JPS5985401A - 流体洩れを減少させた回転式流体処理装置 - Google Patents

流体洩れを減少させた回転式流体処理装置

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JPS5985401A
JPS5985401A JP58140645A JP14064583A JPS5985401A JP S5985401 A JPS5985401 A JP S5985401A JP 58140645 A JP58140645 A JP 58140645A JP 14064583 A JP14064583 A JP 14064583A JP S5985401 A JPS5985401 A JP S5985401A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般には回転式流体処理装置の分野に関するも
のであり、更に詳しく言えばホイールが固定ハウジング
内に配置された回転自在の軸に取付けられた回転式流体
処理装置に関するものである。
例えばポンプ、遠心式コンプレッサ、半径方向流入膨張
タービン及び一体のエキスパンダ駆動フンブレッサ組立
体のような回転式流体処理装置は一般にはホイールを具
備し、該ホイールは固定ハウジング内に配置された回転
自在のシャフトに取付けられている。ホイールは一般に
は、実質的に半径方向に差し向けられた開口と、実質的
に軸方向に差し向けられた開口との間に流体連通をなす
複数の湾曲した流通路を具備する。例えば高圧のガスの
ような作動流体はこれら湾曲流通路を質流するようにさ
れ、従って流体が通路を流動するときにエネルギは例え
ばガスの膨張によって作動流体からホイールに伝達され
、従って該ホイールは回転しそれによってシャ７）は回
転され且つエネルギは使用点へと移送される。
斯る回転装置の使用時に遭遇する一つの問題はエネルギ
がホイールに伝達される前に作動流体を損失するという
ことである。斯る損失は例えばホイールの前及び後部と
、固定ハウジングとの間における高圧ガスの洩れが掲げ
られる。このようにして損失される作動流体１ま湾曲流
通路を貫流することはなく、従って回転機械の作動効率
が低下する。
このような高圧流体の損失を減少するために、回転式流
体処理装置にはしばしばシュラウド付ホイールの前部及
び後部に環状シールが装着される。
顔前及び後環状シールは一般にはシャフトから半径方向
に等しい距離の所に配置され、それによってこれらシー
ルによってシールされた高圧作動流体はその力をホイー
ルの前及び後にて両方向に等面積にわたって付与する。
この場合にはシールされた高圧作動流体によって発生す
るシャフト上の正味スラスト力は最小とされる。前環状
シールは一般には、ホイールの実質的にアイ直径部位置
にてホイールとハウジングとの間に配置され、又上述さ
れる如く、後環状シールはシャフトからの半径方向距離
が前環状シールと同じか又は、大略同じ距離とされる。
成る回転式流体処理装置には前環状シールは設けられて
いない。この場合には流体によってホイールに作用する
力のアンバランスによってシャフトには常に成る正味の
スラスト力が発現されるであろう。このスラスト力は該
スラスト力に対抗しそしてシャフトを軸方向に整列せし
めるスラスト軸受にχつで処理される。スラスト軸受の
力を最小限とするために、彼環状シールはシャ７Ｆから
の半径方向距離が実施可能な限り大きくされた位置に配
置される。これによりホイールの前部と後部との間の圧
力差は最小限とされ、従ってこの圧力差によって発現さ
れるスラスト力は最小とされる０ 回転式流体処理装置の問題は環状シールを介しての洩れ
に起因する作動流体の損失である。この洩れを減少せし
めるための一つの方法はシ′−ルを出来るだけシャフト
へと半径方向に接近せしめて配置することである。周知
のように環状シールがシャフトに近づけば近づく程、作
動流体の洩れに寄与する領域は少゛なくなり、従って発
生する洩れ流量は増々減少する。しかしながら、前環状
シールの位置は、該前環状シールにとって有効な唯一の
実際的な位置が大体アイ直径部とされるので実質的には
この位置に決められる。後環状シールを介しての作動流
体の洩れを減少するために後環状シールをシャフトから
半径方向へと前環状シールより短い距離に配置せしめる
ことによって圧力差が生じ、上述のように正味のスラス
ト力の問題が生じることとなるであろう。斯る問題を解
決する一つの方法は極めて高負荷（荷重）を担持し得る
スラスト軸受を設計することである。しかしながら、こ
れは高価格となり且つ又達成するのが困難である。
従って、本発明の目的は改良された回転式の流体処理装
置を提供することである。
本発明の他の目的は、後環状シールを通る流体の洩れを
最小限とした改良された回転式流体処理装置を提供する
ことである。
本発明の更に他の目的は、後環状シールを通る流体の洩
れを最小限とし且つ大きな正味スラスト力の発生を防止
した改良された回転式流体処理装置を提供することであ
る。
本発明の更に他の目的は、スラスト軸受にかかる正味ス
ラスト力が実質的に零である改良された回転式流体処理
装置を提供することである。
当業者には明らかとなる上記及び他の目的は本発明に係
る回転式流体処理装置を次のように構成することによっ
て達成される。つまり、高圧と低圧との間で作動流体を
処理するための回転式作動流体処理装置は、 囚　固定ハウジング； ＣＢ）（ｉ）前記固定ハウジング内にて回転するように
軸方向に整列されたシャ７）、（ｉｉ）前記シャフトに
取付けられ、且つ実質的に半径方向に向いた開口と実質
的に軸方向に向いた開口との間に流体連通を行なう流通
路を複数個備えた少なくとも一つのホイールと、（ｉｉ
ｉ）前記シャフトからの半径方向距離が前記軸方向に向
いた開口の前記シャフトから半径方向に測った最も大き
い距離よりも小さいような位置に配置された、前記ホイ
ールの後部を通る作動流体の洩れを防止するための環状
シールとを具備したロータ； （０軸方向スラスト荷重を前記四−夕と前記固定ハウジ
ングとの間にて伝達することのできる少なくとも一個の
スラスト軸受； （ロ）　前記軸方向スラスト荷重を測定するための手段
； （ト）　前記ロータと前記固定ハウジングとによって画
定されるバランス室；及び （ト）一端は前記バランス室に連結され、又他端は前記
スラスト荷重測定手段に応答する弁手段を介して、少な
（とも前記高圧に等しい圧力の少なくとも一つの圧力源
と、せいぜい前記低圧に等しく・圧力の少なくとも一つ
の圧力溜めとに連結され、それによって前記スラスト軸
受にかかる正味の軸方向スラスト荷重が実質的に零とな
るようにした流体流動導管手段； を具備することを特徴とする。
本明細書で使用される「環状シール」と（・う用語は急
速に回転する部材と固定部材との間の流体洩れを防止す
るための手段を意味する。本発明において環状シールは
四−夕の円周方向表面と、対向し平行に離間した〕１ウ
ジングの表面との間に形成される。一般に、シールは一
連の密接した間隔で形成されたナイフ状突起を対向した
表面の一方の表面に設けるようにしたラビリンスタイプ
のものである。
本明細書で使用される「ホイール」という用語は回転運
動を用いることによって圧力即ち静エネルギと、運動即
ち動エネルギとの間の変換を行なうために多数の流通路
を有した遠心式のインペラを意味する。例えば、ポンプ
、コンプレッサ及び同等物の場合には運動エネルギは圧
力エネルギに変換され、又例えばタービンのような回転
機械の場合にはこの変換態様は逆とされる。
本明細書で使用される「バランス室」とイウ用語は、ロ
ータの半径方向に延在する表面と固定へウジングの適当
な表面とによって囲包され、ロータに作用する他の種々
の力をバランスさせるための力を発生せしめる適当な流
体圧を確立し得るようにした空間を意味する。
第１図を参照して本発明に係る回転式作動流体処置装置
を詳しく説明する。第１図には一体とされたエキスパン
ダ駆動式コンプレッサ組立体１゜が図示される。シャフ
ト１１はジャーナル軸受１２及び１３に回転自在に取付
けられ且つ固定ハウジング３ｏ内に設けられたスラスト
軸受１４及び１５によって軸方向の位置決めが行なわれ
る。
各軸受は潤滑流体によって潤滑される。該潤滑流体は溜
めから吸引され入口１６へと分配される。
更に、潤滑流体は入口１６から導管１７及び１８を通り
、適当な寸法の供給オリフィスを介してジャーナル軸受
１２及び１３並びにスラスト軸受１４及び１５へと流入
される。潤滑流体はジャーナル及びスラスト軸受内を軸
方向及び半径方向へと流動し、軸受を潤滑しそしてシャ
フトを半径方向及び軸方向の動揺がないようにして支持
する。
ジャーナル軸受１２及び１３から流出した潤滑流体は夫
々・環状凹所１９及び２０へと流入する。該潤滑流体は
次で排出導管２２及び２３を介して主潤滑流体収集室２
１へと流入し、ここでスラスト軸受１４及び１５から流
出してきた潤滑流体と混合する。次で、潤滑流体は室２
１から潤滑流体出口２４を通って排出される。
固定ハウジング３０内のシャフト１１の両端部にはター
ビンホイール即ちインペラ２５及びコンプレッサホイー
ル即ちインペラ２６が取付けられる。各ホイールには作
物流体が高圧から低圧へと又は低圧から高圧へと変動し
ながら流動する多数の湾曲した通路が形成されている。
通路はその高圧端では実質的に半径方向に差し向けられ
、低圧端では軸方向へと差し向けられている。
膨張される高圧作動流体はタービン人口２７及びタービ
ン渦室２８を通ってタービンホイール２５へと半径方向
に導入される。次で該流体は、ホイール２５と環状シュ
ラウド３２との間に延在するブレード３１によって形成
されるタービンホイール通路２９を通って流動し、そし
てタービンから軸方向にタービン出口ディ７ユーザ３３
へと流出する。高圧の作動流体はタービンホイール２５
によって膨張するので、該流体はシャフト１１を回転さ
せ、又該シャフト１１が成る種の動力費消装置、この場
合はコンプレッサホイール２６を駆動する。
タービンホイール２５を貫流しながら膨張する作動流体
によってコンプレッサホイール２６が回転サレると、コ
ンプレッササクション即ち入口３４へと流体が吸引され
る。流体は、ホイール２６と環状シュラウド５７との間
に延在するブレード３６によって形成されるコンプレッ
サ通路３５を流動するとき加圧され、そしてコンプレッ
サディフューザ４１、渦室５８及びコンプレッサディフ
ューザ吐出口５９を通って放出される。
前タービンホイール環状シール４６及び前コンプレッサ
ホイール環状シール４８がホイールの実質的にアイ直径
部に設けられる。ホイールのアイ直径とはホイールの前
部即ち面を横断した長さである。タービンホイール２５
の入口４０及びコンプレッサホイール２６のディフュー
ザ４１の入口位置の圧力はタービンホイール及びコンプ
レッサホイール空間４２．４３．４４及び４５の前後の
空間に連通ずる。タービンホイール２５の前及び後環状
シー／Ｌ／４６及び４７並びにコンプレッサホイール２
６の前及び後環状シール４８及び４９は、タービン及び
コンプレッサホイールの流通路２９及び３１を迂回し、
ホイールの前及び後を通って洩れる作動流体の量を制限
する。
後環状シール４７を通る作動流体の洩れを減少せしめる
ために後環状シールは前環状シール４６よりはシャフト
に対し半径方向により近接して配置される。後環状シー
ル４７が軸に対しより接近して配置されればされる程、
漏洩流体が流れる環状横断面積は増々小さくなることが
理解されるであろう。同様にシール設計においてシール
面積が小さくなればなる程、シールを通る流体の洩れは
少なくなり又回転式流体処理機械の効率は増々大きくな
る。大抵の回転式流体処理装置は前環状シールを使用す
るであろうが、成るタイプの、特に環状シュラウドを使
用しないタイプのものは前環状シールを使用しなくとも
よい。従って後環状シールの位置は、タービンホイール
２５の軸方向に差し向けられた開口２９においては点９
１で画定される、軸方向開口の半径方向に測ったシャフ
トからの最も遠い位置よりもシャフトにより近接した位
置にある、とより明確に定銭することができるであろう
。第１図の実施態様においてコンプレッサホイール２６
の後環状シール４９は、軸方向に向いた開口３５の点９
２位置における半径方向に測った軸からの最大距離より
はより小さくされた半径方向距離の位置に設けられるよ
うに図示されている。このような構成は１個以上のホイ
ールをシャフトに設けた場合に好ましい態様であるが、
シャフト上の少なくとも一つのホイールは本発明によっ
て画定される後環状シール位置決め方法を利用すること
が必要であろう。
第１図の実施態様は、後環状シール４７及び４９がシャ
フト１１に対し平行に整列され且つホイール２５及び２
６の後方から延在している環状リングから成るようにし
た構成を図示する。他の態様では後環状シールはホイー
ルの後部に沿ってシャフトに対し直交するように構成す
ることもできる。更に他の実施態様においては後環状シ
ールは前記構成の場合とは異なりホイールと隣接せずに
構成されるであろう。代わりに、例えば、後環状シール
は例えば第１図の実施態様におけるシール７０及び７１
のようにシャフトに設けることも可能である。
後環状シール４７は前環状シール４６よりシャフト１１
に対し半径方向により近接しているので、空間４３の前
方のホイールの投影面積は空間４２の前方のホイールの
投影面積より大である。高圧作動流体がこれら空間に充
満されるとホイールには正味の外方向軸方向力が付与さ
れる。この外方向軸方向力の方向は第１図の実施態様で
は左側の方向である。この軸方向力の大きさはシール４
６に対するシール４７の半径方向位置に依存し、且つ室
５０が例えば通路５１を介してホイールの低圧側に連通
されているか否かに依存する。
本発明の装置に従った後環状シールの配置によって発現
される軸方向力によってシャフトは軸方向に動き、従っ
てスラスト軸受内の潤滑流体に圧力変動をもたらす。圧
力測定手段がこの圧力変動を感知しそして弁手段を作動
せしめ、それによってロータに反対方向の力を生ぜしめ
スラスト軸受の正味の軸方向力を実質的に零となるよう
にノ（ランス室の圧力を変動せしめる。斯界では認めら
れているように、ロータという用語は、シャフト及び例
えばタービン、ポンプ又はコンプレッサホイールのよう
な他の任意の装置を含んだ全回転部材を説明するのに用
いられる。
一対のスラスト軸受を使用した一実施態様を例示する第
１図を再度参照すると、スラスト軸受１４内の圧力が増
大するとスラスト軸受１５内の圧力が減少し、又その逆
の場合も生じることが理解されるであろう。第１図に図
示される圧力測定手段は、スラスト軸受１４及び１５に
連結しそしてピストン６３の両側に差し向けられた導管
６４及び６５を具備する。スラスト軸受内の圧力がスラ
スト負荷の変動と共に変化するとピストン６３の位置は
自動的に再調整されるであろう、この位置の変動は機械
式、電気式又は流体圧式のいずれかの手段によって２イ
ン６６を介して弁５５に伝達され、バランス室５２内の
圧力を制御する。
バランス室５２は固定ハウジング３０及びコンプレッサ
ホイール２６によって画定される。バランス室５２内の
圧力はシャフト１１に作用する任意の正味軸方向スラス
ト負荷を相殺するように修正される。これは、バランス
室５２を導管５３、弁５５及び導管５８によって少なく
とも作動流体の高圧に等しい圧力を持った圧力源に連結
することによって達成される。該実施態様において圧力
源はコンプレッサのディフューザ吐出口３９である。又
、バランス室５２は、適当量の流動抵抗を、もったラビ
リンスシール４９の一部を通り、更に導管５４、弁５６
、導管５９、弁５７及び導管６０．６１．６２を介して
夫々圧力溜め１６ｏ１１６１．１６２に連通される。圧
力溜めは第１図に模式的に図示されるが、大気への逃出
口を具備した任意の適当な圧力溜めとすることができる
。
各圧力溜めは異なる圧力とされ、又少なくとも一つの圧
力溜めはせいぜい作動流体の低圧に等しい圧力とされる
。弁５６の作動は、導管５４内の圧力を所定値以下、例
えばコンプレッサディフューザ４１の入口の圧力以下の
例えば１０　ｐｓｉ以下の値とする差圧七ル６７によっ
て制御される。本実施例においては空間４５における流
体の半径方向外方向流れは起り得ない。
第１図の装置において第１図で右側に向いた正味のスラ
スト力がロータに作用すると、スラスト軸受１４内の潤
滑流体圧力に対しスラスト軸受１５内の潤滑流体の圧力
が増大するであろう。この差圧によってピストン６３は
上方向に移動し、適当な信号をライン６６を介して弁組
立体５５．５６及び６７に伝達する。それによって弁５
６は開口し、バランス室５２を弁５７を介して圧力溜め
の一つに連通ずる。本実施例において、室５２の圧力は
、コンプレッサホイール２６に作用する正味のスラスト
力、即ちロータが零スラスト負荷の状態で作動するよう
に発現された原初の正味軸方向スラスト荷重に等しく且
つ方向が反対のスラスト力を生じるように減少される。
第１図の装置において第１図で左側に向いた正味のスラ
スト力がロータに作用すると、スラスト軸受１５内の潤
滑流体の圧力に対しスラスト軸受１４内の潤滑流体の圧
力が増大するであろう。この圧力差によりピストン６３
は下方向に移動し、適当な信号をライン６６を介して弁
組立体５５．５６及び６７に伝達する。弁５５は開口さ
れ、それによって四−夕が零の正味スラスト負荷の状態
で作動するように発現された原初の正味軸方向スラスト
荷重に等しく且つ方向が反対の、コンプレッサホイール
２６に作用する正味のスラスト力が生じるように室５２
に適当な圧力が形成される。
従来、回転式流体処理機械は後環状シールを使用してお
り、該後環状シールはシャフトから半径方向に大きく離
間した位置に配置され、且つもし前環状シールが使用さ
れる場合には該前環状シールと大体同じ半径方向距離位
置に配置されていた。
この構成は後環状シールを通っての洩れによる作動流体
の損失は甚大であった。今や本発明に係る装置を使用す
れば、結果的にはスラスト軸受によって支持しなければ
ならない軸方向スラスト荷重を増大することなく後環状
シールを介しての作動流体の損失が減少される。スラス
ト軸受荷重補償システムは知られているが、従来斯る全
てのシステムは軸受内の荷重を成る制限された程度に、
且つ作動流体圧力によってホイールのアイ部に生ぜしめ
られる軸方向スラストの方向にだけ補償し得るに過ぎな
い。本発明に係る回転式の流体処理装置は、作動流体の
低い圧力以下から作動流体の高い圧力以上の広い圧力範
囲にわたり且つ軸方向の任意の方向において補償し得る
ものである。
第１図の実施態様において、バランス室５２はコンプレ
ッサホイー／Ｉ／２６の後方に配置される。
しかしながら、バランス室は、ロータに圧力を付与し軸
受にかかる軸方向スラスト荷重を補償するためにロータ
及び固定ハウジングによって画定される任意の便利な位
置に配置せしめることができる。例えば、バランス室は
タービンホイールの後方に位置せしめることもできる。
又、バランス室はシャフトに取付けられた別個のバラン
スディスクと連動することも可能である。
第２図はバランス室圧力制御装置の他の変更態様を示す
。第２図の番号は第１図と同じ部材には第１図と同じ番
号が付される。第２図はコンプレッサホイールを図示し
、第１図の右側の他の実施態様と考えることができる。
図示されるように、後環状シールは通常の位置と呼ぶこ
とのできる位置、即ちシャフトからの半径方向距離が前
環状シ−ルと大体同じ位置で、且つ軸方向に向いた開口
のシャフトからの半径方向距離が最も大きい位置よりは
更に遠い位置に配置される。本発明の回転式流体処理装
置は一つ以上のホイールを有することができるが、ホイ
ールの中の唯一つのホイールは後環状シールを有し、該
シールは軸方向に向いた開口の半径方向に測ったシャフ
トからの最大長さ位置よりもシャフトにより接近して配
置される必要がある。
次に第２図を６照すると、コンプレッサホイール２６の
半径方向の外端部６８は、流体の任意の半径方向流出流
がコンプレッサの吐出流体へと実質的に接線方向に流入
するように形成される。本実施例において第１図の導管
５４の必要性はなくなる。代わりに圧力バランス室５２
と連通する導管５３が使用され、バランス室５２内の圧
力を変動せしめる。バランス室５２内の圧力がコンプレ
ッサディフューザ４１の入口の静圧より大きい場合には
、流体が外方向ガス流れへと実質的に接線方向に差し向
けられるので流体の正味外方向流れはコンプレッサ２６
の作動効率を著しく損うことはない。
本発明に係る回転式流体処理装置は特定の実施態様につ
いて説明したが、本発明の範囲内で種々の変更態様が可
能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
第１図は回転装置が一体のエキスパンダ駆動コンプレッ
サである本発明に係る回転式流体処理装置の一実施態様
の部分横断面図である。 第２図は本発明に係る回転式流体処理装置に関連付けら
れたバランス室圧力制御装置の他の実施態様の部分横断
面図である。 １１：シャフト １２．１３：ジャーナル軸受 １４．１５ニスラスト軸受 ２５：タービンホイール ２６：コンプレッサホイール ２９：タービンホイール通路 ３０：固定ハウジング ５５：コンプレッサ通路 ４６　：　％ｔＪタービンホイール環状シール４７：後
タービンホイール環状シール ４８；前フンプレツサホイール環状シール４９：後コン
プレッサホイール環状シール５２：バランス室 ＦＩＧ、２ 手続補正書（方式） ％式％ 事件の表示　昭和５８年　特願第１４０６４５　　号発
明の名称　　　流体洩れを減少させた回転式流体処理装
置補正をする者 事件との関係　　　　　　　　　　　特許用１頭人名称
　　ユニオン鳴カーバイド・フーボレーション代理人 補正の対象 補正の内容　　別紙の通り 明細書の浄書（内容に変更なしン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）作動流体を高圧と低圧との間で処理するための回転
    式作動流体処理装置であって、 （、Ａ）固定ハウジング； ω）（ｉ）前記固定ハウジング内にて回転するように軸
    方向に整列されたシャフトと、（ｉｉ）前記シャフトに
    取付けられ、且つ実質的に半径方向に向いた開口と実質
    的に軸方向に向いた開口との間に流体連通を行なう流通
    路を複数個備えた少なくとも一つのホイールと、（ｉｉ
    ｉ）　前記シャフトからの平径方向距離が前記軸方向に
    向いた開口の前記シャフトから半径方向に測った最も大
    きい距離よりも小さいような位置に配置された、前記ホ
    イールの後部を通る作動流体の洩れを防止するための環
    状シールとを具備したロータ： （Ｃ）　　軸方向スラスト荷重を前記ロータと前記固定
    ハウジングとの間にて伝達することのできる少なくとも
    一個のスラスト軸受； Ｑ））　　前記軸方向スラスト荷重を測定するための手
    段； （ト）　前記ロータと前記固定ハウジングとによって画
    定されるバランス室；及び （ト）一端は前記バランス室に連結され、又他端は前記
    スラスト荷重測定手段に応答する弁手段を介して、少な
    くとも前記高圧に等しい圧力の少なくとも一つの圧力源
    と、せいぜい前記低圧に等しい圧力の少なくとも一つの
    圧力溜めとに連結され、それによって前記スラスト軸受
    にかかる正味の軸方向スラスト荷重が実質的に琴となる
    ようにした流体流動導管手段； を具備することを特徴とする回転式流体処理装置。 ２）環状シールはホイールに隣接し且つシャフトに対し
    平行を５配置されて成る特許請求の範囲第１項記載の装
    置。 ５）環状シールはホイールに防接し且つシャフトに対し
    直交して配置されて成る特Ｗ′Ｆ請求の範囲第１項記載
    の装置。 ４）環状シールはシャフトに瞬接して成る特許請求の範
    囲第１項記載の装置。 ５）ホイールはタービンホイールであるｏｗｎ求の範囲
    第１項記載の装置。 ６）コンプレッサホイールがタービンホイールと対向し
    てシャフトに取付けられて成る特許請求の範囲第５項記
    載の装置。 ７）バランス室は固定ハウジング及びコンプレッサホイ
    ールによって画定されて成る特許請求の範囲第６項記載
    の装置。 ８）軸方向スラスト荷重をｐ−タ“と固定ハウジングの
    間で第１のスラスト軸受にかかる軸方向スラスト荷重の
    方向とは反対の方向に伝達することのできる第２のスラ
    スト軸受が設けられて成る特許請求の範囲第１項記載の
    装置。 ９）軸方向スラスト荷重を測定するための手段は圧力作
    動式ピストンである特１ｆｆ−請求の範囲第１項記載の
    装置。 １０）圧力源は作動流体の高圧より１高い圧力とされて
    成る特許請求の範囲第１項記載の装置。 １１）圧力溜めは作動流体の低圧より低い圧力とされて
    成る特許請求の範囲第１項記載の装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03117601A (ja) * 1989-07-12 1991-05-20 Union Carbide Ind Gases Technol Corp シール流体回収チャンネルを具備するターボ装置
JPH03121294A (ja) * 1989-09-25 1991-05-23 Carrier Corp 遠心圧縮機用シール装置及びそのシール加圧方法
JP2010156204A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Hitachi Ltd 半径流形流体機械
WO2014128877A1 (ja) * 2013-02-21 2014-08-28 トヨタ自動車株式会社 ブローバイガス環流装置を備えた内燃機関の過給機の冷却装置
JPWO2016038661A1 (ja) * 2014-09-08 2017-04-27 三菱重工コンプレッサ株式会社 回転機械
US11221012B2 (en) 2019-02-20 2022-01-11 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Turbo fluid machine

Families Citing this family (76)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4884942A (en) * 1986-06-30 1989-12-05 Atlas Copco Aktiebolag Thrust monitoring and balancing apparatus
US4909706A (en) * 1987-01-28 1990-03-20 Union Carbide Corporation Controlled clearance labyrinth seal
CA1326476C (en) * 1988-09-30 1994-01-25 Vaclav Kulle Gas compressor having dry gas seals for balancing end thrust
US5141389A (en) * 1990-03-20 1992-08-25 Nova Corporation Of Alberta Control system for regulating the axial loading of a rotor of a fluid machine
US5051637A (en) * 1990-03-20 1991-09-24 Nova Corporation Of Alberta Flux control techniques for magnetic bearing
US5104284A (en) * 1990-12-17 1992-04-14 Dresser-Rand Company Thrust compensating apparatus
JP3143986B2 (ja) * 1991-10-14 2001-03-07 株式会社日立製作所 一軸多段遠心圧縮機
US5228298A (en) * 1992-04-16 1993-07-20 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system with helical dry screw expander
US5791868A (en) * 1996-06-14 1998-08-11 Capstone Turbine Corporation Thrust load compensating system for a compliant foil hydrodynamic fluid film thrust bearing
US5862666A (en) * 1996-12-23 1999-01-26 Pratt & Whitney Canada Inc. Turbine engine having improved thrust bearing load control
US5927720A (en) * 1997-11-03 1999-07-27 Carrier Corporation Two-piece labyrinth seal for a centrifugal compressor balance piston
US6035627A (en) * 1998-04-21 2000-03-14 Pratt & Whitney Canada Inc. Turbine engine with cooled P3 air to impeller rear cavity
AU2736700A (en) * 1999-01-26 2000-08-07 Fluid Equipment Development Company, Llc Hydraulic energy recovery device
US6227801B1 (en) 1999-04-27 2001-05-08 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine engine having improved high pressure turbine cooling
US6231302B1 (en) * 1999-06-08 2001-05-15 G. Fonda Bonardi Thermal control system for gas-bearing turbocompressors
US6368077B1 (en) * 2000-05-10 2002-04-09 General Motors Corporation Turbocharger shaft dual phase seal
US6360616B1 (en) * 2000-10-13 2002-03-26 Donald R. Halliday Automated diagnosis and monitoring system, equipment, and method
US6579076B2 (en) * 2001-01-23 2003-06-17 Bristol Compressors, Inc. Shaft load balancing system
WO2002077417A2 (en) * 2001-03-26 2002-10-03 Pebble Bed Modular Reactor (Proprietary) Limited A method of operating a turbine and a gas turbine
DE10138056A1 (de) * 2001-08-03 2003-02-13 Atlas Copco Energas Turbomaschine
US6966746B2 (en) * 2002-12-19 2005-11-22 Honeywell International Inc. Bearing pressure balance apparatus
US7252474B2 (en) * 2003-09-12 2007-08-07 Mes International, Inc. Sealing arrangement in a compressor
US7199970B2 (en) * 2003-11-03 2007-04-03 Material Sciences Corporation Damped disc drive assembly, and method for damping disc drive assembly
EP1957800B1 (en) * 2005-09-19 2010-12-29 Ingersoll Rand Company Impeller for a centrifugal compressor
US20070063449A1 (en) * 2005-09-19 2007-03-22 Ingersoll-Rand Company Stationary seal ring for a centrifugal compressor
US20070065277A1 (en) * 2005-09-19 2007-03-22 Ingersoll-Rand Company Centrifugal compressor including a seal system
US8016545B2 (en) 2006-06-14 2011-09-13 Fluid Equipment Development Company, Llc Thrust balancing in a centrifugal pump
US8128821B2 (en) 2006-06-14 2012-03-06 Fluid Equipment Development Company, Llc Reverse osmosis system with control based on flow rates in the permeate and brine streams
US20080105617A1 (en) * 2006-06-14 2008-05-08 Eli Oklejas Two pass reverse osmosis system
DE102006049516B3 (de) * 2006-10-20 2008-01-03 Atlas Copco Energas Gmbh Turbomaschine
EP1953390A1 (de) * 2007-02-05 2008-08-06 RITZ Pumpenfabrik GmbH & Co. KG Vorrichtung und Verfahren zum Axialschubausgleich
US8529761B2 (en) * 2007-02-13 2013-09-10 Fluid Equipment Development Company, Llc Central pumping and energy recovery in a reverse osmosis system
US8147692B2 (en) * 2008-01-04 2012-04-03 Fluid Equipment Development Company, Llc Batch-operated reverse osmosis system with multiple membranes in a pressure vessel
US7892429B2 (en) 2008-01-28 2011-02-22 Fluid Equipment Development Company, Llc Batch-operated reverse osmosis system with manual energization
DE102008022627A1 (de) * 2008-05-08 2009-11-12 Daimler Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben eines Abgasturboladers einer Brennkraftmaschine
US8710406B2 (en) * 2008-09-19 2014-04-29 Conair Corporation Safety device and method for electric heating appliances
US8529191B2 (en) * 2009-02-06 2013-09-10 Fluid Equipment Development Company, Llc Method and apparatus for lubricating a thrust bearing for a rotating machine using pumpage
US8850827B2 (en) * 2010-03-05 2014-10-07 Honeywell International Inc. Control valve with radial seals
JP5449062B2 (ja) * 2010-07-02 2014-03-19 三菱重工業株式会社 排ガスタービン過給機のシールエア供給装置
US8915708B2 (en) * 2011-06-24 2014-12-23 Caterpillar Inc. Turbocharger with air buffer seal
DE102011051650B4 (de) * 2011-07-07 2020-04-30 Atlas Copco Energas Gmbh Turbomaschine
ITCO20110029A1 (it) * 2011-07-26 2013-01-27 Nuovo Pignone Spa Girante centrifuga e turbomacchina
DE102011087606A1 (de) 2011-12-01 2013-06-06 Robert Bosch Gmbh Kraftfahrzeugsystemeinrichtung sowie Verfahren zum Betreiben einer Kraftfahrzeugsystemeinrichtung
DE102011087824A1 (de) 2011-12-06 2013-06-06 Man Diesel & Turbo Se Turbine
SG10201804053PA (en) 2012-04-20 2018-07-30 Fluid Equipment Development Company Llc Reverse osmosis system with energy recovery devices
US8925197B2 (en) * 2012-05-29 2015-01-06 Praxair Technology, Inc. Compressor thrust bearing surge protection
US20140017099A1 (en) * 2012-07-16 2014-01-16 General Electric Company Turbocharger system with reduced thrust load
CN102767533B (zh) * 2012-08-10 2014-09-17 三一能源重工有限公司 一种油封密封结构及压缩机
KR101501477B1 (ko) * 2013-03-25 2015-03-12 두산중공업 주식회사 원심압축기
US11377954B2 (en) * 2013-12-16 2022-07-05 Garrett Transportation I Inc. Compressor or turbine with back-disk seal and vent
US9689402B2 (en) * 2014-03-20 2017-06-27 Flowserve Management Company Centrifugal pump impellor with novel balancing holes that improve pump efficiency
DE102015202558B4 (de) * 2014-04-01 2022-09-08 BMTS Technology GmbH & Co. KG Rotor einer Ladeeinrichtung
KR101636756B1 (ko) * 2014-11-19 2016-07-06 한국에너지기술연구원 초임계 작동유체를 사용하는 터보머시너리
DE102014226951A1 (de) * 2014-12-23 2016-06-23 Robert Bosch Gmbh Turbomaschine
US9188133B1 (en) * 2015-01-09 2015-11-17 Borgwarner Inc. Turbocharger compressor active diffuser
JPWO2016185570A1 (ja) * 2015-05-19 2018-03-15 株式会社日立製作所 遠心圧縮機
EP3434875B1 (en) * 2016-03-30 2021-05-26 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Turbocharger
US9975089B2 (en) 2016-10-17 2018-05-22 Fluid Equipment Development Company, Llc Method and system for performing a batch reverse osmosis process using a tank with a movable partition
CN106321157A (zh) * 2016-11-10 2017-01-11 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 一种机械气压组合密封结构
KR102626566B1 (ko) * 2017-01-11 2024-01-18 엘지전자 주식회사 터보 압축기
US11085457B2 (en) 2017-05-23 2021-08-10 Fluid Equipment Development Company, Llc Thrust bearing system and method for operating the same
US10801512B2 (en) 2017-05-23 2020-10-13 Vector Technologies Llc Thrust bearing system and method for operating the same
JP7074442B2 (ja) * 2017-09-15 2022-05-24 三菱重工コンプレッサ株式会社 圧縮機
US11549512B2 (en) * 2018-09-27 2023-01-10 KSB SE & Co. KGaA Multistage pump with axial thrust optimization
US11686390B2 (en) 2018-12-21 2023-06-27 Acd, Llc Turboexpander labyrinth seal
US11002181B2 (en) 2019-05-03 2021-05-11 Fluid Equipment Development Company, Llc Method and system for determining a characteristic of a rotating machine
CN112503025A (zh) * 2020-02-28 2021-03-16 长城汽车股份有限公司 空气压缩机和车辆
US11933312B2 (en) * 2020-12-14 2024-03-19 Garrett Transportation I Inc E-assist turbocharger with bleed fluid system connecting compressor section to web ring of turbine section for thrust load suppression
KR102567992B1 (ko) * 2021-08-09 2023-08-18 터보윈 주식회사 베어링마모요인추력저감보정부가 적용된 공기 압축 수단
US11486498B1 (en) * 2021-09-10 2022-11-01 Hamilton Sundstrand Corporation Dynamic sealing labyrinth seals
US11802482B2 (en) * 2022-01-28 2023-10-31 Hamilton Sundstrand Corporation Rotor with inlets to channels
CN115324911B (zh) * 2022-10-12 2023-08-22 中国核动力研究设计院 超临界二氧化碳压气机以及同轴发电系统
CN115450950B (zh) * 2022-11-08 2023-03-03 中国核动力研究设计院 压气机和超临界二氧化碳发电系统
CN116221131B (zh) * 2023-04-10 2024-03-05 台州科技职业学院 一种提高水泵抗空化效果的调节装置及控制方法
US12435639B2 (en) * 2023-06-01 2025-10-07 Garrett Transportation I Inc. Rotating group for turbomachine having integrated wheel and labyrinth seal arrangement
US12345170B2 (en) * 2023-06-01 2025-07-01 Garrett Transportation I Inc. Turbomachine with thrust bearing seal plate housing member having working fluid flow aperture

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US971851A (en) * 1905-11-28 1910-10-04 Ferdinand W Krogh Centrifugal pump.
US971852A (en) * 1905-12-06 1910-10-04 Ferdinand W Krogh Centrifugal pump.
US2429681A (en) * 1942-02-27 1947-10-28 Griffith Alan Arnold Thrust balancing construction for turbines, compressors, and the like
DE922807C (de) * 1945-03-06 1955-01-24 Aeg Einrichtung zum Ausgleich des Axialschubes mehrstufiger Kreiselpumpen
US2717182A (en) * 1945-06-11 1955-09-06 Daniel And Florence Guggenheim Shaft-positioning mechanism for turbine-driven pumps
DE1280055B (de) * 1964-02-29 1968-10-10 Halbergerheutte G M B H Einrichtung zum Ausgleich des Schubes bei mehrstufigen Kreiselpumpen mittels eines Entlastungskolbens
US3547606A (en) * 1969-07-17 1970-12-15 Judson S Swearingen Method of and apparatus for detecting depositation in turboexpander
US3895689A (en) * 1970-01-07 1975-07-22 Judson S Swearingen Thrust bearing lubricant measurement and balance
US3828610A (en) * 1970-01-07 1974-08-13 Judson S Swearingen Thrust measurement
US3671137A (en) * 1970-06-22 1972-06-20 Borg Warner Centrifugal pump with hydrostatic bearing
US3728857A (en) * 1971-06-22 1973-04-24 Gates Rubber Co Turbo-compressor-pump
US3746461A (en) * 1971-10-08 1973-07-17 S Yokota Device for balancing axial thrust on the impeller shaft of pumps
US4430011A (en) * 1982-08-02 1984-02-07 Union Carbide Corporation Integral bearing system

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03117601A (ja) * 1989-07-12 1991-05-20 Union Carbide Ind Gases Technol Corp シール流体回収チャンネルを具備するターボ装置
JPH03121294A (ja) * 1989-09-25 1991-05-23 Carrier Corp 遠心圧縮機用シール装置及びそのシール加圧方法
JP2010156204A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Hitachi Ltd 半径流形流体機械
WO2014128877A1 (ja) * 2013-02-21 2014-08-28 トヨタ自動車株式会社 ブローバイガス環流装置を備えた内燃機関の過給機の冷却装置
JP6015843B2 (ja) * 2013-02-21 2016-10-26 トヨタ自動車株式会社 ブローバイガス環流装置を備えた内燃機関の過給機の冷却装置
JPWO2016038661A1 (ja) * 2014-09-08 2017-04-27 三菱重工コンプレッサ株式会社 回転機械
US11221012B2 (en) 2019-02-20 2022-01-11 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Turbo fluid machine

Also Published As

Publication number Publication date
ES8406629A1 (es) 1984-07-01
FI832727L (fi) 1984-02-04
AU1753283A (en) 1984-02-09
KR890001725B1 (ko) 1989-05-19
AU556382B2 (en) 1986-10-30
FI832727A7 (fi) 1984-02-04
DK353583A (da) 1984-02-04
US4472107A (en) 1984-09-18
CA1208495A (en) 1986-07-29
DE3377734D1 (en) 1988-09-22
FI832727A0 (fi) 1983-07-28
KR840006042A (ko) 1984-11-21
DK353583D0 (da) 1983-08-02
ES524671A0 (es) 1984-07-01
EP0102334B1 (en) 1988-08-17
BR8304117A (pt) 1984-04-24
ATE36587T1 (de) 1988-09-15
JPS6313002B2 (ja) 1988-03-23
EP0102334A1 (en) 1984-03-07
GR78892B (ja) 1984-10-02
NO832795L (no) 1984-02-06
MX162789A (es) 1991-06-26

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