JPH10318184A - Thrust load reducing structure for compressor - Google Patents
Thrust load reducing structure for compressorInfo
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- JPH10318184A JPH10318184A JP9143523A JP14352397A JPH10318184A JP H10318184 A JPH10318184 A JP H10318184A JP 9143523 A JP9143523 A JP 9143523A JP 14352397 A JP14352397 A JP 14352397A JP H10318184 A JPH10318184 A JP H10318184A
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Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機のスラスト
荷重低減構造に関し、特に、回転軸のスラスト軸受とし
て低負荷しか許容できない磁気軸受又はガス軸受を使用
した圧縮機のスラスト荷重低減構造に適用して好適なも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure for reducing a thrust load of a compressor, and more particularly, to a structure for reducing a thrust load of a compressor using a magnetic bearing or a gas bearing which can tolerate only a low load as a thrust bearing for a rotary shaft. It is preferable.
【0002】[0002]
【従来の技術】図4は従来の遠心圧縮機におけるスラス
ト荷重低減構造を示すものであって、同図において、1
はタービン等の駆動機に連結された回転軸、2はこの回
転軸1に同軸状に取付けられた複数の羽根車、3は回転
軸1及び複数の羽根車2から成る回転体(ロータ)を収
容するハウジング、4は前記回転軸1のスラスト方向の
荷重を受け支えるスラスト軸受(図4では油潤滑軸
受)、5a,5bは回転軸1をハウジング3内に回転自
在の状態で支持するジャーナル軸受、6a,6bは回転
軸1とハウジング3との間をシールするシール部材であ
る。上述のハウジング3は、複数の羽根車2をそれぞれ
収容する室7及び隣接する室7を連通する連通路8が設
けられると共に、羽根車2に空気を供給する吸込部9及
び圧縮空気を吐出する吐出部10がそれぞれ設けられて
いる。2. Description of the Related Art FIG. 4 shows a structure for reducing a thrust load in a conventional centrifugal compressor.
Is a rotary shaft connected to a driving machine such as a turbine, 2 is a plurality of impellers coaxially mounted on the rotary shaft 1, and 3 is a rotating body (rotor) including the rotary shaft 1 and a plurality of impellers 2. A housing 4 to be accommodated therein is a thrust bearing (oil-lubricated bearing in FIG. 4) that receives a load in the thrust direction of the rotary shaft 1, and 5 a and 5 b are journal bearings that rotatably support the rotary shaft 1 in the housing 3. , 6a and 6b are sealing members for sealing between the rotating shaft 1 and the housing 3. The above-mentioned housing 3 is provided with a chamber 7 for accommodating a plurality of impellers 2 and a communication passage 8 for communicating the adjacent chambers 7, respectively, and a suction section 9 for supplying air to the impeller 2 and discharging compressed air. Each of the ejection units 10 is provided.
【0003】また、羽根車2に回転駆動力を伝達する回
転軸1にはバランスピストン11が装着されており、こ
のバランスピストン11がハウジング3の吐出部10に
配置されてその一方側の受圧面12aに吐出圧力が作用
するように構成されている。そして、前記バランスピス
トン11の他方側の受圧面12bに対応するハウジング
部分にはポート13が設けられており、このポート13
から延設された管路14がハウジング3の吸込部8に接
続され、ポート13及び管路14から成るバランスコネ
クタライン15が形成されている。かくして、バランス
ピストン11の一方側の受圧面12aに吐出圧力Pd が
作用されると共にその他方の受圧面12b側の圧力がバ
ランスコネクタライン15を介して羽根車2に吸込圧力
PS として供給されるように構成され、これにより、バ
ランスピストン11に作用する吐出圧力Pd と吸込圧力
PS との差圧が回転軸1のスラスト力(羽根車2から回
転軸1に作用するスラスト荷重の方向とは正反対の方向
の力)fb として発生せしめられ、回転軸1のスラスト
軸受4に作用するスラスト荷重が前記スラスト力にて低
減されるように構成されている。[0003] A balance piston 11 is mounted on the rotating shaft 1 for transmitting a rotational driving force to the impeller 2, and the balance piston 11 is disposed on the discharge portion 10 of the housing 3 and has a pressure receiving surface on one side thereof. It is configured such that the discharge pressure acts on 12a. A port 13 is provided in a housing portion corresponding to the pressure receiving surface 12 b on the other side of the balance piston 11.
Is connected to the suction portion 8 of the housing 3 to form a balance connector line 15 composed of the port 13 and the conduit 14. Thus, it supplied to the impeller 2 through with ejection to the pressure receiving surface 12a of the one side the pressure P d is acted its other pressure receiving surface 12b side of the balance connector line 15 of the balance piston 11 as a suction pressure P S is configured so that, thereby, the direction of the thrust load is the differential pressure between the discharge pressure P d and the suction pressure P S acting on the balance piston 11 acting thrust force of the rotating shaft 1 (from the impeller 2 to the rotary shaft 1 is configured to be allowed occur as opposite direction of the force) f b, thrust load acting on the thrust bearing 4 of the rotary shaft 1 is reduced by the thrust force and.
【0004】ここで、スラスト荷重の低減作用について
具体的に説明すると、以下の通りである。まず、羽根車
2から回転軸1に作用するスラスト荷重Fは、n個の羽
根車2からそれぞれ回転軸1に加わる荷重fi (図4に
おいて左向きの矢印で示す荷重)の総和であり、下記の
式(1)で示される。Here, the action of reducing the thrust load will be specifically described as follows. First, the thrust load F that acts on the rotary shaft 1 from the impeller 2 is a sum of the load f i applied from the n of the impeller 2, each rotary shaft 1 (the load indicated by the leftward arrow in FIG. 4), the following Equation (1)
【0005】[0005]
【数1】 (Equation 1)
【0006】一方、バランスピストンに作用する差圧か
ら成るスラスト力fb は、スラスト荷重Fとは正反対の
方向に発生するため、スラスト荷重Fとスラスト力fb
とが互いに相殺し合うこととなる。その結果、回転軸1
に作用するスラスト荷重の大きさF’は、下記の式
(2)で示される大きさとなる。On the other hand, the thrust force f b composed of the differential pressure acting on the balance piston is generated in a direction exactly opposite to the thrust load F, so that the thrust load F and the thrust force f b
Will cancel each other out. As a result, the rotating shaft 1
Is the magnitude of the thrust load F ′ acting on the following equation (2).
【0007】[0007]
【数2】 (Equation 2)
【0008】従って、羽根車2の反力として回転軸1に
作用するスラスト荷重Fが、バランスピストン11を介
して回転軸1に作用するスラスト力fb の大きさ分だけ
相殺されて小さい値に低減される。しかして、スラスト
荷重Fとスラスト力fb とが釣合いがとれなかった分の
大きさのスラスト力(前記式(2)で示される大きさの
スラスト荷重F’)を既述のスラスト軸受4で受け支え
るようにしている。ちなみに、スラスト軸受4として油
潤滑軸受を使用した場合には、最高30〜50Kg・f
/cm2 までのスラスト荷重を許容することができる。Accordingly, the thrust load F acting on the rotating shaft 1 as a reaction force of the impeller 2 is offset by the magnitude of the thrust force f b acting on the rotating shaft 1 via the balance piston 11 to a small value. Reduced. Thus, the thrust force (the thrust load F ′ having the size represented by the equation (2)) that is large enough that the thrust load F and the thrust force f b cannot be balanced is applied to the thrust bearing 4 described above. I try to support it. By the way, when an oil lubricated bearing is used as the thrust bearing 4, a maximum of 30 to 50Kg · f
/ Cm 2 can be tolerated.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
如き従来のスラスト荷重低減構造では、次のような問題
点がある。すなわち、油潤滑軸受をスラスト軸受4とし
て用いるようにした従来の構造をそのまま利用して、ス
ラスト軸受4として磁気軸受又はガス軸受を適用する場
合には、磁気軸受及びガス軸受とも油潤滑軸受と比較し
て単位面積当りの許容負荷能のほぼ1/10以下と小さ
いため、同じ負荷能力とするためには、形状が非常に大
きくなり、ロータダイナミックス的にロータ体格の制約
が厳しくなる。また、定常運転時においてバランスピス
トン11に発生するスラスト力fbと羽根車2から発生
するスラスト荷重Fとを限りなく釣合いを取らせるよう
にすれば、従来と同様の形状の構造とすることができる
が、負荷変動が大きい起動・停止運転の場合を考慮する
と、従来形状の構造にすることが非常に難しくなり、構
造が油潤滑軸受の場合よりも大きくなる。However, the conventional thrust load reducing structure as described above has the following problems. That is, when a magnetic bearing or a gas bearing is used as the thrust bearing 4 by utilizing the conventional structure in which the oil-lubricated bearing is used as the thrust bearing 4, both the magnetic bearing and the gas bearing are compared with the oil-lubricated bearing. However, since the load capacity is about 1/10 or less of the permissible load capacity per unit area, the shape becomes very large in order to obtain the same load capacity, and the rotor size is severely restricted in terms of rotor dynamics. Also, if so assume a balancing unlimitedly and thrust load F generated from the thrust force f b and the impeller 2 generated on the balance piston 11 during normal operation, it is structured as in the prior art shape However, considering the case of start / stop operation with large load fluctuation, it is very difficult to make the structure of the conventional shape, and the structure becomes larger than that of the oil lubricated bearing.
【0010】本発明は、このような問題点を解消すべく
なされたものであって、その目的は、定常運転時、並び
に、起動・停止などの際のスラスト軸受の負荷変動が大
きい時に、スラスト軸受に作用する荷重を適宜に低減さ
せることができ、許容面圧値の比較的小さい磁気軸受又
はガス軸受等をスラスト軸受として用いた場合でもスラ
スト軸受の形状を大きくする必要がないような圧縮機の
スラスト荷重低減構造を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a thrust bearing in which the thrust bearing is subjected to a large load fluctuation at the time of steady operation and start / stop. A compressor that can appropriately reduce the load acting on the bearing and does not need to make the shape of the thrust bearing large even when a magnetic bearing or gas bearing with a relatively small allowable surface pressure value is used as the thrust bearing. Another object of the present invention is to provide a thrust load reducing structure.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明では、回転軸に装着されたバランスピスト
ンの一方側に吐出圧力を作用させると共にその他方側の
圧力をバランスコネクタラインを介して吸込圧力として
供給する構成とすることにより、前記バランスピストン
に作用する吐出圧力と吸込圧力との差圧を前記回転軸の
スラスト力として発生せしめ、前記回転軸のスラスト軸
受に作用するスラスト荷重を前記スラスト力にて低減さ
せるようにした圧縮機のスラスト荷重低減構造におい
て、前記バランスコネクタラインに調節弁を配設すると
共に、前記回転軸のスラスト軸受に加わるスラスト荷重
の大きさに応じて前記調節弁を制御するコントローラを
設け、前記コントローラにて前記調節弁を制御して前記
バランスピストンに作用する差圧を調節することによ
り、前記スラスト軸受に作用するスラスト荷重と前記バ
ランスピストンに作用するスラスト力とを互いに均衡さ
せて前記スラスト軸受に作用するスラスト荷重を低減さ
せるようにしている。In order to achieve the above-mentioned object, according to the present invention, a discharge pressure is applied to one side of a balance piston mounted on a rotary shaft, and a pressure of a balance connector line is applied to the other side. And the suction pressure is supplied as a suction pressure through the balance piston, so that a differential pressure between the discharge pressure and the suction pressure acting on the balance piston is generated as a thrust force of the rotating shaft, and a thrust load acting on a thrust bearing of the rotating shaft is generated. In the thrust load reducing structure of the compressor in which the thrust force is reduced, a control valve is provided in the balance connector line, and the thrust load is applied to the thrust bearing of the rotating shaft according to the magnitude of the thrust load. A controller for controlling the control valve is provided, and the controller controls the control valve to control the balance piston. By adjusting the differential pressure use, and so as to reduce the thrust load acting on the thrust bearing and the thrust force to balance with each other to act as the thrust load on the balance piston which acts on the thrust bearing.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施態様について
図1〜図3を参照して説明する。なお、図1において、
図4と同一の部分には同一の符号を付して重複する説明
を省略する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In FIG. 1,
The same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【0013】図1は本発明を遠心圧縮機のスラスト荷重
低減構造に適用した一実施態様を示すものである。本例
のスラスト荷重低減構造にあっては、図1に示すよう
に、バランスコネクタライン15に圧力調節弁20が配
設され、この圧力調節弁20をコントローラ21からの
制御信号に基づいて制御することによって、バランスコ
ネクタライン15の上流側の圧力、すなわちバランスピ
ストン11の他方側の受圧面12b(吐出圧力を受ける
一方側の受圧面12aとは反対側の面)に作用する圧力
PS ’が調節されるように構成されている。FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a structure for reducing a thrust load of a centrifugal compressor. In the thrust load reduction structure of the present embodiment, as shown in FIG. 1, a pressure control valve 20 is provided on the balance connector line 15, and the pressure control valve 20 is controlled based on a control signal from a controller 21. As a result, the pressure on the upstream side of the balance connector line 15, that is, the pressure P S ′ acting on the pressure receiving surface 12b on the other side of the balance piston 11 (the surface opposite to the pressure receiving surface 12a on one side receiving the discharge pressure) is increased. It is configured to be adjusted.
【0014】上述のコントローラ21には、スラスト軸
受4におけるスラスト荷重を計測するロードセル或いは
歪ゲージ等のスラスト荷重計測装置22からの信号が入
力されるように構成されており、このスラスト荷重計測
装置22からの信号に基づいてコントローラ21から圧
力調節弁20に制御信号が供給されてこの圧力調節弁2
0が制御されるようになっている。かくして、圧力調節
弁20の制御により、バランスピストン11に作用する
差圧の調節がなされるようになっている。The controller 21 is configured to receive a signal from a thrust load measuring device 22 such as a load cell for measuring the thrust load on the thrust bearing 4 or a strain gauge. The control signal is supplied from the controller 21 to the pressure control valve 20 based on the signal from the
0 is controlled. Thus, by controlling the pressure control valve 20, the differential pressure acting on the balance piston 11 is adjusted.
【0015】ここで、バランスピストン11の径(受圧
面積)の設定の仕方について具体的に述べると、次の通
りである。なお、以下の説明において、吸込部9におけ
る吸込圧力をPS 、吐出部10における吐出圧力をPd
とする。まず、各羽根車2から回転軸1には図1におい
て左方向(正方向)のスラスト荷重fi がそれぞれ作用
しており、バランスピストン11には図1において右方
向(負方向)の差圧(Pd −PS ’)がスラスト力とし
て作用している。そこで、遠心圧縮機の定常運転時にお
いて圧力調節弁20の前圧である圧力PS ’をコントロ
ーラ21による制御にて下記の式(3)に示すような値
に設定したときに、各羽根車2から回転軸1にそれぞれ
作用する荷重fi の総和から成るスラスト荷重Fとバラ
ンスピストン11に発生するスラスト力fb とが互いに
釣合うようにバランスピストン11の径(受圧面積)を
設定する。Here, the method of setting the diameter (pressure receiving area) of the balance piston 11 will be specifically described as follows. In the following description, the suction pressure at the suction unit 9 is P S , and the discharge pressure at the discharge unit 10 is P d
And First, the differential pressure of the rotary shaft 1 from the impeller 2 and acts each thrust load f i in the left direction (positive direction) in FIG. 1, the balance piston 11 rightward in FIG. 1 (negative) (P d -P S ') is acting as a thrust force. Therefore, when the pressure P S ′, which is the pre-pressure of the pressure control valve 20 during the steady operation of the centrifugal compressor, is set to a value as shown in the following equation (3) by the control of the controller 21, each impeller setting the diameter of the thrust force f b and balanced piston 11 so as to balance each other to generate the thrust load F and the balance piston 11 consisting of the sum of the load f i acting respectively on the rotary shaft 1 (pressure receiving area) from 2.
【0016】[0016]
【数3】 (Equation 3)
【0017】PS ’=PS +α(Pd −PS )の設定理
由は、次の通りである。αは圧力調節弁20の開閉度の
係数であり、α=0の場合は全開状態、α=1の場合は
全閉状態である。すなわち、上記の式(3)で、α=0
だとPS ’=PS 、α=1だとPS ’=Pd となる。そ
して、圧力調節弁20の開閉度が0〜1(本例では、α
=0.5〜0.75)の間で設定されることにより、ス
ラスト軸受4に殆どスラスト荷重がかからないようにP
S ’が設定される。The reason for setting P S '= P S + α (P d -P S ) is as follows. α is a coefficient of the degree of opening and closing of the pressure control valve 20. When α = 0, the valve is fully open, and when α = 1, it is fully closed. That is, in the above equation (3), α = 0
Then, P S '= P S , and if α = 1, P S ' = P d . Then, the opening / closing degree of the pressure control valve 20 is 0 to 1 (in this example, α
= 0.5 to 0.75) so that the thrust bearing 4 is hardly subjected to a thrust load.
S 'is set.
【0018】このような設定により、定常運転時には、
前記スラスト荷重Fとスラスト力fb とが互いに相殺さ
れるため、スラスト軸受4には殆どスラスト荷重が加わ
らないこととなる。すなわち、定常運転時には、コント
ローラ21からの制御信号により圧力調節弁20が制御
されて圧力調節弁20の前圧である圧力PS ’(バラン
スピストン11の他方側の受圧面12bに作用する圧
力)が上記の式(3)に示す値に設定され、スラスト軸
受4に殆どスラスト荷重がかからない状態の下で定常運
転が行われる。このため、スラスト軸受4が許容圧力の
小さい磁気軸受又はガス軸受である場合でも、充分にス
ラスト方向の荷重を受け支えることが可能である。With such a setting, during normal operation,
Since the and the thrust load F and the thrust force f b cancel each other, so that the not applied almost thrust load on the thrust bearing 4. That is, at the time of steady operation, the pressure control valve 20 is controlled by the control signal from the controller 21, and the pressure P S ′ (the pressure acting on the pressure receiving surface 12b on the other side of the balance piston 11) which is the pre-pressure of the pressure control valve 20. Is set to the value shown in the above equation (3), and the steady operation is performed in a state where the thrust bearing 4 hardly receives a thrust load. For this reason, even when the thrust bearing 4 is a magnetic bearing or a gas bearing having a small allowable pressure, it is possible to sufficiently support the load in the thrust direction.
【0019】一方、運転状態に変化を生じた時や起動・
停止時等には、羽根車2から発生するスラスト荷重が変
化するため、図2のフローチャートに示すような操作で
圧力調節弁20を開いて(開度を大きくして)バランス
ピストン11の差圧(Pd −PS ’=fb )を大きくす
ることにより、磁気軸受又はガス軸受等から成るスラス
ト軸受4に加わるスラスト荷重を適宜に低減することが
できる。ここで、図2に示すフローチャートの操作につ
き簡単に述べると、ロードセル又は歪ゲージ等のスラス
ト荷重計測装置22にて計測されたスラスト荷重F1 の
大きさが、磁気軸受又はガス軸受等のスラスト軸受4の
許容スラスト力(許容面圧値)Fa よりも小さいか或い
はこれに等しい場合には、定常運転時にコントローラ2
1から出力される所定の制御信号を圧力調節弁20に供
給して既述の定常運転時と同様の動作が行なわれる。ま
た、前記スラスト荷重F1 の大きさが前記許容スラスト
力Fa よりも大きくなった場合には、圧力調節弁20を
開いてその上流側の圧力すなわち前圧PS ’を相対的に
小さくすることによりバランスピストン11の差圧(P
d −PS ’=fb )をさらに大きく設定する。これに伴
い、スラスト荷重F1 が適宜に低減され、許容スラスト
力Fa より小さく抑えられる。On the other hand, when there is a change in the operating state,
Since the thrust load generated from the impeller 2 changes at the time of stop or the like, the pressure control valve 20 is opened (by increasing the opening degree) by the operation shown in the flowchart of FIG. by (P d -P S '= f b) be increased, it is possible to reduce the thrust load applied to the thrust bearing 4 comprising magnetic bearings or gas bearings, etc. appropriately. Here, the operation of the flowchart shown in FIG. 2 will be briefly described. The magnitude of the thrust load F 1 measured by the thrust load measuring device 22 such as a load cell or a strain gauge is determined by a thrust bearing such as a magnetic bearing or a gas bearing. allowable thrust force of 4 when either (allowable surface pressure value) is smaller than F a or equal to this, the controller 2 during the steady operation
A predetermined control signal output from 1 is supplied to the pressure control valve 20, and the same operation as in the steady operation described above is performed. Further, when the magnitude of the thrust load F 1 is larger than the allowable thrust force F a is relatively decreased the upstream side of the pressure or leading pressure P S 'by opening the pressure regulating valve 20 As a result, the differential pressure (P
d− P S ′ = f b ) is set larger. Accordingly, the thrust load F 1 is reduced accordingly, it is kept less than the allowable thrust force F a.
【0020】また、本例においては、調節弁制御用のコ
ントローラ21からは、蒸気タービンやガスタービン等
の駆動機(図示せず)の駆動制御系に、回転数を増大さ
せて良いか否かについての情報信号が入力されるように
構成されている。なお、この情報信号に基づく動作制御
は、例えば図3のフローチャートに示す如き操作手順に
て行われるようになっている。この操作手順につき簡単
に説明すると、次の通りである。まず、駆動機に回転数
増大指令が入力されると、その際のスラスト荷重F1 が
スラスト荷重計測装置22にて計測され、このスラスト
荷重F1 がスラスト軸受4の許容スラスト力Fa と比較
される。そして、スラスト荷重F1 が許容スラスト力F
a よりも小さいか或いはこれに等しいことが確認された
場合には、駆動機の駆動制御系へ昇速しても良い旨の信
号が入力され、これに応じて駆動機が目標の回転数にま
で昇速される。一方、スラスト荷重F1 が許容スラスト
力Fa よりも大きい場合には、コントローラ21からの
制御信号により圧力調節弁20を開いて圧力調節弁20
の前圧PS ’を相対的に小さくすることによりバランス
ピストン11の差圧(Pd −PS ’=fb )を大きく設
定する。これに伴い、スラスト荷重F1 が低減され、許
容スラスト力Fa より小さく抑えられることとなる。し
かして、このような状態となった後に駆動機は所要の目
標回転数にまで昇速される。Also, in this embodiment, the controller 21 for controlling the control valve sends a signal to a drive control system of a drive device (not shown) such as a steam turbine or a gas turbine to determine whether or not the rotation speed can be increased. Is configured to be input. The operation control based on the information signal is performed according to, for example, an operation procedure shown in a flowchart of FIG. The operation procedure will be briefly described as follows. First, when the rotational speed increase command to the drive motor is inputted, thrust load F 1 at that time is measured by the thrust load measuring device 22, the thrust load F 1 is the allowable thrust force F a of the thrust bearing 4 Comparison Is done. Then, the thrust load F 1 is permissible thrust force F
If it is confirmed equal small or thereto than a, a signal indicating that it may be speed-up to the drive control system of the drive motor is inputted, the rotational speed driving device of the target in accordance with this Speed up to On the other hand, if the thrust load F 1 is larger than the allowable thrust force F a, the pressure regulating valve opens the pressure regulating valve 20 by a control signal from the controller 21 20
'Differential pressure balance piston 11 by relatively smaller that the (P d -P S' before pressure P S in = f b) a larger set. Accordingly, the thrust load F 1 is reduced, and can be suppressed smaller than the allowable thrust force F a. After this state, the driving machine is accelerated to the required target rotational speed.
【0021】以上のような構成によれば、遠心圧縮機の
定常運転時、並びに、起動・停止などにおいてスラスト
軸受4に作用する負荷の変動が大きい時に、バランスコ
ネクタライン15の圧力ひいてはバランスピストンに作
用する差圧を圧力調節弁20及びコントローラ21にて
調整制御することにより、各羽根車2から回転軸1に作
用するスラスト荷重とバランスピストン11に作用する
スラスト力との均衡を図ることができ、その結果、スラ
スト軸受4に加わるスラスト荷重を適宜に低減すること
ができる。According to the above-described configuration, when the centrifugal compressor is in a steady operation, and when the load acting on the thrust bearing 4 is large at the time of starting and stopping, the pressure of the balance connector line 15 and the balance piston are reduced. By adjusting and controlling the acting differential pressure by the pressure control valve 20 and the controller 21, it is possible to balance the thrust load acting on the rotating shaft 1 from each impeller 2 with the thrust force acting on the balance piston 11. As a result, the thrust load applied to the thrust bearing 4 can be appropriately reduced.
【0022】以上、本発明の一実施態様につき述べた
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可
能である。例えば、既述の実施態様では本発明を遠心圧
縮機のスラスト荷重低減構造に適用するようにしたが、
本発明を軸流圧縮機のスラスト荷重低減構造にも適用で
きることは言う迄もない。さらに、本発明のスラスト荷
重低減構造は、圧縮機と実質的に同様な構成を有する送
風機,ポンプ,真空ポンプ等にも適用することが可能で
ある。Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment.
Various modifications and changes are possible based on the technical concept of the present invention. For example, in the embodiment described above, the present invention is applied to the thrust load reduction structure of the centrifugal compressor.
It goes without saying that the present invention can be applied to a structure for reducing the thrust load of an axial compressor. Further, the thrust load reducing structure of the present invention can be applied to a blower, a pump, a vacuum pump, and the like having substantially the same configuration as the compressor.
【0023】[0023]
【発明の効果】以上の如く、本発明は、バランスコネク
タラインに調節弁を配設すると共に、前記回転軸のスラ
スト軸受に加わるスラスト荷重の大きさに応じて前記調
節弁を調節制御するコントローラを設け、前記コントロ
ーラにて前記調節弁を制御して前記バランスピストンに
作用する差圧(バランスコネクタラインの圧力)を調節
することにより、前記スラスト軸受に作用するスラスト
荷重と前記バランスピストンに作用するスラスト力とを
互いに均衡させて前記スラスト軸受に作用するスラスト
荷重を低減させるようにしたものであるから、圧縮機の
定常運転時、並びに、起動・停止などにおいてスラスト
の負荷変動が大きい時に、スラスト軸受に加わるスラス
ト荷重を適宜に低減することができる。そのため、許容
スラスト力(許容面圧値)が比較的小さい磁気軸受やガ
ス軸受等をスラスト軸受として用いることが可能とな
り、しかも、大きい形状の磁気軸受やガス軸受等を用い
る必要がなく、従って油潤滑軸受を用いた従来構造をそ
のまま適用してもスラスト軸受の部分の形状が大きくな
ってしまうような不具合を来さずに済むこととなる。As described above, the present invention provides a controller which arranges a control valve on a balance connector line and adjusts and controls the control valve according to the magnitude of a thrust load applied to a thrust bearing of the rotary shaft. A thrust load acting on the thrust bearing and a thrust acting on the balance piston by adjusting the differential pressure (pressure of the balance connector line) acting on the balance piston by controlling the control valve by the controller. Since the thrust load acting on the thrust bearing is reduced by balancing the forces with each other, during steady operation of the compressor, and when the load variation of the thrust is large at the start / stop, the thrust bearing The thrust load applied to the member can be appropriately reduced. Therefore, a magnetic bearing or a gas bearing having a relatively small allowable thrust force (allowable surface pressure value) can be used as the thrust bearing. In addition, it is not necessary to use a magnetic bearing or a gas bearing having a large shape. Even if the conventional structure using the lubricated bearing is applied as it is, it is possible to avoid a problem that the shape of the thrust bearing becomes large.
【図1】本発明の一実施態様に係る遠心圧縮機のスラス
ト荷重低減構造を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a structure for reducing a thrust load of a centrifugal compressor according to one embodiment of the present invention.
【図2】運転状態に変化を生じた時や起動・停止時等
に、圧力調整弁の調整制御を行なう際の操作手順を示す
フローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an operation procedure for performing adjustment control of a pressure adjustment valve when a change occurs in an operation state or when starting or stopping;
【図3】駆動機の制御系に、回転数を増大させて良いか
否かについての情報信号をにゅ力する際の操作手順を示
すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an operation procedure when the control system of the driving machine supplies an information signal as to whether or not the rotation speed may be increased.
【図4】従来の遠心圧縮機のスラスト荷重低減構造を示
す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a structure for reducing a thrust load of a conventional centrifugal compressor.
1 回転軸 2 羽根車 3 ハウジング 4 スラスト軸受 9 吸込部 10 吐出部 11 バランスピストン 12a,12b 受圧面 15 バランスコネクタライン 20 圧力調整弁 21 コントローラ 22 スラスト荷重計測装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotary shaft 2 Impeller 3 Housing 4 Thrust bearing 9 Suction part 10 Discharge part 11 Balance piston 12a, 12b Pressure receiving surface 15 Balance connector line 20 Pressure regulating valve 21 Controller 22 Thrust load measuring device
Claims (1)
一方側に吐出圧力を作用させると共にその他方側の圧力
をバランスコネクタラインを介して吸込圧力として供給
する構成とすることにより、前記バランスピストンに作
用する吐出圧力と吸込圧力との差圧を前記回転軸のスラ
スト力として発生せしめ、前記回転軸のスラスト軸受に
作用するスラスト荷重を前記スラスト力にて低減させる
ようにした圧縮機のスラスト荷重低減構造において、前
記バランスコネクタラインに調節弁を配設すると共に、
前記回転軸のスラスト軸受に加わるスラスト荷重の大き
さに応じて前記調節弁を制御するコントローラを設け、
前記コントローラにて前記調節弁を制御して前記バラン
スピストンに作用する差圧を調節することにより、前記
スラスト軸受に作用するスラスト荷重と前記バランスピ
ストンに作用するスラスト力とを互いに均衡させて前記
スラスト軸受に作用するスラスト荷重を低減させるよう
にしたことを特徴とする圧縮機のスラスト荷重低減構
造。1. A structure in which a discharge pressure is applied to one side of a balance piston mounted on a rotating shaft and a pressure on the other side is supplied as suction pressure through a balance connector line, so that the balance piston is supplied to the balance piston. A thrust load reduction of a compressor in which a differential pressure between an acting discharge pressure and a suction pressure is generated as a thrust force of the rotating shaft, and a thrust load acting on a thrust bearing of the rotating shaft is reduced by the thrust force. In the structure, a control valve is disposed on the balance connector line,
Providing a controller that controls the control valve according to the magnitude of the thrust load applied to the thrust bearing of the rotating shaft,
The controller controls the control valve to adjust the differential pressure acting on the balance piston, so that the thrust load acting on the thrust bearing and the thrust force acting on the balance piston are balanced with each other so that the thrust A thrust load reducing structure for a compressor, wherein a thrust load acting on a bearing is reduced.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9143523A JPH10318184A (en) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | Thrust load reducing structure for compressor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9143523A JPH10318184A (en) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | Thrust load reducing structure for compressor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10318184A true JPH10318184A (en) | 1998-12-02 |
Family
ID=15340727
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9143523A Pending JPH10318184A (en) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | Thrust load reducing structure for compressor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10318184A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013517420A (en) * | 2010-01-15 | 2013-05-16 | ドレッサー ランド カンパニー | Integrated compressor / expander |
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-
1997
- 1997-05-16 JP JP9143523A patent/JPH10318184A/en active Pending
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040427 |