回転機械及び回転機械の内部ユニット
【課題】内部ユニットを一括して交換することで容易なメンテナンスが可能であって、且つ、周囲にスペースを確保することなく内部ユニットの取り出しが可能な回転機械を提供する。
【解決手段】本発明に係る洋上向け遠心圧縮機１０は、上下二分割に構成されたケーシング１１と、ケーシング１１の内部に配設され、少なくとも、ロータ１９、軸受部２０、及びシール部２１が一体的に構成された内部ユニット１２と、を備え、ケーシング１１と内部ユニット１２の一方に設けられた嵌合凹部１６と、他方に設けられ、嵌合凹部１６に嵌合する嵌合凸部２５,２８とを少なくとも一組有し、ケーシング１１と内部ユニット１２との軸方向の相対移動を規制する軸方向移動規制部と、を備え、嵌合凹部１６と嵌合凸部２５,２８には、径方向内周側に向かうに従って軸方向に幅広となるようにテーパ面１８,２７が形成されている。
【解決手段】本発明に係る洋上向け遠心圧縮機１０は、上下二分割に構成されたケーシング１１と、ケーシング１１の内部に配設され、少なくとも、ロータ１９、軸受部２０、及びシール部２１が一体的に構成された内部ユニット１２と、を備え、ケーシング１１と内部ユニット１２の一方に設けられた嵌合凹部１６と、他方に設けられ、嵌合凹部１６に嵌合する嵌合凸部２５,２８とを少なくとも一組有し、ケーシング１１と内部ユニット１２との軸方向の相対移動を規制する軸方向移動規制部と、を備え、嵌合凹部１６と嵌合凸部２５,２８には、径方向内周側に向かうに従って軸方向に幅広となるようにテーパ面１８,２７が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸回りに回転駆動されるロータがケーシングの内部に収容されてなる回転機械、及び回転機械の内部ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軸回りに回転駆動されるロータがケーシングの内部に収容されてなる回転機械としては、遠心力を利用してガスを圧縮する遠心圧縮機が挙げられる。そして、この遠心圧縮機には、バレル型圧縮機と呼ばれるケーシングが筒状のものと、分割型圧縮機と呼ばれるケーシングが二分割可能なものとが知られている（例えば、特許文献１を参照）。ここで、バレル型圧縮機は、ケーシング以外の構成要素、すなわちロータや軸受やシール部材等が一体的に構成されてなる内部ユニットが収容されている。そして、内部のメンテナンスを行う場合には、筒状のケーシングの一端開口から内部ユニットを引き出すことにより、内部の部品を一括して交換することができる。尚、このバレル型圧縮機は、内部の気密性が高いため、内部の圧力が高い遠心圧縮機に対して適用される場合が多い。
【０００３】
一方、分割型圧縮機は、二分割可能なケーシングのうち上側のケーシングを取り外すと、軸受やシール部材が上側のケーシングとともに外れるようになっている。これにより、内部のロータ等が露呈し、その場において内部のメンテナンスを行うことができる。尚、この分割型圧縮機は、ケーシングが二分割可能である分、バレル型圧縮機と比較すると内部の気密性に劣るため、内部の圧力が低い遠心圧縮機に対して適用される場合が多い。
【０００４】
ところで、船舶の上で石油や天然ガスを精製する設備において使用される洋上向け圧縮機としては、バレル型圧縮機が多く用いられる。これは、限られたスペースと最低限の人員しか確保することができない洋上では、内部のメンテナンスを行うことは難しいため、内部の部品を一括して交換することによって容易なメンテナンスが可能なバレル型圧縮機の方が好適だからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００９−５１３８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、洋上向け圧縮機として多く用いられる従来のバレル型圧縮機では、前述のようにケーシングの一端開口から内部ユニットを引き出す必要があるため、隣接した位置に十分なスペースを確保する必要があるとともに、ケーシングから内部ユニットを横方向に引き出す作業が困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、内部ユニットを一括して交換することで容易なメンテナンスが可能であって、且つ、周囲にスペースを確保することなく内部ユニットの取り出しが可能な回転機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。すなわち、本発明に係る回転機械は、上下二分割に構成されて上側の上半部と下側の下半部とを有するケーシングと、前記ケーシングの内部に配設され、少なくとも、軸回りに回転可能なロータ、前記ロータを回転可能に支持する軸受部、及び前記ロータを回転可能にロータの周面との間を封止する環状のシール部が一体的に構成された内部ユニットと、を備え、前記ケーシングと前記内部ユニットの一方に設けられた嵌合凹部と、他方に設けられ、前記嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部とを少なくとも一組有し、前記ケーシングと前記内部ユニットとの軸方向の相対移動を規制する軸方向移動規制部と、を備え、前記嵌合凹部と前記嵌合凸部には、径方向内周側に向かうに従って軸方向に幅広となるようにテーパ面が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、ケーシングの上半部を取り外し、内部ユニットを吊り上げてケーシングの下半部から取り出した後、新品の内部ユニットを吊り下ろして装着することにより、回転機械の内部の部品を一括して交換することができる。これにより、例えば洋上のように周囲に十分なスペースを確保することができない場合でも、内部ユニットのメンテナンスを容易に行うことができる。
【００１０】
また、内部ユニットとケーシングの一方に形成された嵌合凹部と他方に形成された嵌合凸部とを互いに嵌合させることにより、内部ユニットとケーシングとが軸方向に相対移動するのを規制することができる。
【００１１】
更に、内部ユニットをケーシングに装着する際に、内部ユニットが、嵌合凹部と嵌合凸部とが正しく嵌合する位置から軸方向に若干位置ずれする場合がある。この場合でも、嵌合凹部と嵌合凸部に形成されたテーパ面によって内部ユニットが正しい位置へと案内されることにより、嵌合凹部と嵌合凸部とが確実に嵌合する。
【００１２】
また、本発明に係る回転機械は、前記テーパ面が、前記嵌合凹部及び前記嵌合凸部の径方向断面それぞれにおいて、前記内部ユニットに作用するスラスト力の作用方向に向かって後方側の側壁にのみ形成されていることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、テーパ面がスラスト力の作用方向に向かって後方側の側壁にのみ形成され、前方側の側壁には形成されていない。従って、テーパ面の存在に拘らず軸方向移動規制部の機能が損なわれることがなく、スラスト力の作用に起因した内部ユニットとケーシングとの軸方向への相対移動を、前方側の側壁によって確実に規制することができる。
【００１４】
また、本発明に係る回転機械は、前記テーパ面が、前記嵌合凹部及び前記嵌合凸部のそれぞれにおいて、前記ケーシングの上半部と下半部との接合部近傍の一部にのみ形成されていることを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、内部ユニットをケーシングに装着する際に内部ユニットが正しい位置から軸方向に若干位置ずれした場合、嵌合凹部と嵌合凸部とが最初に嵌合し始める位置である上半部と下半部との接合部近傍において、テーパ面によって内部ユニットが正しい位置へと案内される。従って、接合部近傍から離れた位置において嵌合凹部と嵌合凸部が嵌合し始める時には、内部ユニットは既に正しい位置に存在し、テーパ面が形成されていなくても嵌合凹部と嵌合凸部とが確実に嵌合する。
【００１６】
また、本発明に係る回転機械の内部ユニットは、上下二分割に構成されて上側の上半部と下側の下半部とを有するケーシングの内部に配設され、少なくとも、軸回りに回転可能なロータ、前記ロータを回転可能に支持する軸受部、及び前記ロータを回転可能にロータの周面との間を封止する環状のシール部が一体的に構成された回転機械の内部ユニットであって、前記ケーシングと前記内部ユニットの一方に設けられた嵌合凹部と、他方に設けられ、前記嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部とを少なくとも一組有し、前記ケーシングと前記内部ユニットとの軸方向の相対移動を規制する軸方向移動規制部と、を備え、前記嵌合凹部と前記嵌合凸部には、径方向内周側に向かうに従って軸方向に幅広となるようにテーパ面が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、ケーシングの上半部を取り外し、内部ユニットを吊り上げてケーシングの下半部から取り出した後、新品の内部ユニットを吊り下ろして装着することにより、回転機械の内部の部品を一括して交換することができる。これにより、例えば洋上のように周囲に十分なスペースを確保することができない場合でも、内部ユニットのメンテナンスを容易に行うことができる。
また、内部ユニットとケーシングの一方に形成された嵌合凹部と他方に形成された嵌合凸部とを互いに嵌合させることにより、内部ユニットとケーシングとが軸方向に相対移動するのを規制することができる。
更に、内部ユニットをケーシングに装着する際に、内部ユニットが、嵌合凹部と嵌合凸部とが正しく嵌合する位置から軸方向に若干位置ずれする場合がある。この場合でも、嵌合凹部と嵌合凸部に形成されたテーパ面によって内部ユニットが正しい位置へと案内されることにより、嵌合凹部と嵌合凸部とが確実に嵌合する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る回転機械によれば、内部ユニットを一括して交換することで容易なメンテナンスが可能であって、且つ、周囲にスペースを確保することなく内部ユニットを取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る洋上向け遠心圧縮機の構成を示す径方向断面図である。
【図２】図１におけるＡ方向矢視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る洋上向け遠心圧縮機のメンテナンス手順を示す説明図である。
【図４】ガイド板の内部ユニットへの取り付け状態を模式的に示す概略斜視図である。
【図５】内部ユニットとケーシングとの軸方向への位置決めを説明する概略断面図である。
【図６】第一の変形例に係る軸方向移動規制部を示す概略断面図である。
【図７】第二の変形例に係る軸方向移動規制部を示す概略断面図である。
【図８】第三の変形例に係る軸方向移動規制部を示す概略断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る洋上向け遠心圧縮機の配置例を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の実施形態に係る回転機械の構成について説明する。図１及び図２は、本実施形態に係る回転機械としての洋上向け遠心圧縮機１０を示す図であって、図１は径方向断面図、図２は図１におけるＡ方向矢視図である。
【００２１】
洋上向け遠心圧縮機１０は、図１に示すように、筐体としてのケーシング１１と、このケーシング１１の内部に収容された内部ユニット１２と、を備えている。
【００２２】
ケーシング１１は、図１及び図２に示すように、略円筒形状のケーシング本体１３と、このケーシング本体１３の内部へ圧縮すべきガスを供給する吸込ポート１４と、ケーシング本体１３の内部から圧縮されたガスを排出する吐出ポート１５と、を有している。
【００２３】
ケーシング本体１３は、図２に示すように、水平面で上下に二分割されることにより、上半部１３１と下半部１３２とを有している。そして、図１に示すように、上半部１３１及び下半部１３２の内周面には、断面略台形の嵌合凹部１６（軸方向移動規制部）が、周方向に沿って延びるようにそれぞれ形成されている。この嵌合凹部１６は、後述する嵌合凸部２５,２８と相俟ってケーシング１１と内部ユニット１２との相対移動を規制するものであって、軸方向に所定の間隔で複数本が形成されている。
【００２４】
ここで、嵌合凹部１６は、図１に拡大して示すように、径方向断面における側壁１７それぞれにテーパ面１８がそれぞれ形成されている。このテーパ面１８は、径方向に沿って外周側から内周側に向かうに従って、軸方向への幅が徐々に広がるように形成されている。尚、嵌合凹部１６の本数や隣接する嵌合凹部１６の間隔等は、本実施形態に限定されず適宜設計変更が可能である。
【００２５】
内部ユニット１２は、図１に示すように、ケーシング本体１３を軸方向に挿通して設けられたロータ１９と、このロータ１９を軸回りに回転可能に支持する軸受部２０と、ロータ１９の軸方向両端部を封止する一対のシール部２１と、ケーシング本体１３の両端開口をそれぞれ封止する一対のヘッド２２と、所定幅の隙間を介してロータ１９の周囲を覆う複数のダイヤフラム２３と、を有している。尚、内部ユニット１２は本実施形態の構成に限定されず、洋上向け遠心圧縮機１０の構成要素のうち、ケーシング１１を除いた他の構成要素を含んで内部ユニット１２を構成してもよい。
【００２６】
（ロータ）
ロータ１９は、回転駆動される回転軸１９１の周面に、軸方向に沿って複数のインペラ１９２が固定されたものである。そして、このロータ１９と前記ダイヤフラム２３とヘッド２２とによって、所定幅のガス流路１９３が形成されている。そして、このガス流路１９３の両端が、前記吸込ポート１４と前記吐出ポート１５に対してそれぞれ接続されている。尚、本実施形態では回転軸１９１の軸方向に沿って５段のインペラ１９２を設けているが、インペラ１９２の段数はこれに限られず適宜設計変更が可能である。
【００２７】
（軸受部）
軸受部２０は、ロータ１９を構成する回転軸１９１を軸回りに回転可能に支持するものである。この軸受部２０は、図１に示すように、ロータ１９の軸方向両端部にそれぞれ設けられた一対のジャーナル軸受２０１と、ロータ１９の軸方向一端部に設けられたスラスト軸受２０２と、を有している。
【００２８】
一対のジャーナル軸受２０１は、回転軸１９１に作用する径方向への荷重を受ける役割を果たすものである。これらジャーナル軸受２０１は、ボルト等の固定手段を用いて前記一対のヘッド２２の外側面にそれぞれ固定されている。
【００２９】
スラスト軸受２０２は、回転軸１９１に作用する軸方向への荷重を受ける役割を果たすものである。このスラスト軸受２０２は、図１に示すように、箱状の軸受カバー２４の内部に取り付けられ、この軸受カバー２４が、ボルト等の固定手段を用いて一方のヘッド２２の外側面に固定されている。
【００３０】
（シール部）
一対のシール部２１は、ロータ１９を構成する回転軸１９１とヘッド２２との間の隙間を封止する役割を果たすものである。これらシール部２１は、いわゆるドライガスシールであって、図１に示すように、回転軸１９１を包囲するように環状に形成され、ボルト等の固定手段を用いて一対のヘッド２２の内側面にそれぞれ固定されている。
【００３１】
（ヘッド）
一対のヘッド２２は、図１に示すように、略円柱形状の部材であって、その外径はケーシング本体１３の両端開口と略等しく形成されている。そして、これらヘッド２２に対し、ロータ１９を構成する回転軸１９１の両端部がそれぞれ挿通される。また、これらヘッド２２それぞれには、その外周面から突出して、断面略台形の嵌合凸部２５（軸方向移動規制部）が、周方向に沿って延びるように形成されている。この嵌合凸部２５は、前記嵌合凹部１６と互いに嵌合することにより、ケーシング１１と内部ユニット１２との相対移動を規制するものである。
【００３２】
ここで、嵌合凸部２５は図１に拡大して示すように、径方向断面における側壁２６それぞれにテーパ面２７がそれぞれ形成されている。このテーパ面２７は、嵌合凹部１６のテーパ面２７と同様に、径方向に沿って外周側から内周側に向かうに従って、軸方向への幅が徐々に広がるように形成されている。尚、嵌合凸部２５の本数や隣接する嵌合凸部２５の間隔等は、本実施形態に限定されず適宜設計変更が可能である。
【００３３】
（ダイヤフラム）
ダイヤフラム２３は、図１に示すように略円環形状の部材であって、その外周面から突出して、断面略台形の嵌合凸部２８（軸方向移動規制部）が周方向に沿って延びるように形成されている。このダイヤフラム２３の嵌合凸部２８は、ヘッド２２の嵌合凸部２５と同じ形状及び機能を有するため、ここでは説明を省略する。
【００３４】
そして、このダイヤフラム２３は、図１に示すように、回転軸１９１の軸方向に沿って５個が設けられ、図に詳細は示さないが、隣接するダイヤフラム２３同士が溶接によって互いに固定されている。また、一体化されたこれら５個のダイヤフラム２３は、その一方の端部に位置するダイヤフラム２３が、ボルト等の固定手段を用いて一方のヘッド２２の内側面に固定されている。
【００３５】
尚、隣接するダイヤフラム２３同士の固定は、溶接に限られず、他の固定手段を用いてもよい。また、本実施形態では、インペラ１９２の段数に応じて５個のダイヤフラム２３を設けたが、ダイヤフラム２３の個数はこれに限られず適宜設計変更が可能である。
【００３６】
以上により、内部ユニット１２を構成するロータ１９、軸受部２０、シール部２１、一対のヘッド２２、及び５個のダイヤフラム２３が、互いに固定されることにより、内部ユニット１２は一体的に構成されている。
【００３７】
（メンテナンス手順）
次に、本実施形態に係る洋上向け遠心圧縮機１０のメンテナンス手順、及びその作用効果について説明する。図３は、本実施形態に係る洋上向け遠心圧縮機１０のメンテナンス手順を示す説明図である。メンテナンスを行う作業者は、まず図２に示す状態において、ケーシング本体１３を構成する上半部１３１と下半部１３２とを固定するボルト等の固定手段を取り外すことにより、上半部１３１と下半部１３２とを分離可能な状態とする。
【００３８】
次に作業者は、図３（ａ）に示すように、上半部１３１にワイヤＷを固定し、不図示のクレーンを使用してワイヤＷを巻き上げることにより、上半部１３１を下半部１３２から分離させて上方へ吊り上げる。これにより、内部ユニット１２が一部露呈した状態となる。
【００３９】
次に作業者は、図３（ｂ）に示すように、内部ユニット１２の露呈した部分にワイヤＷを固定し、クレーンを使用してワイヤＷを巻き上げることにより、内部ユニット１２を上方へ吊り上げる。これにより、内部ユニット１２が下半部１３２から取り出される。
【００４０】
次に作業者は、図３（ｃ）に示すように、取り出した内部ユニット１２に代えて、予備の内部ユニット１２をケーシング１１の下半部１３２に収容する。すなわち作業者は、まず下半部１３２から両側方へそれぞれ突出したフランジ１３２ａに、棒状のガイドバー２９を上方へ向かって延びるようにそれぞれ取り付ける。次に作業者は、予備の内部ユニット１２の両側部に、一対のガイド板３０をそれぞれ取り付ける。
【００４１】
図４は、ガイド板３０の内部ユニット１２への取り付け状態を模式的に示す概略斜視図である。ガイド板３０は、取付片３０１と突出片３０２とが略９０°の角度をなす断面略Ｌ字形状の平板部材である。作業者は、このガイド板３０の取付片３０１を予備の内部ユニット１２の側部に当接させ、ボルトを用いて取付片３０１を内部ユニット１２に固定する。これにより、図３（ｃ）及び図４に示すように、予備の内部ユニット１２の両側部から両側方へ向かって突出片３０２がそれぞれ突出した状態となる。
【００４２】
そして作業者は、ガイド板３０を取り付けた内部ユニット１２にワイヤＷを固定し、クレーンを使用してワイヤＷを巻き上げることにより、予備の内部ユニット１２を一旦吊り上げる。更に作業者は、クレーンを操作して予備の内部ユニット１２を降下させ、その両側部に取り付けられた一対のガイド板３０の突出片３０２に、一対のガイドバー２９をそれぞれ挿通させる。その後、作業者がクレーンを操作して予備の内部ユニット１２を更に降下させると、内部ユニット１２は一対のガイドバー２９に沿って降下する。
【００４３】
そして作業者は、予備の内部ユニット１２が下半部１３２の近傍まで降下すると、内部ユニット１２の両側部からガイド板３０をそれぞれ取り外すとともに、下半部１３２から一対のガイドバー２９をそれぞれ取り外す。その後作業者は、内部ユニット１２を下半部１３２の内部へと降下させる。
【００４４】
ここで、図５は、予備の内部ユニット１２とケーシング１１との軸方向への位置決めを説明する概略断面図である。内部ユニット１２を下半部１３２の内部へ降下させると、内部ユニット１２が正しい位置から軸方向に若干位置ずれする場合がある。ここで、内部ユニット１２の正しい位置とは、内部ユニット１２の嵌合凸部２８の第一中心線Ｃ１と下半部１３２の嵌合凹部１６の第二中心線Ｃ２とが一致せず、図５（ａ）に示すように両者が軸方向に所定距離だけ離間した状態を意味する。
【００４５】
この場合、図５（ａ）の状態から内部ユニット１２を更に降下させると、図５（ｂ）に示すように、嵌合凸部２８のテーパ面２７が嵌合凹部１６のテーパ面１８に接触する。そして、この状態から内部ユニット１２が更に降下すると、嵌合凹部１６のテーパ面１８に沿って嵌合凸部２８が斜め下方へスライドする。これに伴って、嵌合凸部２８の第一中心線Ｃ１が、嵌合凹部１６の第二中心線Ｃ２に対して徐々に近付いて行く。
【００４６】
そして、図５（ｂ）の状態から内部ユニット１２を更に降下させると、図５（ｃ）に示すように、嵌合凸部２８の第一中心線Ｃ１が嵌合凹部１６の第二中心線Ｃ２に一致する。この時、嵌合凸部２８が嵌合凹部１６に対して完全に嵌合する。このように、内部ユニット１２が正しい位置から軸方向に位置ずれした場合でも、嵌合凹部１６のテーパ面１８と嵌合凸部２８のテーパ面２７とによって内部ユニット１２が正しい位置へと案内されるので、嵌合凸部２８を嵌合凹部１６に確実に嵌合させることができる。これにより、洋上向け遠心圧縮機１０の運転時に内部ユニット１２や下半部１３２に対してスラスト力が作用しても、内部ユニット１２と下半部１３２とが軸方向に相対移動することが規制される。
【００４７】
最後に作業者は、図３（ｄ）に示すように、上半部１３１と下半部１３２とを一体化させる。すなわち作業者は、前述のように分離させた上半部１３１にワイヤＷを固定し、クレーンを使用してワイヤＷを巻き上げることにより、上半部１３１を吊り上げる。そして、クレーンを操作して上半部１３１を降下させ、上半部１３１から両側方へ突出した一対のフランジ１３１ａを、下半部１３２から両側方へ突出したフランジ１３２ａにそれぞれ接合させる。
【００４８】
この時、上半部１３１を降下させると、上半部１３１が正しい位置から軸方向に若干位置ずれする場合がある。しかし、この場合、内部ユニット１２の降下時と同様に、嵌合凹部１６のテーパ面１８と嵌合凸部２８のテーパ面２７とによって上半部１３１が正しい位置へと案内されるので、内部ユニット１２の嵌合凸部２８を上半部１３１の嵌合凹部１６に確実に嵌合させることができる。これにより、洋上向け遠心圧縮機１０の運転時に内部ユニット１２や上半部１３１に対してスラスト力が作用しても、内部ユニット１２と上半部１３１とが軸方向に相対移動することが規制される。
【００４９】
そして作業者は、図に詳細は示さないが、上半部１３１からワイヤＷを取り外した後、ボルト等の固定手段を用いて上半部１３１と下半部１３２とを固定する。これにより、内部ユニット１２を予備の内部ユニット１２に交換するメンテナンスが完了する。
【００５０】
（軸方向移動規制部の変形例）
尚、嵌合凹部１６及び嵌合凸部２８の断面形状は、本実施形態のように断面略台形に限定されず、適宜設計変更が可能である。図６は、第一の変形例に係る軸方向移動規制部４０を示す概略断面図である。本変形例の嵌合凹部４１及び嵌合凸部４２は、本発明の実施形態に係る前記嵌合凹部１６及び前記嵌合凸部２８と比較すると、径方向断面における側壁４３,４４にテーパ面４５,４６がそれぞれ形成されている点で同じであるが、側壁４３,４４の一部にだけテーパ面４５,４６が形成されている点で異なっている。より詳細には、本変形例の嵌合凹部４１及び嵌合凸部４２は、嵌合凹部４１の開口縁部及び嵌合凸部４２の基端部にだけテーパ面４５,４６がそれぞれ形成されている。従って、嵌合凹部４１の底部には、底面４１１に垂直な垂直部４１２が形成されている。また、嵌合凸部４２の先端部には、天面４２１に垂直な垂直部４２２が形成されている。このような構成によれば、テーパ面４５,４６の存在によって嵌合凹部４１及び嵌合凸部４２の機能が損なわれることを最低限に抑え、スラスト力の作用に起因した内部ユニット１２及びケーシング１１の軸方向への相対移動を、垂直部と垂直部の接合によって確実に規制することができる。
【００５１】
図７は、第二の変形例に係る軸方向移動規制部５０を示す概略断面図である。本変形例の嵌合凹部５１及び嵌合凸部５２は、第一の変形例の嵌合凹部４１及び嵌合凸部４２と比較すると、スラスト力の作用方向に向かって後方側の側壁５３,５４にのみテーパ面５５,５６が形成され、前方側の側壁５７,５８には形成されていない点で異なっている。このような構成によれば、テーパ面５５,５６の存在に拘らず嵌合凹部５１及び嵌合凸部５２の機能が損なわれることがなく、スラスト力の作用に起因した内部ユニット１２とケーシング１１との軸方向への相対移動を、前方側の側壁５７,５８の接合によって確実に規制することができる。
【００５２】
図８は、第三の変形例に係る軸方向移動規制部６０の嵌合凹部６１を示す概略断面図である。本変形例の嵌合凹部６１は、本発明の実施形態に係る前記嵌合凹部１６及び前記嵌合凸部２８と比較すると、嵌合凹部６１において、図２に示すケーシング１１の上半部１３１と下半部１３２との接合部近傍（図８では下半部１３２のみを示す）の一部にだけテーパ面６３が形成されている点で異なっている。このような構成によれば、内部ユニット１２をケーシング１１に装着する際に内部ユニット１２が正しい位置から軸方向に若干位置ずれした場合、嵌合凹部６１と嵌合凸部６２とが最初に嵌合し始める位置である上半部１３１と下半部１３２との接合部近傍において、テーパ面６３によって内部ユニット１２が正しい位置へと案内される。従って、接合部近傍から離れた位置において嵌合凹部６１と嵌合凸部６２が嵌合し始める時には、内部ユニット１２は既に正しい位置に存在し、テーパ面６３が形成されていなくても嵌合凹部６１と嵌合凸部６２とが確実に嵌合する。
【００５３】
（その他の変形例）
尚、本実施形態では洋上向け遠心圧縮機１０について説明したが、本発明に係る回転機械はこれに限られず、周囲に十分なスペースを確保することができない狭小な場所で使用する回転機械であればよい。
【００５４】
また、本実施形態ではヘッド２２とダイヤフラム２３に嵌合凸部２５,２８を形成したが、これに限られず、内部ユニット１２を構成する他の部材に嵌合凸部２５,２８を形成してもよい。
【００５５】
また、本実施形態ではケーシング１１に嵌合凹部１６を内部ユニット１２に嵌合凸部２５,２８をそれぞれ形成したが、これとは逆に、ケーシング１１に嵌合凸部２５,２８を内部ユニット１２に嵌合凹部１６をそれぞれ形成してもよい。
【００５６】
（配置例）
次に、本発明の実施形態に係る洋上向け遠心圧縮機１０の配置例について説明する。図９は、本実施形態に係る洋上向け遠心圧縮機１０の配置例を示す概略平面図である。洋上向け遠心圧縮機１０は、圧縮比の低い低圧用であって、圧縮機駆動用の蒸気タービン７０と、圧縮比が高い高圧圧縮機７１との間の狭小な空間に配置される。このような配置によれば、洋上向け遠心圧縮機１０の片側には蒸気タービン７０が、もう片側には高圧圧縮機７１が位置しているため、内部ユニット１２をケーシング１１の側方へ抜き出すスペースを確保することができない。しかし、洋上向け遠心圧縮機１０は、ケーシング１１が上下二分割に構成されるとともに、ケーシング１１以外の構成要素が内部ユニット１２して一体化されている。従って、前述のように内部ユニット１２を上方へ吊り上げて予備の内部ユニット１２に交換することにより、メンテナンスを容易に行うことができる。尚、このような効果は、ケーシング１１の嵌合凹部１６や内部ユニット１２の嵌合凸部２８にテーパ面１８,２７が形成されていなくても得られるものである。
【００５７】
尚、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ、或いは動作手順等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 洋上向け遠心圧縮機
１１ ケーシング
１２ 内部ユニット
１３ ケーシング本体
１３１ 上半部
１３１ａ フランジ
１３２ 下半部
１３２ａ フランジ
１４ 吸込ポート
１５ 吐出ポート
１６ 嵌合凹部
１７ 側壁
１８ テーパ面
１９ ロータ
１９１ 回転軸
１９２ インペラ
１９３ ガス流路
２０ 軸受部
２０１ ジャーナル軸受
２０２ スラスト軸受
２１ シール部
２２ ヘッド
２３ ダイヤフラム
２４ 軸受カバー
２５ 嵌合凸部
２６ 側壁
２７ テーパ面
２８ 嵌合凸部
２９ ガイドバー
３０ ガイド板
３０１ 取付片
３０２ 突出片
４０ 軸方向移動規制部
４１ 嵌合凹部
４１１ 底面
４１２ 垂直部
４２ 嵌合凸部
４２１ 天面
４２２ 垂直部
４３ 側壁
４４ 側壁
４５ テーパ面
４６ テーパ面
５０ 軸方向移動規制部
５１ 嵌合凹部
５２ 嵌合凸部
５３ 側壁
５４ 側壁
５５ テーパ面
５６ テーパ面
５７ 側壁
５８ 側壁
６０ 軸方向移動規制部
６１ 嵌合凹部
６２ 嵌合凸部
６３ テーパ面
７０ 蒸気タービン
７１ 高圧圧縮機
Ｃ１ 第一中心線
Ｃ２ 第二中心線
Ｗ ワイヤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸回りに回転駆動されるロータがケーシングの内部に収容されてなる回転機械、及び回転機械の内部ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軸回りに回転駆動されるロータがケーシングの内部に収容されてなる回転機械としては、遠心力を利用してガスを圧縮する遠心圧縮機が挙げられる。そして、この遠心圧縮機には、バレル型圧縮機と呼ばれるケーシングが筒状のものと、分割型圧縮機と呼ばれるケーシングが二分割可能なものとが知られている（例えば、特許文献１を参照）。ここで、バレル型圧縮機は、ケーシング以外の構成要素、すなわちロータや軸受やシール部材等が一体的に構成されてなる内部ユニットが収容されている。そして、内部のメンテナンスを行う場合には、筒状のケーシングの一端開口から内部ユニットを引き出すことにより、内部の部品を一括して交換することができる。尚、このバレル型圧縮機は、内部の気密性が高いため、内部の圧力が高い遠心圧縮機に対して適用される場合が多い。
【０００３】
一方、分割型圧縮機は、二分割可能なケーシングのうち上側のケーシングを取り外すと、軸受やシール部材が上側のケーシングとともに外れるようになっている。これにより、内部のロータ等が露呈し、その場において内部のメンテナンスを行うことができる。尚、この分割型圧縮機は、ケーシングが二分割可能である分、バレル型圧縮機と比較すると内部の気密性に劣るため、内部の圧力が低い遠心圧縮機に対して適用される場合が多い。
【０００４】
ところで、船舶の上で石油や天然ガスを精製する設備において使用される洋上向け圧縮機としては、バレル型圧縮機が多く用いられる。これは、限られたスペースと最低限の人員しか確保することができない洋上では、内部のメンテナンスを行うことは難しいため、内部の部品を一括して交換することによって容易なメンテナンスが可能なバレル型圧縮機の方が好適だからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００９−５１３８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、洋上向け圧縮機として多く用いられる従来のバレル型圧縮機では、前述のようにケーシングの一端開口から内部ユニットを引き出す必要があるため、隣接した位置に十分なスペースを確保する必要があるとともに、ケーシングから内部ユニットを横方向に引き出す作業が困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、内部ユニットを一括して交換することで容易なメンテナンスが可能であって、且つ、周囲にスペースを確保することなく内部ユニットの取り出しが可能な回転機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。すなわち、本発明に係る回転機械は、上下二分割に構成されて上側の上半部と下側の下半部とを有するケーシングと、前記ケーシングの内部に配設され、少なくとも、軸回りに回転可能なロータ、前記ロータを回転可能に支持する軸受部、及び前記ロータを回転可能にロータの周面との間を封止する環状のシール部が一体的に構成された内部ユニットと、を備え、前記ケーシングと前記内部ユニットの一方に設けられた嵌合凹部と、他方に設けられ、前記嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部とを少なくとも一組有し、前記ケーシングと前記内部ユニットとの軸方向の相対移動を規制する軸方向移動規制部と、を備え、前記嵌合凹部と前記嵌合凸部には、径方向内周側に向かうに従って軸方向に幅広となるようにテーパ面が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、ケーシングの上半部を取り外し、内部ユニットを吊り上げてケーシングの下半部から取り出した後、新品の内部ユニットを吊り下ろして装着することにより、回転機械の内部の部品を一括して交換することができる。これにより、例えば洋上のように周囲に十分なスペースを確保することができない場合でも、内部ユニットのメンテナンスを容易に行うことができる。
【００１０】
また、内部ユニットとケーシングの一方に形成された嵌合凹部と他方に形成された嵌合凸部とを互いに嵌合させることにより、内部ユニットとケーシングとが軸方向に相対移動するのを規制することができる。
【００１１】
更に、内部ユニットをケーシングに装着する際に、内部ユニットが、嵌合凹部と嵌合凸部とが正しく嵌合する位置から軸方向に若干位置ずれする場合がある。この場合でも、嵌合凹部と嵌合凸部に形成されたテーパ面によって内部ユニットが正しい位置へと案内されることにより、嵌合凹部と嵌合凸部とが確実に嵌合する。
【００１２】
また、本発明に係る回転機械は、前記テーパ面が、前記嵌合凹部及び前記嵌合凸部の径方向断面それぞれにおいて、前記内部ユニットに作用するスラスト力の作用方向に向かって後方側の側壁にのみ形成されていることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、テーパ面がスラスト力の作用方向に向かって後方側の側壁にのみ形成され、前方側の側壁には形成されていない。従って、テーパ面の存在に拘らず軸方向移動規制部の機能が損なわれることがなく、スラスト力の作用に起因した内部ユニットとケーシングとの軸方向への相対移動を、前方側の側壁によって確実に規制することができる。
【００１４】
また、本発明に係る回転機械は、前記テーパ面が、前記嵌合凹部及び前記嵌合凸部のそれぞれにおいて、前記ケーシングの上半部と下半部との接合部近傍の一部にのみ形成されていることを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、内部ユニットをケーシングに装着する際に内部ユニットが正しい位置から軸方向に若干位置ずれした場合、嵌合凹部と嵌合凸部とが最初に嵌合し始める位置である上半部と下半部との接合部近傍において、テーパ面によって内部ユニットが正しい位置へと案内される。従って、接合部近傍から離れた位置において嵌合凹部と嵌合凸部が嵌合し始める時には、内部ユニットは既に正しい位置に存在し、テーパ面が形成されていなくても嵌合凹部と嵌合凸部とが確実に嵌合する。
【００１６】
また、本発明に係る回転機械の内部ユニットは、上下二分割に構成されて上側の上半部と下側の下半部とを有するケーシングの内部に配設され、少なくとも、軸回りに回転可能なロータ、前記ロータを回転可能に支持する軸受部、及び前記ロータを回転可能にロータの周面との間を封止する環状のシール部が一体的に構成された回転機械の内部ユニットであって、前記ケーシングと前記内部ユニットの一方に設けられた嵌合凹部と、他方に設けられ、前記嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部とを少なくとも一組有し、前記ケーシングと前記内部ユニットとの軸方向の相対移動を規制する軸方向移動規制部と、を備え、前記嵌合凹部と前記嵌合凸部には、径方向内周側に向かうに従って軸方向に幅広となるようにテーパ面が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、ケーシングの上半部を取り外し、内部ユニットを吊り上げてケーシングの下半部から取り出した後、新品の内部ユニットを吊り下ろして装着することにより、回転機械の内部の部品を一括して交換することができる。これにより、例えば洋上のように周囲に十分なスペースを確保することができない場合でも、内部ユニットのメンテナンスを容易に行うことができる。
また、内部ユニットとケーシングの一方に形成された嵌合凹部と他方に形成された嵌合凸部とを互いに嵌合させることにより、内部ユニットとケーシングとが軸方向に相対移動するのを規制することができる。
更に、内部ユニットをケーシングに装着する際に、内部ユニットが、嵌合凹部と嵌合凸部とが正しく嵌合する位置から軸方向に若干位置ずれする場合がある。この場合でも、嵌合凹部と嵌合凸部に形成されたテーパ面によって内部ユニットが正しい位置へと案内されることにより、嵌合凹部と嵌合凸部とが確実に嵌合する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る回転機械によれば、内部ユニットを一括して交換することで容易なメンテナンスが可能であって、且つ、周囲にスペースを確保することなく内部ユニットを取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る洋上向け遠心圧縮機の構成を示す径方向断面図である。
【図２】図１におけるＡ方向矢視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る洋上向け遠心圧縮機のメンテナンス手順を示す説明図である。
【図４】ガイド板の内部ユニットへの取り付け状態を模式的に示す概略斜視図である。
【図５】内部ユニットとケーシングとの軸方向への位置決めを説明する概略断面図である。
【図６】第一の変形例に係る軸方向移動規制部を示す概略断面図である。
【図７】第二の変形例に係る軸方向移動規制部を示す概略断面図である。
【図８】第三の変形例に係る軸方向移動規制部を示す概略断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る洋上向け遠心圧縮機の配置例を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の実施形態に係る回転機械の構成について説明する。図１及び図２は、本実施形態に係る回転機械としての洋上向け遠心圧縮機１０を示す図であって、図１は径方向断面図、図２は図１におけるＡ方向矢視図である。
【００２１】
洋上向け遠心圧縮機１０は、図１に示すように、筐体としてのケーシング１１と、このケーシング１１の内部に収容された内部ユニット１２と、を備えている。
【００２２】
ケーシング１１は、図１及び図２に示すように、略円筒形状のケーシング本体１３と、このケーシング本体１３の内部へ圧縮すべきガスを供給する吸込ポート１４と、ケーシング本体１３の内部から圧縮されたガスを排出する吐出ポート１５と、を有している。
【００２３】
ケーシング本体１３は、図２に示すように、水平面で上下に二分割されることにより、上半部１３１と下半部１３２とを有している。そして、図１に示すように、上半部１３１及び下半部１３２の内周面には、断面略台形の嵌合凹部１６（軸方向移動規制部）が、周方向に沿って延びるようにそれぞれ形成されている。この嵌合凹部１６は、後述する嵌合凸部２５,２８と相俟ってケーシング１１と内部ユニット１２との相対移動を規制するものであって、軸方向に所定の間隔で複数本が形成されている。
【００２４】
ここで、嵌合凹部１６は、図１に拡大して示すように、径方向断面における側壁１７それぞれにテーパ面１８がそれぞれ形成されている。このテーパ面１８は、径方向に沿って外周側から内周側に向かうに従って、軸方向への幅が徐々に広がるように形成されている。尚、嵌合凹部１６の本数や隣接する嵌合凹部１６の間隔等は、本実施形態に限定されず適宜設計変更が可能である。
【００２５】
内部ユニット１２は、図１に示すように、ケーシング本体１３を軸方向に挿通して設けられたロータ１９と、このロータ１９を軸回りに回転可能に支持する軸受部２０と、ロータ１９の軸方向両端部を封止する一対のシール部２１と、ケーシング本体１３の両端開口をそれぞれ封止する一対のヘッド２２と、所定幅の隙間を介してロータ１９の周囲を覆う複数のダイヤフラム２３と、を有している。尚、内部ユニット１２は本実施形態の構成に限定されず、洋上向け遠心圧縮機１０の構成要素のうち、ケーシング１１を除いた他の構成要素を含んで内部ユニット１２を構成してもよい。
【００２６】
（ロータ）
ロータ１９は、回転駆動される回転軸１９１の周面に、軸方向に沿って複数のインペラ１９２が固定されたものである。そして、このロータ１９と前記ダイヤフラム２３とヘッド２２とによって、所定幅のガス流路１９３が形成されている。そして、このガス流路１９３の両端が、前記吸込ポート１４と前記吐出ポート１５に対してそれぞれ接続されている。尚、本実施形態では回転軸１９１の軸方向に沿って５段のインペラ１９２を設けているが、インペラ１９２の段数はこれに限られず適宜設計変更が可能である。
【００２７】
（軸受部）
軸受部２０は、ロータ１９を構成する回転軸１９１を軸回りに回転可能に支持するものである。この軸受部２０は、図１に示すように、ロータ１９の軸方向両端部にそれぞれ設けられた一対のジャーナル軸受２０１と、ロータ１９の軸方向一端部に設けられたスラスト軸受２０２と、を有している。
【００２８】
一対のジャーナル軸受２０１は、回転軸１９１に作用する径方向への荷重を受ける役割を果たすものである。これらジャーナル軸受２０１は、ボルト等の固定手段を用いて前記一対のヘッド２２の外側面にそれぞれ固定されている。
【００２９】
スラスト軸受２０２は、回転軸１９１に作用する軸方向への荷重を受ける役割を果たすものである。このスラスト軸受２０２は、図１に示すように、箱状の軸受カバー２４の内部に取り付けられ、この軸受カバー２４が、ボルト等の固定手段を用いて一方のヘッド２２の外側面に固定されている。
【００３０】
（シール部）
一対のシール部２１は、ロータ１９を構成する回転軸１９１とヘッド２２との間の隙間を封止する役割を果たすものである。これらシール部２１は、いわゆるドライガスシールであって、図１に示すように、回転軸１９１を包囲するように環状に形成され、ボルト等の固定手段を用いて一対のヘッド２２の内側面にそれぞれ固定されている。
【００３１】
（ヘッド）
一対のヘッド２２は、図１に示すように、略円柱形状の部材であって、その外径はケーシング本体１３の両端開口と略等しく形成されている。そして、これらヘッド２２に対し、ロータ１９を構成する回転軸１９１の両端部がそれぞれ挿通される。また、これらヘッド２２それぞれには、その外周面から突出して、断面略台形の嵌合凸部２５（軸方向移動規制部）が、周方向に沿って延びるように形成されている。この嵌合凸部２５は、前記嵌合凹部１６と互いに嵌合することにより、ケーシング１１と内部ユニット１２との相対移動を規制するものである。
【００３２】
ここで、嵌合凸部２５は図１に拡大して示すように、径方向断面における側壁２６それぞれにテーパ面２７がそれぞれ形成されている。このテーパ面２７は、嵌合凹部１６のテーパ面２７と同様に、径方向に沿って外周側から内周側に向かうに従って、軸方向への幅が徐々に広がるように形成されている。尚、嵌合凸部２５の本数や隣接する嵌合凸部２５の間隔等は、本実施形態に限定されず適宜設計変更が可能である。
【００３３】
（ダイヤフラム）
ダイヤフラム２３は、図１に示すように略円環形状の部材であって、その外周面から突出して、断面略台形の嵌合凸部２８（軸方向移動規制部）が周方向に沿って延びるように形成されている。このダイヤフラム２３の嵌合凸部２８は、ヘッド２２の嵌合凸部２５と同じ形状及び機能を有するため、ここでは説明を省略する。
【００３４】
そして、このダイヤフラム２３は、図１に示すように、回転軸１９１の軸方向に沿って５個が設けられ、図に詳細は示さないが、隣接するダイヤフラム２３同士が溶接によって互いに固定されている。また、一体化されたこれら５個のダイヤフラム２３は、その一方の端部に位置するダイヤフラム２３が、ボルト等の固定手段を用いて一方のヘッド２２の内側面に固定されている。
【００３５】
尚、隣接するダイヤフラム２３同士の固定は、溶接に限られず、他の固定手段を用いてもよい。また、本実施形態では、インペラ１９２の段数に応じて５個のダイヤフラム２３を設けたが、ダイヤフラム２３の個数はこれに限られず適宜設計変更が可能である。
【００３６】
以上により、内部ユニット１２を構成するロータ１９、軸受部２０、シール部２１、一対のヘッド２２、及び５個のダイヤフラム２３が、互いに固定されることにより、内部ユニット１２は一体的に構成されている。
【００３７】
（メンテナンス手順）
次に、本実施形態に係る洋上向け遠心圧縮機１０のメンテナンス手順、及びその作用効果について説明する。図３は、本実施形態に係る洋上向け遠心圧縮機１０のメンテナンス手順を示す説明図である。メンテナンスを行う作業者は、まず図２に示す状態において、ケーシング本体１３を構成する上半部１３１と下半部１３２とを固定するボルト等の固定手段を取り外すことにより、上半部１３１と下半部１３２とを分離可能な状態とする。
【００３８】
次に作業者は、図３（ａ）に示すように、上半部１３１にワイヤＷを固定し、不図示のクレーンを使用してワイヤＷを巻き上げることにより、上半部１３１を下半部１３２から分離させて上方へ吊り上げる。これにより、内部ユニット１２が一部露呈した状態となる。
【００３９】
次に作業者は、図３（ｂ）に示すように、内部ユニット１２の露呈した部分にワイヤＷを固定し、クレーンを使用してワイヤＷを巻き上げることにより、内部ユニット１２を上方へ吊り上げる。これにより、内部ユニット１２が下半部１３２から取り出される。
【００４０】
次に作業者は、図３（ｃ）に示すように、取り出した内部ユニット１２に代えて、予備の内部ユニット１２をケーシング１１の下半部１３２に収容する。すなわち作業者は、まず下半部１３２から両側方へそれぞれ突出したフランジ１３２ａに、棒状のガイドバー２９を上方へ向かって延びるようにそれぞれ取り付ける。次に作業者は、予備の内部ユニット１２の両側部に、一対のガイド板３０をそれぞれ取り付ける。
【００４１】
図４は、ガイド板３０の内部ユニット１２への取り付け状態を模式的に示す概略斜視図である。ガイド板３０は、取付片３０１と突出片３０２とが略９０°の角度をなす断面略Ｌ字形状の平板部材である。作業者は、このガイド板３０の取付片３０１を予備の内部ユニット１２の側部に当接させ、ボルトを用いて取付片３０１を内部ユニット１２に固定する。これにより、図３（ｃ）及び図４に示すように、予備の内部ユニット１２の両側部から両側方へ向かって突出片３０２がそれぞれ突出した状態となる。
【００４２】
そして作業者は、ガイド板３０を取り付けた内部ユニット１２にワイヤＷを固定し、クレーンを使用してワイヤＷを巻き上げることにより、予備の内部ユニット１２を一旦吊り上げる。更に作業者は、クレーンを操作して予備の内部ユニット１２を降下させ、その両側部に取り付けられた一対のガイド板３０の突出片３０２に、一対のガイドバー２９をそれぞれ挿通させる。その後、作業者がクレーンを操作して予備の内部ユニット１２を更に降下させると、内部ユニット１２は一対のガイドバー２９に沿って降下する。
【００４３】
そして作業者は、予備の内部ユニット１２が下半部１３２の近傍まで降下すると、内部ユニット１２の両側部からガイド板３０をそれぞれ取り外すとともに、下半部１３２から一対のガイドバー２９をそれぞれ取り外す。その後作業者は、内部ユニット１２を下半部１３２の内部へと降下させる。
【００４４】
ここで、図５は、予備の内部ユニット１２とケーシング１１との軸方向への位置決めを説明する概略断面図である。内部ユニット１２を下半部１３２の内部へ降下させると、内部ユニット１２が正しい位置から軸方向に若干位置ずれする場合がある。ここで、内部ユニット１２の正しい位置とは、内部ユニット１２の嵌合凸部２８の第一中心線Ｃ１と下半部１３２の嵌合凹部１６の第二中心線Ｃ２とが一致せず、図５（ａ）に示すように両者が軸方向に所定距離だけ離間した状態を意味する。
【００４５】
この場合、図５（ａ）の状態から内部ユニット１２を更に降下させると、図５（ｂ）に示すように、嵌合凸部２８のテーパ面２７が嵌合凹部１６のテーパ面１８に接触する。そして、この状態から内部ユニット１２が更に降下すると、嵌合凹部１６のテーパ面１８に沿って嵌合凸部２８が斜め下方へスライドする。これに伴って、嵌合凸部２８の第一中心線Ｃ１が、嵌合凹部１６の第二中心線Ｃ２に対して徐々に近付いて行く。
【００４６】
そして、図５（ｂ）の状態から内部ユニット１２を更に降下させると、図５（ｃ）に示すように、嵌合凸部２８の第一中心線Ｃ１が嵌合凹部１６の第二中心線Ｃ２に一致する。この時、嵌合凸部２８が嵌合凹部１６に対して完全に嵌合する。このように、内部ユニット１２が正しい位置から軸方向に位置ずれした場合でも、嵌合凹部１６のテーパ面１８と嵌合凸部２８のテーパ面２７とによって内部ユニット１２が正しい位置へと案内されるので、嵌合凸部２８を嵌合凹部１６に確実に嵌合させることができる。これにより、洋上向け遠心圧縮機１０の運転時に内部ユニット１２や下半部１３２に対してスラスト力が作用しても、内部ユニット１２と下半部１３２とが軸方向に相対移動することが規制される。
【００４７】
最後に作業者は、図３（ｄ）に示すように、上半部１３１と下半部１３２とを一体化させる。すなわち作業者は、前述のように分離させた上半部１３１にワイヤＷを固定し、クレーンを使用してワイヤＷを巻き上げることにより、上半部１３１を吊り上げる。そして、クレーンを操作して上半部１３１を降下させ、上半部１３１から両側方へ突出した一対のフランジ１３１ａを、下半部１３２から両側方へ突出したフランジ１３２ａにそれぞれ接合させる。
【００４８】
この時、上半部１３１を降下させると、上半部１３１が正しい位置から軸方向に若干位置ずれする場合がある。しかし、この場合、内部ユニット１２の降下時と同様に、嵌合凹部１６のテーパ面１８と嵌合凸部２８のテーパ面２７とによって上半部１３１が正しい位置へと案内されるので、内部ユニット１２の嵌合凸部２８を上半部１３１の嵌合凹部１６に確実に嵌合させることができる。これにより、洋上向け遠心圧縮機１０の運転時に内部ユニット１２や上半部１３１に対してスラスト力が作用しても、内部ユニット１２と上半部１３１とが軸方向に相対移動することが規制される。
【００４９】
そして作業者は、図に詳細は示さないが、上半部１３１からワイヤＷを取り外した後、ボルト等の固定手段を用いて上半部１３１と下半部１３２とを固定する。これにより、内部ユニット１２を予備の内部ユニット１２に交換するメンテナンスが完了する。
【００５０】
（軸方向移動規制部の変形例）
尚、嵌合凹部１６及び嵌合凸部２８の断面形状は、本実施形態のように断面略台形に限定されず、適宜設計変更が可能である。図６は、第一の変形例に係る軸方向移動規制部４０を示す概略断面図である。本変形例の嵌合凹部４１及び嵌合凸部４２は、本発明の実施形態に係る前記嵌合凹部１６及び前記嵌合凸部２８と比較すると、径方向断面における側壁４３,４４にテーパ面４５,４６がそれぞれ形成されている点で同じであるが、側壁４３,４４の一部にだけテーパ面４５,４６が形成されている点で異なっている。より詳細には、本変形例の嵌合凹部４１及び嵌合凸部４２は、嵌合凹部４１の開口縁部及び嵌合凸部４２の基端部にだけテーパ面４５,４６がそれぞれ形成されている。従って、嵌合凹部４１の底部には、底面４１１に垂直な垂直部４１２が形成されている。また、嵌合凸部４２の先端部には、天面４２１に垂直な垂直部４２２が形成されている。このような構成によれば、テーパ面４５,４６の存在によって嵌合凹部４１及び嵌合凸部４２の機能が損なわれることを最低限に抑え、スラスト力の作用に起因した内部ユニット１２及びケーシング１１の軸方向への相対移動を、垂直部と垂直部の接合によって確実に規制することができる。
【００５１】
図７は、第二の変形例に係る軸方向移動規制部５０を示す概略断面図である。本変形例の嵌合凹部５１及び嵌合凸部５２は、第一の変形例の嵌合凹部４１及び嵌合凸部４２と比較すると、スラスト力の作用方向に向かって後方側の側壁５３,５４にのみテーパ面５５,５６が形成され、前方側の側壁５７,５８には形成されていない点で異なっている。このような構成によれば、テーパ面５５,５６の存在に拘らず嵌合凹部５１及び嵌合凸部５２の機能が損なわれることがなく、スラスト力の作用に起因した内部ユニット１２とケーシング１１との軸方向への相対移動を、前方側の側壁５７,５８の接合によって確実に規制することができる。
【００５２】
図８は、第三の変形例に係る軸方向移動規制部６０の嵌合凹部６１を示す概略断面図である。本変形例の嵌合凹部６１は、本発明の実施形態に係る前記嵌合凹部１６及び前記嵌合凸部２８と比較すると、嵌合凹部６１において、図２に示すケーシング１１の上半部１３１と下半部１３２との接合部近傍（図８では下半部１３２のみを示す）の一部にだけテーパ面６３が形成されている点で異なっている。このような構成によれば、内部ユニット１２をケーシング１１に装着する際に内部ユニット１２が正しい位置から軸方向に若干位置ずれした場合、嵌合凹部６１と嵌合凸部６２とが最初に嵌合し始める位置である上半部１３１と下半部１３２との接合部近傍において、テーパ面６３によって内部ユニット１２が正しい位置へと案内される。従って、接合部近傍から離れた位置において嵌合凹部６１と嵌合凸部６２が嵌合し始める時には、内部ユニット１２は既に正しい位置に存在し、テーパ面６３が形成されていなくても嵌合凹部６１と嵌合凸部６２とが確実に嵌合する。
【００５３】
（その他の変形例）
尚、本実施形態では洋上向け遠心圧縮機１０について説明したが、本発明に係る回転機械はこれに限られず、周囲に十分なスペースを確保することができない狭小な場所で使用する回転機械であればよい。
【００５４】
また、本実施形態ではヘッド２２とダイヤフラム２３に嵌合凸部２５,２８を形成したが、これに限られず、内部ユニット１２を構成する他の部材に嵌合凸部２５,２８を形成してもよい。
【００５５】
また、本実施形態ではケーシング１１に嵌合凹部１６を内部ユニット１２に嵌合凸部２５,２８をそれぞれ形成したが、これとは逆に、ケーシング１１に嵌合凸部２５,２８を内部ユニット１２に嵌合凹部１６をそれぞれ形成してもよい。
【００５６】
（配置例）
次に、本発明の実施形態に係る洋上向け遠心圧縮機１０の配置例について説明する。図９は、本実施形態に係る洋上向け遠心圧縮機１０の配置例を示す概略平面図である。洋上向け遠心圧縮機１０は、圧縮比の低い低圧用であって、圧縮機駆動用の蒸気タービン７０と、圧縮比が高い高圧圧縮機７１との間の狭小な空間に配置される。このような配置によれば、洋上向け遠心圧縮機１０の片側には蒸気タービン７０が、もう片側には高圧圧縮機７１が位置しているため、内部ユニット１２をケーシング１１の側方へ抜き出すスペースを確保することができない。しかし、洋上向け遠心圧縮機１０は、ケーシング１１が上下二分割に構成されるとともに、ケーシング１１以外の構成要素が内部ユニット１２して一体化されている。従って、前述のように内部ユニット１２を上方へ吊り上げて予備の内部ユニット１２に交換することにより、メンテナンスを容易に行うことができる。尚、このような効果は、ケーシング１１の嵌合凹部１６や内部ユニット１２の嵌合凸部２８にテーパ面１８,２７が形成されていなくても得られるものである。
【００５７】
尚、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ、或いは動作手順等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 洋上向け遠心圧縮機
１１ ケーシング
１２ 内部ユニット
１３ ケーシング本体
１３１ 上半部
１３１ａ フランジ
１３２ 下半部
１３２ａ フランジ
１４ 吸込ポート
１５ 吐出ポート
１６ 嵌合凹部
１７ 側壁
１８ テーパ面
１９ ロータ
１９１ 回転軸
１９２ インペラ
１９３ ガス流路
２０ 軸受部
２０１ ジャーナル軸受
２０２ スラスト軸受
２１ シール部
２２ ヘッド
２３ ダイヤフラム
２４ 軸受カバー
２５ 嵌合凸部
２６ 側壁
２７ テーパ面
２８ 嵌合凸部
２９ ガイドバー
３０ ガイド板
３０１ 取付片
３０２ 突出片
４０ 軸方向移動規制部
４１ 嵌合凹部
４１１ 底面
４１２ 垂直部
４２ 嵌合凸部
４２１ 天面
４２２ 垂直部
４３ 側壁
４４ 側壁
４５ テーパ面
４６ テーパ面
５０ 軸方向移動規制部
５１ 嵌合凹部
５２ 嵌合凸部
５３ 側壁
５４ 側壁
５５ テーパ面
５６ テーパ面
５７ 側壁
５８ 側壁
６０ 軸方向移動規制部
６１ 嵌合凹部
６２ 嵌合凸部
６３ テーパ面
７０ 蒸気タービン
７１ 高圧圧縮機
Ｃ１ 第一中心線
Ｃ２ 第二中心線
Ｗ ワイヤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下二分割に構成されて上側の上半部と下側の下半部とを有するケーシングと、
前記ケーシングの内部に配設され、少なくとも、軸回りに回転可能なロータ、前記ロータを回転可能に支持する軸受部、及び前記ロータを回転可能にロータの周面との間を封止する環状のシール部が一体的に構成された内部ユニットと、を備え、
前記ケーシングと前記内部ユニットの一方に設けられた嵌合凹部と、他方に設けられ、前記嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部とを少なくとも一組有し、前記ケーシングと前記内部ユニットとの軸方向の相対移動を規制する軸方向移動規制部と、を備え、
前記嵌合凹部と前記嵌合凸部には、径方向内周側に向かうに従って軸方向に幅広となるようにテーパ面が形成されていることを特徴とする回転機械。
【請求項２】
前記テーパ面が、前記嵌合凹部及び前記嵌合凸部の径方向断面それぞれにおいて、前記内部ユニットに作用するスラスト力の作用方向に向かって後方側の側壁にのみ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転機械。
【請求項３】
前記テーパ面が、前記嵌合凹部及び前記嵌合凸部のそれぞれにおいて、前記ケーシングの上半部と下半部との接合部近傍の一部にのみ形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転機械。
【請求項４】
上下二分割に構成されて上側の上半部と下側の下半部とを有するケーシングの内部に配設され、少なくとも、軸回りに回転可能なロータ、前記ロータを回転可能に支持する軸受部、及び前記ロータを回転可能にロータの周面との間を封止する環状のシール部が一体的に構成された回転機械の内部ユニットであって、
前記ケーシングと前記内部ユニットの一方に設けられた嵌合凹部と、他方に設けられ、前記嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部とを少なくとも一組有し、前記ケーシングと前記内部ユニットとの軸方向の相対移動を規制する軸方向移動規制部と、を備え、
前記嵌合凹部と前記嵌合凸部には、径方向内周側に向かうに従って軸方向に幅広となるようにテーパ面が形成されていることを特徴とする回転機械の内部ユニット。
【請求項１】
上下二分割に構成されて上側の上半部と下側の下半部とを有するケーシングと、
前記ケーシングの内部に配設され、少なくとも、軸回りに回転可能なロータ、前記ロータを回転可能に支持する軸受部、及び前記ロータを回転可能にロータの周面との間を封止する環状のシール部が一体的に構成された内部ユニットと、を備え、
前記ケーシングと前記内部ユニットの一方に設けられた嵌合凹部と、他方に設けられ、前記嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部とを少なくとも一組有し、前記ケーシングと前記内部ユニットとの軸方向の相対移動を規制する軸方向移動規制部と、を備え、
前記嵌合凹部と前記嵌合凸部には、径方向内周側に向かうに従って軸方向に幅広となるようにテーパ面が形成されていることを特徴とする回転機械。
【請求項２】
前記テーパ面が、前記嵌合凹部及び前記嵌合凸部の径方向断面それぞれにおいて、前記内部ユニットに作用するスラスト力の作用方向に向かって後方側の側壁にのみ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転機械。
【請求項３】
前記テーパ面が、前記嵌合凹部及び前記嵌合凸部のそれぞれにおいて、前記ケーシングの上半部と下半部との接合部近傍の一部にのみ形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転機械。
【請求項４】
上下二分割に構成されて上側の上半部と下側の下半部とを有するケーシングの内部に配設され、少なくとも、軸回りに回転可能なロータ、前記ロータを回転可能に支持する軸受部、及び前記ロータを回転可能にロータの周面との間を封止する環状のシール部が一体的に構成された回転機械の内部ユニットであって、
前記ケーシングと前記内部ユニットの一方に設けられた嵌合凹部と、他方に設けられ、前記嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部とを少なくとも一組有し、前記ケーシングと前記内部ユニットとの軸方向の相対移動を規制する軸方向移動規制部と、を備え、
前記嵌合凹部と前記嵌合凸部には、径方向内周側に向かうに従って軸方向に幅広となるようにテーパ面が形成されていることを特徴とする回転機械の内部ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−７２３５６（Ｐ２０１３−７２３５６Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１９２８（Ｐ２０１１−２１１９２８）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（３１００１０５６４）三菱重工コンプレッサ株式会社 (45)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（３１００１０５６４）三菱重工コンプレッサ株式会社 (45)
【Ｆターム（参考）】
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