JPH08303381A - 遠心圧縮機 - Google Patents

遠心圧縮機

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JPH08303381A
JPH08303381A JP11176295A JP11176295A JPH08303381A JP H08303381 A JPH08303381 A JP H08303381A JP 11176295 A JP11176295 A JP 11176295A JP 11176295 A JP11176295 A JP 11176295A JP H08303381 A JPH08303381 A JP H08303381A
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JP
Japan
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pressure stage
low
impeller
axle
suction port
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11176295A
Other languages
English (en)
Inventor
Susumu Isaki
進 伊崎
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08303381A publication Critical patent/JPH08303381A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は多段羽根車のうち高圧側を車軸の径
が細まる軸端側となる配列し、軸径に相応して羽根車外
径を小さくし、流量係数を高めて効率を向上させた遠心
圧縮機を提供することを目的とする。 【構成】 本発明は車軸に沿い配列した多段の羽根車を
ケーシングで被ってなる遠心圧縮機において、ケーシン
グの車軸方向の中央部の仕切壁の近傍に低圧段吸込口を
有し車軸に沿って一端の低圧段吐出口へ向かい順に配列
された多段の低圧段羽根車と、前記中央部の低圧段吸込
口に仕切壁を隔てて隣接した高圧段吸込口を有し車軸に
沿って他端の高圧段吐出口へ向かい順に配列された多段
の高圧段羽根車とを具備してなることを特徴とする遠心
圧縮機、を構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は遠心圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、多段の遠心圧縮機の羽根車の配列
は図2に示すように低圧段吸込口1の低圧側から高圧段
吐出口4の高圧側に向って、ストレート配列と称して順
に配列している。
【0003】また、中間冷却等による複合配列について
も同様に順に配列するか、または図3に示すように背面
配列と称して中央部に高圧側を配置していた。
【0004】即ち、図2、図3において、1は低圧段吸
込口、2は低圧段吐出口、3は高圧段吸込口、4は高圧
段吐出口、5は低圧段羽根車、6は軸、7は高圧段羽根
車、8は仕切壁、9はケーシングである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の遠心圧縮機
には解決すべき次の課題があった。
【0006】即ち、羽根車の効率は図4に示されるよう
に流量係数との関係が知られており、多段の羽根車の場
合は高圧側の羽根車ほど流量係数が小さくなり効率が低
下する。
【0007】流量係数を大きくとるためには高圧側の羽
根車の外径を小さくするとよいが羽根車の軸径も小さく
なるという難点がある。
【0008】なお、羽根車と軸との取付手段は一般に焼
嵌めやキー方式による手段が用いられている。
【0009】ところで、通常圧縮機のローターは1次固
有振動数と2次固有振動数との間で運転されるように設
計される。ローターの固有振動数は f=(1/2π)・√(K/M) ………(1) 但し、f:振動数、 K:軸の剛性、 M:軸の質量 軸径との関係は f∝D/L2 ………(2) 但し、D:軸径、 L:軸受間距離 多段の羽根車で中間冷却器等を用いた複合型の圧縮機の
場合、従来のようにストレート配列や背面配列では軸径
の下限の制限(剛性の下限の制限)により相応して羽根
車の外径を小さくできず、高圧側の効率低下は避けられ
ないという問題があった。
【0010】即ち、車軸は単に強度を満たし、トルクを
伝達できるだけでは足りず、振動等による軸に垂直方向
の振れ(撓み)がきわめて小さい範囲に抑制されていな
いとたとえば中央近傍における車軸とケーシング側との
ラビリンスシールの干渉、大きな振幅振動その他のさま
ざまな不具合が生じる。
【0011】断面一様の軸体(丸棒)を両端で支え、両
端間に適宜に分布して荷重を掛けると体操用の鉄棒等の
例でもよく分るように中央近傍の撓みが最も大きい。従
って両端を軸支される車軸でも断面一様であっては羽根
車等を含む自重で、あるいは回転時には、製作上不可避
的に生じる軸まわりの微小な質量のアンバランスによる
遠心力によって中央近傍を最大とする大きな撓みが生じ
るので、運動重量を小さくしながらかつ撓みを一定限度
内に抑え込むためには車軸の中央近傍を太く、両端に向
かうに従って次第に(指数関数的に)細くなるよう車軸
は設計される。
【0012】この撓みは剛性に依存し、剛性はE・Iに
よって表わされる(従って上記式(1)のKはE・Iと
同義である)。Eは材質のヤング係数、Iは断面の慣性
モーメントであるから、車軸に用いる材質が決まればE
は自ずと定まり、撓みを決するファクターはIのみとな
る(軸支間距離、荷重等は当然に一定として)。断面円
形の場合はIは直径(の4乗)のみに依存するため、車
軸の剛性を高めるにはその直径を大きくすることが必須
の命題となる。
【0013】従って、従来は上述の通り効率を犠牲にし
てでも比較的中央寄りの高圧側の羽根車は車軸径に相応
して外径を大きくせざるを得ない事情にあったものであ
る。
【0014】本発明は上記課題を解決した遠心圧縮機を
提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
手段として、車軸に沿い配列した多段の羽根車をケーシ
ングで被ってなる遠心圧縮機において、ケーシングの車
軸方向の中央部の仕切壁の近傍に低圧段吸込口を有し車
軸に沿って一端の低圧段吐出口へ向かい順に配列された
多段の低圧段羽根車と、前記中央部の低圧段吸込口に仕
切壁を隔てて隣接した高圧段吸込口を有し車軸に沿って
他端の高圧段吐出口へ向かい順に配列された多段の高圧
段羽根車とを具備してなることを特徴とする遠心圧縮
機、を提供しようとするものである。
【0016】
【作用】本発明は上記のように構成されるので次の作用
を有する。
【0017】即ち、ケーシングの車軸方向の中央部の仕
切壁の近傍に低圧段吸込口(低圧側)を有し、車軸に沿
って一端の低圧段吐出口(高圧側)に向かい配列された
低圧段羽根車と、上記低圧段吸込口に仕切壁を隔てて隣
接した高圧段吸込口(低圧側)を有し車軸に沿って他端
の高圧段吐出口(高圧側)に向かい配列された高圧段羽
根車とを具備するため、車軸の径の大きい中央部で低圧
段、高圧段の両方共吸込口の低圧側となり、羽根車の大
きな外形が許容され、吐出口の高圧側は低圧段、高圧段
共車軸の一端と他端、即ち径の小さい両端側となるた
め、相応して羽根車の外径を小さくでき、流量係数が大
きくなって高効率の遠心圧縮機が得られる。
【0018】
【実施例】本発明の一実施例を図1により説明する。な
お、各部分の符号及び名称については従来例との対比を
容易にするため、特に必要ある場合を除き、同一の符号
及び名称を用いてある。
【0019】図1は本実施例に係る遠心圧縮機の縦断面
図で、1はケーシング9の軸(車軸)6方向の中央部の
仕切壁8の近傍に設けられた低圧段吸込口(低圧側)、
2は軸6に沿って一端(図の右端)となる側に設けられ
た低圧段吐出口(高圧側)、3は仕切壁8を隔てて上記
低圧段吸入口(低圧側)1に隣接して設けられた高圧段
吸込口(低圧側)、4は軸6に沿って他端(図の左端)
となる側に設けられた高圧段吐出口(高圧側)、5は低
圧段吸込口(低圧側)1から低圧段吐出口(高圧側)2
に向かって順に配列された低圧段羽根車、6は多段の低
圧段羽根車5及び多段の高圧段羽根車7を水平に貫通固
定し、ケーシング9の両端(図の左右端)に軸支する軸
(車軸)で、「発明が解決しようとする課題」の項で説
明したように必要剛性を保つため、中央近傍は太く、両
端は細く形成されている。7は高圧段吸込口(低圧側)
3から高圧段吐出口(高圧側)4に向かって順に配列さ
れた高圧段羽根車、8は低圧段羽根車5と高圧段羽根車
7とをケーシング9内にあって仕切る仕切壁、9は上記
軸6に沿い配列された多段の低圧段羽根車5と高圧段羽
根車7とを被うと共に両端で軸6を軸支するケーシング
である。
【0020】次に上記構成の作用について説明する。
【0021】低圧段吸込口(低圧側)1及び高圧段吸込
口(低圧側)3は何れも隣接して軸6の太い中央部に位
置し、低圧段吐出口(高圧側)2及び高圧段吐出口(高
圧側)4は何れも軸6の細い両端部に位置する。従って
多段の低圧段羽根車5及び多段の高圧段羽根車7の各高
圧側は軸6の各細い(径の小さい)軸端近傍にそれぞれ
配列されることとなり、相応して外径を小さくできるた
め、流量係数の大きい高効率の羽根車、即ち高効率の遠
心圧縮機が得られる。
【0022】
【表1】
【0023】表1は従来例の諸元を各100とした本実
施例との相対比較表で、本表により、本実施例の遠心圧
縮機の所要動力が従来例よりも3%低減され、遠心圧縮
機としての効率が約3%向上することが分かる。
【0024】なお、現今、かかる圧縮機において、3%
の効率向上は著しい向上である。
【0025】以上の通り、本実施例によれば、遠心圧縮
機の低圧段側、高圧段側共、低圧側を軸径の大きい中央
部に、高圧側を軸径の小さい両端に各羽根車を配列する
ので、高圧側の羽根車外径を小さい軸径に相応して小さ
くでき、この結果高まる流量係数によって遠心圧縮機の
効率が向上するという利点がある。
【0026】なお、本発明の効果は高圧縮型の遠心圧縮
機で一層効率的に生かされる。即ちガスの分子量が大き
い程効果が大となるという利点がある。また、多段の羽
根車を有し中間冷却器等を用いた複合型の圧縮機では、
高圧側の効率低下が避けられ、性能の優れた圧縮機が実
現できるという利点がある。
【0027】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されるので次
の効果を有する。
【0028】即ち、本発明によれば高圧側の羽根車を、
低圧段、高圧段とも軸径の細い両端近傍に配列するた
め、外径を小さくでき、流量係数の向上によって高効率
の遠心圧縮機が得られる。
【0029】別言すれば従来の羽根車配列では低圧側の
1段目に効率の良い流量係数の羽根車を配置しても高圧
側では、軸径をある程度確保する必要から羽根車の外径
を小さくできず、効率低下を避けられなかったが、本発
明を採用することにより、羽根車の外径を高圧側に向っ
て順に小さくすることができ、流量係数の大きな羽根車
を使用できる。それ故、従来より効率の良い圧縮機が得
られる。
【0030】なお、本発明の効果は高圧縮型の遠心圧縮
機において一層、顕著に奏せられるもので、ガスの分子
量が大きい程効果がより大となる。
【0031】また、多段の羽根車を有し中間冷却器等を
用いた複合型の圧縮機では、高圧側の効率低下が避けら
れ、性能の優れた圧縮機が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る遠心圧縮機の片側断面
図、
【図2】従来例のストレート配列の断面図、
【図3】従来例の背面配列の断面図、
【図4】流量係数と効率との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 低圧段吸込口 2 低圧段吐出口 3 高圧段吸込口 4 高圧段吐出口 5 低圧段羽根車 6 軸(車軸) 7 高圧段羽根車 8 仕切壁 9 ケーシング

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車軸に沿い配列した多段の羽根車をケー
    シングで被ってなる遠心圧縮機において、ケーシングの
    車軸方向の中央部の仕切壁の近傍に低圧段吸込口を有し
    車軸に沿って一端の低圧段吐出口へ向かい順に配列され
    た多段の低圧段羽根車と、前記中央部の低圧段吸込口に
    仕切壁を隔てて隣接した高圧段吸込口を有し車軸に沿っ
    て他端の高圧段吐出口へ向かい順に配列された多段の高
    圧段羽根車とを具備してなることを特徴とする遠心圧縮
    機。
JP11176295A 1995-05-10 1995-05-10 遠心圧縮機 Withdrawn JPH08303381A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010151126A (ja) * 2008-11-21 2010-07-08 Hitachi Plant Technologies Ltd 遠心圧縮機およびその設計方法
CN118881564A (zh) * 2024-09-30 2024-11-01 嘉利特荏原泵业有限公司 高压二氧化碳输送离心泵

Cited By (3)

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JP2010151126A (ja) * 2008-11-21 2010-07-08 Hitachi Plant Technologies Ltd 遠心圧縮機およびその設計方法
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Effective date: 20020806