(57)【要約】【課題】多段遠心圧縮機におけるバランシング配管の凝固または氷結を防止し、安定して稼動可能な多段遠心圧縮機を提供する。【解決手段】多段遠心圧縮機の吸入口内で、圧縮機構造体のバランシング流路の開口部間をバランス管により接続し、そのバランス管の外側に、バランス管と同芯状に外管を配設して断熱作用を有する二重管式バランシング配管とし、必要に応じ、バランス管と外管との間隙内に、ガスを封入または流通させ、或いはその間隙を真空に保持するようにした。【選択図】            図１
2004190569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段遠心圧縮機の吸入口内で、圧縮機構造体のバランシング流路の開口部間をバランス管により接続し、そのバランス管の外側に、バランス管と同芯状に外管を配設して断熱作用を有する二重管式バランシング配管としたことを特徴とする多段遠心圧縮機。
【請求項２】
前記二重管式バランシング配管のバランス管と外管との間隙内に、ガスを封入または流通させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の多段遠心圧縮機。
【請求項３】
前記二重管式バランシング配管のバランス管と外管との間隙内を真空に保持するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の多段遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バランシング配管部分を改善した多段遠心圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の多段遠心圧縮機の軸対称の片側断面図で、図５は図４におけるＶ部分の拡大断面図である。
【０００３】
図に示すように、従来の多段遠心圧縮機は、回転軸１に縦列に複数個（図４では２個）固着された羽根車２と、各羽根車２の間に段間流路３ａを形成する仕切壁３と、その前後にボルト４で結合して設けられた入口壁５及び出口壁６並びに入口車室壁７及び出口車室壁８と、入口車室壁７から出口車室壁８までの全体外径側を車室９で包囲して圧縮機構造体が一体的に組み付けられている。
【０００４】
１０は吸入口、１１は吐出口、１２は出口壁６の下面と対向するように回転軸１上に設けた、軸線方向へ移動量を調節可能なバランスピストンで、１３は一端がバランスピストン１２の外面側空間部に連通し、他端が吸入口１０の下方部に連通するように、出口壁６と車室９と入口壁５と入口車室壁７の内部に連通させて形成したバランシング流路である。また図４及び図５において、１４は吸入口１０内で、圧縮機構造体のバランシング流路１３の開口部間を接続するバランシング配管で、１５は回転軸１に発生する軸方向推力を圧縮機の入口車室壁７側で支持するスラスト軸受である。
【０００５】
このような多段遠心圧縮機では、図示しない駆動機により回転軸１及び羽根車２が回転駆動され、吸入口１０から入るガス等の流体に各段の羽根車２によりエネルギーを与えて段間流路３ａを通過する流体の圧力を逐次上昇させ、吐出口１１から高圧の流体を吐出させている。
【０００６】
このとき、多段遠心圧縮機内では、吸入口１０側が低圧で吐出口１１側が高圧となるため、羽根車２の回転力で回転軸１に図４の左方向への大きいスラスト力が働き、このスラスト力をスラスト軸受１５で受止めるようにしている。
【０００７】
バランスピストン１２と、バランシング流路１３及びバランシング配管１４は、上記の大きなスラスト力が連続してスラスト軸受１５にかかるのを軽減するために設けられている。すなわち、バランシング流路１３及びバランシング配管１４を通し、バランスピストン１２外面側の空間部を、低圧力の吸入口１０付近と連通させることにより、羽根車２の回転駆動で生じる圧力差に起因するスラスト力と、前記バランシング流路１３及びバランシング配管１４により生じる逆方向スラスト力とが互いにキャンセレート（相殺）され、バランスピストン１２が回転軸１と車室９側との相対軸方向移動を許しながらラビリンスシールすることで、スラスト軸受１５にかかるスラスト力を設定された許容値以内に保持するようにされている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−２３２８８５号公報（段落００１１、図１、図３）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の多段遠心圧縮機においては、前記バランシング流路１３及びバランシング配管１４内には、圧力及び温度が上昇した作動ガスが還流するため、圧縮機での作動流体の入温が極度に低温度の際に、この極低温ガスでバランシング配管１４が冷却され、バランシング配管１４の内部流体が伝熱により凝固または氷結することがある。そしてこの凝固または氷結により、入側と出側の圧力バランス機能が発揮されず、スラスト軸受１５部が過負荷により磨耗して損傷したりする等のトラブルを発生することがある。また、その結果スラスト軸受１５部のトラブルにより、機器を停止させなければならないことがあり、改善が求められていた。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、多段遠心圧縮機におけるバランシング配管の凝固または氷結を防止し、安定して稼動可能な多段遠心圧縮機を提供することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る多段遠心圧縮機は、多段遠心圧縮機の吸入口内で、圧縮機構造体のバランシング流路の開口部間をバランス管により接続し、そのバランス管の外側に、バランス管と同芯状に外管を配設して断熱作用を有する二重管式バランシング配管とし、バランス管ヘの熱伝達を防止して、バランス管内を流動する作動ガス中の水分等が凝固または氷結することがないようにした。
【００１２】
また、請求項２に係る多段遠心圧縮機は、請求項１に記載の多段遠心圧縮機において、前記二重管式バランシング配管のバランス管と外管との間隙内に、ガスを封入または流通させるようにし、バランス管への熱伝達を効果的に防止して、バランス管内を流動する作動ガス中の水分等が凝固または氷結することがないようにした。
【００１３】
また、請求項３に係る多段遠心圧縮機は、請求項１に記載の多段遠心圧縮機において、前記二重管式バランシング配管のバランス管と外管との間隙内を真空に保持するようにし、断熱能力をより高めることでバランス管への熱伝達を更に効果的に防止して、バランス管内を流動する作動ガス中の水分等が凝固または氷結することがないようにした。
【００１４】
これにより、本発明の多段遠心圧縮機においては、スラスト軸受部等が過負荷により磨耗して損傷したりする等のトラブルを発生することがなく、スラスト軸受部のトラブルにより機器を停止させなければならない事態を避けることができ、軸受部の信頼性、耐久性が増して、設備の稼働率が向上し、その結果、設備全体の信頼性を高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に係る多段遠心圧縮機の軸対称の片側部分断面図で、図２は図１におけるＩＩ部分の拡大図、図３は図２における  ＩＩＩ〜ＩＩＩ  矢視図である。
【００１６】
本実施の形態は、多段遠心圧縮機の吸入口内で、圧縮機構造体のバランシング流路の開口部間を接続するバランシング配管を断熱作用を有する二重管構造に構成したもので、図中、図４及び図５に示す部材と同一部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１７】
図１において、２４は吸入口１０内で、圧縮機構造体のバランシング流路１３の開口部間を接続する二重管式バランシング配管である。
【００１８】
二重管式バランシング配管２４は、図２及び図３で示すように、バランシング流路１３の開口部間にバランシング流路１３と同一内径で設けたバランス管２５と、そのバランス管２５の外側に、バランス管２５と同芯状に配設した外管２６とで二重管構造に構成されている。このバランス管２５と外管２６は、図示のようにそれぞれ気密に装着して配設され、二重管構造とすることで断熱作用を持たせている。
【００１９】
なお、二重管式バランシング配管２４のバランス管２５と外管２６との間隙Ｓ内には、図示せざる手段を介して乾燥空気等のガスを封入または流通させるようにすることができるようになっている。
【００２０】
また、間隙Ｓ内にガスを封入または流通させる代りに、二重管式バランシング配管２４のバランス管２５と外管２６との間隙Ｓを、図示せざる手段を介して外部の真空ポンプ系に接続し、間隙Ｓ内を真空に保持することができるようになっている。
【００２１】
上記のように構成された本実施の形態に係る多段遠心圧縮機においては、二重管式バランシング配管２４が二重管構造であるため、それ自体で断熱作用を有し、極低温度の作動ガスが吸入口１０から圧縮機内に吸入されても、バランス管２５への熱伝達は防止され、バランス管２５内を流動する作動ガス中の水分等が凝固または氷結することはない。
【００２２】
また、図示せざる手段を介して、二重管式バランシング配管２４のバランス管２５と外管２６との間隙Ｓ内に乾燥空気等のガスを封入または流通させると、間隙Ｓ内がそのガスによる断熱層となり、極低温度の作動ガスが吸入口１０から圧縮機内に吸入されても、バランス管２５への熱伝達は効果的に防止され、バランス管２５内を流動する作動ガス中の水分等が凝固または氷結することはない。
【００２３】
なお、この時、バランス管２５の外側に同芯状に配設される外管２６の管径は、吸入口１０から圧縮機内へ吸入される作動ガスの温度に応じて適切な管径に設定することができる。
【００２４】
また、間隙Ｓ内にガスを封入または流通させる代りに、図示せざる手段を介して外部の真空ポンプにより間隙Ｓ内を真空に保持すると、よりコンパクトな二重管式バランシング配管２４で作動ガスのバランシング作用を有効に確保した状態で、断熱能力をより高めることでバランス管２５への熱伝達は更に効果的に防止され、バランス管２５内を流動する作動ガス中の水分等が凝固または氷結することはない。
【００２５】
なお、バランス管２５や外管２６は、断熱作用の効果の大きい材料を選定することができ、また、それらの取付は、図２に示す取付構造に限定されるものではなく、形状構造等は適宜設計変更し得ることは言うまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１に係る多段遠心圧縮機は、多段遠心圧縮機の吸入口内で、圧縮機構造体のバランシング流路の開口部間をバランス管により接続し、そのバランス管の外側に、バランス管と同芯状に外管を配設して断熱作用を有する二重管式バランシング配管としたので、バランス管ヘの熱伝達は防止され、バランス管内を流動する作動ガス中の水分等が凝固または氷結することはない。
【００２７】
また、請求項２に係る多段遠心圧縮機は、請求項１に記載の多段遠心圧縮機において、前記二重管式バランシング配管のバランス管と外管との間隙内に、ガスを封入または流通させるようにしたので、バランス管への熱伝達は効果的に防止され、バランス管内を流動する作動ガス中の水分等が凝固または氷結することはない。
【００２８】
また、請求項３に係る多段遠心圧縮機は、請求項１に記載の多段遠心圧縮機において、前記二重管式バランシング配管のバランス管と外管との間隙内を真空に保持するようにしたので、断熱能力をより高めることでバランス管への熱伝達は更に効果的に防止され、バランス管内を流動する作動ガス中の水分等が凝固または氷結することはない。
【００２９】
従って、本発明の多段遠心圧縮機においては、スラスト軸受部等が過負荷により磨耗して損傷したりする等のトラブルを発生することがなく、スラスト軸受部のトラブルにより機器を停止させなければならない事態を避けることができ、軸受部の信頼性、耐久性が増して、設備の稼働率が向上し、その結果、設備全体の信頼性を高めることができ、実用上きわめて有効な多段遠心圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る多段遠心圧縮機の軸対称の片側部分断面図である。
【図２】図１におけるＩＩ部分の拡大図である。
【図３】図２における  ＩＩＩ−ＩＩＩ  矢視図である。
【図４】従来の多段遠心圧縮機の軸対称の片側断面図である。
【図５】図４におけるＶ部分の拡大図である。
【符号の説明】
１      回転軸
２      羽根車
３      仕切壁
３ａ    段間通路
４      ボルト
５      入口壁
６      出口壁
７      入口車室壁
８      出口車室壁
９      車室
１０    吸入口
１１    吐出口
１２    バランスピストン
１３    バランシング流路
１４    バランシング配管
１５    スラスト軸受
２４    二重管式バランシング配管
２５    バランス管
２６    外管
Ｓ      間隙
【図１】
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【図２】
2004190569.tif 000004
【図３】
2004190569.tif 000005
【図４】
2004190569.tif 000006
【図５】
2004190569.tif 000007