JP2017141782A - Blower and operation method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばボイラからの排ガスのように常温と異なる温度の作動流体を送風する送風機およびその運転方法に関するものである。 The present invention relates to a blower that blows a working fluid having a temperature different from room temperature, such as exhaust gas from a boiler, and an operation method thereof.
例えばボイラからの排ガスを通風させるための設備として送風機が知られている(特許文献1及び特許文献2)。このような送風機は、例えば軸流ファンとされており、外筒と内筒との間に形成された主流路に排ガスを流すようになっている。 For example, a blower is known as equipment for passing exhaust gas from a boiler (Patent Document 1 and Patent Document 2). Such a blower is, for example, an axial fan, and exhaust gas flows through a main channel formed between the outer cylinder and the inner cylinder.
図6に示すように、軸流ファンとされた送風機は、外筒101と内筒102とを備え、共通軸線を有する外筒101と内筒102との間の主流路MFに排ガスが流されるようになっている。外筒101と内筒102は、軸方向が略水平方向になるように設置されている。内筒102内には、翼車103と、翼車103が一端部に取り付けられた主軸104、主軸104を回転可能に支持する2つの主軸受105a,105bと、主軸104に固定されたカウンターウェイト106と、中間軸107とが設けられている。主軸104と中間軸107との間には、これら軸間のたわみ変形を許容する第1たわみ軸継手108が設けられている。
As shown in FIG. 6, the blower that is an axial fan includes an
2つの主軸受105a,105bは、軸受箱118内に収容されている。軸受箱118は、軸受台119によって内筒102内にて鉛直下方から支持されている。片持ち支持された翼車103が鉛直下方に倒れ込むモーメントを受けるために、主軸受105a,105bが2つとされている。
The two
カウンターウェイト106は、片持ち支持された翼車103の主軸受105a,105bを中心とするモーメントに対抗するために設けられている。カウンターウェイト106の荷重方向が矢印C1で示されている。
The
中間軸107の他端(同図において右端)には、モータ軸109が第2たわみ軸継手110を介して接続されている。モータ軸109は、電動機であるモータ111によって回転駆動されるようになっている。モータ軸109は、通常は2つのモータ軸受112a,112bによって回転可能に支持されている。
A
モータ111及びモータ軸109は、内筒102内に収容されておらず、内筒102及び外筒101の外側とされた大気中に設置されている。
モータ111は、基礎B上に設置されている。外筒101は、複数の脚部114を介して基礎B上に設置されている。内筒102は、複数の支持翼113を介して、外筒101に対して固定されている。
The
The
翼車103の周囲には、複数の動翼115が設けられている。動翼115が主軸104の中心軸線CL1回りに回転することによって、排ガスの流れが形成される。動翼115の下流側には、静翼116が設けられている。
Around the
図6に示したように、運転前の冷態時には、モータ軸109、中間軸107、主軸104の中心軸線が一致し、中心軸線CL1は外筒101と内筒102の軸方向と平行になるように組み立てられている。
これに対して、運転中には90℃〜200℃といった高温の排ガスが主流路MFに流れるため、図7のような温態時には熱変形が生じる。具体的には、同図に示されているように、高温の排ガスが流れるため外筒101及び内筒102は温度上昇して熱変形し、全体が鉛直上方側(図7の上側)に変位する。一方、モータ111及びモータ軸109は、外筒101及び内筒102の外側で大気に曝されているため温度上昇せず、熱変形しない。したがって、内筒102内にて鉛直下方側から支持されている軸受箱118内に収容された主軸受105a,105bは、外筒101及び内筒102の熱変形とともに鉛直上方側に変位する一方で、熱変形の影響を受けないモータ軸109は変位しない。すなわち主軸104の中心軸線CL1は鉛直上方側へ変位する一方で、モータ軸109の中心軸線CL2は変位しない。これにより、主軸104の中心軸線CL1とモータ軸109の中心軸線CL2とがずれてミスアライメント(偏角)が中間軸107の軸方向前後で生じ、送風機の運転継続に支障が生じる可能性がある。図7では、中心軸線CL1,CL2間のミスアライメントが角度θで示されている。
As shown in FIG. 6, during the cold state before operation, the central axes of the
On the other hand, during operation, since high-temperature exhaust gas of 90 ° C. to 200 ° C. flows into the main flow path MF, thermal deformation occurs during the warm state as shown in FIG. Specifically, as shown in the figure, since the exhaust gas flows at a high temperature, the
図7のように中心軸線CL1,CL2間にミスアライメントが生じたとしても、中間軸107の両端に第1たわみ軸継手108及び第2たわみ軸継手110が設けられているため、熱変形による変位を吸収して、主軸104の中心軸線CL1は水平を維持したままとされる。これにより、主流路MFに高温の排ガスが流れる場合であっても、熱変形を吸収して運転を継続することができる。
Even if misalignment occurs between the central axes CL1 and CL2 as shown in FIG. 7, the first
しかし、上記構成では以下の課題が存在する。
動翼115が取り付けられた翼車103を一端部に取り付けられた主軸104の変位を生じないように確実に支持することを優先して、主軸受105a,105bが2つとされているので、コストが増大するとともに、軸受箱118が大型化して、軸方向の寸法が増大する。
カウンターウェイト106を設置する必要があるため、コストが増大するとともに、軸方向の寸法が増大する。
たわみ軸継手108,110が2つとされているので、コストが増大する。
However, the following problems exist in the above configuration.
Since there are two
Since it is necessary to install the
Since there are two
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、運転中に主軸とモータ軸(駆動機軸)との間でミスアライメントが生じても、コストの増大を招かない簡便な構成で運転を継続できる送風機およびその運転方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and has a simple configuration that does not cause an increase in cost even if misalignment occurs between the main shaft and the motor shaft (drive shaft) during operation. It aims at providing the air blower which can continue driving | running, and its operating method.
上記課題を解決するために、本発明の送風機およびその運転方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる送風機は、複数の動翼が取り付けられた翼車と、該翼車が一端部に取り付けられた主軸と、該主軸を回転可能に支持する1つの軸受と、前記主軸の他端部に対して一端部が取り付けられた中間軸と、該中間軸の他端部に取り付けられた駆動機軸と、該駆動機軸を回転させる駆動機とを備え、運転中には、運転前に比べて、前記主軸の中心軸線と前記駆動機軸側の中心軸線との間にミスアライメントが生じる送風機であって、前記主軸と前記中間軸とを剛に接続する固定軸継手と、前記中間軸と前記駆動機軸とを前記ミスアライメントを許容して接続するたわみ軸継手とを備えていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the blower and the operation method thereof according to the present invention employ the following means.
That is, the blower according to the present invention includes an impeller to which a plurality of moving blades are attached, a main shaft to which the impeller is attached to one end, a single bearing that rotatably supports the main shaft, and the main shaft. An intermediate shaft having one end attached to the other end, a drive shaft attached to the other end of the intermediate shaft, and a drive device that rotates the drive shaft. Compared to the above, the blower in which misalignment occurs between the central axis of the main shaft and the central axis on the drive shaft side, the fixed shaft coupling rigidly connecting the main shaft and the intermediate shaft, and the intermediate shaft And a flexible shaft coupling that allows the misalignment to be connected.
本発明者等は種々検討した結果、複数の動翼が取り付けられた翼車が一端部に取り付けられた主軸の中心軸線について、外筒または内筒の軸線方向となるように維持する条件を緩和するという新しい発想に帰着した。これにより、主軸を1つの軸受で支持することにより、軸受の個数を最小限に抑えて軸受箱が小型化し、軸方向長さを短くできるとともにコストを低減することができる。
1つの軸受で主軸を支持することに伴い、軸受を中心として、主軸の一端部に固定された翼車と動翼の荷重によるモーメントが発生する。本発明では、これに対抗するモーメントを発生する質量体として、中間軸の荷重を用いることとして、モーメントを受けるようにした。具体的には、主軸と中間軸とを剛に接続する固定軸継手によって中間軸を主軸と一体的に接続することで、モーメントを発生する質量として中間軸を加えることとした。これにより、カウンターウェイトを軸受よりも中間軸側に設ける必要がない。さらに、カウンターウェイトを省略できるので、軸方向長さを短くすることができ、コストを低減することができる。
一方、中間軸と駆動機軸とをミスアライメントを許容して接続するたわみ軸継手を採用することにより、駆動機軸はモーメントを発生する質量としては主として考慮しないこととした。ただし、たわみ軸継手を採用することにより、運転中には、運転前に比べて、主軸側の温度と駆動機軸側の温度との相違によって、主軸の中心軸線と駆動機軸側の中心軸線との間にミスアライメントが生じる状態であっても、ミスアライメントを許容して運転を継続することができる。
たわみ軸継手は、中間軸と駆動機軸との間に設けるだけで中心軸線のずれを吸収することができるので、主軸と中間軸との間に設けた固定軸継手に代えてたわみ軸継手を採用する必要がない。これにより、たわみ軸継手の数量を低減することができるので、コストを低減することができる。
As a result of various studies, the present inventors relaxed the condition of maintaining the central axis of the main shaft attached to one end of the impeller to which a plurality of moving blades are attached so as to be in the axial direction of the outer cylinder or the inner cylinder. I came back to the new idea of doing. Thus, by supporting the main shaft with a single bearing, the number of bearings can be minimized, the bearing box can be downsized, the axial length can be shortened, and the cost can be reduced.
As the main shaft is supported by one bearing, a moment due to the load of the impeller and the moving blade fixed to one end of the main shaft is generated around the bearing. In the present invention, the moment is received by using the load of the intermediate shaft as a mass body that generates a moment to counter this. Specifically, the intermediate shaft is added as a mass generating moment by connecting the intermediate shaft integrally with the main shaft by a fixed shaft joint that rigidly connects the main shaft and the intermediate shaft. Thereby, it is not necessary to provide the counterweight on the intermediate shaft side with respect to the bearing. Furthermore, since the counter weight can be omitted, the axial length can be shortened, and the cost can be reduced.
On the other hand, by adopting a flexible joint that connects the intermediate shaft and the drive shaft with allowance for misalignment, the drive shaft is not mainly considered as a mass generating moment. However, by adopting a flexible shaft coupling, during operation, the difference between the temperature on the main shaft side and the temperature on the driving machine shaft side between the main shaft and the central axis on the driving machine shaft side during operation is different. Even in a state where misalignment occurs in between, the misalignment is allowed and the operation can be continued.
Since the flexible shaft coupling can absorb the deviation of the central axis simply by providing it between the intermediate shaft and the drive shaft, a flexible shaft coupling is used instead of the fixed shaft coupling provided between the main shaft and the intermediate shaft. There is no need to do. Thereby, since the quantity of a flexible shaft coupling can be reduced, cost can be reduced.
さらに、本発明の送風機では、前記翼車側の前記軸受を中心とするモーメントと、前記中間軸側の前記軸受を中心とするモーメントとが所定範囲内で釣り合っていることを特徴とする。 Furthermore, in the blower of the present invention, a moment centering on the bearing on the impeller side and a moment centering on the bearing on the intermediate shaft side are balanced within a predetermined range.
軸受を中心とするモーメントを所定範囲内で釣り合わせることで、カウンターウェイトを設けなくても安定した運転が可能となる。モーメントの釣り合わせ方としては、例えば、中間軸の直径を変えて質量を調整することが好ましい。ここで、軸受の中心とは、より具体的には、軸受の軸線方向における中心であり、かつ軸受によって支持される主軸の回転中心を意味する。
なお、モーメントが所定範囲内で釣り合うとは、厳密な意味でモーメントが釣り合うことを意味しているのではなく、たわみ軸継手が変形する際にたわみ軸継手に負荷される荷重が、許容荷重内になるように調整されていればよいことを意味する。
By balancing the moment centered on the bearing within a predetermined range, stable operation is possible without providing a counterweight. As a method of balancing moments, for example, it is preferable to adjust the mass by changing the diameter of the intermediate shaft. Here, the center of the bearing means more specifically the center in the axial direction of the bearing and the center of rotation of the main shaft supported by the bearing.
Note that the moment balance within the specified range does not mean that the moment is balanced in a strict sense. It means that it has only to be adjusted to become.
さらに、本発明の送風機では、各前記動翼を包囲して主流路を形成する外筒と、該外筒内に設けられ、前記翼車、前記主軸、前記軸受、前記中間軸、前記固定軸継手および前記たわみ軸継手の少なくとも一部を収容する内筒とを備え、前記内筒には、前記たわみ軸継手に向けて外気を導入するための開口部が形成されていることを特徴とする。 Further, in the blower of the present invention, an outer cylinder that surrounds each of the moving blades to form a main flow path, and is provided in the outer cylinder, the impeller, the main shaft, the bearing, the intermediate shaft, and the fixed shaft A coupling and an inner cylinder that accommodates at least a part of the flexible shaft coupling, and the inner cylinder is formed with an opening for introducing outside air toward the flexible shaft coupling. .
外筒と内筒との間に形成された領域に主流路が形成され、動翼の作用によって送風が行われる。
たわみ軸継手に向けて外気を導入する開口部を内筒に形成することとした。これにより、外気の流れでたわみ軸継手の風損による温度上昇を抑制し強度を維持できる。また、たわみ軸継手に例えば煤塵等の汚染物が付着することを防止できる。
たわみ軸継手を通過した外気は、例えば、内筒と動翼の隙間を通り主流路へと導かれる。これにより、排ガスからの熱影響で温度が上昇する中間軸を外気の流れで冷却するので、熱膨張変位が抑制されて、たわみ軸継手への変形負荷を軽減することができる。
A main flow path is formed in a region formed between the outer cylinder and the inner cylinder, and air is blown by the action of the moving blade.
An opening for introducing outside air toward the flexible shaft joint is formed in the inner cylinder. Thereby, the temperature rise by the windage loss of a flexible shaft coupling with the flow of outside air is suppressed, and strength can be maintained. Moreover, it is possible to prevent contaminants such as dust from adhering to the flexible shaft coupling.
The outside air that has passed through the flexible shaft joint is guided to the main flow path through the gap between the inner cylinder and the moving blade, for example. As a result, the intermediate shaft whose temperature rises due to the heat effect from the exhaust gas is cooled by the flow of outside air, so that the thermal expansion displacement is suppressed and the deformation load on the flexible shaft joint can be reduced.
さらに、本発明の送風機では、各前記動翼の外周側先端面には、前記軸受の中心から見て同一の半径となる凸曲面が形成され、前記外筒の内周には、前記動翼の前記外周側先端面が通過する位置に、前記凸曲面に所定の隙間を介して対応する凹曲面が形成されていることを特徴とする。 Further, in the blower of the present invention, a convex curved surface having the same radius as viewed from the center of the bearing is formed on the outer peripheral side tip surface of each of the moving blades, and the moving blade is provided on the inner periphery of the outer cylinder. A concave curved surface corresponding to the convex curved surface through a predetermined gap is formed at a position through which the outer peripheral side front end surface passes.
動翼は、軸受を支持点として片持ち支持された翼車に取り付けられているので、動翼の外周側先端は、軸受を中心とするモーメントによって軸受の中心を回転中心として変位する。そこで、動翼の外周側先端面に、軸受の中心から見て同一の半径となる凸曲面を形成し、外筒の内周で動翼の外周側先端面が通過する位置に、凸曲面に対応する凹曲面を形成することとした。これにより、初期設置時点から動翼の外周側先端と外筒の内周との間に干渉防止の隙間を設ける必要がなくなるので、動翼が取り付けられた翼車が軸受の中心回りに変位しても、外筒の内周との間の隙間が大きく変化することがない。このように、動翼の外周側先端と外筒の内周との間の隙間から漏れる流体を可及的に少なくできるので、送風機の効率を向上させるとともに、運転可能な吐出圧力の上限も高く保つことができる。 Since the rotor blade is attached to an impeller that is cantilevered with the bearing as a support point, the outer peripheral end of the rotor blade is displaced about the center of the bearing as a center of rotation by a moment about the bearing. Therefore, a convex curved surface having the same radius as viewed from the center of the bearing is formed on the outer peripheral end surface of the rotor blade, and the convex curved surface is formed at a position where the outer peripheral end surface of the rotor blade passes on the inner periphery of the outer cylinder. A corresponding concave curved surface was formed. This eliminates the need to provide an interference prevention gap between the outer peripheral tip of the rotor blade and the inner periphery of the outer cylinder from the initial installation point, so that the impeller to which the rotor blade is attached is displaced around the center of the bearing. However, the gap between the inner periphery of the outer cylinder does not change greatly. As described above, since the fluid leaking from the gap between the outer peripheral tip of the rotor blade and the inner periphery of the outer cylinder can be reduced as much as possible, the efficiency of the blower is improved and the upper limit of the operable discharge pressure is also increased. Can keep.
また、本発明の送風機の運転方法は、複数の動翼が取り付けられた翼車と、該翼車が一端部に取り付けられた主軸と、該主軸を回転可能に支持する1つの軸受と、前記主軸の他端部に対して一端部が取り付けられた中間軸と、該中間軸の他端部に取り付けられた駆動機軸と、該駆動機軸を回転させる駆動機とを備えた送風機の運転方法であって、運転中に、運転前に比べて、前記主軸の中心軸線と前記駆動機軸側の中心軸線との間にミスアライメントが生じた場合に、前記主軸と前記中間軸とを固定軸継手によって剛に接続した上で、前記中間軸と前記駆動機軸とをたわみ軸継手によって前記ミスアライメントを許容した状態で運転を行うことを特徴とする。 Further, the blower operating method of the present invention includes an impeller to which a plurality of moving blades are attached, a main shaft to which the impeller is attached at one end, a single bearing that rotatably supports the main shaft, A fan operating method comprising an intermediate shaft having one end attached to the other end of the main shaft, a drive shaft attached to the other end of the intermediate shaft, and a drive for rotating the drive shaft. When misalignment occurs between the central axis of the main shaft and the central axis on the drive shaft side during operation, compared to before operation, the main shaft and the intermediate shaft are connected by a fixed shaft joint. After the rigid connection, the intermediate shaft and the drive shaft are operated in a state where the misalignment is allowed by a flexible shaft joint.
軸受を1つとした上で翼車のカウンターウェイトとして中間軸を用いるようにして、中間軸の駆動機側に1つのたわみ軸継手を設けて主軸と駆動機軸との間のミスアライメントを許容するようにしたので、簡便な構成にて軸方向寸法を低減できるとともにコストを低減することができる。 In order to allow misalignment between the main shaft and the drive shaft by providing a single shaft joint on the drive side of the intermediate shaft by using an intermediate shaft as the counterweight of the impeller with a single bearing. Therefore, the axial dimension can be reduced with a simple configuration, and the cost can be reduced.
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
図1に示すように、送風機1は、例えば90℃〜200℃とされたボイラからの排ガスを送風する軸流とされた1段の動翼12を備えた1段型軸流ガスファンである。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the blower 1 is a one-stage axial flow gas fan including a single-
送風機1は、外筒3と内筒5とを備えている。なお、本実施形態では、外筒3と内筒5の軸線方向が水平方向になるように設置されたものを一例として説明するが、軸線方向が水平方向に対して傾斜されて設置されてもよく、このような構成でも同様の効果を得ることができる。
The blower 1 includes an
外筒3は、基礎B上に、複数の支持脚7を介して固定されている。外筒3は、図1のように側面視した場合に、概略L字形とされている。外筒3の一端には、鉛直上部側に向いて開口する入口部3aが設けられており、外筒3の他端には水平方向に向いて開口する出口部3bが設けられている。したがって、入口部3aから流入した排ガスは、矢印A1で示すように、鉛直下方側へ向けて流れた後に、水平方向へ向きを変えて、出口部3bから流出する。
The
内筒5は、水平方向に延在した状態で外筒3内にその大部分が収容されている。内筒5は、外筒3の中心軸線と同一となるように配置されている。内筒5と外筒3との間の領域が主流路MFとなり、高温とされた排ガスが流れる。内筒5は、外筒3との間に設けられた複数の支持翼9によって支持されている。本実施形態では、軸方向(図において水平方向)に離れた2箇所に支持翼9が設けられている。また、図2に示すように、支持翼9は、等角度間隔で半径方向に延在して複数個(図2では8個)設けられている。
排ガス流れの上流側に位置する内筒5の一端5aは、外筒3から外方に突出している。これにより、外筒3の外側(大気側)に配置したモータ(駆動機)10から回転動力が得られるようになっている。
Most of the
One
モータ10は、電動機とされており、基礎B上に設置されている。モータ10は、図示しない電力系統から供給された電力によってモータ軸(駆動機軸)18を回転駆動する。モータ軸18は、モータ10内に設けられた2つのモータ軸受20a,20bによって回転自在に支持されている。モータ10はモータ10単独でもモータ軸を支持できるようになっており、2つのモータ軸受20a,20bは、モータ軸18の軸方向に間隔を空けて設けられている。冷態時には、モータ軸18の中心軸線CL2は、外筒3の軸戦方向と一致している。
The
モータ軸18の先端には、モータ軸18よりも大径とされた接続軸22が固定されている。接続軸22は、内筒5の一端壁5bに形成された孔に挿通されており、接続軸22を境にして、モータ10側(図1において右側)が内筒5の外部となり、翼車14側(図1において左側)が内筒5の内部となる。
A connecting
接続軸22は、たわみ軸継手24を介して、中間軸26に接続されている。
たわみ軸継手24は、中間軸26の中心軸線CL1と、接続軸22及びモータ軸18の中心軸線CL2とが相対的に傾いてミスアライメント(偏角)が生じても、このミスアライメントを許容して回転を伝達できる軸継手となっている。たわみ軸継手24としては、フランジ間に複数の薄板を積層して接続したフランジ型フレキシブルエレメントが採用され、例えば、市販品として入手可能なフレキシング・カップリングが用いられる。
The connecting
The
たわみ軸継手24は、内筒5内に形成したシールボックス36内に配置されている。シールボックス36のモータ10側壁部すなわち内筒5の一端壁5bには、外気である空気とされたシールエアを外部から導入するためのシール用孔部(開口部)38が形成されている。シールエアは、このシール用孔部38からシールボックス36内に導入される(矢印A2参照)。また、シールエアは、接続軸22と内筒5の一端壁5bとの隙間からもシールボックス36内に導入される(矢印A3参照)。
このようにシールエアが導入されることにより、シールボックス36内でのたわみ軸継手24の回転によって発生する風損による温度上昇が抑制され、たわみ軸継手24の強度や寿命が維持され、低下が抑制されるので好ましい。また、シールエアが導入されることにより、たわみ軸継手24に例えばシールボックス36内で蓄積した煤塵等の汚染物の付着を防止して、たわみ軸継手24の性能が維持されるので好ましい。
The flexible shaft joint 24 is disposed in a
By introducing the seal air in this way, the temperature rise due to the windage loss caused by the rotation of the
シールボックス36の翼車14側壁部40には、冷却孔42が形成されている。この冷却孔42を介して、シールボックス36内の空気(シールエア)が中間軸26側(図において左側)へと流れる。この空気(シールエア)の流れによって、中間軸26が冷却されることになる。これにより、排ガスからの熱影響で温度が上昇する中間軸26が冷却されるので、熱膨張変位が抑制されて、たわみ軸継手24への変形負荷を軽減することができ、たわみ軸継手24の強度や寿命が維持され、低下が抑制されるので好ましい。
A
中間軸26の一端部(図において左端部)には、固定軸継手28を介して主軸16が接続されている。固定軸継手28は、フランジ間をボルトまたはリーマボルト及びナットを用いて剛に接続する構成とされており、中間軸26と主軸16とを固定する。したがって、中間軸26と主軸16の中心軸線CL1は、運転前の冷態時でも運転中の温態時でも一致する。
The
主軸16は、1つの主軸受30によって回転自在に支持されている。主軸受30は、図4(a)に示されているように、主軸16に対して潤滑剤を介して摺動接触する軸受メタル30aを備えたすべり軸受となっている。ただし、すべり軸受に代えて玉軸受等の転がり軸受を採用しても良い。軸受メタル30aの外周側には、球面座31が設けられている。この球面座31によって、主軸受30の長手軸方向に延在する中心軸線CL1が中心O回りに回転できるようになっている。なお、球面座を用いずに、自動調芯型の玉軸受としても良い。
図1に示すように、主軸受30は、軸受箱32内に配置されている。軸受箱32内は、図示しないが、外筒3の外部から導入された冷却空気によって冷却されるようになっていてもよい。軸受箱32は、鉛直下方側から軸受台34によって支持されている。軸受台34は、内筒5の内周面に対して固定されている。
The
As shown in FIG. 1, the
主軸16の一端側(図において左端側)の先端には、翼車14が固定されている。翼車14は、略円板形状とされており、その外周には半径方向に延在する複数の動翼12が取り付けられている。翼車14の回転中心は、主軸16の中心軸線CL1に一致している。
翼車14は、内筒5内に配置されており、動翼12は、内筒5と外筒3との間の主流路MFに配置されている。翼車14と内筒5との間には所定の隙間が形成されており、この隙間を介して、内筒5内の空気が圧力差によって主流路MFに引き込まれるようになっている。
動翼12の下流側(図において左側)には、半径方向に延在する複数の静翼13が設けられている。静翼13は、内筒5と外筒3との間に固定されている。
An
The
A plurality of
本実施形態では、主軸16の一端側の先端に翼車14が片持ち状態で取り付けられているので、翼車14と動翼12の荷重により、主軸受30を中心とするモーメントが加わる。そして、主軸受30が1つとされているので、主軸受30は主軸受30の中心O周りにモーメントが発生する。したがって、翼車14によるモーメントに対抗してモーメントを受けるように、主軸16に対して固定軸継手28を介して剛に接続された中間軸26による荷重が主軸受30を中心にしたモーメントに加わるようになっている。中間軸26による荷重方向が図1の矢印C2で示されている。また、主軸受30を中心とするモーメントが所定範囲内で釣り合うように、中間軸26の質量が調整されている。具体的には、中間軸26の軸方向寸法を変えずに外径を調整することによって中間軸26の質量を調整する。
ここで、主軸受30を中心とするモーメントが釣り合いバランスするための中間軸26の厳密な質量調整を必要とするものでない。モーメントが釣り合うとは、たわみ軸継手24が変形する際にたわみ軸継手24に負荷される荷重が、許容荷重内になるように調整されていればよいことを意味する。
In the present embodiment, the
Here, strict mass adjustment of the
図4には、各動翼12の外周側の先端形状と、動翼12の先端に対応する位置における外筒3の内周面形状が示されている。
各動翼12の外周側の先端面には、曲面加工により、主軸受30の中心Oから見て同一の半径R1(冷態時)となる凸曲面12aが形成されている。ここで、主軸受30の中心Oとは、具体的には、主軸受30の軸線方向における中心であり、かつ主軸受30によって支持される主軸16の回転中心を意味する。
そして、外筒3の内周面には、曲面加工により、動翼12の先端が通過する位置に、凸曲面12aに所定の隙間をあけて対応する凹曲面3cが形成されている。すなわち、凹曲面3cは、主軸受30の中心Oから見て同一の半径R2(>R1;冷態時)となるように形成されている。凸曲面12aと凹曲面3cとの間隔は、軸方向(同図における左右方向)に略一定とされている。これにより、動翼12が取り付けられた翼車14が主軸受30の中心O回りに変位しても、凸曲面12aと凹曲面3cとの間隔は大きく変化することがない。
このように、初期設置時点から動翼12の外周側先端と外筒3の内周との間に干渉防止の隙間を設ける必要がなくなる。したがって、動翼12の外周側先端と外筒3の内周の凹曲面3cとの間の隙間から漏れる流体を可及的に少なくできるので、送風機の効率を向上させるとともに、運転可能な吐出圧力の上限も高く保つことができる。
FIG. 4 shows the tip shape of the outer peripheral side of each
A convex
A concave
In this way, it is not necessary to provide an interference preventing gap between the outer peripheral side tip of the
次に、上記構成の送風機1の動作について説明する。
運転前の冷態時には、送風機1の全体は外気温度など環境温度に略一致しており、外筒3や内筒5には熱変形が生じない。したがって、図1に示したように、主軸16の中心軸線CL1とモータ軸18の中心軸線CL2とは一致している。
この状態で、モータ10を駆動して、モータ軸18を回転させ、モータ軸18に連結された中間軸26及び主軸16を回転させることによって、翼車14を中心軸線CL1回りに回転させる。これにより、各動翼12が主流路MF内で中心軸線CL1回りに回転し、ボイラ(図示せず)からの排ガスが主流路MF内に引き込まれ、矢印A1方向に流れる。90℃〜200℃とされた高温の排ガスが主流路MF内を流れることによって、外筒3及び内筒5が加熱され、熱伸びが発生する。外筒3及び内筒5の熱伸びが発生すると、図2(a)の冷態時及び(b)の温態時に示すように、外筒3の内径がφDからφD’に増大し(D<D’)、内筒5の内径がφdからφd’に増大する(d<d’)。これにより、外筒3及び内筒5は、熱伸びによって鉛直上方側に変位する。
Next, operation | movement of the air blower 1 of the said structure is demonstrated.
During the cold state before operation, the entire blower 1 substantially matches the environmental temperature such as the outside air temperature, and the
In this state, the
このように、内筒5が鉛直上方側に変位すると、図3に示すように、内筒5に固定された軸受台34に支持された軸受箱32が鉛直上方側に変位するとともに、軸受箱32内の主軸受30も鉛直上方側に変位する。これにより、固定軸継手28で接続された主軸16と中間軸26とは一体的に変位する。一方、モータ軸18は、運転時でも温度上昇がなく中心軸線CL2の変位を生じないが、中間軸26とモータ軸18とはたわみ軸継手24によって接続されているので、モータ軸18は、中間軸26の変位に影響されない。したがって、主軸16及び中間軸26の中心軸線CL1は、排ガスによる加熱の影響を受けないモータ軸18の中心軸線CL2に対して、角度θだけ鉛直上方側に傾きミスアライメント(偏角)が生じる。主軸16の一端側の先端に取り付けた翼車14とこれに取り付けた各動翼12は、中心軸線CL2に対して垂直な方向(本実施形態では鉛直上下方向)から角度θだけ傾斜して回転する。
本実施形態では、中間軸26には軸線方向に所定の長さがあることによって、ミスアライメントの偏角量である角度θが低減され、実際には10分の数°程度に抑えられることになり、たわみ軸継手24には十分に許容可能な変位角度となる。換言すれば、中間軸26の軸方向の長さは、たわみ軸継手24の許容可能な変位角度以内になるような、所定の長さを保有している。
本実施形態の送風機1は、このようなミスアライメントが生じた状態を許容しつつ運転を継続することができる。
Thus, when the
In the present embodiment, since the
The blower 1 of the present embodiment can continue the operation while allowing such a misalignment state.
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、図6で示したように主軸104を2つの主軸受105a,105bで支持するのではなく、主軸16を1つの主軸受30で支持することとしたので、軸受の個数を最小限に抑えて軸受箱32が小型化し、軸方向長さを短くできるとともにコストを低減することができる。
According to this embodiment, there exist the following effects.
In the present embodiment, the
1つの主軸受30で主軸を支持することに伴い、主軸受30回りに、主軸16の先端に固定された翼車14と動翼12の荷重によるモーメントが発生する。このため、翼車14と動翼12によるモーメントに対抗するモーメントを発生する質量体として、中間軸26の荷重を用いることとして、モーメントを受けるようにした。これにより、図6で示したようにカウンターウェイト106を設ける必要がない。さらに、カウンターウェイトを省略できるので、軸方向長さを短くすることができるとともにコストを低減することができる。
As the main shaft is supported by one
中間軸26とモータ軸18との間にたわみ軸継手24を採用することにより、運転中における温態時には、外筒3及び内筒5の熱伸びによって主軸16の中心軸線CL1とモータ軸18の中心軸線CL2とにミスアライメントが生じる状態であっても(図3参照)、継続して運転を行うことができる。
By adopting a
たわみ軸継手24は、中間軸26とモータ軸18との間に設けるだけで中心軸線のずれを吸収することができるので、図6で示したように主軸16と中間軸26との間にたわみ軸継手を採用する必要がない。これにより、たわみ軸継手の数量を低減することができるので、コストを低減することができる。本実施形態では、中間軸26の長さによってミスアライメントの偏角量である角度θが低減されるので、1つのたわみ軸継手24であっても許容可能なミスアライメント量である。
Since the
たわみ軸継手24に向けて外気(空気)を導入するシール用孔部38(図1参照)を内筒5の一端壁5bに形成することとした。これにより、外気の流れでシールボックス36内でのたわみ軸継手24の風損による温度上昇が抑制され、たわみ軸継手24の強度や寿命の低下を抑制する。また、外気の流れでたわみ軸継手24に排ガス由来の煤塵等の汚染物が付着することを防止できる。
たわみ軸継手24を通過した外気(空気)は、例えば、内筒5と動翼12の隙間を通り主流路へと導かれる。これにより、排ガスからの熱影響で温度が上昇する中間軸26を外気の流れで冷却するので、熱伸びによる変位が抑制されて、たわみ軸継手24への変形負荷を軽減することができ、たわみ軸継手24の強度や寿命の低下を抑制することができる。
A sealing hole 38 (see FIG. 1) for introducing outside air (air) toward the flexible shaft joint 24 is formed in the one
The outside air (air) that has passed through the
図4に示したように、動翼12の先端に凸曲面12aを形成し、かつ、外筒3の内周に凹曲面3cを形成することとしたので、図4(a)の冷態時から図4(b)の温態時に変化して外筒3及び内筒5に熱伸びが生じて主軸受30の中心0回りに動翼12が回転しても、動翼12の先端と外筒3との隙間が略一定に保たれる。
これに対して、図5に示すように、動翼12の先端および外筒3の内周面をともに、中心軸線CL1を中心とする円筒面とした場合には、図5(b)のように温態時に熱伸びした場合には動翼12の先端と外筒3の内周面とが接触してしまう場合があるので、図5(a)の冷態時における動翼12の先端と外筒3の内周面との間を初期段階から干渉防止として隙間を大きくとらざるを得ない。この隙間の増大により、隙間から漏れる気体が増加し、送風機効率の低下や、運転可能な吐出圧力の範囲の減少の要因となる。
図4に示した本実施形態では、凸曲面12aと凹曲面3cによって、熱伸びした場合でも隙間が略同等とされるので、隙間を小さく設定することができる。これにより、隙間から漏れる流体を可及的に少なくでき、送風機1の効率を向上させることができる。
As shown in FIG. 4, the convex
On the other hand, as shown in FIG. 5, when the tip of the
In the present embodiment shown in FIG. 4, the convex
なお、本実施形態では、軸流ファンとされた送風機を一例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、遠心ファンとされた送風機にも適用できるものである。
また、外筒3と内筒5とが高温の排ガスによって熱伸びする例を示したが、排ガスに限らず他の作動流体によって熱伸びが生じる場合でもよい。
また、熱伸びによって主軸受30が上昇することとしたが、主軸16の中心軸線CL1とモータ軸18の中心軸線CL2とが相対的に傾く関係であれば本発明を適用できる。例えば、モータ軸18が周囲の温度環境によって熱伸びして主軸16側に対して鉛直上方側に変位する場合でも良い。また基礎Bが、主軸16側とモータ軸18側とが相対的に変動する場合でも良い。
In addition, although this embodiment demonstrated the air blower used as the axial flow fan as an example, this invention is not limited to this, It can apply also to the air blower used as the centrifugal fan.
Moreover, although the
Further, although the
1 送風機
3 外筒
3a 入口部
3b 出口部
3c 凹曲面
5 内筒
5a 一端
5b 一端壁
7 支持脚
9 支持翼
10 モータ(駆動機)
12 動翼
12a 凸曲面
13 静翼
14 翼車
16 主軸
18 モータ軸(駆動機軸)
20a モータ軸受
20b モータ軸受
22 接続軸
24 たわみ軸継手
26 中間軸
28 固定軸継手
30 主軸受
32 軸受箱
34 軸受台
36 シールボックス
38 シール用孔部(開口部)
40 翼車側壁部
MF 主流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
12
20a motor bearing 20b motor bearing 22 connecting
40 Impeller side wall MF main flow path
Claims (5)
該翼車が一端部に取り付けられた主軸と、
該主軸を回転可能に支持する1つの軸受と、
前記主軸の他端部に対して一端部が取り付けられた中間軸と、
該中間軸の他端部に取り付けられた駆動機軸と、
該駆動機軸を回転させる駆動機と、
を備え、
運転中には、運転前に比べて、前記主軸の中心軸線と前記駆動機軸側の中心軸線との間にミスアライメントが生じる送風機であって、
前記主軸と前記中間軸とを剛に接続する固定軸継手と、
前記中間軸と前記駆動機軸とを前記ミスアライメントを許容して接続するたわみ軸継手と、
を備えていることを特徴とする送風機。 An impeller with a plurality of moving blades attached thereto;
A main shaft with the impeller attached to one end;
One bearing rotatably supporting the main shaft;
An intermediate shaft having one end attached to the other end of the main shaft;
A drive shaft attached to the other end of the intermediate shaft;
A drive for rotating the drive shaft;
With
During operation, compared to before operation, the blower in which misalignment occurs between the central axis of the main shaft and the central axis on the side of the drive shaft,
A fixed shaft coupling that rigidly connects the main shaft and the intermediate shaft;
A flexible shaft coupling that connects the intermediate shaft and the drive shaft while allowing the misalignment; and
A blower characterized by comprising:
該外筒内に設けられ、前記翼車、前記主軸、前記軸受、前記中間軸、前記固定軸継手および前記たわみ軸継手の少なくとも一部を収容する内筒と、
を備え、
前記内筒には、前記たわみ軸継手に向けて外気を導入するための開口部が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の送風機。 An outer cylinder surrounding each of the moving blades to form a main flow path;
An inner cylinder provided in the outer cylinder and accommodating at least a part of the impeller, the main shaft, the bearing, the intermediate shaft, the fixed shaft coupling, and the flexible shaft coupling;
With
The blower according to claim 1 or 2, wherein an opening for introducing outside air toward the flexible shaft coupling is formed in the inner cylinder.
前記外筒の内周には、前記動翼の前記外周側先端面が通過する位置に、前記凸曲面に所定の隙間を介して対応する凹曲面が形成されていることを特徴とする請求項3に記載の送風機。 A convex curved surface having the same radius as viewed from the center of the bearing is formed on the outer peripheral side tip surface of each of the blades,
The concave surface corresponding to the convex curved surface through a predetermined gap is formed in the inner periphery of the outer cylinder at a position where the outer peripheral side tip surface of the moving blade passes. 3. The blower according to 3.
該翼車が一端部に取り付けられた主軸と、
該主軸を回転可能に支持する1つの軸受と、
前記主軸の他端部に対して一端部が取り付けられた中間軸と、
該中間軸の他端部に取り付けられた駆動機軸と、
該駆動機軸を回転させる駆動機と、
を備えた送風機の運転方法であって、
運転中に、運転前に比べて、前記主軸の中心軸線と前記駆動機軸側の中心軸線との間にミスアライメントが生じた場合に、
前記主軸と前記中間軸とを固定軸継手によって剛に接続した上で、前記中間軸と前記駆動機軸とをたわみ軸継手によって前記ミスアライメントを許容した状態で運転を行うことを特徴とする送風機の運転方法。 An impeller with a plurality of moving blades attached thereto;
A main shaft with the impeller attached to one end;
One bearing rotatably supporting the main shaft;
An intermediate shaft having one end attached to the other end of the main shaft;
A drive shaft attached to the other end of the intermediate shaft;
A drive for rotating the drive shaft;
A method of operating a blower comprising:
During operation, when misalignment occurs between the central axis of the main shaft and the central axis on the side of the driving machine shaft compared to before the operation,
An air blower characterized in that the main shaft and the intermediate shaft are rigidly connected by a fixed shaft joint, and the intermediate shaft and the drive shaft are operated in a state in which the misalignment is allowed by a flexible shaft joint. how to drive.
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