JP5425436B2 - 流体回転機械のロータ用のバランス集合体 - Google Patents

Description

本発明は、流体回転機械の１つ又は複数のロータ用のバランス集合体に関し、より具体的には、流体回転機械のロータシャフトに適用可能なバランス及び較正集合体に関する。

例えばガスタービンのような流体回転機械のモータは通常、機械のケーシングつまりステータに対して回転する可動ロータ群を含む。ロータ群は、一連の可動構成要素を含み、とりわけ中心シャフト、ベーンディスク、シール要素などは、全ての使用条件下でつまり許容される全ての回転領域下で機械が正確に稼動するように適正に設定すること及びバランスさせること（バランス調整）が必要である。

流体回転機械のモータに属するロータは通常、その機能を損なうことなくロータ構成要素によってそれが可能となる領域において予め設定した質量を加減することによって、低回転領域で正常な機能を得るようにバランスされる。アンバランスが明らかになった平面とは異なる平面におけるアンバランスは多くの場合に、補正を必要とする望ましくないトルクを加えることによって、補正しなければならない。

加えて、作業場でのバランス調整段階中及び機械の使用中の両方の間に修正を行われなければならない可能性があり、これは必ずしも現場でかつ短時間で実行することができないので、バランス調整は、安定しているが同時に可逆的である方法で実行されなければならない。

流体回転機械のバランス調整のための現在公知のシステムは、ロータ自体の異なる部分上への付加的な質量の適用を想定しており、それら質量は、機械の後続の設定段階時に、毎回除去し、最も適当な位置に移動させかつ／又は回転させなければならない。

本発明の目的は、流体回転機械のロータ用のバランス集合体を提供することによって、公知技術によるバランスシステムに関する問題を解決することであり、本バランス集合体は、バランス質量を最も適した位置に配置してアンバランスを最小にすると同時に付加的トルクの形成を制限するようにすることによって、機械のロータシャフトをバランスさせるのを可能にする。

本発明の別の目的は、流体回転機械のロータ用のバランス集合体を提供することであり、本バランス集合体は、機械自体の回転シャフトの有効位置に容易に取付けることができる。

本発明によるこれらの目的は、請求項１に記載したように流体回転機械のロータ用のバランス集合体を構成することによって達成される。

本発明の別の特徴は、後続の請求項に示している。

本発明による流体回転機械のロータ用のバランス集合体の特徴及び利点は、添付の概略図面を参照しての以下の例示的かつ非限定的な説明から、一層明らかになるであろう。

具体的に図１を参照すると、この図は、その全体を参照符号１０で示す例えば電気モータのような一般的流体回転機械を断面かつ部分図として概略的に示している。

機械１０は、その中にロータを回転するように組立てたケーシングつまりステータ１２を含み、ステータは、一連の支持ボール軸受１８上に載置された状態で少なくとも１つのシャフト１６を備えたタイプである。シャフト１６は、中空タイプであり、すなわちシャフト１６自体の長手方向軸線Ａに沿って延びる貫通内部孔２０を有している。

本発明によると、図２、図３及び図４に示しかつその全体を参照符号２２で示す、機械１０のロータ用のバランス集合体は実質的に、回転シャフト１６の貫通孔２０の内側に長手方向軸線Ａの方向に挿入されるようになった２つの構成要素２４及び２６を含む。

より具体的には、バランス集合体２２は、円錐形ストッパの形態として製作された第１の内部要素２４と、円筒形ブッシュの形態として製作された第２の外部要素２６とを含み、第１の内部要素２４は、第２の外部要素２６の内側に長手方向軸線Ａの方向に締嵌めによって係合されるようになっている。

円錐形ストッパ２４には、その後部分内に、実質的に長手方向軸線Ａ（図２）に沿って延びるネジ付きタング２８が設けられる。以下でより詳しく説明するように、ネジ付きタング２８に対して軸方向荷重を加えて、円錐形ストッパ２４の前側面上にかつ該タング２８に対して対向した位置に配置された雄型円錐形部分３０と円筒形ブッシュ２６の前側面の内側に配置された対応する雌型円錐形部分３２との間の締嵌め継手によって、円錐形ストッパ２４を該円筒形ブッシュ２６の内側に挿入するようになっている。

円筒形ブッシュ２６の前側面上には、半円筒形中空形態を有する突出端部３４（図３）もまた設けられ、該突出端部３４は、シャフト１６の回転中に、その中に該突出端部３４が配置された領域内に機械１０のロータをバランスさせるのに必要なアンバランスを形成する。円筒形ブッシュ２６の取付け時に、その非対称前部分は次に、所望の寸法を有する突出端部３４を得て、その結果必要なアンバランスを得るのに必要な材料の量を除去するように例えば切断することによって加工することができる。

タング２８を囲む内部ネジ付き部分３６（図２）は、円錐形ストッパ２４がブッシュ２６の内側に挿入されると、該円筒形ブッシュ２６の後部分の内側に配置される。

円筒形ブッシュ２６は、中空シャフト１６の内径よりも小さい直径を備えた外面を有して、あらゆる軸方向位置での該シャフト１６の組み立てを可能にする。加えて、円筒形ブッシュ２６は、長手方向貫通スリット３８（図３及び図４を参照）を有し、この貫通スリット３８は、円錐形ストッパ２４とブッシュ２６自体との間に軸方向荷重が加わった時に、円筒形ブッシュ２６が受ける拡大により、中空シャフト１６の貫通孔２０の内面での締嵌め阻止を可能にする。

中空シャフト１６の内側にバランス集合体２２を適用するために、共通油圧ジャッキ４０に対して市場で既存のタイプ（図５及び図６を参照）である適用ツールを設けて、中空シャフト１６に沿った所望の軸方向距離においてバランス集合体２２を組立て及び阻止するのを可能にする。荷重を逆にすることによって、同じ組立ツールは、必要に応じてバランス集合体２２の迅速かつ安全な分解を行うことを可能にする。

組立ツールは、貫通ペグと、油圧式ジャッキ４０のそれぞれシリンダ及びピストン４８（図７参照）にネジ止めされた２つの外部延長部４４及び内部延長部４６を有する。外部延長部４４は、その反対側端部に対応して、油圧式ジャッキ４０に拘束された端部に対して円筒形ブッシュ２６の内部ネジ付き部分３６で係合するように形成される。内部延長部４６は次に、その反対側端部に対応して、油圧式ジャッキ４０のシリンダ４８に拘束された端部に対して、円錐形ストッパ２４上に配置されたネジ付きブッシュ２８で係合するような形状にされる。ペグ４２は、ツールの迅速な分解を保証することに加えて、また及び主としてバランス集合体２２の要素２４及び２６の、必要な締嵌めに比例するようになった相対的移動の軸方向計測手段として役立つ。

従って、本発明による流体回転機械のロータ用のバランス集合体は、それがアンバランスを最小にしかつ付加トルクの挿入を制限するのに最も適した位置にバランスウエイトを配置することによってロータシャフトをバランスさせることを可能にするので、上記の目的を達成することが理解できるであろう。機械の稼働中に、本発明によるバランス集合体によって直径方向の締嵌めを維持することが可能であり、それは、ブッシュ及び円錐形ストッパからなるユニット全体が中空シャフトの内側に安定して固定されると考えられることになる。

このように着想した本発明の流体回転機械のロータ用のバランス集合体は、全て同じ発明概念に含まれ多数の修正及び変更を行うことができ、さらに全ての細部は、技術的に均等な要素によって置き換えることができる。実際には、使用する材料また形状及び寸法は、技術的要求によって変更することができる。

従って、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲によって定まる。

それに対して本発明によるバランス集合体を適用することができる流体回転機械の長手方向断面における部分概略図。 本発明による流体回転機械のロータ用のバランス集合体の実施形態の長手方向断面図。 図１に示すバランス集合体の斜視図。 図１に示すバランス集合体の正面図。 流体回転機械のシャフトへの本発明によるバランス集合体の適用段階を示す長手方向部分断面図。 図５の詳細の長手方向断面における拡大図。 図５の詳細の長手方向断面におけるさらなる拡大図。

符号の説明

１０ 流体回転機械
１２ ケーシング又はステータ
１６ 回転シャフト
１８ 支持ボール軸受
２０ 貫通孔
２２ バランス集合体
２４ 第１の内部要素又は円錐形ストッパ
２６ 第２の外部要素又は円筒形ブッシュ
２８ ネジ付きタング
３０ 雄型円錐形部分
３２ 雌型円錐形部分
３４ 突出端部
３６ 内部ネジ付き部分
３８ 長手方向貫通スリット
４０ 油圧式ジャッキ
４４ 外部延長部
４６ 内部延長部
４８ シリンダ
Ａ 長手方向軸線

Claims (4)

1. 長手方向軸線（Ａ）に沿って延びる内部貫通孔（２０）を備えた少なくとも１つのシャフト（１６）を含むタイプである、流体回転機械（１０）のロータ用のバランス集合体（２２）であって、
   少なくとも第１の内部要素（２４）と少なくとも第２の外部要素（２６）とを含み、
   前記第１の内部要素（２４）が、前記第２の外部要素（２６）の内側に前記長手方向軸線（Ａ）の方向に締嵌めによって係合するようになっており、
   該バランス集合体（２２）が、前記シャフト（１６）の貫通孔（２０）の内側に前記長手方向軸線（Ａ）の方向に挿入されるようになっている、
   前記第１の内部要素（２４）が、円錐形ストッパ（２４）の形態として製作され、
   前記円錐形ストッパ（２４）が、その後部分に、前記長手方向軸線（Ａ）に沿って実質的に延びるネジ付きタング（２８）を備え、
   前記第２の外部要素（２６）が、円筒形ブッシュ（２６）の形態として製造され、
   前記円筒形ブッシュ（２６）が、その後部分の内側に、前記円錐形ストッパ（２４）を該円筒形ブッシュ（２６）の内側に挿入した時に前記ネジ付きタング（２８）を囲む内部ネジ付き部分（３６）を有し、
   前記内部ネジ付き部分（３６）及びネジ付きタング（２８）が、前記シャフト（１６）の貫通孔（２０）の内側に該バランス集合体（２２）を適用するようになった手段（４４、４６）と係合するようになっている
   ことを特徴とするバランス集合体（２２）。
2. 前記第１の内部要素（２４）の前側面上に、雄型円錐形部分（３０）が設けられ、
   前記雄型円錐形部分（３０）が、前記第２の外部要素（２６）の前部分の内側に設定された対応する雌型円錐形部分（３２）と締嵌めによって結合するようになっている、
   ことを特徴とする、請求項１記載のバランス集合体（２２）。
3. 前記第２の外部要素（２６）の前側面上に、突出端部（３４）が設けられ、
   前記突出端部（３４）が、前記シャフト（１６）の回転中に、その中に該突出端部（３４）が配置された領域内に前記ロータをバランスさせるのに必要なアンバランスを形成する、
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のバランス集合体（２２）。
4. 前記第２の外部要素（２６）が、前記シャフト（１６）の貫通孔（２０）の内面上に締嵌めによって該第２の外部要素（２６）を阻止するのを可能にする長手方向貫通スリット（３８）を有することを特徴とする、請求項３記載のバランス集合体（２２）。