JPS6259239B2 - - Google Patents
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ガスを扱うターボ機械の軸封装置に
係り、特に給油系統がガス側雰囲気と遮断するた
めに、軸受をシヤフトの両端部に配設し、その軸
受より機内側にメカニカルシールを配設したター
ボ圧縮機、ブロア、膨張タービン等に好適のター
ボ機械の軸封装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a shaft sealing device for a turbomachine that handles gas. The present invention relates to a shaft sealing device for a turbomachine suitable for a turbo compressor, a blower, an expansion turbine, etc., in which a mechanical seal is disposed on the inside of the machine from the bearing thereof.
まず、従来のターボ圧縮機の構成を第１，２図
を参照して説明する。
First, the configuration of a conventional turbo compressor will be explained with reference to FIGS. 1 and 2.
第１図は、一般的なターボ圧縮機の縦断面図、
第２図は、第１図のＡ部詳細断面図である。 Figure 1 is a vertical cross-sectional view of a typical turbo compressor.
FIG. 2 is a detailed sectional view of section A in FIG. 1.
図において、１はケーシング、２はシヤフトで
インペラ１１，１２を嵌着し、これを駆動するも
のである。３は、シヤフト２の駆動側の軸受、７
は同じくシヤフト２の反駆動側の軸受である。 In the figure, 1 is a casing, and 2 is a shaft that fits impellers 11 and 12 and drives them. 3 is a bearing on the drive side of the shaft 2, 7
is also the bearing on the non-drive side of the shaft 2.
４は、シヤフト２の駆動側のメカニカルシー
ル、８は、同じくシヤフト２の反駆動側のメカニ
カルシールである。 4 is a mechanical seal on the drive side of the shaft 2, and 8 is a mechanical seal on the non-drive side of the shaft 2.
ターボ冷凍機に使用するターボ圧縮機において
は、従来、給油系統が冷媒雰囲気中にあつたた
め、高温雰囲気下では、起動時のフオーミングに
よる油上り現象が問題になつていた。この対策と
して、給油系統を冷媒ガス側雰囲気と遮断するた
め、軸受３，７はシヤフトの両端の方にあり、軸
受３、７より機内側にメカニカルシール４，８が
配設されている。 Conventionally, in a turbo compressor used in a centrifugal refrigerator, the oil supply system was placed in a refrigerant atmosphere, and therefore oil rising phenomenon due to forming during startup became a problem in a high-temperature atmosphere. As a countermeasure for this, in order to isolate the oil supply system from the atmosphere on the refrigerant gas side, the bearings 3 and 7 are located at both ends of the shaft, and mechanical seals 4 and 8 are arranged closer to the inside of the machine than the bearings 3 and 7.
５は、駆動側のシヤツトオフ手段で、第２図に
示すようにメカニカルシール４にボルト等で装着
され、そのシール用円板５ａにＯリング６を装着
しており、円板部５ａをシヤフト２の段部２ａに
当接して封止を行う。 Reference numeral 5 denotes a drive-side shut-off means, which is attached to the mechanical seal 4 with bolts or the like as shown in FIG. sealing is performed by contacting the stepped portion 2a.
９は、反駆動側のシヤツトオフ手段で、詳細な
図示は省略するが、５と同様に円板部にＯリング
６を装着しており、円板部をシヤフト２の段部に
当接して封止を行う。 Reference numeral 9 denotes a shaft-off means on the opposite drive side, and although detailed illustrations are omitted, an O-ring 6 is attached to the disc part similarly to 5, and the disc part is brought into contact with the stepped part of the shaft 2 for sealing. stop.
このように、シヤツトオフ手段５，９は、メカ
ニカルシール４，８より内側で、インペラ１１，
１２の外側に配設されている。 In this way, the shutoff means 5, 9 are located inside the mechanical seals 4, 8, and the impeller 11,
It is arranged outside of 12.
１０はスラスト軸受で、反駆動側のシヤフト２
端部に配設されている。 10 is a thrust bearing, and shaft 2 on the non-drive side
located at the end.
１１，１２はインペラで、シヤフト２により駆
動され、ケーシング１内を高速回転して冷媒ガス
を圧縮するものである。 Impellers 11 and 12 are driven by the shaft 2 and rotate at high speed inside the casing 1 to compress refrigerant gas.
このような構成のターボ圧縮機において、駆動
側のメカニカルシール４の有効径をD1、反駆動
側のメカニカルシール８の有効径をD2とすれ
ば、従来はD1＝D2となつている。このため、ケ
ーシング内のガス圧P0により軸方向のスラスト力
Ｆは、次式に示すようにゼロとなる。 In a turbo compressor with such a configuration, if the effective diameter of the mechanical seal 4 on the drive side is D 1 and the effective diameter of the mechanical seal 8 on the non-drive side is D 2 , conventionally, D 1 = D 2 There is. Therefore, due to the gas pressure P 0 in the casing, the thrust force F in the axial direction becomes zero as shown in the following equation.
Ｆ＝１／４π（D1 2−D2 2）×P0 ……(1)
＝０（ここにD1＝D2）
〔発明が解決しようとする問題点）
上記のようなターボ圧縮機においては、分解点
検する際につぎのような問題があり、これを第
１，２図に合せて第３図を参照して説明する。 F = 1/4π (D 1 2 - D 2 2 ) × P 0 ... (1) = 0 (here D 1 = D 2 ) [Problem to be solved by the invention] Turbo compressor as described above The following problems occur when disassembling and inspecting the engine, which will be explained with reference to FIG. 3 in conjunction with FIGS. 1 and 2.
第３図は、従来のターボ圧縮機の分解点検作業
時に特殊治具を採用した状態の部分断面図であ
る。 FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a conventional turbo compressor in which a special jig is used during disassembly and inspection work.
軸受３，７、メカニカルシール４，８を分解点
検するときには、ま駆動側のメカニカルシール４
のシヤツトオフ手段５を働かせ、Ｏリング６を備
えた円板５ａをシヤフト２の段部２ａに当接した
のち、第３図に示すように、ケーシングに固定で
きるような特殊治具１４を用い、シヤフト端面に
あけられたねじ穴にボルト１５を取につけシヤフ
ト２を特殊治具１４に固定する。この作業は、ス
ラスト軸受１０を取り外したとき、前述の式(1)の
ようにシヤフト軸方向に作用する力がゼロとなる
ことによる不安定な状態を避けるために必要なも
のである。そののち、スラスト軸受１０を取り外
し、メカニカルシール８のシヤツトオフ手段９を
働かせる。これによりシヤフト２は、シヤツトオ
フ手段５，９により固定されるので特殊治具１４
を分解でき、軸受３，７、メカニカルシール４，
８の分解点検が可能となる。 When disassembling and inspecting the bearings 3, 7 and mechanical seals 4, 8, be sure to check the mechanical seal 4 on the drive side.
After activating the shutter-off means 5 and bringing the disk 5a equipped with the O-ring 6 into contact with the stepped portion 2a of the shaft 2, as shown in FIG. 3, using a special jig 14 that can be fixed to the casing, The shaft 2 is fixed to the special jig 14 by installing a bolt 15 into a screw hole drilled in the end face of the shaft. This operation is necessary in order to avoid an unstable state caused by the force acting in the shaft axial direction becoming zero as shown in equation (1) above when the thrust bearing 10 is removed. Thereafter, the thrust bearing 10 is removed and the shut-off means 9 of the mechanical seal 8 is activated. As a result, the shaft 2 is fixed by the shaft-off means 5 and 9, so the special jig 14
can be disassembled, bearings 3, 7, mechanical seal 4,
8 disassembly and inspection becomes possible.
以上のように従来のものでは、分解点検、部品
交換等において特殊治具が必要であり、又、作業
に長時間を必要としていた。 As described above, the conventional devices require special jigs for disassembly and inspection, parts replacement, etc., and also require long hours of work.
本発明は、前述の従来技術の問題点を解決する
ためになされたもので、ターボ機械の軸受、メカ
ニカルシールの分解点検を行うに際し、特殊治具
を使用することなく、又、作業時間を短縮できる
ターボ機械の軸封装置を提供することを、その目
的としている。 The present invention was made in order to solve the problems of the prior art described above, and it eliminates the need for special jigs and shortens the working time when disassembling and inspecting bearings and mechanical seals of turbomachinery. The purpose of this invention is to provide a shaft sealing device for a turbomachine that can perform the following tasks.
上記目的はケーシング内を回転するインペラ
と、そのインペラを駆動するシヤフトと、そのシ
ヤフトの両側を支持する軸受と、その軸受より内
側に位置し前記シヤフトの駆動側と反駆動側に配
設されたメカニカルシールと、メカニカルシール
より内側で、かつ上記インペラの両側に配設さ
れ、シール部材をシヤフトの段部で当接するシー
ル機構を有するシヤフトオフ手段と、反駆動側の
シヤフト端部に配設されたスラスト軸受とを備え
たターボ機械の上記軸封装置において、駆動側の
メカニカルシールの有効径をスラスト軸受側のメ
カニカルシールの有効径より大きく構成すること
により達成される。
The above purpose is to provide an impeller that rotates within a casing, a shaft that drives the impeller, bearings that support both sides of the shaft, and bearings that are located inside the bearing and are disposed on the driving side and the non-driving side of the shaft. a mechanical seal, a shaft-off means disposed inside the mechanical seal and on both sides of the impeller and having a sealing mechanism for abutting the seal member at a stepped portion of the shaft; and a shaft-off means disposed at the end of the shaft on the non-drive side. In the shaft sealing device for a turbomachine equipped with a thrust bearing, this is achieved by configuring the effective diameter of the mechanical seal on the drive side to be larger than the effective diameter of the mechanical seal on the thrust bearing side.
駆動側のメカニカルシールの有効径がスラスト
軸受側のメカニカルシールの有効径より大きいた
めにスラスト軸受側から駆動側の方向へスラスト
力が発生し、このためスラスト軸受を分解して
も、スラスト力は駆動側のシヤフトオフ手段によ
つて支持されるので、特殊治具は不要となる。
Because the effective diameter of the mechanical seal on the drive side is larger than the effective diameter of the mechanical seal on the thrust bearing side, thrust force is generated from the thrust bearing side to the drive side. Therefore, even if the thrust bearing is disassembled, the thrust force will not increase. Since it is supported by the drive-side shaft-off means, no special jig is required.
以下、本発明の一実施例を先の第１，２図に合
わせて第４図を参照して説明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 in conjunction with FIGS. 1 and 2 above.
第４図に、本発明の一実施例に係る軸封装置を
適用したターボ圧縮機における、その分解点検時
の作業手順を示す説明図で、１，２，３はその各
作業ステツプである。図中、第１，２図と同一符
号は従来技術と同等部分であるから、その説明を
省略する。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing the work procedure during overhaul and inspection of a turbo compressor to which a shaft sealing device according to an embodiment of the present invention is applied, and 1, 2, and 3 are the respective work steps. In the figure, the same reference numerals as in FIGS. 1 and 2 indicate the same parts as those in the prior art, so the explanation thereof will be omitted.
本実施例のものでは、駆動側のメカニカルシー
ル４′の有効径D1を反駆動側、すなわちスラスト
軸受側のメカニカルシール８′の有効径D2より大
きくなるよう構成している。 In this embodiment, the effective diameter D 1 of the mechanical seal 4' on the drive side is larger than the effective diameter D 2 of the mechanical seal 8' on the non-drive side, that is, the thrust bearing side.
また、シヤツトオフ手段５，９のシール部、す
なわちＯリング６の有効径をD3とし、そのD3
を、スラスト軸受側メカニカルシール８′の有効
径D2より大きくなるよう構成している。 Further, the effective diameter of the seal portion of the shutoff means 5, 9, that is, the O-ring 6 is set as D3 , and that D3
is configured to be larger than the effective diameter D2 of the thrust bearing side mechanical seal 8'.
次に、このようなターボ圧縮機の作用と、分解
点検時の作業手順を説明する。 Next, the operation of such a turbo compressor and the work procedure at the time of disassembly and inspection will be explained.
ターボ圧縮機の通常運転時には、圧縮機を構成
するケーシング内部（インペラ１１，１２内蔵
部）の冷媒ガスと、軸受３，７側の大気とはメカ
ニカルシール４，８の摺動部で軸封されている。 During normal operation of the turbo compressor, the refrigerant gas inside the casing (internal parts of the impellers 11 and 12) constituting the compressor and the atmosphere on the bearings 3 and 7 are sealed by the sliding parts of the mechanical seals 4 and 8. ing.
ターボ圧縮機が停止したときのケーシング内ガ
ス圧をP0とすると、先に述べた式１に相当するス
ラスト力Ｆが発生する。 If the gas pressure inside the casing when the turbo compressor is stopped is P 0 , a thrust force F corresponding to Equation 1 described above is generated.
いま、圧縮機内部に冷媒ガスを保有した状態
で、軸受３，７メカニカルシール４′，８′の点検
を行うためにシヤフトオフ手段５，９を使用す
る。 Now, with refrigerant gas retained inside the compressor, the shaft-off means 5, 9 are used to inspect the bearings 3, 7 and mechanical seals 4', 8'.
まず、第４図１のステツプのように、駆動側の
メカニカルシール４′のシヤフトオフ手段５を働
かせて駆動側を封止する。 First, as shown in the step of FIG. 4, the shaft-off means 5 of the mechanical seal 4' on the drive side is operated to seal the drive side.
次に、第４図２のステツプのように、スラスト
軸受１０を取り外す。この場合、駆動側のメカニ
カルシール４′の有効径D1は、スラスト軸受側メ
カニカルシール８′の有効径D2より大きく、D1＞
D2となつており、先の式(1)に相当するスラスト
力F1が、駆動側の方向に確実に発生する。第４
図２の矢印は、そのスラスト力の方向を示す。こ
のため、スラスト軸受１０を分解してもシヤフト
２はシヤフトオフ機構５側に押され、スラスト軸
受側に移動することはない。 Next, as shown in the step of FIG. 4, the thrust bearing 10 is removed. In this case, the effective diameter D 1 of the mechanical seal 4' on the drive side is larger than the effective diameter D 2 of the mechanical seal 8' on the thrust bearing side, and D 1 >
D 2 , and the thrust force F 1 corresponding to the above equation (1) is reliably generated in the drive side direction. Fourth
The arrow in FIG. 2 indicates the direction of the thrust force. Therefore, even if the thrust bearing 10 is disassembled, the shaft 2 is pushed toward the shaft-off mechanism 5 and does not move toward the thrust bearing.
次に、第４図３のステツプのように、スラスト
軸受側のシヤツトオフ手段９を働かせて反駆動側
を封止する。 Next, as shown in the step of FIG. 4, the thrust bearing side shut-off means 9 is operated to seal the non-drive side.
このようにして、シヤフト２を両側のシヤツト
オフ手段５，９で固定したのち、軸受３，７、メ
カニカルシール４′，８′の分解点検を行う。 After the shaft 2 is thus fixed by the shaft-off means 5, 9 on both sides, the bearings 3, 7 and mechanical seals 4', 8' are disassembled and inspected.
点検および消耗品の交換後は、スラスト軸受側
のシヤツトオフ手段９をまず解除する。このとき
シヤフト２には次式に示すスラスト力F2が作用
している。 After inspection and replacement of consumables, first release the shutoff means 9 on the thrust bearing side. At this time, a thrust force F2 expressed by the following equation is acting on the shaft 2 .
F2＝π／４（D3 2−D2 2）×P0
（ここにD3＞D2）
この場合、駆動側メカニカルシール４′も交換
した状態であり、第４図３に示すメカニカルシー
ル４′とシヤツトオフ手段５との間隙Ｂ部の圧力
は大気圧となつている。 F 2 = π/4 (D 3 2 - D 2 2 ) × P 0 (where D 3 > D 2 ) In this case, the drive side mechanical seal 4' has also been replaced, and the mechanical seal shown in Fig. 4 The pressure in the gap B between the seal 4' and the shutoff means 5 is atmospheric pressure.
次にスラスト軸受１０を取り付け、その後、駆
動側シヤツトオフ手段５を解除することにより作
業が終了する。 Next, the thrust bearing 10 is installed, and then the driving side shut-off means 5 is released, thereby completing the work.
本実施例において、シヤツトオフ手段５，９の
シール部、すなわちＯリング６部の有効径D3，
D4をD3＝D4となるように設定すれば、分解点検
時には、メカニカルシールとシヤツトオフ手段と
の間隙は大気圧となるためシヤフト２にスラスト
力を受けないで封止できる。 In this embodiment, the effective diameter D 3 of the seal portion of the shutoff means 5, 9, that is, the O-ring 6 portion,
If D 4 is set so that D 3 =D 4 , the gap between the mechanical seal and the shutoff means will be at atmospheric pressure during disassembly and inspection, so that the shaft 2 can be sealed without being subjected to thrust force.
このように本実施例によれば、軸受３，７、メ
カニカルシール４′，９′の点検交換を行うに際
し、従来のような特殊治具を使用することなく、
短時間で必要な作業を実施することができる。 In this way, according to this embodiment, when inspecting and replacing the bearings 3, 7 and mechanical seals 4', 9', there is no need to use special jigs like in the past.
Necessary work can be carried out in a short time.
また、これによつて、給油系統を冷媒ガス側雰
囲気と遮断した構造のターボ機械の信頼性と保守
点検の容易性を向上することができる。 Moreover, this makes it possible to improve the reliability and ease of maintenance and inspection of a turbomachine having a structure in which the oil supply system is isolated from the atmosphere on the refrigerant gas side.
以上述べたように、本発明によれば、ターボ機
械の軸受、メカニカルシールの分解点検を行うに
際し、特殊治具を使用することなく、作業時間を
短縮できるターボ機械の軸封装置が得られる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a shaft sealing device for a turbomachine that can shorten the working time without using special jigs when disassembling and inspecting bearings and mechanical seals of a turbomachine.
第１図は、一般的なターボ圧縮機の縦断面図、
第２図は、第１図のＡ部詳細断面図、第３図は、
従来のターボ圧縮機の分解点検作業時に特殊治具
を採用した状態の部分断面図、第４図は、本発明
の一実施例に係る軸封装置を適用したターボ圧縮
機における、その分解点検時の作業手順を示す説
明図で、１，２，３はその各作業ステツプであ
る。
１…ケーシング、２…シヤフト、３，７…軸
受、４′…駆動側のメカニカルシール、５，９…
シヤツトオフ手段、８′…スラスト軸受側のメカ
ニカルシール、１０…スラスト軸受、１１，１２
…インペラ。
Figure 1 is a vertical cross-sectional view of a typical turbo compressor.
Figure 2 is a detailed sectional view of section A in Figure 1, and Figure 3 is
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a conventional turbo compressor in which a special jig is used during overhaul work, and FIG. This is an explanatory diagram showing the work procedure, and 1, 2, and 3 are the work steps. 1...Casing, 2...Shaft, 3, 7...Bearing, 4'...Drive side mechanical seal, 5, 9...
Shut-off means, 8'... Mechanical seal on thrust bearing side, 10... Thrust bearing, 11, 12
...impeller.
Claims (1)
ンペラを駆動するシヤフトと、そのシヤフトの両
側を支持する軸受と、その軸受より内側に位置し
前記シヤフトの駆動側と反駆動側に配設されたメ
カニカルシールと、メカニカルシールより内側
で、かつ上記インペラの両側に配設され、シール
部材をシヤフトの段部で当接するシール機構を有
するシヤツトオフ手段と、反駆動側のシヤフト端
部に配設されたスラスト軸受とを備えたターボ機
械の軸封装置において、駆動側のメカニカルシー
ルの有効径をスラスト軸受側のメカニカルシール
の有効径より大きく構成したことを特徴とするタ
ーボ機械の軸封装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
シヤツトオフ手段のシール部材の有効径をスラス
ト軸受側のメカニカルシールの有効径より大きく
構成したものであるターボ機械の軸封装置。[Claims] 1. An impeller that rotates within a casing, a shaft that drives the impeller, a bearing that supports both sides of the shaft, and an impeller located inside the bearing on the driving side and the non-driving side of the shaft. a mechanical seal disposed therein; a shutoff means disposed inside the mechanical seal and on both sides of the impeller and having a sealing mechanism for abutting the seal member at a stepped portion of the shaft; and at an end of the shaft on the non-drive side. A shaft sealing device for a turbomachine equipped with a thrust bearing arranged therein, characterized in that the effective diameter of the mechanical seal on the driving side is configured to be larger than the effective diameter of the mechanical seal on the thrust bearing side. Device. 2. In what is stated in claim 1,
A shaft sealing device for a turbomachine, in which the effective diameter of the seal member of the shutoff means is larger than the effective diameter of the mechanical seal on the thrust bearing side.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20092283A JPS6093199A (en) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | Shaft sealing device for turbo machinery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20092283A JPS6093199A (en) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | Shaft sealing device for turbo machinery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6093199A JPS6093199A (en) | 1985-05-24 |
| JPS6259239B2 true JPS6259239B2 (en) | 1987-12-10 |
Family
ID=16432503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20092283A Granted JPS6093199A (en) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | Shaft sealing device for turbo machinery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6093199A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6462554A (en) * | 1987-09-01 | 1989-03-09 | Mitsubishi Metal Corp | Passage for work |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63306298A (en) * | 1987-06-05 | 1988-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | electric blower |
| JPS63306299A (en) * | 1987-06-05 | 1988-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | electric blower |
| US11536291B2 (en) * | 2020-02-04 | 2022-12-27 | Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation | Rotor hanging tool, rotor support jig, rotor lifting method, and rotary machine disassembly method |
-
1983
- 1983-10-28 JP JP20092283A patent/JPS6093199A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6462554A (en) * | 1987-09-01 | 1989-03-09 | Mitsubishi Metal Corp | Passage for work |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6093199A (en) | 1985-05-24 |
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