JPS61108802A - 流体回転機械 - Google Patents
流体回転機械Info
- Publication number
- JPS61108802A JPS61108802A JP23037484A JP23037484A JPS61108802A JP S61108802 A JPS61108802 A JP S61108802A JP 23037484 A JP23037484 A JP 23037484A JP 23037484 A JP23037484 A JP 23037484A JP S61108802 A JPS61108802 A JP S61108802A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- damping
- disc
- magnetic field
- damping disc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/10—Anti- vibration means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は蒸気タービン、ガスタービン及び遠心圧縮機等
で、作動流体が非磁性、非電導体の回転機械の構造簡単
で、安価な細長軸車を高速で安定な運転を可能ならしめ
高効率なものとする技術分野で利用される。
で、作動流体が非磁性、非電導体の回転機械の構造簡単
で、安価な細長軸車を高速で安定な運転を可能ならしめ
高効率なものとする技術分野で利用される。
従来の技術
遠心圧縮機や蒸気タービン等の高速回転の流体機械は、
その効率を上げるためには多段で小径の羽根車を取り付
けて、回転数を上げると効果があることが知られても・
る。
その効率を上げるためには多段で小径の羽根車を取り付
けて、回転数を上げると効果があることが知られても・
る。
ところが、小径の羽根車を取り付けると、回転軸の径を
細くする必要がある。この事は細くて長い回転軸車を運
転する事が必要であることを示す。
細くする必要がある。この事は細くて長い回転軸車を運
転する事が必要であることを示す。
通常軸受は、車室の両端部に配設されているので、軸車
の固有振動数は低くなる。ところが、所期の性能を発揮
するためにはこの軸車を高回転数で運転する必要があり
、場合によれば、最低次の危険速度より高い回転数で運
転される。
の固有振動数は低くなる。ところが、所期の性能を発揮
するためにはこの軸車を高回転数で運転する必要があり
、場合によれば、最低次の危険速度より高い回転数で運
転される。
ところが、このような危険速度より高い回転数で運転さ
れる流体機械は、内部の流体の旋回作用等により、回転
軸軸振動の不安定作用があり、例えば、遠心圧縮機や蒸
気タービン等では、実用の限界が危険速度に比して、そ
の約2倍から3倍以下である。このため、軸はその全長
を短かぐし、分割して設計される。従って、車室も複数
にして所期の性能を確保するのが通常である。
れる流体機械は、内部の流体の旋回作用等により、回転
軸軸振動の不安定作用があり、例えば、遠心圧縮機や蒸
気タービン等では、実用の限界が危険速度に比して、そ
の約2倍から3倍以下である。このため、軸はその全長
を短かぐし、分割して設計される。従って、車室も複数
にして所期の性能を確保するのが通常である。
この方式では、車室の数が増加することにより高価とな
り、車室を軸が貫通する部分では、作動流体の漏洩によ
る損失の増加、またはこれを防止するための付加的な装
置を必要とする。また車室の両端に配置された軸受に加
えて、その中間付近に別の軸受を設置して危険速度を上
昇させろ方法が取られることもある。この場合、油を使
用する軸受を使用する場合は、車室内を流動するガスと
の混合を防止するための新たな装置を必要とする。
り、車室を軸が貫通する部分では、作動流体の漏洩によ
る損失の増加、またはこれを防止するための付加的な装
置を必要とする。また車室の両端に配置された軸受に加
えて、その中間付近に別の軸受を設置して危険速度を上
昇させろ方法が取られることもある。この場合、油を使
用する軸受を使用する場合は、車室内を流動するガスと
の混合を防止するための新たな装置を必要とする。
また、これを防止するために軸車上に設置された環状電
機子と短い距離だけ離れて環状電機子を包囲する固定電
機子を含む電礎型ラジアル軸受と、う これの作動を従属させる軸車位置検出用のγシアル検出
器を含む支持体を、軸車両端部に配設された軸受の中間
に配設する方法があるが、これは電気的な制御装置が複
雑となり高価である。
機子と短い距離だけ離れて環状電機子を包囲する固定電
機子を含む電礎型ラジアル軸受と、う これの作動を従属させる軸車位置検出用のγシアル検出
器を含む支持体を、軸車両端部に配設された軸受の中間
に配設する方法があるが、これは電気的な制御装置が複
雑となり高価である。
発明が解決しようとする問題点
本発明は、以上述べたような流体機械において、流体機
械の中間に軸位置検出を要しない非制御の電磁気作用に
より、軸の振れまわり速度に比例する磁力を発生せしめ
て危険速度を上昇させることなく不安定振動に対する減
衰作用を有する装置を組み込んで、細くて長(・軸車を
安定運転可能とすることにある。
械の中間に軸位置検出を要しない非制御の電磁気作用に
より、軸の振れまわり速度に比例する磁力を発生せしめ
て危険速度を上昇させることなく不安定振動に対する減
衰作用を有する装置を組み込んで、細くて長(・軸車を
安定運転可能とすることにある。
問題点を解決するだめの手段
本発明は、上述の問題を解決するために、次のような手
段を採っている。すなわち 軸車上に少なくとも一個設置され、少なくとも一個の鍔
を有する良電導体材料で作られた円盤と、その断面形状
が軸方向に短か(・間隙を有して円盤をはさみ込み、円
周上を包囲する少なくとも永久磁石により形成され、磁
力線が円盤の周上を通過し、ドーナツ状に形成されるよ
うにして形成した振動減衰製蓋を有せしめる。
段を採っている。すなわち 軸車上に少なくとも一個設置され、少なくとも一個の鍔
を有する良電導体材料で作られた円盤と、その断面形状
が軸方向に短か(・間隙を有して円盤をはさみ込み、円
周上を包囲する少なくとも永久磁石により形成され、磁
力線が円盤の周上を通過し、ドーナツ状に形成されるよ
うにして形成した振動減衰製蓋を有せしめる。
作用
以上述べた手段によれば、したがって、不安定振動が発
生した場合の振動モードを考えて、効果の太き(・軸受
の点AとB (第4図)の中間に、軸 4車の振れ廻
りを減衰させる装置を一個又はそれ以上配設することに
より簡単に振れまわり運動を減衰させることが出来る。
生した場合の振動モードを考えて、効果の太き(・軸受
の点AとB (第4図)の中間に、軸 4車の振れ廻
りを減衰させる装置を一個又はそれ以上配設することに
より簡単に振れまわり運動を減衰させることが出来る。
実施例
次に、本発明の実施例について第一1図より第10図を
参照して詳述する。
参照して詳述する。
第1図は本発明の構成の一例を示す。
1は通常の流体回転機械の車室であり、この両端部に通
常用いられる油膜軸受2及び3が設置されている。軸車
4の位置を保つために油膜軸受2及び3にはそれぞれラ
ジアル軸受を有し、また軸方向位置を保つために軸受2
には推力軸受が設置されている。5は軸車4に取り付け
られた車盤を示す。
常用いられる油膜軸受2及び3が設置されている。軸車
4の位置を保つために油膜軸受2及び3にはそれぞれラ
ジアル軸受を有し、また軸方向位置を保つために軸受2
には推力軸受が設置されている。5は軸車4に取り付け
られた車盤を示す。
6及び7が本発明により取り付けられる振れ廻り装置で
あるが、その作用及び効果を示すために、本装置がない
従来形の場合の困難さについて説明する。
あるが、その作用及び効果を示すために、本装置がない
従来形の場合の困難さについて説明する。
通常よく用いられる車室の両端部に動圧油膜作用を利用
したラジアル軸受のみを有する回転流体機械を静止状態
から回転速度を上昇させると、第2図に示すように、軸
車4及び軸受で構成する固有振動数に相当する速度に近
づくと軸車4の製作上達けられない程度の微小な不均合
重量の回転により発生する遠心力の作用により振動振幅
が増大する。この回転速度を通常危険速度と言う。この
速度を通過すると再び軸撮動は少なくなり、安定に運転
出来る。所が、さらに速度を上昇させると急に振動が増
加し、この振動は速度を保持しても急速に発達し、つい
には回転軸と静止部の接触を起し運転不能となる。この
時に発達する振動の主成分は、すでに通過した危険速度
に相当するモードで、またこれに相当する振動数のもの
である事が知られている。この様に危険速度により高い
運転速度において発生する不安定振動の発生メカニズム
については種々研究されて−・る。
したラジアル軸受のみを有する回転流体機械を静止状態
から回転速度を上昇させると、第2図に示すように、軸
車4及び軸受で構成する固有振動数に相当する速度に近
づくと軸車4の製作上達けられない程度の微小な不均合
重量の回転により発生する遠心力の作用により振動振幅
が増大する。この回転速度を通常危険速度と言う。この
速度を通過すると再び軸撮動は少なくなり、安定に運転
出来る。所が、さらに速度を上昇させると急に振動が増
加し、この振動は速度を保持しても急速に発達し、つい
には回転軸と静止部の接触を起し運転不能となる。この
時に発達する振動の主成分は、すでに通過した危険速度
に相当するモードで、またこれに相当する振動数のもの
である事が知られている。この様に危険速度により高い
運転速度において発生する不安定振動の発生メカニズム
については種々研究されて−・る。
第3図に示すように、このメカニズムは軸芯が静止時の
中ノし・より変位した場合に回転方向に前向きの不安定
化力が有る場合に発生する。図でbは静的平衡位置、■
は変位、;は不安定化力を示す。
中ノし・より変位した場合に回転方向に前向きの不安定
化力が有る場合に発生する。図でbは静的平衡位置、■
は変位、;は不安定化力を示す。
上記要因として軸受油膜の特性に起因するもの、車盤5
に取り付けられた羽根車の車重が円周方向において非一
様であることに起因するもの、また軸車4が車室を軸方
向に貫通する所に設置されている軸封装置において軸車
周りの圧力が円周で不均一になることに起因するもの、
又軸車4と車盤5が焼嵌めされている場合等に特に起り
やすい軸車4の変形時に発生する摩擦力に起因するもの
等、種々の要因が知られている。これらは機械の設計製
造を注意深く行うことにより相補防止することは出来る
が、流体機械が高能力、高圧、高効率化されることによ
り、特に流体機械内部で発生する流動学的な微小な不安
定化力を皆無にする事は困難である。通常は車室の両端
部に配設された動油膜軸受にはこれらの不安定化力に対
抗する反対方向の力、すなわち、軸芯の振れまわり速度
と反対向の減衰力を発生する性質があるので危険速度の
上でも安定に運転出来るが、この能力にも限界があり、
高速運転になると、不安定化力の方が大きくなり、前記
した様な現象が起り、運転可能速度が制限される。これ
を防止するために軸車が車室を貫通する部位にある軸封
装置に減衰作用を持たせたり、種々工夫されて(・るが
充分ではない。
に取り付けられた羽根車の車重が円周方向において非一
様であることに起因するもの、また軸車4が車室を軸方
向に貫通する所に設置されている軸封装置において軸車
周りの圧力が円周で不均一になることに起因するもの、
又軸車4と車盤5が焼嵌めされている場合等に特に起り
やすい軸車4の変形時に発生する摩擦力に起因するもの
等、種々の要因が知られている。これらは機械の設計製
造を注意深く行うことにより相補防止することは出来る
が、流体機械が高能力、高圧、高効率化されることによ
り、特に流体機械内部で発生する流動学的な微小な不安
定化力を皆無にする事は困難である。通常は車室の両端
部に配設された動油膜軸受にはこれらの不安定化力に対
抗する反対方向の力、すなわち、軸芯の振れまわり速度
と反対向の減衰力を発生する性質があるので危険速度の
上でも安定に運転出来るが、この能力にも限界があり、
高速運転になると、不安定化力の方が大きくなり、前記
した様な現象が起り、運転可能速度が制限される。これ
を防止するために軸車が車室を貫通する部位にある軸封
装置に減衰作用を持たせたり、種々工夫されて(・るが
充分ではない。
第4図に、このような不安定振動が発生した場合の振動
モードを示す。N及びBが軸受の欠点である。このよう
に減衰作用が期待されている軸受の位置では振幅が小さ
く、また不安定化力を発生する可能性がある車室中間部
では振幅が大きいのが普通であるから減衰作用が不安定
化作用に比してあまり期待出来な(・。
モードを示す。N及びBが軸受の欠点である。このよう
に減衰作用が期待されている軸受の位置では振幅が小さ
く、また不安定化力を発生する可能性がある車室中間部
では振幅が大きいのが普通であるから減衰作用が不安定
化作用に比してあまり期待出来な(・。
以上のような欠点を改善するために、研究の結果、単室
の両端部に有ずろラジアル軸受の間に別に以下に詳記す
るような不安定撮動防止装置を設ける事により、安定化
効果が大きいことが確認された。
の両端部に有ずろラジアル軸受の間に別に以下に詳記す
るような不安定撮動防止装置を設ける事により、安定化
効果が大きいことが確認された。
この装置は、第1図に示す様に、軸車4に固定され、軸
車4とともに回転する円盤状の食型導材により作られた
減衰円盤7とこれを軸方向の微小間隙をもってはさんだ
車室内の静止部に固定された円環状の磁場発生装置6に
より構成されろ。
車4とともに回転する円盤状の食型導材により作られた
減衰円盤7とこれを軸方向の微小間隙をもってはさんだ
車室内の静止部に固定された円環状の磁場発生装置6に
より構成されろ。
この装置は、すでに知られている様に円環状の磁場の中
を減衰円盤7が振れ廻る時に内部に発生する微小な渦電
流の作用により発生する振れ廻り速度に比例した反対向
きの力を利用するものである。
を減衰円盤7が振れ廻る時に内部に発生する微小な渦電
流の作用により発生する振れ廻り速度に比例した反対向
きの力を利用するものである。
この装置は、後記する様に、磁場を利用するため流体機
械の中を流れる流体にはこれが非磁性、非電導性なら何
ら作用することなく特に流体と、この装置との間に軸封
装置も必要とせず、また円環状の磁場は永久磁石により
構成され℃おり、特に磁場の方向、又は強さを変化させ
る必要がないので、複雑な制御装置も必要としない。
械の中を流れる流体にはこれが非磁性、非電導性なら何
ら作用することなく特に流体と、この装置との間に軸封
装置も必要とせず、また円環状の磁場は永久磁石により
構成され℃おり、特に磁場の方向、又は強さを変化させ
る必要がないので、複雑な制御装置も必要としない。
第5a図及びそのV−V線断面を示すisb図に本防振
装置の原理及び構成を示す。
装置の原理及び構成を示す。
4は軸車、7は銅又はアルミニウム等の食型導材により
作られ、軸車4に固定されて回転する減衰円盤である。
作られ、軸車4に固定されて回転する減衰円盤である。
6は減衰円盤7を円環状に囲み、その断面形状は軸方向
に微小間隙を有しながら円盤7をはさんだ形状の磁石体
である。この磁石体6は図示のように一方でN極、他方
でS極に着磁されており、円盤7の軸方向に貫通し、円
周上にドーナツ型の磁場を形成する様に構成されている
。
に微小間隙を有しながら円盤7をはさんだ形状の磁石体
である。この磁石体6は図示のように一方でN極、他方
でS極に着磁されており、円盤7の軸方向に貫通し、円
周上にドーナツ型の磁場を形成する様に構成されている
。
軸車4の振れ廻りが全くなく静かに回転している時は0
点を中心に自転している。この時、磁石体6から円盤7
を通過する磁力線はEの部分を紙面に垂直に通過してい
るが、この領域の中心は0点に一致しておれば円盤7に
何等力を作用しない。
点を中心に自転している。この時、磁石体6から円盤7
を通過する磁力線はEの部分を紙面に垂直に通過してい
るが、この領域の中心は0点に一致しておれば円盤7に
何等力を作用しない。
いま軸車4の中心が0点より離れた07点に移動し、軸
車4及び円盤7が07点を中心に自転しながら、又01
点が0点を中心に公転をして℃・る。
車4及び円盤7が07点を中心に自転しながら、又01
点が0点を中心に公転をして℃・る。
いわゆる振れ廻り運転を行っている場合には、円盤上を
貫通している磁力線の中を円盤7は磁力線を切る方向に
相対的に移動する。この場合には、第5b図に模式的に
示すような渦電流Cが発生し、この電流により発生する
31」の磁石の作用により、りVミンクの法則により示
されるように振り廻りの速度に反抗する力が円盤7に発
生する。この力は軸車4の振れ廻り運動を減衰する作用
があり、振動を安定化する。第5b図で、aは振れ廻り
方向、rは電磁抵抗力を示す。
貫通している磁力線の中を円盤7は磁力線を切る方向に
相対的に移動する。この場合には、第5b図に模式的に
示すような渦電流Cが発生し、この電流により発生する
31」の磁石の作用により、りVミンクの法則により示
されるように振り廻りの速度に反抗する力が円盤7に発
生する。この力は軸車4の振れ廻り運動を減衰する作用
があり、振動を安定化する。第5b図で、aは振れ廻り
方向、rは電磁抵抗力を示す。
第6図は前記第5a、5b図と同一原理であるが、磁石
の磁極の部分に円環状の歯を有する鉄等を用いた良磁性
体のヨーク8を付加して円盤7を1鶴過する磁力線の磁
束密度を強化したものである。
の磁極の部分に円環状の歯を有する鉄等を用いた良磁性
体のヨーク8を付加して円盤7を1鶴過する磁力線の磁
束密度を強化したものである。
第7図は上記作用を犬ならしめろために円盤70枚数を
増加し、中間に良磁性体により作られた歯を有する円盤
9を非磁性体10を介して固定して前記作用を起す部位
を増したものである。
増加し、中間に良磁性体により作られた歯を有する円盤
9を非磁性体10を介して固定して前記作用を起す部位
を増したものである。
第8図は又別の方法によるもので、複数の円盤7を複数
のドーナツ状の磁石体6により囲むことにより第5a図
、第5b図の構造のものの効果を増すものである。
のドーナツ状の磁石体6により囲むことにより第5a図
、第5b図の構造のものの効果を増すものである。
第9図は、それぞれ別個の2個のコ字形断面を有する円
環状磁石体6を用いた別の方法である。
環状磁石体6を用いた別の方法である。
第10図は第9図の方式をさらに強化するために複数組
のドーナツ状磁場を利用するものである。
のドーナツ状磁場を利用するものである。
この様に回転円盤を円環状に囲み、その断面形状が1個
以上のドーナツ状の磁場を永久磁石により形成すること
により、軸車4の振れ廻りを減衰させる装置を第5a図
から第10図までに示した方法又はそれの組合せにより
効果を増大させることが出来る。
以上のドーナツ状の磁場を永久磁石により形成すること
により、軸車4の振れ廻りを減衰させる装置を第5a図
から第10図までに示した方法又はそれの組合せにより
効果を増大させることが出来る。
発明の効果
上記したような装置を第4図に示した不安定振動が発生
した場合の振動のモードを考えて効果の大きい軸受の点
AとBの中間に1個又はそれ以上の位置に配設すること
により簡単に軸の振れ廻り運動を減衰させ、高速安定運
転を可能ならしめ高効率、低価格の流体機械を実現でき
るっ
した場合の振動のモードを考えて効果の大きい軸受の点
AとBの中間に1個又はそれ以上の位置に配設すること
により簡単に軸の振れ廻り運動を減衰させ、高速安定運
転を可能ならしめ高効率、低価格の流体機械を実現でき
るっ
第1図は本発明の構成を示す断面図、第2図は危険速度
を示す図表、第3図は不安定振動発生の説明図、第4図
は不安定振動が発生した場合の振動モードを示す図表、
第5a図は防振装置の構成を示す断面図、第5b図は第
5a図のV−V線矢視で防振装置の原理を示す断面図、
第6図は磁束密度を増加した別例の断面図、第7図は円
盤枚数を増加した例の断面図、第8図は効果を増した別
例の断面図、第9図はコ字形断面を有する円環状磁石体
を用いた別例の断面図、第10図は複数組 □のドー
ナツ磁場を利用した例の断面図である。 1・・車室、2,3・・油膜軸受、4・・軸車、5・・
車盤、6・・磁石体、7・・減衰円盤、8・・ヨーク、
9・・円盤、10・・非磁性体。 後代、二人 本村正巳(1 (ほかl@) 晃坐禅嬰
を示す図表、第3図は不安定振動発生の説明図、第4図
は不安定振動が発生した場合の振動モードを示す図表、
第5a図は防振装置の構成を示す断面図、第5b図は第
5a図のV−V線矢視で防振装置の原理を示す断面図、
第6図は磁束密度を増加した別例の断面図、第7図は円
盤枚数を増加した例の断面図、第8図は効果を増した別
例の断面図、第9図はコ字形断面を有する円環状磁石体
を用いた別例の断面図、第10図は複数組 □のドー
ナツ磁場を利用した例の断面図である。 1・・車室、2,3・・油膜軸受、4・・軸車、5・・
車盤、6・・磁石体、7・・減衰円盤、8・・ヨーク、
9・・円盤、10・・非磁性体。 後代、二人 本村正巳(1 (ほかl@) 晃坐禅嬰
Claims (1)
- 軸車上に少なくとも一個設置され、少なくとも一個の鍔
を有する良電導体材料で作られた円盤と、その断面形状
が軸方向に短い間隙を有して円盤をはさみ込み、円周上
を包囲する少なくとも永久磁石により形成され、磁力線
が円盤の周上を通過し、ドーナツ状に形成されるように
して形成した振動減衰装置を有する流体回転機械。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23037484A JPS61108802A (ja) | 1984-11-02 | 1984-11-02 | 流体回転機械 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23037484A JPS61108802A (ja) | 1984-11-02 | 1984-11-02 | 流体回転機械 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61108802A true JPS61108802A (ja) | 1986-05-27 |
Family
ID=16906860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23037484A Pending JPS61108802A (ja) | 1984-11-02 | 1984-11-02 | 流体回転機械 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61108802A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0727564A1 (de) * | 1995-02-17 | 1996-08-21 | Abb Research Ltd. | Schwingungsdämpfung für Turbinenschaufeln |
CN109415939A (zh) * | 2016-05-17 | 2019-03-01 | 通用电气公司 | 用于减轻转子弓弯的方法和*** |
-
1984
- 1984-11-02 JP JP23037484A patent/JPS61108802A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0727564A1 (de) * | 1995-02-17 | 1996-08-21 | Abb Research Ltd. | Schwingungsdämpfung für Turbinenschaufeln |
CN109415939A (zh) * | 2016-05-17 | 2019-03-01 | 通用电气公司 | 用于减轻转子弓弯的方法和*** |
CN109415939B (zh) * | 2016-05-17 | 2021-11-12 | 通用电气公司 | 用于减轻转子弓弯的方法和*** |
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