JPS62294701A - 膨張タ−ビンのスラスト制御装置 - Google Patents
膨張タ−ビンのスラスト制御装置Info
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- JPS62294701A JPS62294701A JP62131220A JP13122087A JPS62294701A JP S62294701 A JPS62294701 A JP S62294701A JP 62131220 A JP62131220 A JP 62131220A JP 13122087 A JP13122087 A JP 13122087A JP S62294701 A JPS62294701 A JP S62294701A
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- Japan
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- thrust
- expansion turbine
- bearing
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 229910000897 Babbitt (metal) Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/051—Axial thrust balancing
- F04D29/0513—Axial thrust balancing hydrostatic; hydrodynamic thrust bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
- F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/584—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps cooling or heating the machine
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (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】
3、発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
本発明は、膨張タービンに係り、特に運転中スラスト変
動を生じやすい高圧膨張タービンのスラ〔従来の技術〕 空気分離装置等の寒冷発生用として使用される膨張ター
ビンは、プラントの常温状態から極低温状態まで広い運
転条件において使用される。従って、各運転条件におい
て膨張タービンの出入口の圧力、温度が変化するため、
膨張タービンの回転体(インペラー、回転軸等)に作用
するスラスト負荷も変化する。したがって、このスラス
ト負荷を十分支えることのできるスラスト軸受が膨張タ
ービンに組込まれる必要がある。
動を生じやすい高圧膨張タービンのスラ〔従来の技術〕 空気分離装置等の寒冷発生用として使用される膨張ター
ビンは、プラントの常温状態から極低温状態まで広い運
転条件において使用される。従って、各運転条件におい
て膨張タービンの出入口の圧力、温度が変化するため、
膨張タービンの回転体(インペラー、回転軸等)に作用
するスラスト負荷も変化する。したがって、このスラス
ト負荷を十分支えることのできるスラスト軸受が膨張タ
ービンに組込まれる必要がある。
一般に、フルシュラウド付インペラーをもつ膨張タービ
ンでは、回転体に作用する軸スラストは第1図に示すよ
うにインペラーの前面と背面の圧力及びこの圧力が作用
する受圧面積の割合により計算される。(機械工学便覧
改訂5版P9−44)F=PI X’A、+P2 XA
2 P3 XA3−P4 ×Aa −−−−(1)ここに
F2回転軸に作用するスラストp、=インペラー人口
圧力 p2=インペラー出口圧力 P、、P、=インペラー背面圧力 A、〜A4=圧力P1〜P4の作用する受圧面積 受圧面積A、〜A4はインペラー形状によって決まるも
のであるが、p、、p4の圧力は膨張タービンの運転条
件によって変動するものである。
ンでは、回転体に作用する軸スラストは第1図に示すよ
うにインペラーの前面と背面の圧力及びこの圧力が作用
する受圧面積の割合により計算される。(機械工学便覧
改訂5版P9−44)F=PI X’A、+P2 XA
2 P3 XA3−P4 ×Aa −−−−(1)ここに
F2回転軸に作用するスラストp、=インペラー人口
圧力 p2=インペラー出口圧力 P、、P、=インペラー背面圧力 A、〜A4=圧力P1〜P4の作用する受圧面積 受圧面積A、〜A4はインペラー形状によって決まるも
のであるが、p、、p4の圧力は膨張タービンの運転条
件によって変動するものである。
従って高圧力のプロセスガスを処理する膨張タービンで
は、低圧から高圧まで運転条件があるため運転条件によ
り軸スラストが大きく変化する。
は、低圧から高圧まで運転条件があるため運転条件によ
り軸スラストが大きく変化する。
膨張タービンで発生する軸スラストの大きさは、前述の
(1)式で示されるようにインペラー背面圧力と前面圧
力の差によって決まる。この圧力差は運転条件により変
動し、特に、高圧力のプロセスガスを処理する膨張ター
ビンではこの変動値が大きく、スラスト軸受の負荷容量
を大きくする必要があった。なお、この種の装置として
関連するものには、例えば特公昭46−3209号、実
開昭49−127601号、実開昭55−102005
号等が挙げられる。
(1)式で示されるようにインペラー背面圧力と前面圧
力の差によって決まる。この圧力差は運転条件により変
動し、特に、高圧力のプロセスガスを処理する膨張ター
ビンではこの変動値が大きく、スラスト軸受の負荷容量
を大きくする必要があった。なお、この種の装置として
関連するものには、例えば特公昭46−3209号、実
開昭49−127601号、実開昭55−102005
号等が挙げられる。
上記従来技術は、高負荷容量のスラスト軸受を必要とす
るので、軸受損失の増大、軸受潤滑油量の増大、また動
力回収型膨張タービンでは回収電力量の減少を生ずるな
どの欠点があった。
るので、軸受損失の増大、軸受潤滑油量の増大、また動
力回収型膨張タービンでは回収電力量の減少を生ずるな
どの欠点があった。
本発明の目的は、膨張タービンにおいて、どのような運
転条件においても回転軸に作用するスラストを一定範囲
内に保持するスラスト制御装置を提供することにある。
転条件においても回転軸に作用するスラストを一定範囲
内に保持するスラスト制御装置を提供することにある。
上記目的は、スラスト軸受の温度を検出してインペラー
背面の圧力を制御することにより、達成される。
背面の圧力を制御することにより、達成される。
インペラー背面の圧力を制御することにより、インペラ
ーで発生する軸スラストを一定範囲内ニ保持することが
でき、スラスト軸受の負荷容量を小さくすることができ
る。
ーで発生する軸スラストを一定範囲内ニ保持することが
でき、スラスト軸受の負荷容量を小さくすることができ
る。
以下、本発明の一実施例を第2図により説明する0図に
おいて、スクロールlのプロセスガスは、ノズル2を通
り断熱膨張して噴流ガスとなり、インペラー3へ入りイ
ンペラー3を回転させた後ディフューザー4へ流れる。
おいて、スクロールlのプロセスガスは、ノズル2を通
り断熱膨張して噴流ガスとなり、インペラー3へ入りイ
ンペラー3を回転させた後ディフューザー4へ流れる。
インペラー3の前面出口部にはラビリンス5を設け、プ
ロセスガスのショートパスを防止している。また、・イ
ンペラー3の背面外周部にラビリンス6、内周部にラビ
リンス7を設け、このラビリンス6.7に囲まれる部分
は背面圧力室8となっている。背面圧力室8とスクロー
ル1部およびインペラ−3出口部とはそれぞれ途中にコ
ントロール弁10.11を設けたライン14.15で連
絡されている。また、スラスト軸受16には、負荷側と
反負荷側にそれぞれスラスト軸受メタルの温度を;1l
tl定する温度計12゜13を設け、この温度計12.
13からの信号によりコントロール弁10.11を作動
させるもので、作動の条件は、SAK l’l計12の
1(1に度−ヒ限でコントロール弁11が開き、また、
温度計13の作動によりコントロール弁10を開くよう
になっている。しかして、温度計12からの信号により
コンがライン15よりインペラ−3出口部へ送出され、
温度計13からの信号によりコントロール弁10が開く
と、スクロール1部からのガスがライン14より背面圧
力室8内に流入されるため、インペラー3部で発生する
軸スラストを一定範囲内に保持することができる。
ロセスガスのショートパスを防止している。また、・イ
ンペラー3の背面外周部にラビリンス6、内周部にラビ
リンス7を設け、このラビリンス6.7に囲まれる部分
は背面圧力室8となっている。背面圧力室8とスクロー
ル1部およびインペラ−3出口部とはそれぞれ途中にコ
ントロール弁10.11を設けたライン14.15で連
絡されている。また、スラスト軸受16には、負荷側と
反負荷側にそれぞれスラスト軸受メタルの温度を;1l
tl定する温度計12゜13を設け、この温度計12.
13からの信号によりコントロール弁10.11を作動
させるもので、作動の条件は、SAK l’l計12の
1(1に度−ヒ限でコントロール弁11が開き、また、
温度計13の作動によりコントロール弁10を開くよう
になっている。しかして、温度計12からの信号により
コンがライン15よりインペラ−3出口部へ送出され、
温度計13からの信号によりコントロール弁10が開く
と、スクロール1部からのガスがライン14より背面圧
力室8内に流入されるため、インペラー3部で発生する
軸スラストを一定範囲内に保持することができる。
スラスト軸受の使用限界は、一般に軸受メタルの温度に
よって判定することができ、高負荷のスラストがスラス
ト軸受に作用すると、軸受部での損失が増大し軸受メタ
ルの温度が上昇する。この軸受温度の限界は、軸受メタ
ルの材質、潤滑油の種類等により決定されるそれぞれの
軸受に固有の11CIとなる。したがって、軸受メタル
の使用温度限界を事前に把握し、この使用温度限界を越
えないように温度計12.13の上限値を設定しておく
ことにより、任意のスラスト軸受+受を膨張タービンに
組込むことができ、かつ、スラスト負荷を一定範囲内に
制御することができる。
よって判定することができ、高負荷のスラストがスラス
ト軸受に作用すると、軸受部での損失が増大し軸受メタ
ルの温度が上昇する。この軸受温度の限界は、軸受メタ
ルの材質、潤滑油の種類等により決定されるそれぞれの
軸受に固有の11CIとなる。したがって、軸受メタル
の使用温度限界を事前に把握し、この使用温度限界を越
えないように温度計12.13の上限値を設定しておく
ことにより、任意のスラスト軸受+受を膨張タービンに
組込むことができ、かつ、スラスト負荷を一定範囲内に
制御することができる。
〔発明の効果〕、
本発明によれば、スラスト軸受の負荷容量が任意に設定
できるため、膨張タービンに適したスラスト軸受を設計
することができ、スラスト軸受のコンパクト化、軸受損
失の減少および軸受潤油量の減少に効果がある。さらに
、動力回収型膨張タービンでは回収電力量の増大が図れ
るという効果がある。
できるため、膨張タービンに適したスラスト軸受を設計
することができ、スラスト軸受のコンパクト化、軸受損
失の減少および軸受潤油量の減少に効果がある。さらに
、動力回収型膨張タービンでは回収電力量の増大が図れ
るという効果がある。
第1図はインペラー断面とインペラーに作用する圧力の
種類を示す説明図、第2図は本発明の一実施例を示す断
面図である。 1−−−−−−スクロール、2−−−−−−ノズル、3
−−−−−−インペラー、4−−一−−−ディフュー
ザー、5〜7−−−−−−ラビリンス、8−−−−−一
背面圧力室、10 、11−−−−−−コントロール弁
、12.13−一−−−一温度計、14 、15−一−
−−−ライン、113−−−オl囚 第2図
種類を示す説明図、第2図は本発明の一実施例を示す断
面図である。 1−−−−−−スクロール、2−−−−−−ノズル、3
−−−−−−インペラー、4−−一−−−ディフュー
ザー、5〜7−−−−−−ラビリンス、8−−−−−一
背面圧力室、10 、11−−−−−−コントロール弁
、12.13−一−−−一温度計、14 、15−一−
−−−ライン、113−−−オl囚 第2図
Claims (1)
- 1、スラスト軸受によって支持された回転軸と、該回転
軸の軸端に設けたインペラーと、該インペラーにスクロ
ール部よりプロセスガスを供給するノズルを備えた膨張
タービンにおいて、前記インペラーの背面に背面圧力室
を設け、該背面圧力室と前記スクロール部およびインペ
ラー出口部とをそれぞれコントロール弁を介して連絡し
たラインを設け、前記スラスト軸の温度を検出して前記
コントロール弁を作動する温度計を設けたことを特徴と
する膨張タービンのスラスト制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62131220A JPS62294701A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 膨張タ−ビンのスラスト制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62131220A JPS62294701A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 膨張タ−ビンのスラスト制御装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17290483A Division JPS6065201A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | 膨張タ−ビンのスラスト制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62294701A true JPS62294701A (ja) | 1987-12-22 |
JPH0316481B2 JPH0316481B2 (ja) | 1991-03-05 |
Family
ID=15052841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62131220A Granted JPS62294701A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 膨張タ−ビンのスラスト制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62294701A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0626301A (ja) * | 1992-07-08 | 1994-02-01 | Kobe Steel Ltd | 膨張タービン |
EP1281836A2 (de) * | 2001-08-03 | 2003-02-05 | Atlas Copco Energas Gmbh | Turbomaschine |
US6729858B2 (en) * | 2001-09-25 | 2004-05-04 | Lg Electronics Inc. | Thrust bearing cooling unit for a turbo compressor |
EP1541803A2 (de) * | 2003-12-11 | 2005-06-15 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG | Anordnung zur Lagerentlastung in einer Gasturbine |
EP3348839A1 (en) * | 2017-01-11 | 2018-07-18 | LG Electronics Inc. | Turbo compressor |
-
1987
- 1987-05-29 JP JP62131220A patent/JPS62294701A/ja active Granted
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0626301A (ja) * | 1992-07-08 | 1994-02-01 | Kobe Steel Ltd | 膨張タービン |
EP1281836A2 (de) * | 2001-08-03 | 2003-02-05 | Atlas Copco Energas Gmbh | Turbomaschine |
EP1281836A3 (de) * | 2001-08-03 | 2004-01-28 | Atlas Copco Energas Gmbh | Turbomaschine |
US6729858B2 (en) * | 2001-09-25 | 2004-05-04 | Lg Electronics Inc. | Thrust bearing cooling unit for a turbo compressor |
EP1541803A2 (de) * | 2003-12-11 | 2005-06-15 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG | Anordnung zur Lagerentlastung in einer Gasturbine |
EP1541803A3 (de) * | 2003-12-11 | 2006-05-24 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG | Anordnung zur Lagerentlastung in einer Gasturbine |
EP3348839A1 (en) * | 2017-01-11 | 2018-07-18 | LG Electronics Inc. | Turbo compressor |
CN110192039A (zh) * | 2017-01-11 | 2019-08-30 | Lg电子株式会社 | 涡轮压缩机 |
US10605251B2 (en) | 2017-01-11 | 2020-03-31 | Lg Electronics Inc. | Turbo compressor |
CN110192039B (zh) * | 2017-01-11 | 2020-10-16 | Lg电子株式会社 | 涡轮压缩机 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0316481B2 (ja) | 1991-03-05 |
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