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JP4980699B2 - Centrifugal compressor - Google Patents

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JP4980699B2
JP4980699B2 JP2006325222A JP2006325222A JP4980699B2 JP 4980699 B2 JP4980699 B2 JP 4980699B2 JP 2006325222 A JP2006325222 A JP 2006325222A JP 2006325222 A JP2006325222 A JP 2006325222A JP 4980699 B2 JP4980699 B2 JP 4980699B2
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真治 岩本
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Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
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Description

本発明は、遠心圧縮機に関し、特に、低温のガス（例えば、−６０℃以下のエチレンガス）を圧縮する遠心圧縮機に関するものである。   The present invention relates to a centrifugal compressor, and more particularly to a centrifugal compressor that compresses a low-temperature gas (for example, ethylene gas of −60 ° C. or lower).

遠心圧縮機としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
特開２００１−３８９３号公報 As a centrifugal compressor, what was indicated by patent documents 1 is known, for example.
JP 2001-3893 A

さて、上記特許文献１に開示されている遠心圧縮機を用いて、低温のガス（例えば、−６０℃以下のエチレンガス）を圧縮しようとした場合、ケーシング（車室）、特に、ケーシングの一端部（吸込み口を備えている側の端部）に熱収縮が生じ、この熱収縮によって回転軸とラジアル軸受部とのクリアランスが減少して（クリアランスを適正な値（所定の値）に維持することができなくなって）、当該場所（箇所）において焼き付きが発生してしまうおそれがあった。   Now, when it is going to compress low temperature gas (for example, ethylene gas below -60 degreeC) using the centrifugal compressor currently disclosed by the said patent document 1, it is a casing (vehicle compartment), especially the end of a casing. Part (the end on the side provided with the suction port) undergoes heat shrinkage, and this heat shrinkage reduces the clearance between the rotating shaft and the radial bearing part (maintains the clearance at an appropriate value (predetermined value)). There is a possibility that seizure may occur at the place (location).

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、低温のガス（例えば、−６０℃以下のエチレンガス）を圧縮しようとした場合に、車室の熱収縮、特に、車室の一端部（吸入口を備えている側の端部）における熱収縮を吸収して、回転軸と軸受とのクリアランスの減少を防止することができ（クリアランスを適正な値（所定の値）に維持することができ）、当該場所（箇所）における焼き付きを防止することができる遠心圧縮機を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances. When a low-temperature gas (for example, ethylene gas having a temperature of −60 ° C. or lower) is to be compressed, the heat shrinkage of the passenger compartment, in particular, one end of the passenger compartment. Absorbs heat shrinkage at the (end on the side equipped with the suction port) and prevents the clearance between the rotating shaft and the bearing from decreasing (maintaining the clearance at an appropriate value (predetermined value)) It is an object of the present invention to provide a centrifugal compressor capable of preventing seizure at the place (location).

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明による遠心圧縮機は、複数段のインペラを有する回転軸を、軸受を介して軸受支持するとともに、前記回転軸の長手方向における一端部に、作動流体を取り入れる吸入口を有する車室を備えた遠心圧縮機であって、前記車室の一端部で、かつ、前記軸受の半径方向外側に位置し、かつ、前記軸受と離間した領域に、鉛直方向および前記回転軸の長手方向に沿って延びる少なくとも一つの溝が設けられている。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
A centrifugal compressor according to the present invention includes a vehicle compartment that supports a rotary shaft having a plurality of stages of impellers via a bearing and has a suction port for taking in a working fluid at one end in the longitudinal direction of the rotary shaft. A centrifugal compressor that is located at one end of the passenger compartment, radially outside the bearing, and spaced apart from the bearing along the vertical direction and the longitudinal direction of the rotary shaft. At least one groove extending is provided.

このような遠心圧縮機によれば、例えば、低温の作動流体（例えば、−６０℃以下のエチレンガス）を圧縮しようとした場合に、ケーシングの熱収縮、特に、ケーシングの一端部（吸入口を備えている側の端部）における熱収縮が溝により吸収されることとなる。すなわち、低温の作動流体を吸い込むことによるケーシングの熱収縮が、溝により遮断されることとなる。
これにより、回転軸と軸受とのクリアランスの減少を防止することができ（クリアランスを適正な値（所定の値）に維持することができ）、当該場所（箇所）における焼き付きを防止することができる。 According to such a centrifugal compressor, for example, when a low-temperature working fluid (for example, ethylene gas of −60 ° C. or lower) is to be compressed, the thermal contraction of the casing, in particular, one end of the casing (the suction port is reduced). The thermal contraction at the end portion on the side provided is absorbed by the groove. That is, the thermal contraction of the casing due to the suction of the low-temperature working fluid is blocked by the groove.
As a result, the clearance between the rotating shaft and the bearing can be prevented from decreasing (the clearance can be maintained at an appropriate value (predetermined value)), and seizure at the place (location) can be prevented. .

上記遠心圧縮機において、溝の底部が、丸みを有するように形成されているとさらに好適である。
溝の底部には、ケーシングの熱収縮による応力が集中することとなる。しかし、溝の底部は丸みを有するように形成されている（Ｒ部とされている）ので、溝の底部に集中する応力を、色々な方向に一様に分散させることができて、クラックの発生を防止することができる。 In the centrifugal compressor, it is more preferable that the bottom of the groove is formed to have a roundness.
Stress due to thermal contraction of the casing is concentrated on the bottom of the groove. However, since the bottom of the groove is formed to have a round shape (R portion), the stress concentrated on the bottom of the groove can be uniformly distributed in various directions, and cracks Occurrence can be prevented.

本発明によれば、低温のガス（例えば、−６０℃以下のエチレンガス）を圧縮しようとした場合に、車室の熱収縮、特に、車室の一端部（吸入口を備えている側の端部）における熱収縮を吸収して、回転軸と軸受とのクリアランスの減少を防止することができ（クリアランスを適正な値（所定の値）に維持することができ）、当該場所（箇所）における焼き付きを防止することができるという効果を奏する。   According to the present invention, when a low-temperature gas (for example, ethylene gas having a temperature of −60 ° C. or lower) is to be compressed, the thermal contraction of the passenger compartment, in particular, one end of the passenger compartment (on the side provided with the suction port). The heat shrinkage at the end) can be absorbed to prevent the clearance between the rotating shaft and the bearing from decreasing (the clearance can be maintained at an appropriate value (predetermined value)), and the location (location) There is an effect that burn-in can be prevented.

以下、本発明に係る遠心圧縮機の一実施形態を、図１ないし図５を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る遠心圧縮機の全体構成を示す断面図、図２は図１のII−II矢視断面図、図３は図１中の矢印Ａに沿って見た正面図、図４は図２のIV−IV矢視断面図、図５は本実施形態に係る遠心圧縮機の要部拡大斜視図である。 Hereinafter, an embodiment of a centrifugal compressor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the centrifugal compressor according to the present embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 is a front view taken along arrow A in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along arrow IV-IV in FIG. 2, and FIG. 5 is an enlarged perspective view of a main part of the centrifugal compressor according to the present embodiment.

図１に示すように、遠心圧縮機１０は、シャフト（回転軸）１１に固定された複数段（本実施形態では３段）のインペラ１２と、インペラ１２の外周にディフューザ１３を形成するケーシング（車室）１４と、ケーシング１４とシャフト１１との間を軸封するジャーナル軸受（軸受）１５とを備えている。
なお、本実施形態に係る遠心圧縮機１０は、シャフト１１が水平方向に配置された横軸型であり、また、ケーシング１４が水平方向に分割された水平分割型である。 As shown in FIG. 1, the centrifugal compressor 10 includes a plurality of stages (three stages in the present embodiment) of impellers 12 fixed to a shaft (rotating shaft) 11 and a casing that forms a diffuser 13 on the outer periphery of the impeller 12 ( A vehicle compartment) 14 and a journal bearing (bearing) 15 that seals the space between the casing 14 and the shaft 11 are provided.
The centrifugal compressor 10 according to the present embodiment is a horizontal axis type in which the shaft 11 is arranged in the horizontal direction, and is a horizontal division type in which the casing 14 is divided in the horizontal direction.

遠心圧縮機１０は、吸入口１６から吸入されたガス（作動流体：例えば、低温（−６０℃以下）のエチレンガス）ｇを圧縮してから吐出するものである。すなわち、吸入口１６から吸入されたガスｇは、インペラ１２の回転により遠心力を与えられ、速度および圧力を増してディフューザ１３に送り込まれて、ディフューザ１３の流路面積の変化に応じて圧縮される。ガスｇは、各段のインペラ１２を通過する毎にさらに圧縮され、高圧ガスとして吐出口１７から吐出される。   The centrifugal compressor 10 compresses and discharges gas (working fluid: for example, low temperature (−60 ° C. or lower) ethylene gas) g sucked from the suction port 16. That is, the gas g sucked from the suction port 16 is given a centrifugal force by the rotation of the impeller 12, and is sent to the diffuser 13 at an increased speed and pressure, and is compressed in accordance with a change in the flow passage area of the diffuser 13. The The gas g is further compressed every time it passes through each stage of the impeller 12, and is discharged from the discharge port 17 as a high-pressure gas.

インペラ１２は多数の翼が取り付けられた円板であって、翼と翼との間にインペラ流路１８が形成されている。そして、インペラ流路１８に中心側から入ったガスｇは、インペラ１２の回転により飛ばされて速度と圧力を増して外周側から出て、ディフューザ１３に送り込まれる。   The impeller 12 is a disk with a large number of blades attached thereto, and an impeller flow path 18 is formed between the blades. The gas g entering the impeller flow path 18 from the center side is blown off by the rotation of the impeller 12, increases in speed and pressure, exits from the outer peripheral side, and is sent into the diffuser 13.

ディフューザ１３は、流路の断面積を変化させることによってここを通過するガスｇを減速し、圧力を増大させる装置であって、インペラ流路１８から流出したガスｇを後段のインペラ流路１８の入口に送り込む流路を形成している。また、図１および図２に示すように、ディフューザ１３は、インペラ１２が軸方向に連なって設けられているので、インペラ流路１８の出口１９から径方向外方へ向かい、最外周部で屈曲した後、径方向内方へ戻ってインペラ流路１８の入口２０に連通するように形成されている。   The diffuser 13 is a device that decelerates the gas g passing therethrough by changing the cross-sectional area of the flow path, and increases the pressure. The diffuser 13 causes the gas g flowing out of the impeller flow path 18 to flow through the impeller flow path 18 in the subsequent stage. A flow path for feeding into the inlet is formed. Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the diffuser 13 is provided with the impeller 12 connected in the axial direction, so that it goes radially outward from the outlet 19 of the impeller flow path 18 and bends at the outermost peripheral portion. After that, it is formed so as to return inward in the radial direction and communicate with the inlet 20 of the impeller channel 18.

インペラ１２を回転支持するシャフト１１は、ガスシール２１によって両端部を支持されて、ケーシング１４に取り付けられている。また、シャフト１１の一端部（図１および図２において左側の端部）は、スラスト軸受２２によっても支持されている。
一方、図１に示すように、ケーシング１４は、上車室１４ａと下車室１４ｂとを備えている。 The shaft 11 that rotatably supports the impeller 12 is attached to the casing 14 with both ends supported by gas seals 21. One end of the shaft 11 (the left end in FIGS. 1 and 2) is also supported by a thrust bearing 22.
On the other hand, as shown in FIG. 1, the casing 14 includes an upper casing 14a and a lower casing 14b.

さて、図２ないし図５に示すように、本実施形態に係る遠心圧縮機１０の下車室１４ｂには、スリット（溝）２３が設けられている。スリット２３は、シャフト１１の一端部に位置するジャーナル軸受（軸受）１５の半径方向外側で、かつ、下車室１４ｂの左側および右側にそれぞれ１つずつ、合計２つ設けられている。   As shown in FIGS. 2 to 5, a slit (groove) 23 is provided in the lower compartment 14 b of the centrifugal compressor 10 according to the present embodiment. A total of two slits 23 are provided, one on each of the left and right sides of the lower passenger compartment 14b on the radially outer side of the journal bearing (bearing) 15 located at one end of the shaft 11.

各スリット２３の寸法（大きさ）は、例えば、シャフト１１の軸径が１４０mm、ハウジング２６の外径が３００mmであるとした場合、長さ（シャフト１１の軸方向に沿う長さ）Ｌ１＝１４０mm、幅（水平方向の長さ）Ｌ２＝４０mm、深さ（鉛直方向の長さ）Ｌ３＝１７０mmとなるように形成されている。   The dimension (size) of each slit 23 is, for example, when the shaft diameter of the shaft 11 is 140 mm and the outer diameter of the housing 26 is 300 mm, the length (length along the axial direction of the shaft 11) L1 = 140 mm. , The width (length in the horizontal direction) L2 = 40 mm, and the depth (length in the vertical direction) L3 = 170 mm.

なお、図１、図２、および図５中の符号２４は、潤滑油排出用の流路であり、図１および図２中の符号２５は、スラストカラーである。また、深さＬ３＝１７０mmとした場合、スリット２３の鉛直方向における先端（下端）とシャフト１１の中心軸線（回転軸線）Ｃとを結んだ直線と、下車室１４ｂの上面との成す角は、おおよそ２５°となる。さらに、スリット２３の鉛直方向における先端部（底部）はＲ部とされている。   In addition, the code | symbol 24 in FIG.1, FIG.2, FIG.5 is a flow path for lubricating oil discharge, and the code | symbol 25 in FIG.1 and FIG.2 is a thrust collar. When the depth L3 = 170 mm, the angle formed between the straight line connecting the tip (lower end) of the slit 23 in the vertical direction and the central axis (rotation axis) C of the shaft 11 and the upper surface of the lower passenger compartment 14b is It is approximately 25 °. Furthermore, the front-end | tip part (bottom part) in the vertical direction of the slit 23 is made into the R part.

本実施形態に係る遠心圧縮機１０では、例えば、低温のガス（例えば、−６０℃以下のエチレンガス）ｇを圧縮しようとした場合に、下車室１４ｂの熱収縮、特に、下車室１４ｂの一端部（吸入口１６を備えている側の端部）における熱収縮が、スリット２３により吸収されることとなる。すなわち、低温のガスを吸い込むことによる下車室１４ｂの熱収縮が、スリット２３により遮断されることとなる。
これにより、シャフト１１とジャーナル軸受（軸受）１５とのクリアランスの減少を防止することができ（クリアランスを適正な値（所定の値）に維持することができ）、当該場所（箇所）における焼き付きを防止することができる。 In the centrifugal compressor 10 according to the present embodiment, for example, when trying to compress a low-temperature gas (for example, ethylene gas of −60 ° C. or less) g, heat shrinkage of the lower passenger compartment 14b, in particular, one end of the lower passenger compartment 14b. The thermal contraction at the portion (the end portion on the side provided with the suction port 16) is absorbed by the slit 23. That is, the thermal contraction of the lower passenger compartment 14 b due to the suction of the low temperature gas is blocked by the slit 23.
Thereby, the reduction | decrease of the clearance between the shaft 11 and the journal bearing (bearing) 15 can be prevented (the clearance can be maintained at an appropriate value (predetermined value)), and seizure at the place (location) can be achieved. Can be prevented.

また、スリット２３の鉛直方向における先端部には、下車室１４ｂの熱収縮による応力が集中することとなる。しかし、スリット２３の鉛直方向における先端部はＲ部とされているので、スリット２３の鉛直方向における先端部に集中する応力を、色々な方向に一様に分散させることができて、クラックの発生を防止することができる。そして、万が一（仮に）、スリット２３の鉛直方向における先端部にクラックが発生したとしても、そのクラックは鉛直下方に向かって延びていくこととなるので、遠心圧縮機１０の運転には何ら支障をきたさない（影響を及ぼさない）。   In addition, stress due to thermal contraction of the lower passenger compartment 14b is concentrated on the front end portion of the slit 23 in the vertical direction. However, since the tip end portion of the slit 23 in the vertical direction is an R portion, the stress concentrated on the tip end portion of the slit 23 in the vertical direction can be uniformly distributed in various directions, and cracks are generated. Can be prevented. In the unlikely event that a crack occurs in the front end portion of the slit 23 in the vertical direction, the crack will extend downward in the vertical direction. Does not come (does not affect).

さらに、図５に示すように、潤滑油排出用の流路２４は、スリット２３の一端部の上方のみと連通するように形成されている。すなわち、潤滑油排出用の流路２４の底面の軌跡が、その一端から他端にかけて半円状を描くように形成されている。
これにより、潤滑油排出用の流路２４を形成するために行う下車室１４ｂの削り込みを最小限にすることができ、下車室１４ｂの剛性を十分に確保することができる。 Further, as shown in FIG. 5, the lubricating oil discharge passage 24 is formed so as to communicate only with the upper part of one end of the slit 23. That is, the locus of the bottom surface of the flow path 24 for discharging the lubricating oil is formed so as to draw a semicircular shape from one end to the other end.
As a result, it is possible to minimize the shaving of the lower passenger compartment 14b to form the flow path 24 for discharging the lubricating oil, and to sufficiently ensure the rigidity of the lower passenger compartment 14b.

なお、本発明は上述した実施形態のものに限定されるものではなく、図６に示すような形態とすることもできる。本実施形態において、潤滑油排出用の流路２４ａは、スリット２３の一端部全体と連通するように形成されている。すなわち、潤滑油排出用の流路２４ａの底面の軌跡が、その両端から水平方向に沿って互いに接近する方向に所定距離進行した後、下方に向かって円弧を描くように形成されている。
これにより、低温のガス（例えば、−６０℃以下のエチレンガス）ｇを圧縮しようとした場合に、下車室１４ｂの熱収縮、特に、下車室１４ｂの一端部（吸入口１６を備えている側の端部）における熱収縮を、上述した実施形態のものよりもより多く吸収することができる。すなわち、低温のガスを吸い込むことによる下車室１４ｂの熱収縮を、上述した実施形態のものよりもより多く遮断することができる。
したがって、シャフト１１とジャーナル軸受（軸受）１５とのクリアランスの減少をさらに防止することができ（クリアランスを適正な値（所定の値）に維持することができ）、当該場所（箇所）における焼き付きをより確実に防止することができる。
なお、図６に示すような形態としても下車室１４ｂの剛性を十分に確保することができることは言うまでもない。 In addition, this invention is not limited to the thing of embodiment mentioned above, It can also be set as a form as shown in FIG. In the present embodiment, the lubricating oil discharge channel 24 a is formed so as to communicate with the entire one end of the slit 23. That is, the locus of the bottom surface of the lubricating oil discharging flow path 24a is formed so as to draw a circular arc downward after proceeding a predetermined distance from both ends in a direction approaching each other along the horizontal direction.
Thereby, when trying to compress a low-temperature gas (for example, ethylene gas having a temperature of −60 ° C. or lower) g, heat shrinkage of the lower passenger compartment 14b, in particular, one end of the lower passenger compartment 14b (the side provided with the suction port 16). The thermal contraction at the end of the above can be absorbed more than that of the above-described embodiment. That is, the thermal contraction of the lower passenger compartment 14b caused by sucking in the low temperature gas can be blocked more than that in the above-described embodiment.
Accordingly, the clearance between the shaft 11 and the journal bearing (bearing) 15 can be further prevented (the clearance can be maintained at an appropriate value (predetermined value)), and seizure at the place (location) can be achieved. It can prevent more reliably.
It goes without saying that the rigidity of the lower passenger compartment 14b can be sufficiently secured even in the form as shown in FIG.

本発明に係る遠心圧縮機の一実施形態を示す図で、遠心圧縮機の全体構成を示す断面図である。It is a figure which shows one Embodiment of the centrifugal compressor which concerns on this invention, and is sectional drawing which shows the whole structure of a centrifugal compressor. 図１のII−II矢視断面図である。It is II-II arrow sectional drawing of FIG. 図１中の矢印Ａに沿って見た正面図である。It is the front view seen along the arrow A in FIG. 図２のIV−IV矢視断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along arrow IV-IV in FIG. 2. 図１に示す遠心圧縮機の要部拡大斜視図である。It is a principal part expansion perspective view of the centrifugal compressor shown in FIG. 本発明に係る遠心圧縮機の一実施形態を示す図で、遠心圧縮機の要部拡大斜視図である。It is a figure which shows one Embodiment of the centrifugal compressor which concerns on this invention, and is a principal part expansion perspective view of a centrifugal compressor.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 遠心圧縮機
１１ シャフト（回転軸）
１２ インペラ
１４ ケーシング（車室）
１４ａ 上車室
１４ｂ 下車室
１６ 吸入口
２１ ガスシール
２２ スラスト軸受
２３ スリット（溝）
ｇ ガス（作動流体） 10 Centrifugal compressor 11 Shaft (Rotating shaft)
12 Impeller 14 Casing (cabinet)
14a Upper compartment 14b Lower compartment 16 Suction port 21 Gas seal 22 Thrust bearing 23 Slit (groove)
g Gas (working fluid)

Claims (2)

複数段のインペラを有する回転軸を、軸受を介して軸受支持するとともに、前記回転軸の長手方向における一端部に、作動流体を取り入れる吸入口を有する車室を備えた遠心圧縮機であって、
前記車室の一端部で、かつ、前記軸受の半径方向外側に位置し、かつ、前記軸受と離間した領域に、鉛直方向および前記回転軸の長手方向に沿って延びる少なくとも一つの溝が設けられていることを特徴とする遠心圧縮機。 A rotary compressor having a casing having a suction port for taking in a working fluid at one end in a longitudinal direction of the rotary shaft while supporting a rotary shaft having a plurality of impellers through a bearing,
At least one groove extending along the vertical direction and the longitudinal direction of the rotating shaft is provided at one end portion of the vehicle compartment and at a radially outer side of the bearing and spaced from the bearing. A centrifugal compressor characterized by that. 前記溝の底部が、丸みを有するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。   The centrifugal compressor according to claim 1, wherein a bottom portion of the groove is formed to have a roundness.
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