(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に取付けた駆動ホイールと、この駆動ホイールに噛合するピニオンと、羽根車及び上記ピニオンを支持するピニオン軸と、羽根車を覆う渦巻室とを備え、上記駆動ホイールに２個の上記ピニオンが噛合し、羽根車によってガスを圧縮する多軸多段コンプレッサであって、
上記駆動ホイールに噛合するピニオン及び渦巻室で覆われている羽根車を持つピニオン軸を新たに１軸以上設けて成り、
該ピニオン軸の羽根車の回転により、上記コンプレッサの既設の圧縮系とは圧縮率の異なる圧縮系を設け、一台の圧縮機で高低多系統のガスの供給ができるようにし、
上記ピニオン軸にラビリンスシールを複数段設け、これらのラビリンスシールの間に高圧系の圧縮室からのリークガスを収容するガス回収室を設け、このガス回収室と、該ガス回収室のガス圧に均衡する上記コンプレッサの圧縮系または新たな圧縮系の入り口とを連通し、上記ラビリンスシールからのリークガスを回収できるようにした多軸多段コンバインド型コンプレッサ。
【請求項２】
上記高圧系の圧縮室に隣接する第１のガス回収室と、該第１の回収室に隣接する第２のガス回収室と、該第２の回収室に隣接する大気室とを設け、これらの４つの室の各々の間に上記ラビリンスシールを設け、上記圧縮室から第１のガス回収室にリークしたガスを上記多系統の圧縮系のうち、第１のガス回収室に対応するガス圧を有する系に供給し、上記第１のガス回収室から第２の回収室にリークしたガスを上記多系統の圧縮系のうち、第２のガス回収室に対応するガス圧を有する系に供給するようにした請求項１に記載の多軸多段コンバインド型コンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なる圧力ラインの系統を持つプラント向けの多軸多段コンバインド型コンプレッサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高圧ラインと低圧ラインの２系統を持つプラントにガスを供給するのに、高圧ラインには高圧用のコンプレッサを用い、低圧ラインには低圧用のコンプレッサを用い、２台のコンプレッサでガスをそれぞれのラインに圧送していた。図８は、ガスを圧縮する従来の２軸４段型のコンプレッサ５１を示す。このコンプレッサ５１は、ケーシングが上部歯車室５２と下部歯車室５３に２分割され、その分割水平面に３組の軸受を設け、駆動ホイール５４を取付けている駆動軸５５、低圧段ピニオン軸５８、高圧段ピニオン軸５９を支持している。
【０００３】
駆動ホイール５４には、各ピニオン軸５８，５９の中央に設けたピニオン６０，６１が噛合し、それらの両端には各々一対の羽根車６２，６３が取付けられている。羽根車６２，６３は、それぞれ渦巻室６４，６５とディフューザ６６，６７で覆われている。
図９は、羽根車６２，６３を固定するピニオン軸５８，５９のシール構造を示す。図に示すように、羽根車６２，６３によって圧縮されたガスは、軸シール部であるラビリンスシール６８により外部への漏れを減少している。ラビリンスシール６８の側部には大気室６９を介在して油切り７０を設けている。スペース６９は大気に連通し、ラビリンスシール６８を介して、圧縮ガスに潤滑油がまぎれ込まないようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、高圧ラインと低圧ラインの２系統のラインにガスを供給するのに、高圧用コンプレッサと低圧用コンプレッサの２台のコンプレッサを用いるため、設備費や据付け場所を必要としていた。
また、コンプレッサの吐出出力が高くなると、ラビリンスシールから外部へのリークガスが多くなる問題があり、高圧用コンプレッサ側から低圧用コンプレッサ側へリークガスを回収する必要がある。この場合、２台のコンプレッサの据付け場所が定まっていないため、それに応じてリークガスを回収するための配管工事が現地で必要になり、コンプレッサの据付け時にも手間がかかっていた。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、２種類のコンプレッサを一つのケーシングに一体にし、部品点数を減らすとともに、リークされた圧縮ガスを容易に回収できるようにし、圧縮ガスの外部リークを低減することのできる多軸多段コンバインド型コンプレッサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は駆動軸に取付けた駆動ホイールと、この駆動ホイールに噛合するピニオンと、羽根車及び上記ピニオンを支持するピニオン軸と、羽根車を覆う渦巻室とを備え、上記駆動ホイールに２個の上記ピニオンが噛合し、羽根車によってガスを圧縮する多軸多段コンプレッサであって、上記駆動ホイールに噛合するピニオン及び渦巻室で覆われている羽根車を持つピニオン軸を新たに１軸以上設けて成り、該ピニオン軸の羽根車の回転により、上記コンプレッサの既設の圧縮系とは圧縮率の異なる圧縮系を設け、一台の圧縮機により外部へ高低多系統のガスの供給ができるようにし、上記ピニオン軸にラビリンスシールを複数段設け、これらのラビリンスシールの間に高圧系の圧縮室からのリークガスを収容するガス回収室を設け、このガス回収室と、該ガス回収室のガス圧に均衡する上記コンプレッサの圧縮系または新たな圧縮系の入り口とを連通し、上記ラビリンスシールからのリークガスを回収できるようにしている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態による多軸多段コンバインド型コンプレッサについて、図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は、本発明に係る３軸６段のコンバインド型コンプレッサ１を示す。このコンプレッサ１は、一つのコンプレッサでガスを高圧縮する高圧系圧縮部とガスをそれよりも低圧力で圧縮する低圧系圧縮部の２系統の圧縮系を備えた構造になっている。
図１に示すように、その外部構造は、上部歯車室２と、図では上端部３ａのみ示す中部歯車室３と、下部歯車室４とに３分割され、上部歯車室２には、低圧系圧縮部が配設され、中部歯車室３及び下部歯車室４との間に高圧系圧縮部が配設されている。中部歯車室３と下部歯車室４との間には、その分割水平面に３組の軸受を設け、駆動ホイール８を取付けている駆動軸９、高圧系圧縮部の低圧段ピニオン軸１０及び高圧段ピニオン軸１１を支持している。また、上部歯車室２と中部歯車室３との間には、その分割水平面に軸受けを設け低圧系圧縮部のピニオン軸１２を支持している。
【０００８】
図２に示すように、各ピニオン軸１０〜１２には、それらの中央に設けたピニオン１４〜１６が駆動ホイール８に噛合し、ピニオン軸１０の端部には一対の高圧系圧縮部の第１段部１７の羽根車１７ａと第２段部１８の羽根車１８ａが取付けられ、ピニオン軸１１の端部には高圧系圧縮部の第３段部１９の羽根車１９ａと第４段部２０の羽根車２０ａが取付けられている。また、駆動ホイール８の頂き部に配置されているピニオン１２の端部には低圧系圧縮部の第１段部２１の羽根車２１ａと第２段２２の羽根車２２ａが取付けられている。高圧系圧縮部の各羽根車１７ａ〜２０ａは、その順に１段用渦巻室２４、２段用渦巻室２５、３段用渦巻室２６、４段用渦巻室２７で覆われ、低圧系圧縮部の各羽根車２１ａ，２２ａは、１段用渦巻室２８，２段用渦巻室２９で覆われている。
【０００９】
図３は、高圧系圧縮部の羽根車を取付けているピニオン軸のシール構造の拡大図である。高圧系圧縮部の各ピニオン軸のシール構造は同じ構造であるので、羽根車１７ａを設けている部位のシール構造についてのみ説明する。
図に示すように、羽根車１７ａのシール構造３１は、ラビリンスシール３１ａ〜３１ｃの３段シール構造にし、これらの間にガス回収室Ｂ，Ｃを設けている。すなわち、圧力室Ａと第１段ガス回収室Ｂとの間にシール部である第１段ラビリンスシール３１ａを配設し、第１段ガス回収室Ｂと第２段回収室Ｃとの間に第２段ラビリンスシール３１ｂを配設し、第２段ガス回収室Ｃと大気室Ｄとの間には第３段ラビリンスシール３１ｃを配設している。
そして、第１段ガス回収室Ｂは管路ｂに接続され、第２段ガス回収室Ｃは管路ｃに接続され、大気室Ｄは大気と連通し、油切り３４からの潤滑油が圧縮室Ａ側に入り込むのを防止している。
【００１０】
図４は、低圧系圧縮部の羽根車を取付けているピニオン軸のシール構造の拡大図である。低圧系圧縮部のピニオン軸のシール構造は同じ構造であるので、羽根車２１ａを設けている部位のシール構造についてのみ説明する。
図に示すように、羽根車２１ａのシール構造３６は、ラビリンスシール３６ａ，３６ｂの２段シール構造にし、これらの間にガス回収室Ｆを設けている。
すなわち、圧力室Ｅとガス回収室Ｆとの間にシール部である第１段ラビリンスシール３６ａを配設し、ガス回収室Ｆと大気室Ｇとの間には第２段ラビリンスシール３６ｂを配設している。ガス回収室Ｆは管路ｆに接続され、大気室Ｇは大気と連通し、油切り３８からの潤滑油が圧縮室Ｅ側に入り込むのを防止している。
【００１１】
図５は、各ガス回収室Ｂ，Ｃ，Ｆに接続されている管路ｂ，ｃ，ｆのリークガスの流れを示す配管図である。高圧系圧縮部の第１段部１７〜第４段部２０の第１ガス回収室Ｂに接続されている管路ｂは、高圧系圧縮部の第１段部１７の入り口に連通し、第１段部１７〜第４段部２０の第２ガス回収室Ｃに接続されている管路ｃは、低圧系圧縮部の第１段部２１の入り口に接続されている。また、低圧系圧縮部の第１段部２１、第２段部２２のガス回収室Ｆに接続されている管路ｆは、低圧系圧縮部の第１段部２１の入り口に接続されている。
なお、高圧系圧縮部の第１段部１７及び第２段部１８の管ｃの本数はピニオン軸の外形の大きさに比例して多くする。
【００１２】
以上、本発明の第１の実施の形態による多軸多段コンバインド型コンプレッサの構成について説明したが、次にその作用について説明する。
コンプレッサ１の駆動ホイール８が回転すると、各々の増速比でこれに噛合しているピニオン１４〜１６に動力が伝達し、高圧系圧縮部では羽根車１７ａ〜２０ａの回転により吸引したガスを所定の圧力まで昇圧させ、低圧系圧縮部では、羽根車２１ａ，２２ａにより吸引したガスを所定の圧力まで昇圧させ、それぞれのラインに圧縮ガスを供給する。
このように、コンプレッサ１は高圧系圧縮部と低圧系圧縮部の２系統の圧縮部を設けているので、１台のコンプレッサで圧縮力の異なるガスを２系統のラインに、同時に送ることができる。
【００１３】
コンプレッサ１の稼働中は、図３に示す高圧系圧縮部の圧縮室Ａのガスが、徐々に大気室Ｄ側にリークするため、各室の内圧の大きさは、圧縮室Ａ＞第１ガス回収室Ｂ＞第２ガス回収室Ｃ＞大気室Ｄの関係にあり、低圧系圧縮部の各室の内圧は、圧縮室Ｅ＞ガス回収室Ｆ＞大気室Ｇの関係にある。また、第１ガス回収室Ｂと高圧系圧縮部の第１段部１７の入り口と圧力が均衡しており、第２ガス回収室Ｃとガス回収室Ｆは、低圧系圧縮部の第１段部２１の入り口と圧力が均衡している。
【００１４】
よって、図４に示すように、比較的圧力の大きな第１ガス回収室Ｂにリークした圧縮ガスが高圧系圧縮部の第１段部１７の入り口に回収され、それよりも圧力の小さい第２ガス回収室Ｃ及びガス回収室Ｆのリークした圧縮ガスが合流し、低圧系圧縮部の第１段部２１の入り口に回収される。
このような構成により、各ガス回収室にリークした圧縮ガスを容易に回収することができ、高圧系圧縮部の第２ガス回収室Ｃ、低圧系圧縮部のガス回収室Ｆと大気室Ｄ，Ｇとの差圧が小さくなり、最終的にガスが大気へリークするのを減少し、効率のよいコンプレッサを提供できる。
【００１５】
次に、本発明の第２の実施の形態による多軸多段コンバインド型コンプレッサについて説明する。
図６は、コンプレッサ４１の駆動ホイール４２とその周部に配置される高圧系圧縮部の低圧段４３及び高圧段４４、中圧系圧縮部４５、低圧系圧縮部４６を示す。このコンバインド型のコンプレッサ４１は、４軸８段の例であり、この方法にすれば３系統の異なるガスの圧縮をすることができる。
図７は、コンプレッサ４１の各ガス回収室に接続されている管路のリークガスの流れを示す配管図である。高圧系圧縮部と低圧系圧縮部について上記した図５に示すコンプレッサ１の管路と同じ符号を付しており、中圧系圧縮部４５については、図３に示すラビリンスシールを３段用いたタイプのものを使用し、第１回収室ＢをＨとし、これに接続されている管路をｈ、第２回収室ＣをＪとしこれに接続されている管路をｊとしている。
【００１６】
すなわち、中圧系圧縮部の第１回収室Ｈに接続されている管路ｈは中圧系圧縮部の第１段の入り口に接続され、第２回収室Ｊに接続されている管路ｊは、高圧系圧縮部の第１段部〜第４段部の第２ガス回収室Ｃに接続されている管路ｃ及び低圧系圧縮部の第１段部、第２段部のガス回収室Ｆに接続されている管路ｆと合流して、低圧系圧縮部の第１段部の入り口に接続されている。
なお、高圧系圧縮部と低圧系圧縮部の管路については、上記した図５に示すコンプレッサ１の管路と同じである。
このように、本実施の形態ではコンプレッサ１に高圧系圧縮部、中圧系圧縮部及び低圧系圧縮部の３系統の圧縮部を設けているので、１台のコンプレッサで圧縮力の異なるガスを３系統のラインに、同時に送ることができるとともに、ガスが大気へリークするのを減少し、効率のよいコンプレッサを提供できる。
【００１７】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、３軸６段及び４軸８段のコンプレッサについて説明したが、本発明は２軸４段や３軸５段（例えば、３軸６段の６段目がないもの）や４軸７段等のコンプレッサについても適用が可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の多軸多段コンバインド型コンプレッサは、１つのケーシングに多系統の圧縮部を設けているので、１台のコンプレッサで圧縮力の異なるガスを多系統のラインに、同時に送ることができる。
また、多系統の圧縮機を１つのケーシングに組み込んだことにより、台板、駆動ホイールを駆動させる駆動機及び潤滑油装置等を共用することができ、部品点数を大幅に減らすことができる。コンプレッサの据付け面積も、複数個のコンプレッサの設置面積を必要とせず、システム全体をコンパクトにすることができる。
さらに、設置時に高圧コンプレッサ側から低圧コンプレッサ側へリークガスを回収するための現地工事を必要としなくなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による多軸多段コンバインド型コンプレッサの斜視図である。
【図２】同多軸多段コンバインド型コンプレッサの平断面図である。
【図３】同多軸多段コンバインド型コンプレッサの高圧系圧縮部のシール構造を示す縦断面図である。
【図４】同多軸多段コンバインド型コンプレッサの低圧系圧縮部のシール構造を示す縦断面図である。
【図５】同多軸多段コンバインド型コンプレッサのリークガスの回収配管図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の多軸多段コンバインド型コンプレッサの駆動ホイール周部の概略側面図である。
【図７】同多軸多段型コンプレッサのリークガスの回収配管図である。
【図８】従来の多軸多段型コンプレッサの斜視図である。
【図９】同多軸多段型コンプレッサのシール構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１，４１  コンプレッサ
８，４２  駆動ホイール
１０〜１２  ピニオン軸
１４〜１６  ピニオン
１７ａ〜２２ａ  羽根車
３１ａ〜３１ｃ，３６ａ，３６ｂ  ラビリンスシール
【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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【図８】
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【図９】
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