それより大きい）が
ある一方で、冷却されるビルの負荷が一時的に小さい場
合に起こる。このような場合には、コンデンサ温度及び
蒸発温度に対応するように、比較的高いコンデンサ圧力
比（例えば、約２．５より大きい）が冷媒飽和圧力によ
って要求されるが、例えば、ビル内で生じる熱を除去す
るためには、全負荷の２５％の低減された流量のみが必
要となる。Operating conditions where the flow rate is small and the pressure ratio is relatively high (eg, 90% of full load) relative to the full load operating pressure ratio are generally large between ambient and room temperatures. It occurs when there is a difference (eg, about 50 ° or greater) while the load on the building being cooled is temporarily small. In such a case, a relatively high condenser pressure ratio (e.g., greater than about 2.5) is required by the refrigerant saturation pressure to correspond to the condenser temperature and the evaporating temperature, for example, in a building. To remove heat, only a reduced flow of 25% of full load is required.
【００３５】図１５は、可変のガイドベーン及び本発明
に係る可変パイプデフューザを両方とも有するコンプレ
ッサの性能線図を示している。図によってわかるよう
に、コンプレッサの効率は、ガイドベーンの調整と、デ
フューザリング４０及び４２の調整と、を組み合わせる
ことによって最適化することができる。図１５を参照す
ると、破曲線１１１、１１２、１１３、１１４、１１
５、及び１１６は、吸入ガイドベーン３３の種々の配置
における全開位置の可変デフューザを有するコンプレッ
サの性能プロットを示している。一方、実曲線１０１、
１０２、１０３、１０４、及び１０５は、ガイドベーン
の種々の配置における部分的に閉鎖された（ここでは、
閉鎖位置の流量は、元の流量の約４０％である）デフュ
ーザリングを有するコンプレッサの性能プロットを示し
ている。当業者にとって周知であるように、コンプレッ
サは、コンプレッサの性能の特徴を表す性能プロットの
“膝部”（例えば図１４の８１）で運転されている時に
最適な効率で運転される。図１５を参照すると、例え
ば、最大約０．７の圧力及び最大約０．３の流量を要求
する運転状態は、プロット１０４に従って運転されるコ
ンプレッサによって最も効率的に満たされる。プロット
１０４は、デフューザリング４０及び４２を閉鎖位置に
調整して、ガイドベーン３３を１０度の位置に調整する
ことによって実現される。FIG. 15 shows the performance diagram of a compressor having both a variable guide vane and a variable pipe diffuser according to the present invention. As can be seen, compressor efficiency can be optimized by a combination of guide vane adjustment and diffuser ring 40 and 42 adjustment. Referring to FIG. 15, the breaking curves 111, 112, 113, 114, 11
5 and 116 show performance plots for a compressor with a variable diffuser in the fully open position in various arrangements of the suction guide vanes 33. On the other hand, a solid curve 101,
102, 103, 104, and 105 have been partially closed in various arrangements of guide vanes (here,
(The flow rate in the closed position is about 40% of the original flow rate.) FIG. 4 shows a performance plot of a compressor with diffuser ring. As is well known to those skilled in the art, a compressor operates at optimal efficiency when operating at the “knee” (eg, 81 in FIG. 14) of a performance plot characterizing the performance of the compressor. Referring to FIG. 15, for example, operating conditions requiring a pressure of up to about 0.7 and a flow rate of up to about 0.3 are most efficiently satisfied by a compressor operated according to plot 104. Plot 104 is achieved by adjusting diffuser rings 40 and 42 to the closed position and adjusting guide vanes 33 to the 10 degree position.
【００３６】本発明をいくつかの特定の実施形態に即し
て説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲は、付随する
請求項によって判断されるものである。Although the present invention has been described in terms of certain specific embodiments, the spirit and scope of the invention will be determined by the appended claims.
【００３７】本発明を要約すると、本発明は、遠心コン
プレッサの可変パイプデフューザで使用されるバックラ
ッシ調整手段を備えた位置決め駆動機構に関する。回転
の駆動手段は、ピニオンギアが取り付けられている遠心
コンプレッサのハウジングに固定されている。ラックギ
アは、内部リングに取り付けられており、ピニオンギア
とかみあうように使用される。回転の駆動手段は、内部
リングが全開位置と、部分的閉鎖位置と、の間に配置さ
れるように作動されることができる。全開及び部分的閉
鎖位置において内部リングの移動を確実に制限するため
に、移動を制限する手段が提供される。バックラッシ調
整機構は、第一の中心線と同心状に配置された円筒型の
本体部と、第二の中心線の周囲に配置された本体部を通
って軸方向に配置されたボアと、を有するハウジングを
含む。駆動軸は、ボア内の第二の中央線と同心状に回転
可能に配置される。内部リングは、ピニオンギアとかみ
あうように配置される。ハウジングは、ケーシング内に
配置され、ピニオンギアとラックギアとの間のバックラ
ッシを調整するように回転可能に動作されることができ
る。In summary, the present invention relates to a positioning drive mechanism with backlash adjusting means used in a variable pipe diffuser of a centrifugal compressor. The drive means for rotation is fixed to the housing of the centrifugal compressor on which the pinion gear is mounted. The rack gear is attached to the inner ring and is used to mesh with the pinion gear. The drive means for rotation can be actuated such that the inner ring is located between the fully open position and the partially closed position. Means are provided to limit movement of the inner ring in the fully open and partially closed positions to ensure limited movement. The backlash adjustment mechanism includes a cylindrical main body disposed concentrically with the first center line, and a bore disposed axially through the main body disposed around the second center line. Including a housing having The drive shaft is rotatably disposed concentrically with a second centerline within the bore. The inner ring is arranged to mesh with the pinion gear. The housing is disposed in the casing and can be rotatably operated to adjust the backlash between the pinion gear and the rack gear.
【図１】本発明に係る可変パイプデフューザを有するコ
ンプレッサの横断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a compressor having a variable pipe diffuser according to the present invention.
【図２】本発明に係る可変パイプデフューザの説明図で
ある。FIG. 2 is an explanatory diagram of a variable pipe diffuser according to the present invention.
【図３】本発明に係る可変パイプデフューザの第一の全
開位置における前面からの断面図である。FIG. 3 is a sectional view from the front of the variable pipe diffuser according to the present invention in a first fully opened position.
【図４】本発明に係る可変パイプデフューザの第二の部
分的閉鎖位置における前面からの断面図である。FIG. 4 is a front sectional view of the variable pipe diffuser according to the present invention in a second partially closed position.
【図５】本発明に係る可変デフューザを有するコンプレ
ッサの平面図である。FIG. 5 is a plan view of a compressor having a variable diffuser according to the present invention.
【図６】本発明に係るリング支持機構に関する図５の６
−６断面図である。FIG. 6 illustrates a ring support mechanism according to the present invention.
It is -6 sectional drawing.
【図７】本発明に係るリング支持機構に関する図６の７
−７断面図である。FIG. 7 of FIG. 6 relating to the ring support mechanism according to the present invention;
It is a -7 sectional view.
【図８】本発明に係るローラアッセンブリの断面図であ
る。FIG. 8 is a sectional view of a roller assembly according to the present invention.
【図９】本発明に係る軸の断面図である。FIG. 9 is a sectional view of a shaft according to the present invention.
【図１０】本発明に係る位置決め駆動機構に関する図１
の領域１０の断面図である。FIG. 10 shows a positioning drive mechanism according to the present invention.
FIG.
【図１１】本発明に係る位置決め駆動機構の平面図であ
る。FIG. 11 is a plan view of a positioning drive mechanism according to the present invention.
【図１２】本発明に係るラックギアの説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of a rack gear according to the present invention.
【図１３】本発明に係る可変パイプデフューザのための
性能線図である。FIG. 13 is a performance diagram for a variable pipe diffuser according to the present invention.
【図１４】吸入ガイドベーンのみを有するコンプレッサ
の性能線図である。FIG. 14 is a performance diagram of a compressor having only a suction guide vane.
【図１５】本発明に係る可変パイプデフューザと吸入ガ
イドベーンとを有するコンプレッサの性能線図である。FIG. 15 is a performance diagram of a compressor having a variable pipe diffuser and a suction guide vane according to the present invention.
【図１６】本発明に係る軸方向の制限機構を有するコン
プレッサの横断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view of a compressor having an axial restriction mechanism according to the present invention.
１０…遠心コンプレッサ １２…インペラ １４…デフューザ １６…コレクタ １９…高速シャフト ２３…圧縮吸入領域 ２９…吸入開口部 ３１…吸入ハウジング ３２…ブレードリングアッセンブリ ３３…ガイドベーン ３４…ハウジング ３５…リング支持機構 ４０…内部リング ４２…外部リング ４６…フローチャネルセクション １２１…位置決め駆動機構 １２４…ピニオンギア １２６…ピニオン軸 １２８…アクチュエータ １３０…格納ハウジング １３２…コンプレッサ内部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Centrifugal compressor 12 ... Impeller 14 ... Diffuser 16 ... Collector 19 ... High-speed shaft 23 ... Compression suction area 29 ... Suction opening 31 ... Suction housing 32 ... Blade ring assembly 33 ... Guide vane 34 ... Housing 35 ... Ring support mechanism 40 ... Inner ring 42 outer ring 46 flow channel section 121 positioning drive mechanism 124 pinion gear 126 pinion shaft 128 actuator 130 storage housing 132 compressor interior
フロントページの続き (72)発明者 フランク ヘンリー ゴッドルースキー アメリカ合衆国，ニューヨーク，カークヴ ィル，カークヴィル ロード 7730 (72)発明者 エドワード ジェラルド ギャラガー アメリカ合衆国，ニューヨーク，パラスキ ー，ルイス ストリート 102Continued on the front page (72) Inventor Frank Henry Godrusky, Kirkville, Kirkville, New York, USA 7730 (72) Inventor Edward Gerald Gallagher United States of America, New York, Paraski, Lewis Street 102
Claims (15)
の位置決め駆動機構であって、前記機構は、固定部材を
含み、前記機構は、 前記固定部材に固定された回転駆動手段を有し、前記回
転駆動手段には、駆動端とピニオンギアが取り付けられ
ており、 前記円筒形部材に固定されたラックギアを有し、前記ラ
ックギアは、前記円筒形部材から径方向外向きに伸び、
かつ、前記ピニオンギアとかみあうように設けられてお
り、 移動リミッタと有し、前記移動リミッタは、第一の位置
と第二の位置との間で前記円筒形部材の移動を制限する
ことを特徴とする機構。1. A positioning drive mechanism for facilitating the rotational movement of a cylindrical member, wherein the mechanism includes a fixing member, and the mechanism has a rotation driving means fixed to the fixing member. A drive end and a pinion gear are attached to the rotation driving means, and a rack gear fixed to the cylindrical member; the rack gear extends radially outward from the cylindrical member;
And it is provided so as to mesh with the pinion gear, and has a movement limiter, wherein the movement limiter restricts movement of the cylindrical member between a first position and a second position. And mechanism.
ンプレッサは、ケーシングと、吸入口から径方向に配置
された環状の分割リングデフューザの入口まで作動流体
を運ぶために前記コンプレッサの内部に回転可能に取り
付けられたインペラと、を有し、 前記デフューザは、内部リングを含み、この内部リング
の内部には、複数の第一のフロー誘導チャネルセクショ
ンが形成されており、外部リングを含み、前記外部リン
グの内部には、複数の第二のフロー誘導チャネルセクシ
ョンが形成されており、各第二のフロー誘導チャネルセ
クションは、それぞれ相補的な第一のフロー誘導チャネ
ルセクションを有し、 前記コンプレッサは、位置決め駆動機構を有し、前記位
置決め駆動機構は、相補的な前記第一及び前記第二のフ
ローチャネルセクションが整列されてこれらの各相補的
チャンネルセクションを通って最大のフロー流量が流れ
ることが可能となる第一の全開位置と、前記第一及び前
記第二のフローチャネルセクションがずれた位置とされ
てこれらの各相補的チャネルセクションを通る流体のフ
ローが制限される部分的閉鎖位置と、の間で前記内部リ
ングを外部リング内で周方向に回転させるコンプレッサ
において、前記位置決め駆動機構は、 前記ケーシングに固定された回転駆動手段を有し、前記
回転駆動手段には、駆動端とピニオンギアが取り付けら
れており、 前記内部リングに固定されたラックギアを有し、前記ラ
ックギアは、前記内部リングから径方向外向きに伸びて
おり、前記ピニオンギアとかみあうように設けられてお
り、 移動リミッタと有し、前記移動リミッタは、前記全開位
置に対応する第一の位置と、前記部分的閉鎖位置に対応
する第二の位置と、の間で前記内部リングの移動を制限
することを特徴とする機構。2. A centrifugal compressor, wherein the centrifugal compressor is rotatable inside the compressor for carrying working fluid from a casing and an inlet of a radially arranged annular split ring diffuser. An attached impeller, wherein the diffuser includes an inner ring, wherein a plurality of first flow guide channel sections are formed within the inner ring, the outer diffuser includes an outer ring, A plurality of second flow guide channel sections formed therein, each second flow guide channel section having a respective complementary first flow guide channel section; A drive mechanism, wherein the positioning drive mechanism is complementary to the first and second flow channel sections. A first fully open position where the sections are aligned to allow maximum flow flow through each of these complementary channel sections, and a position where the first and second flow channel sections are offset. Wherein the positioning drive mechanism comprises: a compressor for rotating the inner ring circumferentially within the outer ring between a partially closed position wherein fluid flow through each of these complementary channel sections is restricted. A rotary drive unit fixed to a casing, the drive unit and a pinion gear attached to the rotary drive unit, a rack gear fixed to the inner ring, and the rack gear is separated from the inner ring by Extending radially outward, and provided so as to mesh with the pinion gear, having a moving limiter; Data is a mechanism for a first position corresponding to the fully open position, and a second position corresponding to said partially closed position, and limits the movement of the inner ring between.
ことを特徴とする請求項２記載の機構。3. The mechanism according to claim 2, wherein said rotation driving means is an electric motor.
あることを特徴とする請求項２記載の機構。4. The mechanism according to claim 2, wherein said rotation driving means is an actuator.
あり、前記全開位置と、前記部分的閉鎖位置と、の間の
複数の位置に調整可能であることを特徴とする請求項２
記載の機構。5. The internal ring is rotatable in a circumferential direction and is adjustable to a plurality of positions between the fully open position and the partially closed position.
The described mechanism.
気的に作動可能に接続されたスイッチを含むことを特徴
とする請求項２記載の機構。6. The mechanism according to claim 2, wherein said movement limiter includes a switch electrically operably connected to a rotary drive means.
ロックを含み、前記ストッパブロックは、前記全開位置
に対応する第一の位置と、前記部分的閉鎖位置に対応す
る第二の位置と、においてラックギアと硬くかみあうよ
うに前記外部リング上に配置されていることを特徴とす
る請求項２記載の機構。7. The moving limiter includes a pair of stopper blocks, wherein the stopper blocks have a rack gear at a first position corresponding to the fully open position and a second position corresponding to the partially closed position. 3. The mechanism according to claim 2, wherein the mechanism is arranged on the outer ring so as to mesh firmly with the outer ring.
動リミッタは、前記外部リング内に設けられた空洞を有
し、前記空洞は、前記ラックギアを収容するように設け
られており、前記空洞は、 前記全開位置に対応する第一の位置においてラックギア
と硬くかみあうように配置された第一の端部と、 前記部分的閉鎖位置に対応する第二の位置においてラッ
クギアと硬くかみあうように配置された第二の端部と、
を有することを特徴とする請求項２記載の機構。8. The positioning drive mechanism, wherein the movement limiter has a cavity provided in the outer ring, wherein the cavity is provided to accommodate the rack gear, and wherein the cavity is A first end that is rigidly engaged with the rack gear in a first position corresponding to the fully open position; and a second end that is rigidly engaged with the rack gear in a second position corresponding to the partially closed position. The end of
3. The mechanism according to claim 2, comprising:
低い面に配置された周方向の溝を含み、 前記内部リングは、該内部リングと同心である周方向の
凸部を含み、この凸部は、ラックギアの溝とかみあっ
て、それにより、前記ラックギアと、前記内部リング
と、は、周方向で整列されるように配置されることを特
徴とする請求項２記載の機構。9. The rack gear has a lower surface, includes a circumferential groove disposed on the lower surface, the inner ring includes a circumferential protrusion that is concentric with the inner ring, 3. The mechanism according to claim 2, wherein the protrusion engages a groove in the rack gear, whereby the rack gear and the inner ring are arranged so as to be circumferentially aligned.
クラッシ調整機構であって、前記調整機構は、固定部材
と、移動可能な部材と、一方の端部にピニオンギアが固
定された駆動軸と、前記移動可能な部材に固定されたラ
ックギアと、を有し、前記バックラッシ調整機構は、 取付孔が内部に設けられた前記固定部材と、 第一の中心線と同心状に配置された円筒形の本体部と、
第二の中心線を中心に軸方向に設けられたボアと、を有
するハウジングと、 前記ハウジングの前記ボア内の前記第二の中心線と同心
状に回転可能に配置された前記駆動軸と、 前記ピニオンギアと、前記ラックギアと、がかみあって
伝導可能に接続されるように前記固定部材と移動可能に
接続された前記移動可能な部材と、 前記取付孔内に取り付けられて前記ピニオンギアと、前
記ラックギアと、の間のバックラッシを調整するように
回転可能に動作させることができる前記ハウジングと、
を有することを特徴とする調整機構。10. A backlash adjusting mechanism combined with a rotary drive system, the adjusting mechanism comprising: a fixed member, a movable member, a drive shaft having a pinion gear fixed to one end, A rack gear fixed to a movable member, wherein the backlash adjustment mechanism comprises: a fixing member having a mounting hole provided therein; and a cylindrical main body arranged concentrically with a first center line. Department and
A housing having a bore provided in the axial direction about a second center line; and the drive shaft rotatably arranged concentrically with the second center line in the bore of the housing. The pinion gear, the rack gear, the movable member movably connected to the fixed member so that the rack gear meshes and is conductively connected; and the pinion gear mounted in the mounting hole, The housing, which can be rotatably operated to adjust a backlash between the rack gear;
An adjustment mechanism comprising:
ように設けられた領域を含むことを特徴とする請求項１
０記載の調整機構。11. The housing according to claim 1, wherein the housing includes an area provided to engage with the wrench.
0 adjustment mechanism.
択された調整位置に解除可能に固定するための固定手段
を含むことを特徴とする請求項１０記載の調整機構。12. The adjustment mechanism according to claim 10, wherein the housing includes fixing means for releasably fixing the housing to a selected adjustment position.
ラッシ調整機構であって、前記調整機構は、ケーシング
と、ケーシング内部に径方向に配置された環状の分割リ
ングデフューザと、一方の端部にピニオンギアが固定さ
れた駆動軸と、移動可能な部材に固定されたラックギア
と、を有し、前記デフューザは、ケーシングに固定され
た外部リングと、前記外部リング内に回転可能に取り付
けられた内部リングと、を含み、前記調整機構は、 内部に取付孔が設けられた前記ケーシングと、 第一の中心線と同心状に配置された円筒形の本体部と、
第二の中心線を中心に軸方向に設けられたボアと、を有
するハウジングと、 前記ハウジングの前記ボア内の前記第二の中心線と同心
状に回転可能に配置された前記駆動軸と、 前記ピニオンギアと、前記ラックギアと、がかみあって
伝導可能に接続されるように前記ケーシングに移動可能
に接続された前記内部リングと、 前記取付孔内に取り付けられて前記ピニオンギアと、前
記ラックギアと、の間のバックラッシを調整するように
回転可能に動作させることができる前記ハウジングと、
を有することを特徴とする調整機構。13. A backlash adjusting mechanism used in a centrifugal compressor, wherein the adjusting mechanism includes a casing, an annular split ring diffuser radially arranged inside the casing, and a pinion gear at one end. A fixed drive shaft and a rack gear fixed to a movable member, wherein the diffuser has an outer ring fixed to a casing, and an inner ring rotatably mounted in the outer ring, Wherein the adjustment mechanism comprises: a casing provided with a mounting hole therein; a cylindrical main body disposed concentrically with the first center line;
A housing having a bore provided in the axial direction about a second center line; and the drive shaft rotatably arranged concentrically with the second center line in the bore of the housing. The inner ring movably connected to the casing such that the pinion gear and the rack gear mesh with each other and are conductively connected; and the pinion gear mounted in the mounting hole, and the rack gear. Said housing operable rotatably to adjust the backlash between,
An adjustment mechanism comprising:
ように設けられた領域を含むことを特徴とする請求項１
３記載の調整機構。14. The apparatus according to claim 1, wherein the housing includes an area provided to engage with the wrench.
3. The adjusting mechanism according to 3.
択された調整位置に解除可能に固定するための固定手段
を含むことを特徴とする請求項１３記載の調整機構。15. The adjustment mechanism according to claim 13, wherein the housing includes fixing means for releasably fixing the housing to a selected adjustment position.
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