多级离心压缩机
阅读：567发布：2023-03-09
专利汇可以提供多级离心压缩机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供降低产生于 输出轴 的推 力 载荷 ，高效率且机械可靠性高的多级离心 压缩机 。多级离心压缩机具备：由 发动机 驱动的 输入轴 (4)；设于输入轴(4)的主 齿轮 (20)；与主齿轮(20) 啮合 的龆轮(21)；设置龆轮(21)的输出轴(5)；设于输出轴(5)的一端的第1级的离心 叶轮 (11)；以及设于输出轴(5)的另一端，位于比第1级的离心叶轮轮(12)。并且，第1级的离心叶轮(11)的外径(D1)被设定得比第2级的离心叶轮(12)的外径(D2)大。(11)靠 流体 的流动的下游级侧的第2级的离心叶，下面是多级离心压缩机专利的具体信息内容。
1.一种多级离心压缩机，其特征在于，
该多级离心压缩机具备：
输入轴，由发动机驱动；
主齿轮，设于上述输入轴；
龆轮，与上述主齿轮啮合；
输出轴，用于设置上述龆轮；
第1离心叶轮，设于上述输出轴的一端；以及
第2离心叶轮，设于上述输出轴的另一端，位于比上述第1离心叶轮靠流体的流动的下游级侧，
上述第1离心叶轮的外径被设定得比上述第2离心叶轮的外径大。
2.根据权利要求1所述的多级离心压缩机，其特征在于，
上述第2离心叶轮的外径相对于上述第1离心叶轮的外径的比率，被设定为0.8以上且小于1.0。
3.根据权利要求1或2所述的多级离心压缩机，其特征在于，
该多级离心压缩机具备：
第2龆轮，与上述主齿轮啮合；
第2输出轴，用于设置上述第2龆轮；以及
离心叶轮，设于上述第2输出轴，位于上述第2离心叶轮的流体的流动的下游级侧。
4.根据权利要求3所述的多级离心压缩机，其特征在于，
上述主齿轮、上述龆轮和上述第2龆轮是斜齿轮，
以沿轴向作用于上述第2龆轮的齿轮载荷与沿轴向作用于位于最下游级侧的离心叶轮的流体载荷成为相反方向的方式，设定上述斜齿轮的旋向。
5.根据权利要求4所述的多级离心压缩机，其特征在于，
沿轴向作用于上述龆轮的齿轮载荷与沿轴向作用于上述第2离心叶轮的流体载荷为相反方向。
6.根据权利要求4所述的多级离心压缩机，其特征在于，
沿轴向作用于位于上述最下游级侧的离心叶轮的流体载荷与沿轴向作用于上述第2离心叶轮的流体载荷为相反方向。
7.根据权利要求1或2所述的多级离心压缩机，其特征在于，
上述主齿轮和上述龆轮是斜齿轮，
在上述第2离心叶轮是位于流体的流动的最下游级侧的离心叶轮的情况下，以沿轴向作用于上述龆轮的齿轮载荷与沿轴向作用于上述第2离心叶轮的流体载荷成为相反方向的方式，设定上述斜齿轮的旋向。
多级离心压缩机
技术领域
背景技术
[0002] 作为本技术领域的背景技术，有日本特开2008－231933号公报(专利文献1)。在该公报中，公开了如下的齿轮驱动涡轮压缩机，即，该齿轮驱动涡轮压缩机具备：“由外部驱动装置(发动机)驱动旋转的大齿轮(主齿轮)12；与大齿轮啮合，高速旋转的小齿轮(龆轮)14；被固定在小齿轮轴(输出轴)13上，以其轴心为中心高速旋转的叶轮16；被固定在小齿轮轴上，能够滑动地支承大齿轮的侧面，向大齿轮传递小齿轮轴的推力的推力环18；支承作用于大齿轮轴(输入轴)的推力的推力轴承20；以及在由推力轴承20支承的小齿轮轴13超过规定的阈值而轴移动时，限制该轴移动的推力方向移动量限制器30”(参照说明书摘要)。
[0003] 此外，在上述公报中记载有“因为具备在由大齿轮轴11的推力轴承20支承的小齿轮轴13超过规定的阈值a而轴移动时，限制该轴移动的推力方向移动量限制器30，所以在正常的运转时，由于大齿轮轴11的推力轴承20，小齿轮轴13的轴移动是规定的阈值a以下，推力方向移动量限制器30不发挥作用，仅在产生超过规定的阈值a的过大的移动轴的情况下才发挥作用而限制该轴移动。因而，在对于大齿轮轴11产生了过大的轴移动的情况下，能够在本质上避免叶轮16与壳体的过大接触。”(参照0031、0032段)。
[0004] 专利文献1：日本特开2008－231933号公报
[0005] 可是，专利文献1记载的多级离心压缩机着眼于限制作为输出轴的小齿轮轴的向推力方向(轴向)的移动量，未考虑减少产生于输出轴的推力载荷(推力方向的载荷)。
[0006] 因此，专利文献1记载的多级离心压缩机有可能因产生于输出轴的推力载荷，导致基于滑动部的摩擦损失的压缩机的效率的降低、压缩机的机械可靠性的降低。
发明内容
[0007] 本发明是鉴于上述的情况而提出的，其目的在于，提供一种降低产生于输出轴的推力载荷，高效率且机械可靠性高的多级离心压缩机。
[0008] 为了实现上述的目的，本发明的多级离心压缩机具备：由发动机驱动的输入轴；设于上述输入轴的主齿轮；与上述主齿轮啮合的龆轮；用于设置上述龆轮的输出轴；设于上述输出轴的一端的第1离心叶轮；以及设于上述输出轴的另一端，位于比上述第1离心叶轮靠流体的流动的下游级侧的第2离心叶轮，上述第1离心叶轮的外径被设定得比上述第2离心叶轮的外径大。
[0009] 发明的效果
[0011] 图1是表示本发明的第1实施方式的多级离心压缩机的概略结构的水平剖视图。
[0012] 图2是用于说明沿推力方向作用于第1级的离心叶轮的流体载荷的示意图。
[0013] 图3是用于说明由于第1级的离心叶轮和第2级的离心叶轮而产生于输出轴的推力方向的流体载荷的示意图。
[0014] 图4是用于说明由于主齿轮和龆轮的啮合而沿推力方向作用的齿轮载荷的示意图。
[0015] 图5是示意性地表示第1实施方式的多级离心压缩机的水平剖视图。
[0017] 图7是示意性地表示第2实施方式的多级离心压缩机的水平剖视图。
[0018] 图8是示意性地表示第3实施方式的多级离心压缩机的水平剖视图。
[0019] 图9是示意性地表示第4实施方式的多级离心压缩机的水平剖视图。
[0020] 图10是示意性地表示第5实施方式的多级离心压缩机的水平剖视图。
[0021] 图11是示意性地表示第6实施方式的多级离心压缩机的水平剖视图。
[0022] 附图标记的说明
[0023] 4输入轴；5输出轴；6输出轴(第2输出轴)；11第1级的离心叶轮；12第2级的离心叶轮；13第3级的离心叶轮；14第4级的离心叶轮；20主齿轮；21龆轮；22龆轮(第2龆轮)；60、61复合轴承；66～69推力环；D1～D4外径；Fi1、Fi2流体载荷；Fp1、Fp2齿轮载荷。
具体实施方式
[0024] 对于本发明的实施方式，一边适宜参照附图一边详细地说明。
[0025] 另外，在以下所示的附图中，对于相同的构件或相当的构件，标注相同的附图标记，适宜省略重复的说明。此外，为了说明的方便，构件的尺寸和形状有时变形或夸大示意性地表示。
[0026] [第1实施方式]
[0027] 首先，一边参照图1～图6一边说明本发明的第1实施方式。
[0028] 图1是表示本发明的第1实施方式的多级离心压缩机的概略结构的水平剖视图。
[0029] 图1所示的多级离心压缩机具有：发动机(未图示)；增速机部100，传递该发动机的旋转驱动力；第1级～第3级的压缩机部1～3，阶段性地压缩流体(气体)；冷却装置(未图示)，冷却被压缩且成为了高温的流体(气体)；以及控制部(未图示)，进行统一的控制。
[0030] 在发动机的旋转轴(未图示)上，经由连轴节(未图示)连接增速机部100的输入轴4。在输入轴4上安装有作为大齿轮的主齿轮20。在主齿轮20上，啮合有2个作为小齿轮的龆轮21和龆轮22(第2龆轮)。在这里，从降低振动和噪音的观点出发，主齿轮20和龆轮21、22使用啮合率比正齿轮大的斜齿轮。
[0031] 龆轮21和输出轴5一体地形成，龆轮22和输出轴6(第2输出轴)一体地形成。输入轴4和2根输出轴5、6分别互相平行地配置。另外，也可以将各龆轮21、22制作成与输出轴5、6分体，将它们分别固定在输出轴5、6上。在2根输出轴5、6上，热套而固定有大致圆筒形状的推力环66～69。
[0032] 输入轴4、2根输出轴5、6、主齿轮20、龆轮21、22和推力环66～69是增速机部100的构成元件，被收容在壳体101中。壳体101是水平面分割构造，被与包括输入轴4和输出轴5、6的中心轴线的水平面大致相等的面，分为上壳体和下壳体。上壳体和下壳体用螺栓(未图示)被结合到一起。
[0033] 输入轴4和主齿轮20利用被壳体101保持的复合轴承60、61，能够旋转地被支承。复合轴承60、61是受到径向(半径方向)的载荷(径向载荷)和推力方向(轴向)的载荷(推力载荷)而进行支承的轴承。
[0034] 另一方面，分别设有龆轮21、22的2根输出轴5、6，利用被壳体101保持的径向轴承62～65，能够旋转地被支承。另外，在输出轴5、6产生的推力载荷，由推力环66～69承受并支承，该推力环66～69被构成为，隔着间隙71、72(参照图5)地夹着主齿轮20。
[0035] 为了对复合轴承60、61、径向轴承62～65、推力环66～69、主齿轮20和龆轮21、22等进行润滑，从润滑油系统(未图示)供给润滑油。为了对复合轴承60、61、径向轴承62～65、推力环66～69、主齿轮20和龆轮21、22等进行润滑而使用的润滑油，被返回到设于发动机的下部的油箱(未图示)。
[0036] 输入轴4及主齿轮20与复合轴承60、61的推力方向的滑动面的间隙70(参照图5)，例如是0.2mm左右。多级离心压缩机的稳定运转时，复合轴承60和复合轴承61中的任一方与主齿轮20的滑动面接触，另一方的复合轴承与主齿轮20的滑动面保持间隙。但是，在多级离心压缩机的起动、停止时、多级离心压缩机超过被称为喘振的小流量区域的运转界限范围地运转的情况下，与主齿轮20接触滑动的复合轴承根据当时的运转状态而不同。
[0037] 输出轴5、6和龆轮21、22由径向轴承62～65沿径向支承。另一方面，输出轴5、6和龆轮21、22的推力方向的支承由推力环66～69进行，该推力环66～69被构成为，隔着间隙71、72(参照图5)地夹着主齿轮20。
[0038] 推力环66和67成为以下的构造，即，以隔着间隙71(参照图5)地夹着主齿轮20的方式被热套在输出轴5上，且在位于各自的轴向内侧的滑动面与主齿轮20接触。推力环66的滑动面与推力环67的滑动面之间的面间距离，比主齿轮20的两滑动面之间的面间距离大例如0.2mm左右。即，主齿轮20和推力环66、67的推力方向的滑动面的间隙71(参照图5)，例如是
0.2mm左右。多级离心压缩机的稳定运转时，推力环66和推力环67中的任一方与主齿轮20的滑动面接触，另一方的推力环的滑动面与主齿轮20的滑动面保持间隙。此外，推力环66、67与壳体101保持2～3mm左右的间隙，不会接触。另外，关于被固定在输出轴6上的推力环68、
69，由于是与被固定在输出轴5上的推力环66、67相同的构造，所以省略说明。
0.2mm左右。多级离心压缩机的稳定运转时，推力环66和推力环67中的任一方与主齿轮20的滑动面接触，另一方的推力环的滑动面与主齿轮20的滑动面保持间隙。此外，推力环66、67与壳体101保持2～3mm左右的间隙，不会接触。另外，关于被固定在输出轴6上的推力环68、
69，由于是与被固定在输出轴5上的推力环66、67相同的构造，所以省略说明。
[0039] 如上所述，本实施方式的多级离心压缩机具备：由发动机驱动的输入轴4；设于输入轴4的主齿轮20；与主齿轮20啮合的龆轮21、22；以及分别设置龆轮21、22的输出轴5、6。并且，在输出轴5的一端，设有第1级的离心叶轮(第1离心叶轮)11，在输出轴5的另一端，设有位于比第1级的离心叶轮11靠流体的流动的下游级侧的第2级的离心叶轮(第2离心叶轮)12。此外，在输出轴6的一端，设有位于流体的流动的最下游级侧的第3级的离心叶轮13。
[0040] 图2是用于说明沿推力方向作用于第1级的离心叶轮11的流体载荷(流体力)的示意图。
[0041] 如图2所示，在输出轴5的顶端具备第1级的离心叶轮11。防护罩壳体111覆盖离心叶轮11的外侧，壳体101覆盖离心叶轮11的背面16。此外，在壳体101和输出轴5之间，设置有防止压缩流体泄漏到压缩机外的轴封装置15。
[0042] 由于压缩机内的流体的压力因离心叶轮11而升压，所以与离心叶轮11的上游侧相比，下游侧的压力高。此外，作用于离心叶轮11的背面16的流体的压力P1，与离心叶轮11的下游侧的压力大致相同。因此，作用于离心叶轮11的背面16的压缩流体的压力P1成为主导性的要因而产生沿推力方向作用于离心叶轮11的流体载荷。因而，在离心叶轮11所具备的输出轴5上，沿与离心叶轮11的上游侧的流体的流动方向A相反方向，产生由离心叶轮11带来的推力方向的流体载荷Fi。图2中的附图标记B，表示离心叶轮11的下游侧的流体的流动方向。另外，关于沿推力方向作用于第2级的离心叶轮12和第3级的离心叶轮13的各自的流体载荷，由于基于与第1级的离心叶轮11同样的原理而产生，所以省略说明。
[0043] 图3是用于说明由于第1级的离心叶轮11和第2级的离心叶轮12而产生于输出轴5的推力方向的流体载荷的示意图。另外，在图3中，省略龆轮21等的图示。
[0044] 如图3所示，在输出轴5的一端具备第1级的离心叶轮11，在输出轴5的另一端具备第2级的离心叶轮12。在该情况下，压缩流体的压力P1作用于离心叶轮11的背面16，压缩流体的压力P2作用于离心叶轮12的背面17。在这里，与作用于上游级侧的离心叶轮11的背面16的压缩流体的压力P1相比，作用于下游级侧的离心叶轮12的背面17的压缩流体的压力P2高。这是因为，被上游级侧的离心叶轮11压缩了的流体，被下游级侧的离心叶轮12进一步升压。但是，也能够被构成为，被上游级侧的离心叶轮11压缩了的流体，被未图示的另外的离心叶轮升压，进一步被下游级侧的离心叶轮12升压。由此，产生于输出轴5整体的推力方向的流体载荷Fi1，沿从上游级侧的离心叶轮11向下游级侧的离心叶轮12的方向产生。
[0045] 图4是用于说明由于主齿轮20和龆轮21的啮合而沿推力方向作用的齿轮载荷(齿轮力)的示意图。
[0046] 图4为从上方观察设于输入轴4的主齿轮20和设于输出轴5的龆轮21在由图中的粗线表示的部分40啮合的状态的图。在这里，主齿轮20如图中的箭头所示那样，从发动机相反侧观察，绕顺时针旋转。此外，如图4所示，根据后述的理由，主齿轮20是在使成为旋转中心的轴线朝向上下方向从侧方观察的情况下，齿向左上倾斜的左旋的斜齿轮，龆轮21是在使成为旋转中心的轴线朝向上下方向从侧方观察的情况下，齿向右上倾斜的右旋的斜齿轮。因而，龆轮21受到从主齿轮20向右方向的推力方向的齿轮载荷Fp1。作为其反作用，主齿轮
20受到从龆轮21向左方向的推力方向的齿轮载荷Fb。另外，关于由于主齿轮20和龆轮22的啮合而沿推力方向作用的齿轮载荷，由于基于与因主齿轮20和龆轮21的啮合而产生的齿轮载荷相同的原理而产生，所以省略说明。
20受到从龆轮21向左方向的推力方向的齿轮载荷Fb。另外，关于由于主齿轮20和龆轮22的啮合而沿推力方向作用的齿轮载荷，由于基于与因主齿轮20和龆轮21的啮合而产生的齿轮载荷相同的原理而产生，所以省略说明。
[0047] 图5是示意性地表示第1实施方式的多级离心压缩机的水平剖视图。
[0048] 在图5中，仅图示了增速机部100的壳体101、输入轴4、主齿轮20、复合轴承60、61、输出轴5、6、龆轮21、22、推力环66～69和离心叶轮11～13，为了说明的方便，径向轴承62～65、轴封装置15等省略图示。此外，复合轴承60、61仅图示承受推力方向的载荷的部分，承受径向的载荷的部分省略图示。
[0049] 在本实施方式中，在2根输出轴5、6中的一方的输出轴5的两端，分别具备第1级和第2级的离心叶轮11、12。并且，输出轴5、龆轮21、推力环66、67和离心叶轮11、12形成低压级龆轮轴80。在另一方的输出轴6的一端，具备第3级的离心叶轮13。并且，输出轴6、龆轮22、推力环68、69和离心叶轮13形成高压级龆轮轴81。另外，在图5中，为了容易理解多级离心压缩机的动作状态，输入轴4和主齿轮20与复合轴承60、61之间的推力方向的间隙70、主齿轮20与推力环66、67的之间的推力方向的间隙71、以及主齿轮20与推力环68、69之间的推力方向的间隙72夸张扩大地表示。
[0050] 产生于高压级龆轮轴81的推力方向的流体载荷Fi2比产生于低压级龆轮轴80的推力方向的流体载荷Fi1大。这是因为，产生于低压级龆轮轴80的推力方向的流体载荷Fi1的、作用于第1级的离心叶轮11的背面16的压力P1(参照图3)和作用于第2级的离心叶轮12的背面17的压力P2(参照图3)的方向是相反方向，互相抵销。还因为作用于第3级的离心叶轮13的背面的压力比作用于第1级和第2级的离心叶轮11、12的背面16、17的压力P1、P2高。因此，设定多级离心压缩机的主齿轮20和龆轮21、22的斜齿轮的旋向，首先考虑的是减小产生于高压级龆轮轴81的推力载荷。
[0051] 在本实施方式中，产生于高压级龆轮轴81的推力方向的流体载荷Fi2沿从发动机侧向发动机相反侧的方向产生。因而，为了抵销该流体载荷Fi2，以齿轮载荷Fp2沿从发动机相反侧向发动机侧的方向产生的方式，决定主齿轮20和龆轮22的斜齿轮的旋向。在本实施方式中，输入轴4和主齿轮20从发动机相反侧观察，绕顺时针旋转。因此，主齿轮20必须是左旋的斜齿轮，高压级龆轮轴81的龆轮22必须是右旋的斜齿轮。另一方面，低压级龆轮轴80的龆轮21为唯一右旋的斜齿轮，齿轮载荷Fp1沿从发动机相反侧向发动机侧的方向产生。此外，产生于低压级龆轮轴80的推力方向的流体载荷Fi1的方向，如上所述是从发动机相反侧向发动机侧的方向(参照图3)。
[0052] 产生于低压级龆轮轴80的推力载荷，是低压级龆轮轴80的龆轮21从主齿轮20承受的推力方向的齿轮载荷Fp1和作用于低压级龆轮轴80的推力方向的流体载荷Fi1的合力。因而，作用于低压级龆轮轴80的推力载荷为从发动机相反侧向发动机侧的方向，由推力环66支承。
[0053] 另一方面，产生于高压级龆轮轴81的推力载荷，是高压级龆轮轴81的龆轮22从主齿轮20承受的推力方向的齿轮载荷Fp2和作用于高压级龆轮轴81的推力方向的流体载荷Fi2的合力。由于通常流体载荷Fi2比齿轮载荷Fp2大得多，所以作用于高压级龆轮轴81的推力载荷为从发动机侧向发动机相反侧的方向，由推力环69支承。
[0054] 作用于主齿轮20的推力载荷，是从低压级龆轮轴80的推力环66承受的推力载荷和从高压级龆轮轴81的推力环69承受的推力载荷的合成载荷F。在这里，作用于高压级龆轮轴81的推力载荷比作用于低压级龆轮轴80的推力载荷大。因而，由低压级龆轮轴80、高压级龆轮轴81和主齿轮20构成的齿轮系整体，沿从发动机侧向发动机相反侧的方向承受推力载荷(合成载荷F)。
[0055] 这样，本实施方式的多级离心压缩机的齿轮系整体，承受向图5的左方向的推力载荷。其结果，成为图5所示那样的动作状态。即，由发动机相反侧的复合轴承61支承齿轮系整体的推力载荷。并且，作用于低压级龆轮轴80的推力载荷，通过第1级的离心叶轮11侧的推力环66和主齿轮20接触、滑动而被支承。此外，作用于高压级龆轮轴81的推力载荷，通过与第3级的离心叶轮13相反侧的推力环69和主齿轮20接触、滑动而被支承。
[0056] 在这里，若能够降低产生于低压级龆轮轴80的推力方向的流体载荷Fi1，则低压级龆轮轴80的推力环66和主齿轮20的接触、滑动面的接触面压降低，摩擦损失降低，多级离心压缩机整体的效率提高。
[0057] 在本实施方式中，为了使产生于低压级龆轮轴80的推力方向的流体载荷Fi1降低，第1级的离心叶轮11的外径D1(也参照图2和图3)被设定得比第2级的离心叶轮12的外径D2(也参照图3)大。并且，优选第2级的离心叶轮12的外径D2相对于第1级的离心叶轮11的外径D1的比率，即外径比(D2/D1)被设定为0.8以上且1.0以下。
[0058] 接着，说明像上述那样被构成的多级离心压缩机的作用效果。
[0059] 本实施方式使第1级的离心叶轮11的外径D1比第2级的离心叶轮12的外径D2大。因而，作用于第1级的离心叶轮11的背面16的流体的压力P1的受压面积变大，由此，沿从发动机侧向发动机相反侧的推力方向作用于第1级的离心叶轮11的流体载荷变大。此外，若增大第1级的离心叶轮11的外径D1，则在第1级的压缩机部1的压力上升变大，因此，能够减小在第2级的压缩机部2的压力上升。即，能够减小第2级的离心叶轮12的外径D2。其结果，作用于第2级的离心叶轮12的背面17的压力P2的受压面积变小，由此，沿从发动机相反侧向发动机侧的推力方向作用于第2级的离心叶轮12的流体载荷变小。
[0060] 因而，由于第1级的离心叶轮11和第2级的离心叶轮12而作用于低压级龆轮轴80的从发动机相反侧向发动机侧的推力方向的流体载荷相对地变小。即，产生于输出轴5的推力载荷被降低。
[0061] 由此，推力环66和主齿轮20的接触、滑动部的摩擦损失变小，多级离心压缩机的效率提高。此外，被热套在输出轴5上的推力环66的机械可靠性提高，而且由于推力环66和主齿轮20的滑动面的摩耗量被降低，所以压缩机整体的机械可靠性也提高。
[0062] 即，根据本实施方式，能够提供降低产生于输出轴5的推力载荷，高效率且机械可靠性高的多级离心压缩机。
[0063] 此外，在本实施方式中，第2级的离心叶轮12的外径D2相对于第1级的离心叶轮11的外径D1的比率，优选被设定为0.8以上且1.0以下。
[0064] 图6是表示第2级的离心叶轮12的外径D2相对于第1级的离心叶轮11的外径D1的比率，即外径比(D2/D1)与第1级的离心叶轮11的出口部的叶片根部C(参照图2)所产生的应力σ的关系的图。在这里，由于离心力而产生于离心叶轮11的应力，在叶片根部C成为最大。
[0065] 从降低作用于低压级龆轮轴80的推力方向的流体载荷这样观点出发，优选第1级的离心叶轮11的外径D1尽可能大，此外，第2级的离心叶轮12的外径D2尽可能小。即，从降低作用于输出轴5的推力载荷这样的观点出发，优选外径比(D2/D1)尽可能小。可是，如图6所示，随着外径比(D2/D1)变小，基于第1级的离心叶轮11的出口部的叶片根部C所产生的离心力的应力σ变大，若外径比(D2/D1)小于0.8，则超过材料的容许值(容许应力)。作为离心叶轮的材料，例如使用不锈钢。图6中所示的以往值，是外径比(D2/D1)＝1的情况下产生的应力值。
[0066] 从图6可知，只要不变更关于材料等的强度的条件，为了在应力σ不超过材料的容许值的范围内，使第1级的离心叶轮11的外径D1大于第2级的离心叶轮12的外径D2，使外径比(D2/D1)为0.8以上且1.0以下即可。根据这样地构成，能够提供一边抑制产生于离心叶轮11的应力的增大，一边降低产生于输出轴5的推力载荷，高效率且机械可靠性高的多级离心压缩机。
[0067] 此外，在本实施方式中，主齿轮20和龆轮21、22是斜齿轮。并且，以沿轴向作用于龆轮22的齿轮载荷Fp2和沿推力方向作用于位于最下游级侧的第3级的离心叶轮13的流体载荷Fi2成为相反方向的方式，设定主齿轮20和龆轮21、22的斜齿轮的旋向。
[0068] 根据这样地构成，通过使用斜齿轮，能够谋求振动和噪音的降低，并且流体载荷Fi2和齿轮载荷Fp2互相抵销，能够减小具备最下游级的离心叶轮13的输出轴6所产生的推力载荷。由此，推力环69和主齿轮20的接触、滑动部的摩擦损失变小，多级离心压缩机的效率提高。此外，被热套在输出轴6上的推力环69和主齿轮20的机械可靠性提高，而且，推力环69和主齿轮20的滑动面的摩耗量降低。此外，由于产生于齿轮系整体的推力载荷(合成载荷F)降低，所以主齿轮20和复合轴承61的接触、滑动部的摩擦损失也变小。因而，能够进一步提高多级离心压缩机的机械可靠性。
[0069] [第2实施方式]
[0070] 接着，参照图7，对本发明的第2实施方式，以与上述的第1实施方式不同的点为中心进行说明，适宜省略相同的点的说明。
[0071] 图7是示意性地表示第2实施方式的多级离心压缩机的水平剖视图。
[0072] 如图7所示，在第2实施方式的多级离心压缩机是4级压缩机的这一点上，与是3级压缩机的第1实施方式不同。即，在输出轴6的一端，设有第3级的离心叶轮13，在输出轴6的另一端，设有位于流体的流动的最下游级侧的第4级的离心叶轮14。
[0073] 在第2实施方式中，与第1实施方式相同地，第1级的离心叶轮11的外径D1被设定得比第2级的离心叶轮12的外径D2大。此外，第3级的离心叶轮13的外径D3被设定得比第4级的离心叶轮14的外径D4大。因而，由于第1级的离心叶轮11和第2级的离心叶轮12而作用于输出轴5的推力方向的流体载荷Fi1相对地变小，产生于输出轴5的推力载荷降低。此外，由于第3级的离心叶轮13和第4级的离心叶轮14而作用于输出轴6的推力方向的流体载荷Fi2相对地变小，产生于输出轴6的推力载荷降低。
[0074] 此外，在第2实施方式中，以沿轴向作用于龆轮22的齿轮载荷Fp2与沿推力方向作用于位于最下游级侧的第4级的离心叶轮14的流体载荷成为相同方向的方式，设定主齿轮20和龆轮21、22的斜齿轮的旋向。这是使用与第1实施方式相同的主齿轮和龆轮作为前提。
在这里，沿推力方向作用于第4级的离心叶轮14的流体载荷比沿推力方向作用于第3级的离心叶轮13的流体载荷大。因此，作为整体作用于输出轴6的推力方向的流体载荷Fi2的方向与沿推力方向作用于第4级的离心叶轮14的流体载荷的方向相同，是从发动机相反侧向发动机侧的方向。
在这里，沿推力方向作用于第4级的离心叶轮14的流体载荷比沿推力方向作用于第3级的离心叶轮13的流体载荷大。因此，作为整体作用于输出轴6的推力方向的流体载荷Fi2的方向与沿推力方向作用于第4级的离心叶轮14的流体载荷的方向相同，是从发动机相反侧向发动机侧的方向。
[0075] 这样，根据第2实施方式，也能够将本发明适用于4级压缩机，能够得到与第1实施方式相同的效果。
[0076] [第3实施方式]
[0077] 接着，参照图8，关于本发明的第3实施方式，以与上述的第2实施方式不同的点为中心进行说明，适宜省略共同的点的说明。
[0078] 图8是示意性地表示第3实施方式的多级离心压缩机的水平剖视图。
[0079] 如图8所示，第3实施方式的多级离心压缩机，在主轮和龆轮的旋向是相反的这一点上，与第2实施方式不同。即，主齿轮是右旋的斜齿轮，龆轮是左旋的斜齿轮。
[0080] 在第3实施方式中，与第2实施方式相同地，第1级的离心叶轮11的外径D1被设定得比第2级的离心叶轮12的外径D2大。此外，第3级的离心叶轮13的外径D3被设定得比第4级的离心叶轮14的外径D4大。因而，由于第1级的离心叶轮11和第2级的离心叶轮12而作用于输出轴5的推力方向的流体载荷Fi1相对地变小，产生于输出轴5的推力载荷降低。此外，由于第3级的离心叶轮13以及第4级的离心叶轮14而作用于输出轴6的推力方向的流体载荷Fi2相对地变小，产生于输出轴6的推力载荷降低。
[0081] 此外，在第3实施方式中，以沿轴向作用于龆轮22的齿轮载荷Fp2与沿推力方向作用于位于最下游级侧的第4级的离心叶轮14的流体载荷成为相反方向的方式，设定主齿轮20和龆轮21、22的斜齿轮的旋向。在这里，沿推力方向作用于第4级的离心叶轮14的流体载荷，比沿推力方向作用于第3级的离心叶轮13的流体载荷大。因此，作为整体作用于输出轴6的推力方向的流体载荷Fi2的方向，与沿推力方向作用于第4级的离心叶轮14的流体载荷的方向相同，是从发动机相反侧向发动机侧的方向。因而，在第3实施方式中，主齿轮20被设为右旋的斜齿轮，龆轮21、22被设为左旋的斜齿轮。由此，流体载荷Fi2和齿轮载荷Fp2互相抵销，能够减小具备最下游级的离心叶轮14的输出轴6所产生的推力载荷。此外，在第3实施方式中，沿轴向作用于龆轮21的齿轮载荷Fp1，与沿推力方向作用于第2级的离心叶轮12的流体载荷为相反方向。由此，流体载荷Fi1和齿轮载荷Fp1互相抵销，能够减小具备第2级的离心叶轮12的输出轴5所产生的推力载荷。
[0082] [第4实施方式]
[0083] 接着，参照图9，关于本发明的第4实施方式，以与上述的第2实施方式不同的点为中心进行说明，适宜省略共同的点的说明。
[0084] 图9是示意性地表示第4实施方式的多级离心压缩机的水平剖视图。
[0085] 如图9所示，第4实施方式的多级离心压缩机，在具备第3级的叶轮13和第4级的叶轮14的位置是相反的这一点上，与第2实施方式不同。
[0086] 在第4实施方式中，与第2实施方式相同地，第1级的离心叶轮11的外径D1被设定得比第2级的离心叶轮12的外径D2大。此外，第3级的离心叶轮13的外径D3被设定得比第4级的离心叶轮14的外径D4大。因而，由于第1级的离心叶轮11和第2级的离心叶轮12而作用于输出轴5的推力方向的流体载荷Fi1相对地变小，产生于输出轴5的推力载荷降低。此外，由于第3级的离心叶轮13和第4级的离心叶轮14而作用于输出轴6的推力方向的流体载荷Fi2相对地变小，产生于输出轴6的推力载荷降低。
[0087] 此外，在第4实施方式中，以沿轴向作用于龆轮22的齿轮载荷Fp2与沿推力方向作用于位于最下游级侧的第4级的离心叶轮14的流体载荷成为相反方向的方式，设定主齿轮20和龆轮21、22的斜齿轮的旋向。在这里，沿推力方向作用于第4级的离心叶轮14的流体载荷，比沿推力方向作用于第3级的离心叶轮13的流体载荷大。因此，作为整体作用于输出轴6的推力方向的流体载荷Fi2的方向，与沿推力方向作用于第4级的离心叶轮14的流体载荷的方向相同，是从发动机侧向发动机相反侧的方向。因而，在第4实施方式中，主齿轮20被设为右旋的斜齿轮，龆轮21、22被设为左旋的斜齿轮。由此，流体载荷Fi2和齿轮载荷Fp2互相抵销，能够减小具备最下游级的离心叶轮14的输出轴6所产生的推力载荷。
[0088] 此外，在第4实施方式中，沿轴向作用于位于最下游级侧的第4级的离心叶轮14的流体载荷，与沿轴向作用于第2级的离心叶轮12的流体载荷为相反方向。由此，与第1实施方式相同地，流体载荷Fi1和流体载荷Fi2互相抵销，能够减小输入轴4产生的推力载荷。
[0089] [第5实施方式]
[0090] 接着，参照图10，关于本发明的第5实施方式，以与上述的第1实施方式不同的点为中心进行说明，适宜省略共同的点的说明。
[0091] 图10是示意性地表示第5实施方式的多级离心压缩机的水平剖视图。
[0092] 如图10所示，在第5实施方式的多级离心压缩机是2级压缩机这一点上，与3级压缩机的第1实施方式不同。即，相对于第1实施方式具备2根输出轴5、6，第5实施方式具备1根输出轴5。
[0093] 在第5实施方式中，与第1实施方式相同地，第1级的离心叶轮11的外径D1被设定得比第2级的离心叶轮12的外径D2大。因而，由于第1级的离心叶轮11和第2级的离心叶轮12而作用于输出轴5的推力方向的流体载荷Fi1相对地变小，产生于输出轴5的推力载荷降低。
[0094] 此外，在第5实施方式中，以沿轴向作用于龆轮21的齿轮载荷Fp1与沿推力方向作用于位于最下游级侧的第2级的离心叶轮12的流体载荷成为相同方向的方式，设定主齿轮20和龆轮21的斜齿轮的旋向。这是以使用与第1实施方式相同的主齿轮和龆轮作为前提。在这里，沿推力方向作用于第2级的离心叶轮12的流体载荷，比沿推力方向作用于第1级的离心叶轮11的流体载荷大。因此，作为整体作用于输出轴5的推力方向的流体载荷Fi1的方向，与沿推力方向作用于第2级的离心叶轮12的流体载荷的方向相同，是从发动机相反侧向发动机侧的方向。
[0095] 这样，根据第5实施方式，也能够将本发明适用于2级压缩机，能够得到与第1实施方式相同的效果。
[0096] [第6实施方式]
[0097] 接着，参照图11，关于本发明的第6实施方式，以与上述的第5实施方式不同的点为中心进行说明，适宜省略共同的点的说明。
[0098] 图11是示意性地表示第6实施方式的多级离心压缩机的水平剖视图。
[0099] 如图11所示，第6实施方式的多级离心压缩机，在主齿轮和龆轮的旋向是相反的这一点上，与第5实施方式不同。即，主齿轮是右旋的斜齿轮，龆轮是左旋的斜齿轮。
[0100] 在第6实施方式中，与第5实施方式相同地，第1级的离心叶轮11的外径D1被设定得比第2级的离心叶轮12的外径D2大。因而，由于第1级的离心叶轮11和第2级的离心叶轮12而作用于输出轴5的推力方向的流体载荷Fi1相对地变小，产生于输出轴5的推力载荷降低。
[0101] 此外，在第6实施方式中，以沿轴向作用于龆轮21的齿轮载荷Fp1与沿推力方向作用于位于最下游级侧的第2级的离心叶轮12的流体载荷成为相反方向的方式，设定齿轮20和龆轮21的斜齿轮的旋向。在这里，沿推力方向作用于第2级的离心叶轮12的流体载荷，比沿推力方向作用于第1级的离心叶轮11的流体载荷大。因此，作为整体作用于输出轴5的推力方向的流体载荷Fi1的方向，与沿推力方向作用于第2级的离心叶轮12的流体载荷的方向相同，是从发动机相反侧向发动机侧的方向。因而，在第6实施方式中，主齿轮20被设为右旋的斜齿轮，龆轮21被设为左旋的斜齿轮。由此，流体载荷Fi1和齿轮载荷Fp1互相抵销，能够减小具备最下游级的离心叶轮12的输出轴5所产生的推力载荷。
[0102] 以上，基于实施方式说明了本发明，但是本发明并不限定于上述的实施方式，包含各种变形例。例如，为了容易理解本发明而详细地说明了上述的实施方式，并不限定于必须具备说明了的所有的结构。此外，能够将某个实施方式的结构的一部分置换为其他的实施方式的结构，此外，也能够在某个实施方式的结构中加上其他的实施方式的结构。此外，关于各实施方式的结构的一部分，能够进行其他的结构的追加、消除、置换。
[0103] 例如在上述的实施方式中，说明了多级离心压缩机是2～4级压缩机的情况，但是本发明并不限定于这些。即，本发明能够适用于具备由发动机驱动且设有主齿轮的输入轴、和设有与主齿轮啮合的龆轮的一个以上的输出轴的多级型的离心压缩机，例如也能够适用于5级以上的多级离心压缩机。
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
斜齿轮热门专利
-
2 一种汽轮机装置
-
9 斜齿轮减速机
-
10 一种旋转式牛肉干烘干机
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈