(57)【要約】【課題】  高圧の一軸多段型の流体機械において、バレル型ケーシングにシェアキーを用いた場合に、シェアキー部での軸方向位置決めのための２次加工を不要とする。【解決手段】  多段遠心流体機械２００は、円筒形状のアウターケーシング２と、このアウターケーシングに嵌合しロータとの間で作動ガスの流路を形成するインナーケーシング１を備える。インナーケーシングをアウターケーシングの一端側でシェアキー２１、２２が固定する。インナーケーシングのインナーバレル４を、第１グループインナーバレルと第２グループインナーバレルとで構成し、第１グループインナーバレルと第２グループインナーバレルの各々を周方向複数個所に設けたタイボルト１４１、１４３で締結する。また、各グループインナーバレルの外周部に設けた溝部間を、複数の連結部材１２２で連結する。【選択図】図１
2014206132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に複数の羽根車が取り付けられてロータを形成する多段遠心流体機械であって、円筒形状のアウターケーシングと、このアウターケーシングに嵌合し前記ロータとの間で作動ガスの流路を形成するインナーケーシングを備え、前記インナーケーシングを前記アウターケーシングの一端側で固定するシェアキーを有し、前記インナーケーシングは駆動側ヘッドフランジとスラスト側ヘッドフランジと、前記駆動側ヘッドフランジとスラスト側ヘッドフランの間に配置されるインナーバレルとを有し、前記インナーバレルを第１グループインナーバレルと第２グループインナーバレルとで構成し、これら第１グループインナーバレルと第２グループインナーバレルの各々は周方向複数個所に設けたタイボルトで締結されていると共に、各々の外周部に設けた溝部間を複数の連結部材で連結したことを特徴とする多段遠心流体機械。
【請求項２】
前記連結部材は断面Π字型であって、前記第１、第２グループインナーバレルの一方のインナーバレルに形成された溝に固定され、他方のインナーバレルに形成された溝には軸方向に隙間を持って嵌合していることを特徴とする請求項１に記載の多段遠心流体機械。
【請求項３】
前記隙間の大きさは、前記インーケーシングの軸方向製作誤差以上であることを特徴とする請求項２に記載の多段遠心流体機械。
【請求項４】
前記アウターバレルは少なくとも２段の段差を有し、一方の段差は前記駆動側ヘッドフランジに嵌合する部分に形成され、他方の段差はこの多段遠心圧縮機の初段の吸込み流路が形成されるインナーバレルの近傍に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の多段遠心流体機械。
【請求項５】
前記アウターバレルの２段の段差に対応して、前記駆動側ヘッドフランジ及び前記インナーバレルに前記アウターバレルの段差にインロー嵌めあい可能な段差を形成したことを特徴とする請求項４に記載の多段遠心流体機械。
【請求項６】
前記タイボルトがこの圧縮機の吐出流路を横切る部分に、ベーン形状のスペーサを前記タイボルトに対応して設け、このスペーサに前記タイボルトが貫通する孔を形成したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の多段遠心流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポンプや圧縮機などの多段遠心流体機械に係り、特に多段遠心機械が有するインナーバレルの締結・保持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一軸多段型の遠心圧縮機の例が、特許文献１や非特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の遠心圧縮機では、インナーバレル型ケーシングを有し、このケーシングの内周面であって軸方向端部近傍に円環状の溝を形成している。一方、ケーシングの軸方向端面を閉塞するヘッドカバーの外側外周部には、段付部が形成されている。そして、第１のシェアキーがケーシングの溝部およびヘッドカバーの段付部の双方に、この第１のシェアキーに隣接して配置された第２のシェアキーがケーシングの溝に、それぞれ係止している。
【０００３】
第１、第２のシェアキーは、それぞれ周方向に複数個に分割されており、各分割部材はケーシングに径方向で固定されているが、軸方向では互いに締結されていない。また、第１のシェアキー部材と第２のシェアキー部材間にはせん断力が作用するが、このせん断力による各分割部材の若干の変位を、径方向に許容している。
【０００４】
また非特許文献１に記載のＣＯ２圧縮用の高圧の遠心圧縮機では、吐出圧力が５５０ｂａｒにも達し、特許文献１の圧縮機と同様に複数のシェアキーを外側ケーシングに形成した溝に係止している。その際、内側ケーシングに接するシェアキーを段付型にした点が特許文献１と相違している。
【０００５】
従来のターボ機械の例が、特許文献２に記載されている。この明細書に記載のバレル型ケーシングを有するターボ機械では、両側面が開放された円筒形の外ケーシングの内周側に内ケーシングを含むステータ及び羽根車や回転軸からなるロータを収容し、ケーシングの両軸端面部を閉止部材で閉止している。その際、閉止部材をシェアキーでケーシングに保持している。さらに、閉止部材の内側側面には、環状の溝が形成されており、この環状の溝に、内ケーシングの側面に形成した環状の突起と外ケーシングの内周側の側面に形成した環状の突起を係合させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２５５４５９号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／００３１７３２号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Kidd，Ｈ Allan et al.，“Unique Compression Solutions for CO2 Applications”，Supercritical CO2 Power Cycle Symposium，May 24−25，2011，Boulder，Colorado
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
バレル型の高圧の多段遠心圧縮機では、内部を流通する作動ガスが高圧であるから、バレルケーシングの内部に保持される各部品もその作動圧に耐えうる強度や厚さに設定される。そのため、上記各先行文献においては、各部品の軸方向厚さを所定の製作誤差内で製作し、各部品を軸方向に隙間なく組み上げた状態でバレル型ケーシングの内部に収容している。組み上げた内ケーシングを含むステータ部と羽根車や回転軸を含むロータ部は、シェアキー部で各部品の製作誤差を吸収してバレル型の外ケーシングに係止され、高圧時の変形に耐えられるようにしている。
【０００９】
このようにシェアキーを用いると、構造自体は比較的簡素になる。しかし、シェアキー部で各部品の製作誤差を吸収する必要があるので、バレル型の外ケーシングに収容される各部品について、組み立てた状態で製作誤差の測定をした後、予め定めた寸法修正部を２次加工し、シェアキー部における軸方向隙間が０.１ｍｍ以下程度になるよう抑制している。
【００１０】
この場合、バレルケーシングに収容される内ケーシングを形成する各部材に、十分な軸方向締結力が作用せずに相互の部品間にわずかな隙間が形成されたまま組み立てられると、軸方向長さの測定誤差に起因したシェアキー部の隙間の誤差が増大する。また、大型の圧縮機の場合には、２次加工に要する工数の増加やコストの増加を引き起こすとともに、１次加工時との条件の違いにより、加工精度の確保が不十分になる恐れがある。
【００１１】
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、高圧の一軸多段型の流体機械において、バレル型ケーシングにシェアキーを用いた場合に、シェアキー部での軸方向位置決めのための２次加工を不要とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成する本発明の特徴は、多段遠心流体機械が、回転軸に複数の羽根車が取り付けられてロータを形成するものであって、円筒形状のアウターケーシングと、このアウターケーシングに嵌合しロータとの間で作動ガスの流路を形成するインナーケーシングを備え、インナーケーシングをアウターケーシングの一端側で固定するシェアキーを有し、インナーケーシングは駆動側ヘッドフランジとスラスト側ヘッドフランジと、駆動側ヘッドフランジとスラスト側ヘッドフランの間に配置されるインナーバレルとを有し、インナーバレルを第１グループインナーバレルと第２グループインナーバレルとで構成し、これら第１グループインナーバレルと第２グループインナーバレルの各々は周方向複数個所に設けたタイボルトで締結されていると共に、各々の外周部に設けた溝部間を複数の連結部材で連結したことにある。
【００１３】
そしてこの特徴において、連結部材は断面Π字型であって、第１、第２グループインナーバレルの一方のインナーバレルに形成された溝に固定され、他方のインナーバレルに形成された溝には軸方向に隙間を持って嵌合しているのがよく、隙間の大きさは、インーケーシングの軸方向製作誤差以上であることが望ましい。
【００１４】
また、アウターバレルは少なくとも２段の段差を有し、一方の段差は前記駆動側ヘッドフランジに嵌合する部分に形成され、他方の段差はこの多段遠心圧縮機の初段の吸込み流路が形成されるインナーバレルの近傍に形成されていてもよく、アウターバレルの２段の段差に対応して、駆動側ヘッドフランジ及びインナーバレルにアウターバレルの段差にインロー嵌めあい可能な段差を形成してもよい。さらに、タイボルトがこの圧縮機の吐出流路を横切る部分に、ベーン形状のスペーサをタイボルトに対応して設け、このスペーサにタイボルトが貫通する孔を形成してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、バレル型ケーシングにシェアキーを用いた高圧の多段遠心流体機械において、バレル型ケーシング内部に収容される内ケーシングを軸方向に２グループにグループ化し、各グループを軸方向に製作誤差以上の隙間を有して嵌合する連結部材を配置しているので軸方向位置決めが容易になる。また、シェアキー部で軸方向位置決めのための２次加工が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る多段遠心流体機械の一実施例の縦断面図である。
【図２】図１のＡ矢視断面図である。
【図３】図１のＢ矢視断面図である。
【図４】図１の要部拡大図である。
【図５】図４のＣ部詳細図である。
【図６】図５のＥ−Ｅ線断面図である。
【図７】図４のＤ部詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る多段遠心流体機械の一例を、一軸多段型の遠心圧縮機２００を例にとり説明する。  
図１は、バレル型ケーシング１０を有する一軸多段遠心圧縮機２００の縦断面図である。図２は、図１のＡ矢視断面図でありロータ３部を除いた図、図３は図１のＢ矢視断面図でありロータ３部を除いた図である。また図４は、図１の要部の拡大詳細図である。
【００１８】
図１に示すように、回転軸３０には複数枚（図では５枚）の羽根車４１〜８１が取り付けられており、これらはロータ３を構成する。回転軸３０の両軸端部には、一対のラジアル軸受３１、３２が配設されており、一方のラジアル軸受３１のさらに軸端側にはスラスト軸受３６が配設されている。ラジアル軸受３１、３２は、回転軸３０を回転可能に支承する。スラスト軸受３６は、ロータ３に加わるスラスト負荷を支承する。
【００１９】
なお、スラスト軸受３６に加わるスラスト負荷を低減するために、初段及び第２段羽根車４１、５１の組と、第３段から最終段の羽根車の組６１〜８１は、その心板の背面側で対向する背向型となっている。また、スラスト軸受３６よりも軸端側は、カバー３７で覆われている。
【００２０】
羽根車４１〜８１と両ラジアル軸受３１、３２間には、ロータ３内部で圧縮され高圧となった作動ガスが外部へ漏洩するのを防止するために、シール手段３４、３５が配設されている。シール手段３４、３５には、外部からシールガスが図示しないガスシール手段により供給される。
【００２１】
多段遠心圧縮機２００のケーシング１０は、２重胴型のケーシングであり、インナーケーシング１とアウターバレル２とを有している。アウターバレル２には、図示しない吸込みノズルから初段羽根車４１へ作動ガスを供給するための吸込み流路１７ａと、最終段羽根車８１から図示しない吐出ノズルを経由して、この遠心圧縮機２００の外部へ圧縮ガスを吐出するための吐出流路１７ｄとが形成されている。さらに、中間段の羽根車を背面対向させているために、中間段の圧縮ガスを一旦機外へ取り出して冷却するための吐出流路１７ｃおよび圧縮機２００内へ戻すための吸込み流路１７ｂも形成されている。
【００２２】
図２に、中間段圧縮機６０の吸込み流路１７ｂを横断面図で示す。初段圧縮機４０の吸込み流路１７ａも同様の構成である。図３に中間段圧縮機７０の吐出流路１７ｃを横断面図で示す。最終段圧縮機８０の吐出流路１７ｄも同様の構成である。これらの図から分かるように、流路１７ａ〜１７ｄはアウターバレル２を半径方向に貫通する孔形状に形成されている。なお、アウターバレル２は、内面側が段付の円筒状のケーシングである。
【００２３】
一方、インナーケーシング１は、ロータ３とともに多段遠心圧縮機２００の作動ガス流路を形成する。インナーケーシング１は、初段羽根車４１への吸込み流路１８ａを形成するスラスト側ヘッドフランジ１２と、中間段羽根車への吸込み流路１８ｂを形成する駆動側ヘッドフランジ１１が両軸端部側に有している。さらに、２個のヘッドフランジ１１、１２間には、羽根車を出た流れを次段羽根車へ導く流路を形成するために、バンドルとも呼ばれるインナーバレル４が配設されている。
【００２４】
インナーバレル４は水平２分割形状であり、水平分割された各インナーバレル４は、軸方向に複数に分割されている。そしてインナーバレル４は、背面対向している羽根車間で２つのグループに分けられており、各グループはタイボルト１４１、１４３で一体化されている。
【００２５】
ここで、インナーケーシング１をアウターバレル２に安定して保持するために、シェアキー２１、２２と呼ばれる係止部材を用いている。シェアキー２１、２２を使用するので、インナーケーシング１のスラスト側ヘッドフランジ１２の外周部であって機外側端部には、段付部１２ａを形成する。この段付部１２ａに対応して、アウターバレル２のスラスト側の内周面に、溝部１４ｂを形成する。
【００２６】
溝部１４ｂと段付部１２ａには、周方向複数個所で円弧状の第１、第２シェアキー２１、２２が係止する。第２のシェアキー２２は溝部１４ｂ及び段付部１２ａの双方に係止する。一方、第２のシェアキー２２に連接する第１のシェアキー２１は段付形状をしており、段付部２１ａでアウターバレル２の溝部１４ｂの角部１４ａに係止する。
【００２７】
なお、アウターバレル２の駆動側部の内周側および初段圧縮機の吸込み流路１８ａ近傍には、段付部が形成されている。アウターバレル２の駆動側部の段付部１３ｄはインナーケーシング１の駆動側ヘッドフランジ１１に形成した位置決め部１１ｄと、吸込み流路１８ａ近傍に形成した段付部１６ａは、インナーケーシングの段付部１６ｂとそれぞれインロー結合している。このインロー結合部は、シェアキー２１、２２と協働して、インナーケーシング１とアウターバレル２を軸方向に位置決めする。
【００２８】
次に、インナーケーシング２の中央部に位置するインナーバレル４部の詳細を、図４を用いて説明する。なお、各段圧縮機４０〜８０は、吸込み流路と、羽根車と、羽根車下流に形成されるディフューザ及びディフューザ流路と、次段羽根車の吸込み流路に接続するリターンチャネル部を基本構成としている。ただし、後述するように、途中で機外に吐出される第２段圧縮機と最終段圧縮機はリターンチャネル部を有していない。以下の記載では、初段圧縮機４０についてだけ、詳述するが、各段圧縮機の構成及び作用等は初段圧縮機と同様である。
【００２９】
作動ガスは、遠心羽根車４１及び回転軸３０に取り付けたカラー４２で形成される吸込み口から初段羽根車４１に流入する。そして初段羽根車４１で圧縮された後、羽根車４１の下流側であって半径方向外方に形成された羽根付きディフューザ４５及びディフューザ流路４６を経て、Ｕ字状に形成された流路から半径方向内向きの流れとなってリターンチャネル部４７に流入する。リターンチャネル部４７の最内径側は第２段圧縮機の吸込み流路となっており、この吸込み流路を経て作動ガスは第２段圧縮機５０に流入する。第２段羽根車５１で圧縮されて高圧となった作動ガスは、第２段のディフューザ流路を経た後、一旦機外へ吐出される。
【００３０】
各段圧縮機４０〜８０の圧縮ガスが機外および他段圧縮機に漏えいしないように、シール手段が設けられている。回転軸３０の両軸端部には上述した通り、静止環３４ｂ（３５ｂ）及び回転環３４ａ（３５ａ）を有するガスシール手段３４、３５が配置されており、このガスシール手段３４、３５よりも内側に隣り合ってラビリンスシール１１ｃ、１２ｃが配設されている。また各段圧縮機では、羽根車の吸込み口の周囲に吸込み側ラビリンスシール４３が、心板の背面側に背面側ラビリンスシール４４が配置されている。
【００３１】
アウターバレル２に形成された半径方向に延びる吸込み流路１７ａに、インナーケーシング１のリング状の吸込み流路１８ａが接続している。吸込み流路１８ａは、インナーバレル４のスラスト側端部に配置されるインナーバレル部材１１６と、これに対向するスラスト側ヘッドフランジ１２間に形成される。吸込み流路１８ａの軸方向間隔を確保するため及び後述するタイボルト１４１を保持するために、インナーバレル部材１１６のスラスト側端面であって、外径側には、周方向に吸込み流路１７ａ部分だけ空間が形成されたスペーサ部１１６ｂが設けられている。さらに、このスペーサ部１１６ｂを保持するためにリング状の吸込み流路壁１１６ａが設けられており、吸込み流路壁１１６ａはスラスト側ヘッドフランジ１２の機内側端面に係合している。
【００３２】
インナーバレル部材１１６の内径側であって吸込み流路１８ａに面する面と反対面、すなわち背面側には、前面側が初段ディフューザ流路４６に、背面側がリターンチャネル部４７に面するインナーバレル部材１１６ｄが配置されている。このインナーバレル部材１１６ｄには、初段圧縮機４０の羽根付きディフューザ４５とリターンチャネル部４７のベーンが取り付けられており、作動ガス流路の軸方向幅を確保する。
【００３３】
インナーバレル部材１１６ｄのさらに背面側には、外径側がインナーバレル部材１１６にインロー結合し、内径側の前面側が初段のリターンチャネル部４７に面し背面側が第２段のディフューザ流路に面するインナーバレル部材１１５が配置されている。このインナーバレル部材１１５の背面側には、一方の端面が第２段のディフューザ流路に、他方の端面が最終段のディフューザ流路に面する円板状のインナーバレル部材１１４が配設されている。
【００３４】
インナーバレル部材１１６、１１５、１１４を串刺しにするように、タイボルト１４１が周方向に間隔をおいて複数本設けられている。タイボルト１４１が第２段圧縮機のリング状の吐出流路５８を横切る部分には、この吐出流路５８の軸方向幅を保持し、かつタイボルト１４１が吐出流路５８に露出するのを防止するために、ベーン形状のスペーサ５９
が取り付けられている。スペーサ５９には、タイボルト１４１が貫通する孔５９ａが形成されている（図３参照）。
【００３５】
タイボルト１４１は、インナーバレル部材１１４に端部を埋め込まれており、反対端に設けたナット１４２でインナーバレル部材１１６、１１５をインナーバレル部材１１４に締め込む構造となっている。ナット１４２とタイボルト１４１の端部は、スラスト側ヘッドフランジ１２に形成された孔１２ｆに収容される。タイボルト１４１で連結された３個のインナーバレル部材１１６、１１５、１１４は、第１グループインナーバレルを形成する。
【００３６】
第３段圧縮機６０から最終段圧縮機８０までの作動ガス流路を形成するために、インナーバレル４では、外径側に軸方向に隣り合って３個のインナーバレル部材１１１、１１２、１１３が、内径側に２個のインナーバレル部材１１１ｂ、１１２ｂが配置されている。そして、インナーバレル部材１１１、１１２、１１３は、周方向に間隔をおいて複数本設けられたタイボルト１４３で連結されることにより、第２グループインナーバレルを構成する。第１グループインナーバレルを構成するインナーバレル部材１１４と第２グループインナーバレルを構成するインナーバレル部材１１３との間であって外径側には、最終段圧縮機８０の吐出流路幅を確保するために、ベーン形状のスペーサ８９が配置されている。
【００３７】
ここで、タイボルト１４３の先端は、インナーバレル部材１１３に埋め込まれており、タイボルト１４３の反対端はナット１４４でインナーバレル部材１１１、１１２をインナーバレル部材１１３に締め込むようになっている。タイボルト１４３の埋め込み端と反対端側、すなわち頭部側は、リング状であって吸込み流路１７ｂ部分だけ周方向に切り欠いたスペーサ部１４６に形成した孔１４６ｆに保持される。スペーサ部１４６は、駆動側ヘッドフランジ１１の一部であって軸方向に突き出ている。また、スペーサ部１４６は、第３段圧縮機６０の吸込み流路１８ｂの流路幅を確保する。
【００３８】
ここで本発明の特徴として、インナーバレル４を第１グループインナーバレル及び第２グループインナーバレルの２グループから構成している。そのため、これら２グループをタイボルト１４１、１４３で締結する構成及び第２グループインナーバレルを駆動側ヘッドフランジ１１にボルト１３１で接続する構成を採用している。これにより、最終段圧縮機８０の吐出ガス圧がタイボルト１４１、１４３に作用するのを回避している。この詳細を、図５ないし図７により説明する。
【００３９】
図５は、図４のＣ部拡大図であり、第１グループインナーバレルと第２グループインナーバレルを締結する構造である。図６は、図５のＥ−Ｅ断面図である。第１グループインナーバレルを構成するインナーバレル部材１１４では、最終段圧縮機８０の吐出流路８８に面する側の端部近傍であって外周部に、周方向に延びる断面Ｌ字型の溝１１７が形成されている。同様に、第２グループインナーバレルを形成するインナーバレル部材１１３が最終段圧縮機８０の吐出流路８８に面する側の端部近傍であって外周部に、周方向に延びる断面Ｌ字型の溝１１８が形成されている。そして、これらの溝１１７、１１８に、周方向間隔をおいて断面Π字型の複数の連結部材１２２が嵌合している。
【００４０】
すなわち、断面Π字型の連結部材１２２は、一方側にボルト貫通部１２３ａを、他方側に嵌合部１２３ｂを有し、その間を水平部１２４が接続している。ボルト貫通部１２３ａは、第１グループインナーバレルのインナーバレル部材１１４の深溝部である嵌合部１１４ｂに嵌合する。水平部１２４は、２つのインナーバレル部材１１４、１１３間にまたがっている。嵌合部１２３ｂは、第２グループインナーバレルのインナーバレル部材１１３の深溝部である嵌合部１１３ｃに嵌合する。
【００４１】
ボルト貫通部１２３ａには、ボルト１２１の頭部が収容されるボルト孔１２５ａとこのボルト孔に接続し、ボルト１２１のねじ部が嵌合するボルト孔１２５ｂが形成されている。ボルト１２１は、これらの孔１２５ａ、１２５ｂに嵌合し、インナーバレル部材１１４に螺合する。第２グループインナーバレルのインナーバレル部材１１３と連結部材１２２は、軸方向に最大製作寸法誤差以上の隙間１１３ｂ、１２６ｂを有しながら、組み立てられる。なお、１個の連結部材１２２に付き、周方向の複数個所（図６では３か所）で、連結部材１２２とインナーバレル部材１１３、１１４をボルト締結する。これにより、連結部材１２２は第１グループインナーバレルに固定される。
【００４２】
図７に、図４のＤ部拡大図を示す。図７は、第２グループインナーバレルを駆動側ヘッドフランジ１１に連結する構造を示したものである。第２グループインナーバレルを構成するインナーバレル部材１１１が第３段圧縮機６０の吸込み流路１８ｂに面する側の近傍であって外周部に、周方向に延びるボルト用溝１１１ｃが形成されている。このボルト用溝１１１ｃの側面に、軸方向に延びる複数個の貫通孔（ボルト孔）１１１ｄを形成する。
【００４３】
インナーバレル部材１１１の吸込み流路１８ｂ側の表面には、吸込み流路１８ｂ幅を維持するために、リング状であって周方向に吸込み流路１７ｂ部分だけ切り欠かれたスペーサ部１４６に接している。このスペーサ部１４６には、軸方向に延びる複数のボルトねじ孔１４６ａが形成されている。従って、インナーバレル部材に形成したボルト孔及びスペーサ部１４６に形成したボルトねじ孔１４６ａにボルト１３１を螺合することにより、第２グループインナーバレルと駆動側ヘッドフランジ１１は接続され、一体化される。
【００４４】
次にこのように構成した本発明に係る遠心圧縮機の組み立て手順の概要を示す。初めに、回転軸３０に羽根車４１、５１、…やカラー４２等を取り付け、ロータ３を完成する。このロータ３の周囲を水平分割構造のインナーバレル４で覆う。上述した通り、インナーバレル４はタイボルト１４１、１４３により第１グループインナーバレルと第２グループインナーバレルにグループ化されているが、両グループを連結部材１２２で連結することにより、１個のインナーバレル４が形成される。次に、インナーバレル４と駆動側ヘッドフランジ１１をボルト１３１で締結する。このボルト１３１は、インナーバレル４の外周側から六角レンチ等の工具を使用することで、所定の締結力で締結される。
【００４５】
次にアウターバレル２に、駆動側ヘッドフランジ１１及びインナーバレル４、ロータ３が一体化された組立体を、反駆動側から駆動側(図１で左側から右側)へ向けて組み込む。その際、アウターバレル２及び駆動側ヘッドフランジ１２のそれぞれに設けた段差部１１ｄ、１３ｄを用いてアウターバレル２に駆動側ヘッドフランジ１２及び第２グループインナーバレルを位置決めする。また、アウターバレル２に設けた段差部１６ａ及びインナーバレル部材１１６に設けた段差部１６ｂを用いて、インナーバレル４を、より正確には第１グループインナーバレルをアウターバレル２に位置決めする。
【００４６】
その後、スラスト側ヘッドフランジ１２をアウターバレル２に組み込む。アウターバレル２にスラスト側ヘッドフランジ１２が組み込まれたら、アウターバレル２の内面側に形成された溝部１４ｂにシェアキー２１、２２を取り付ける。これにより、多段遠心圧縮機の主要部の組み立てが完成する。
【００４７】
以上説明したように、連結部材１２２がインナーバレル部材１１３に、インナーバレル４の軸方向最大製作寸法誤差以上の軸方向隙間１１３ｂ、１２６ｂを持って嵌合しているので、インナーバレル４やヘッドフランジ１１、１２等の各部材の製作誤差等はこの嵌合部で吸収される。これにより、アウターバレル２に形成した２つの段差部１３ｄ、１６ａに駆動側ヘッドフランジの段差部１１ｄ、インナーバレル４の段差部１６ｂを押し当てるだけで多段遠心圧縮機の軸方向位置決めが可能になる。また、インナーバレルの寸法誤差に起因する余分な応力が位置決め部１１ｄ、１３ｄ；１６ａ、１６ｂに負荷される恐れがない。さらに、組み立て時に遠心圧縮機２００の各構成部材の軸方向寸法を計測して、シェアキー２１、２２の軸方向長さを調整する必要もない。
【００４８】
上記構成の本発明に係る遠心圧縮機２００の動作を、次に説明する。図示しない原動機で回転軸３０を回転させると、吸込み流路１７ａから吸い込まれた作動ガスは、初段圧縮機４０及び第２段圧縮機５０で圧縮されて高温高圧になり、吐出流路１７ｃから一旦機外に吐出され、図示しない冷却器で冷却された後、再び吸込み流路１７ｂから機内に流入する。そして第３段圧縮機６０、第４段圧縮機７０、最終段圧縮機８０で圧縮されて順次圧力を増し、吐出流路１７ｄから機外へ吐出される。
【００４９】
さらに、運転時には、遠心圧縮機２００の最終段圧縮機８０から高温・高圧の吐出ガスが吐出され、この吐出圧力が第１グループインナーバレルと第２グループインナーバレルを吐出流路８８を境にして軸方向に引き離すように作用する。この引き離す力を、アウターバレル２の段差部１３ｄと駆動側ヘッドフランジの段差部１１ｄ、シェアキー２１、２２が負担するようにしたので、タイボルト１４１、１４３には吐出圧力に起因する負荷がほとんど掛からない。したがって、従来最も懸念されたタイボルト１４１、１４３の破損等の不具合を完全に回避できる。
【００５０】
以上説明したように本実施例によれば、駆動側ヘッドフランジとアウターバレルのインロー部およびタイボルトへの吐出圧力に起因する負荷が低減されたので、タイボルトの強度不足に起因する不具合を回避できる。また、位置決め部と荷重負担部とをインナーバレルとアウターバレルの段差部およびシェアキーとで分担しているので、アウターバレルとヘッドフランジの段差部およびシェアキーで確実に圧縮機運転時の吐出圧力に起因する軸方向に引き離す力を負担できる。これにより、従来用いられてきたインナーバレルの外径側への突起とアウターバレルの内面溝での嵌合構造による荷重負担の場合よりも、より高圧の吐出圧力条件まで荷重を負担できる。
【符号の説明】
【００５１】
１…インナーケーシング、２…アウターバレル(アウターケーシング)、３…ロータ、４…インナーバレル、１０…(バレル型)ケーシング、１１…駆動側ヘッドフランジ、１１ｃ…ラビリンスシール、１１ｄ…位置決め部、１２…スラスト側ヘッドフランジ、１２ａ…段付部、１２ｃ…ラビリンスシール、１２ｆ…孔、１３ｄ…段差部、１４ａ…角部、１４ｂ…溝部、１６ａ、１６ｂ…位置決め部、１７ａ、１７ｂ…吸込み流路、１７ｃ、１７ｄ…吐出流路、１８ａ、１８ｂ…吸込み流路、２１…第１のシェアキー、２１ａ…段付部、２２…第２のシェアキー、３０…回転軸、３０ｄ…スリーブ、３１、３２…ラジアル軸受、３４…ガスシール手段、３４ａ…回転環、３４ｂ…静止環、３５…ガスシール手段、３６…スラスト軸受、３７…カバー、４０…初段圧縮機、４１…羽根車、４２…カラー、４３…吸込み側ラビリンスシール、４４…背面側ラビリンスシール、４５…羽根付きディフューザ部、４６…ディフューザ流路、４７…リターンチャネル部、５０…第２段圧縮機、５８…吐出流路、５９…スペーサ、５９ａ…タイボルト孔、６０…第３段圧縮機、７０…第４段圧縮機、８０…最終段圧縮機、８８…吐出流路、８９…スペーサ、１００…圧縮部、１１１…(第２グループ)インナーバレル部材、１１１ｂ…インナーバレル部材、１１１ｃ…ボルト用溝、１１１ｄ…ボルト孔、１１２…(第２グループ)インナーバレル部材、１１２ｂ…インナーバレル部材、１１３…(第２グループ)インナーバレル部材、１１３ｂ…軸方向隙間、１１３ｃ…嵌合部、１１４…(第１グループ)インナーバレル部材、１１４ｂ…嵌合部、１１４ｃ…ラビリンスシール、１１５…(第１グループ) 、１１６…(第１グループ)インナーバレル部材、１１６ａ…吸込み流路壁、１１６ｂ…スペーサ部、１１６ｄ…インナーバレル部材、１１６ｃ…インナーバレル部材、１１７、１１８…（断面Ｌ字状）溝、１２１…ボルト、１２２…連結部材、１２３ａ…ボルト貫通部、１２３ｂ…嵌合部、１２４…水平部、１２５ａ、１２５ｂ…ボルト孔、１２６ａ…嵌合部、１２６ｂ…軸方向隙間、１３１…ボルト、１４１…タイボルト、１４２…ナット、１４３…タイボルト、１４４…ナット、１４６…スペーサ部、１４６ａ…ボルトねじ孔、１４６ｆ…孔、１４７…軸方向隙間、２００…多段遠心流体機械(多段遠心圧縮機)。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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