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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- JP
- Japan
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- thrust
- expansion turbine
- bearing
- pressure
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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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- Thermal Sciences (AREA)
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- 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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