JP2000329097A - ターボ型コンプレッサの軸封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩素ガスの様な毒性の強い特殊ガスを取り扱
うターボ型コンプレッサの軸封装置において、プロセス
ガスが大気中へ吹き抜ける現象が発生するのを防止し、
更に加えてラビリンスの剣先が損傷する恐れもなく、且
つラビリンスフィンの加工精度の向上を図ったものを提
供することを課題とする。 【解決手段】 プロセス側と大気側とに軸方向で隔てて
設けた排気ポートと給気ポートのうち、前記排気ポート
に、軸側に配置したスリーブから半径方向外方に向けて
突出して吹き抜け防止フィンを設け、加えて、前記給気
ポートより大気側の軸封部に設けた大気側ラビリンス
と、前記給気ポートと排気ポートの間の軸封部に設けた
中間ラビリンスは、前記スリーブの外表面に設けた金属
製のラビリンスで構成し、以て前記課題の解決を図っ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は塩素ガスの様な毒性
の強い特殊ガスを取り扱うターボ型コンプレッサの軸封
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種ターボ型コンプレッサの軸
封装置の概要について、図２に基づいて説明する。

【０００３】１は回転軸で、同回転軸１に嵌装したスリ
ーブ２に対して、その外周にテフロンリング３を配置
し、同テフロンリング３には排気口１１に連なる排気ポ
ート５と、給気口１２に連なる給気ポート４がプロセス
側と大気側に互いに隔てて設けられている。

【０００４】テフロンリング３には、排気ポート５より
プロセス側にプロセス側ラビリンス７が、給気ポート４
と排気ポート５の間に中間ラビリンス８が、また給気ポ
ート４より大気側に大気側ラビリンス９が配置され、こ
れら３個のラビリンスと前記スリーブ２により軸封部が
構成されている。

【０００５】６はシールハウジングで、テフロンリング
３の外周に配置されてテフロンリング３を所定位置に保
持している。なお、前記プロセス側ラビリンス７、中間
ラビリンス８及び大気側ラビリンス９のそれぞれは、前
記テフロンリング３と一体構造にしてテフロン材で構成
され、また、これらの各ラビリンスに対向し、共働して
軸封部を形成するスリーブ２はステンレス材で構成され
ている。

【０００６】この様に構成された従来の装置において
は、定常時には給気口１２からパージガスとしてドライ
窒素が供給され、その圧力はプロセス側に通じる排気口
１１の圧力より微小に高くなるようにコントロールされ
ている。

【０００７】従って給気ポート４と排気ポート５の間の
中間ラビリンス８で形成する軸封部で見ると、前記排気
ポート５に流入するプロセスガスは、給気ポート４に供
給されるパージガスにより抑えられ、前記中間ラビリン
ス８で形成する軸封部に侵入することなく、排気口１１
を経てプロセス中に戻される。

【０００８】しかしながら、異常事態の発生により、プ
ロセス側の圧力が高圧となった場合には、排気ポートと
プロセス側の差圧が大きくなるため、その間に設けられ
たラビリンスから漏れたプロセスガスの動圧が低下せ
ず、図中に実線矢印ａで示した様に、同ラビリンスから
漏れたプロセスガスが中間ラビリンス８を通過し給気ポ
ート４まで達するため、更に大気側ラビリンス９を通過
し、破線矢印ｂで示したパージガスを伴って大気へ漏れ
出してしまうという、いわゆる吹き抜け現象が発生する
ことになる。

【０００９】この吹き抜け現象に対処するためには、プ
ロセス側ラビリンスの段数を増やすとか、もしくは、給
気口１２からのパージガスの給気圧力を高くし、吹き抜
けを防止するという方策が考えられるが、前者の方策で
はラビリンスの段数が増えるために回転軸１のオーバー
ハング部の軸長が長くなり、回転軸１の安定性に問題が
生じ、また、後者の方策では給気口１２の圧力を高くす
るために過大な量のパージガスが必要になるという無駄
に連なり、いずれも抜本的な解決策には至っていない。

【００１０】また、この軸封装置全体を画成するシール
ケーシングは円筒一体物となっているため、それを取り
付ける際、回転軸１を円筒内に通しながらラビリンスユ
ニットを取り付けるという組立作業を必要とするので、
その際、各ラビリンス７、８、９がテフロンであること
により、組込み中にラビリンスの剣先が軸側に当たる
と、その剣先が折れ曲がってしまいラビリンスの性能を
悪くしてしまう、といった問題点も有った。

【００１１】更にまた、テフロン材は柔らかいため、ラ
ビリンスフィンを加工する際に温度条件等の加工仕様を
厳しく管理するものの、結果として加工精度が悪いとい
う問題点も抱えていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来のこの種装置は、
前記したように稼働中にプロセスガスが中間ラビリンス
を越えて大気へ漏れ出してしまう吹き抜け現象の発生、
組み立てに際してラビリンスの剣先が折れ曲がるという
問題、また、加工に際してラビリンスフィンの材質から
加工精度が悪くなるという問題等の種々の不具合を伴う
ものであった。

【００１３】本発明は、このような従来の軸封装置にお
ける不具合点を解消し、プロセスガスが大気中へ吹き抜
ける現象が発生するのを防止し、更に加えてラビリンス
の剣先が損傷する恐れもなく、且つラビリンスフィンの
加工精度の向上を図ったターボ型コンプレッサの軸封装
置を提供することを課題とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した課題を
解決すべくなされたもので、回転軸に嵌装したスリーブ
の外周に配したテフロンリングに、パージガスを給気す
る給気ポートとプロセス側へ戻す排気ポートを大気側と
プロセス側へ軸方向に隔てて設け、給気ポートより大気
側の軸封部に大気側ラビリンスを、給気ポートと排気ポ
ートの間の軸封部に中間ラビリンスを、排気ポートより
プロセス側の軸封部にプロセス側ラビリンスを配設した
軸封装置において、前記排気ポートには、軸側に配置し
たスリーブから半径方向外方に向けて突出してプロセス
側ラビリンスと中間ラビリンスの間でプロセスガスの流
れを遮る吹き抜け防止フィンを設けたターボ型コンプレ
ッサの軸封装置を提供するものである。

【００１５】すなわち本発明によれば、プロセス側と大
気側とに軸方向で隔てて設けた排気ポートと給気ポート
のうち、前記排気ポートには、軸側に配置したスリーブ
から半径方向外方に向けて突出して吹き抜け防止フィン
を設けているので、プロセス側の圧力がパージガスの圧
力より高くなっても、前記吹き抜け防止フィンによりプ
ロセス側ラビリンスと中間ラビリンスの間でプロセスガ
スの流れを遮り、吹き抜け現象が発生すのを防止するよ
うにしたものである。

【００１６】また本発明は、前記給気ポートより大気側
の軸封部に設けた大気側ラビリンスと、前記給気ポート
と排気ポートの間の軸封部に設けた中間ラビリンスは、
前記スリーブの外表面に設けた金属製のラビリンスで構
成したターボ型コンプレッサの軸封装置を提供するもの
である。

【００１７】すなわち本発明によれば、給気ポートより
大気側に設けた大気側ラビリンスと、給気ポートと排気
ポートの間に設けた中間ラビリンスと、排気ポートより
プロセス側に設けたプロセス側ラビリンスのうち、大気
側ラビリンスと中間ラビリンスを金属製のラビリンスで
構成しているので、これら金属製のラビリンスの強度は
高く、組み立てに際して他の部位と接触してもラビリン
スの剣先が損傷するのが防止され、加えて前記金属製に
よる強度のためにラビリンスフィンの加工精度の向上を
図り、前記吹き抜け現象の発生防止と相俟ってより好適
なターボ型コンプレッサの軸封装置を得るようにしたも
のである。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１に基づいて説明する。なお、説明が冗長にならない様
に、前記した従来の装置と同一の部位については図中に
同一の符号を付して示すことにより重複する説明を省略
し、本実施の形態に固有の点につき重点的に説明する。

【００１９】すなわち、本実施の形態においては、プロ
セス側ラビリンス７と中間ラビリンス８の間の排気ポー
ト５に、回転軸１に配置したスリーブ２から半径方向外
方に向けて突出してプロセスガスの吹き抜け防止フィン
１０を取り付けている。

【００２０】また、給気ポート４より大気側の軸封部を
構成する大気側ラビリンス９と、給気ポート４と排気ポ
ート５の間の軸封部を構成する中間ラビリンス８は、ス
リーブ２の外表面に設けた金属製のラビリンスで構成さ
れている。

【００２１】この大気側ラビリンス９と中間ラビリンス
８は、スリーブ２と一体構造物として構成してもよく、
そのためスリーブ２と同一材料で構成され、通常はステ
ンレス材が採用されるが、その他にインコネル材、クロ
ム−モリブデン材等の金属材料から選択して採用するこ
ともできる。

【００２２】他方、排気ポート５よりプロセス側の軸封
部を構成するプロセス側ラビリンス７は、前記大気側ラ
ビリンス９及び中間ラビリンス８を囲み、かつ、そのま
わりに隙間を隔てて給気ポート４と排気ポート５を形成
するテフロンリング３と一体的に形成されているので、
テフロンリング３と同じ材料のテフロン製である。

【００２３】すなわち、本実施の形態の軸封装置は、塩
素ガスの様な毒性の強い特殊ガスを取り扱うターボ型コ
ンプレッサの軸封装置を意図しているので、プロセス側
に配置されてプロセスガスに曝されるこのプロセス側ラ
ビリンス７は、プロセスガスに含まれる塩素に対して強
い性状のテフロン材で構成されることが好ましいが、テ
フロン材に限られることなく、塩素に対する耐久性が高
い材料であれば、テフロン材に替えてそれを採用し得る
ことは勿論である。

【００２４】前記のように構成された本実施の形態にお
いて、通常の稼働時においては、給気口１２を経て給気
ポート４より供給されるパージガスの給気圧は、排気ポ
ート５よりわずかに高くなるよう制御されており、これ
によりプロセスガスが大気へリークすることを完全に遮
断するシステムとなっている。

【００２５】この段階で異常事態が発生してプロセスガ
スが高圧となった場合、排気ポート５でのプロセスガス
の動圧が低下されないため、プロセスガスの吹き抜け現
象が発生しようとするが、排気ポート５の位置において
回転軸１に取り付けられたスリーブ２に設けられた吹き
抜け防止フィン１０、およびシールハウジング６側に取
り付けたプロセス側ラビリンス７により、プロセス側ラ
ビリンス７と中間ラビリンス８の領域を遮断し、プロセ
ス側ラビリンス７より漏出したプロセスガスの大気への
吹き抜け現象はその発生を防止されることになる。

【００２６】すなわち本実施の形態では前記排気ポート
５の位置に吹き抜け防止フィン１０を配置した構造によ
り、プロセス側ラビリンス７の段数を増やす必要もな
く、そのため、回転軸１のオーバーハングの軸長を長く
する必要もなくなり、従来の軸の安定性を保持した状態
において前記プロセスガスの大気への吹き抜け現象の発
生防止をすることが出来る。

【００２７】この構造はまた、給気ポート４から給気さ
れるパージガスについても特にこれを高める必要もな
く、従来の給気圧力と同等の圧力でパージすることが出
来るため、パージガスの過大な消費を回避することも可
能となる。

【００２８】また、本実施の形態によれば、中間ラビリ
ンス８および大気側ラビリンス９は、スリーブ２の外表
面にこれと一体的に設けたステンレス等の金属製のラビ
リンスで構成しているので、軸封装置に組み込むに際し
てラビリンスフィン剣先の損傷の可能性も少なく、より
信頼性のある組込み作業を行うことができる。

【００２９】更にこの中間ラビリンス８および大気側ラ
ビリンス９をステンレス等の金属製のものとすることに
より、テフロン材で困難となる加工精度についても、そ
の困難性を克服してより信頼性の有る加工精度を実現出
来るものである。

【００３０】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上、本願の第１の発明によれば、回転
軸に嵌装したスリーブの外周に配したテフロンリング
に、パージガスを給気する給気ポートとプロセス側へ戻
す排気ポートを大気側とプロセス側へ軸方向に隔てて設
け、給気ポートより大気側の軸封部に大気側ラビリンス
を、給気ポートと排気ポートの間の軸封部に中間ラビリ
ンスを、排気ポートよりプロセス側の軸封部にプロセス
側ラビリンスを配設した軸封装置において、前記排気ポ
ートには、軸側に配置したスリーブから半径方向外方に
向けて突出してプロセス側ラビリンスと中間ラビリンス
の間でプロセスガスの流れを遮る吹き抜け防止フィンを
設けてターボ型コンプレッサの軸封装置を構成している
ので、前記プロセス側と大気側とに軸方向で隔てて設け
た排気ポートと給気ポートのうち、前記排気ポートにお
いて、軸側に配置したスリーブから半径方向外方に向け
て突出して設けた吹き抜け防止フィンにより、プロセス
側の圧力がパージガスの圧力より高くなっても、プロセ
ス側ラビリンスと中間ラビリンスの間でプロセスガスの
流れを遮り、吹き抜け現象が発生すのを防止して、軸封
部を大形化することもなく、またシールガスの過剰供給
をする必要もなく、好適なターボ型コンプレッサの軸封
装置を得ることが出来たものである。

【００３２】また、第２の発明によれば、前記第１の発
明に加えて、前記給気ポートより大気側の軸封部に設け
た大気側ラビリンスと、前記給気ポートと排気ポートの
間の軸封部に設けた中間ラビリンスは、前記スリーブの
外表面に設けた金属製のラビリンスとしてターボ型コン
プレッサの軸封装置を構成しいているので、給気ポート
より大気側に設けた大気側ラビリンスと、給気ポートと
排気ポートの間に設けた中間ラビリンスと、排気ポート
よりプロセス側に設けたプロセス側ラビリンスのうち、
金属製のラビリンスで構成した大気側ラビリンスと中間
ラビリンスにより、組み立て時におけるラビリンスの剣
先が損傷するのを防止し、かつ、ラビリンスフィンの加
工精度の向上を図り、前記吹き抜け現象の発生防止と相
俟ってより好適なターボ型コンプレッサの軸封装置を得
ることが出来たものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係るターボ型コンプレ
ッサの軸封装置を示す構造図である。

【図２】従来のターボ型コンプレッサの軸封装置を示す
構造図である。

【符号の説明】

１ 回転軸 ２ スリーブ ３ テフロンリング ４ 給気ポート ５ 排気ポート ６ シールハウジング ７ プロセス側ラビリンス ８ 中間ラビリンス ９ 大気側ラビリンス １０ 吹き抜け防止フィン １１ 排気口 １２ 給気口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に嵌装したスリーブの外周に配し
   たテフロンリングに、パージガスを給気する給気ポート
   とプロセス側へ戻す排気ポートを大気側とプロセス側へ
   軸方向に隔てて設け、給気ポートより大気側の軸封部に
   大気側ラビリンスを、給気ポートと排気ポートの間の軸
   封部に中間ラビリンスを、排気ポートよりプロセス側の
   軸封部にプロセス側ラビリンスを配設した軸封装置にお
   いて、前記排気ポートには、軸側に配置したスリーブか
   ら半径方向外方に向けて突出してプロセス側ラビリンス
   と中間ラビリンスの間でプロセスガスの流れを遮る吹き
   抜け防止フィンを設けたことを特徴とするターボ型コン
   プレッサの軸封装置。
2. 【請求項２】 前記給気ポートより大気側の軸封部に設
   けた大気側ラビリンスと、前記給気ポートと排気ポート
   の間の軸封部に設けた中間ラビリンスは、前記スリーブ
   の外表面に設けた金属製のラビリンスで構成したことを
   特徴とする請求項１に記載のターボ型コンプレッサの軸
   封装置。