JP3396370B2 - 回転機械のダンパ装置 - Google Patents
回転機械のダンパ装置Info
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機・タービン
等の回転機械の軸振動を制振する目的に適用されるダン
パ装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】高速回転機械では、流体に起因する励振
力による不安定振動や、回転系に内在あるいは発生する
不釣合による振動など大きな軸振動が生じて運転が中断
される問題が発生する。従来、この種の軸振動を防止す
るやり方の１つとして、軸受部の減衰のみに頼らず、軸
受以外の部分にダンパ装置を設けて振動を抑制する方法
が考えられている。 【０００３】ダンパ装置には媒体として機械油を使用す
るため、潤滑油を使用する軸受に近接させるのが便利
で、軸受の機内側に隣接するシール部あるいは、機
外側に隣接するスラスト軸受先端部に設けることとな
る。 【０００４】まず上記のシール部にダンパ装置を設け
た例を図２により説明すると、１がシャフト、１０が軸
受装置、４０がシール装置である。軸受装置１０のう
ち、１１が環状の軸受メタル、１２が同軸受メタル１１
を支持する環状の軸受ハウジング、２５が同軸受ハウジ
ング１２を支持する軸受台である。１５が上記軸受メタ
ル１１の内周面と上記シャフト１の外周面との間に形成
される油膜で、同軸受装置１０によりシャフト１が回転
可能に支持されている。 【０００５】また上記シール装置４０のうち、４１がシ
ールハウジング３３の環状溝内に収容した制振用可動リ
ングで、この制振用可動リング４１は廻り止めピン４３
により半径方向の移動のみを可能にシールフランジ３４
に支持されている。 【０００６】また４６は同可動リング４１の外周面と上
記環状溝の内周面との間に形成した外側の環状間隙、４
５は同可動リング４１の内孔内周面と同内孔を貫通する
上記シャフト１の外周面との間に形成した内側の環状間
隙である。 【０００７】また４２は上記可動リング４１の両側部と
シールハウジング３３との間に介装したＯリングであ
る。なお、上記外側の環状間隙４６は、軸受装置１０の
回転体センタリング作用により形成されるので、制振用
可動リング４１は廻り止めピン４３以外で支持されてい
ない。 【０００８】次にこのように構成された図２に示すシャ
フトのシール装置の作用を具体的に説明する。制振用可
動リング４１の内孔内周面と同内孔を貫通するシャフト
１の外周面との間に形成される内側の環状間隙４５が複
数の円弧状間隙部に区画されるとともに、同各円弧状間
隙部がシャフト１の回転方向下流側に向かって次第に狭
くなる楔状になっている。 【０００９】シャフト１の回転とともにこの円弧状間隙
部のシール用流体が間隙狭小部に向かい流動し、同シー
ル用流体に楔作用が発生して、同シール用流体が剛性の
非常に高い流体膜になる。 【００１０】一方、制振用可動リング４１の外周面と環
状溝の内周面との間に形成される外側の環状間隙４６に
は、スクイズ作用によりシャフト１の振動を減衰するシ
ール流体膜が形成されている。 【００１１】以上の構成をもつダンパ装置において、シ
ャフト１の振動は、上記内側の環状間隙４５に形成され
る剛性の高い流体膜と半径方向に移動可能な制振用可動
リング４１とを介し上記外側の環状間隙４６に形成され
るシール流体膜に伝えられて、効果的に抑制される。上
記の従来例は特公平６−６０６９２号公報に記述されて
いる。 【００１２】また、上記のスラスト軸受先端部にダン
パ装置を設けた例を図３により説明すると、１０が軸受
装置、６０がスラスト軸受装置で、シャフト１’にはス
ラストカラー２’が止めねじ３’で固定されており、上
記軸受装置１０の構成は図２と同様である。 【００１３】また上記スラスト軸受装置６０のうち、６
１がスラスト軸受メタル組立品、６２がメタル組立品６
１を支持するスラスト軸受ハウジング、７１’が制振用
可動リングで６３’が可動リング７１’を収容したダン
パハウジングである。また７２’，７３’，７５’，７
６’は図２のＯリング４２、廻り止めピン４３、環状間
隙４５と４６にそれぞれ相当する部品である。 【００１４】この図３に示すスラスト軸受装置において
は、制振用可動リング７１’，Ｏリング７２’，廻り止
めピン７３’，内側の環状間隙７５’，外側の環状間隙
７６’が、それぞれ、図２で説明した可動リング４１，
Ｏリング４２，廻り止めピン７３，内側の環状間隙４
５，外側の環状間隙４６におけると同様に機能する。 【００１５】そして、内側の環状間隙７５’に形成され
る剛性の高い流体膜と、外側の環状間隙７６’に形成さ
れるシール流体膜に振動が伝えられてシャフト１の振動
を効果的に抑制する。 【００１６】 【発明が解決しようとする課題】前記図２に示す従来の
ダンパ装置は、ラビリンスシールやガスシールなどの油
を使用しないシール形式を組込む回転機械には適用出来
ない不具合がある。 【００１７】また、前記図３に示す従来のダンパ装置で
は、(i) シャフトの軸端部を延長することになりオーバ
ハングの重量が増加するため、却ってシャフトが振動し
易くなる。(ii)シャフトの直径は軸端に向って小さくし
てゆく必要があり、ダンパの径が小さくなって充分なダ
ンピング力を得られない。といった不具合がある。 【００１８】この(ii)項の解消を図るべく軸端にスリー
ブをはめ込んでダンパ部の径を大きくすることは可能で
あるが、このスリーブの重量分だけオーバハングの重量
が増加するため(i) 項の不具合に対しては却って悪化す
ることになり、全体としては不具合を解消出来ない。 【００１９】本発明は、油シール以外のシール形式をも
つ回転機械にも適用可能であり、また、既存の回転機械
に適用が容易で制振効果の大きいダンパ装置を提供する
ことを課題としている。 【００２０】 【課題を解決するための手段】本発明によるダンパ装置
では前記課題を解決するため、シャフトに取付けられた
スラストカラー端部を軸端方向へ延長させてダンパ装置
取付部を形成する。延長部は中空でシャフトの端部から
オーバハングする形式でシャフトに取付け、これにダン
パ装置の静止側を組合せる。 【００２１】このように構成した本発明のダンパ装置で
は、オーバハング重量を大幅に増大させることなく、大
径のダンパを軸端に組込むことが可能となる。また、本
発明によるダンパ装置では、スラストカラーの延長部に
取付けるダンパ装置の静止側の構造は従来と同様である
が、ダンパ径を大きく出来ることで従来のダンパ装置よ
り大きなダンピング力を得られるので、より有効な制振
作用が実現できる。 【００２２】図４は本発明によるダンパ装置の制振作用
の効果を示したものである。同一のシャフトに対しダン
パ装置を付加することにより、より大きな振動の減衰が
得られること、および本発明のダンパ装置は従来のダン
パ装置より大きな制振効果が得られることが判る。 【００２３】 【発明の実施の形態】以下、本発明による回転機械のダ
ンパ装置を図１に示した実施の一形態に基づいて具体的
に説明する。図１において、図２及び図３に示した従来
のダンパ装置と同じ構成の部分には説明を簡潔にするた
め同一符号を付してあり、それらについての重複する説
明は省略する。 【００２４】図１において、１０が軸受装置、６０がス
ラスト軸受装置で、シャフト１にはスラストカラー２が
止めねじ３で固定されており、上記軸受装置１０の構成
は図２に示す従来のものにおける軸受装置と同様であり
その説明を省略する。 【００２５】また上記スラスト軸受装置６０のうち、６
１がスラスト軸受メタル組立品、６２がメタル組立品６
１を支持するスラスト軸受ハウジング、７１が制振用可
動リングで、６３が可動リング７１を収容したダンパハ
ウジングである。またＯリング７２，廻り止めピン７
３，環状空間７５と７６は図２の４２，４３，４５，４
６相当の部品である。 【００２６】次に図１に示すスラスト軸受装置におい
て、制振用可動リング７１，Ｏリング７２，廻り止めピ
ン７３，内側の環状間隙７５，外側の環状間隙７６が、
それぞれ、図２で説明した可動リング４１，Ｏリング４
２，廻り止めピン４３，内側の環状間隙４５，外側の環
状間隙４６におけると同様に機能する。 【００２７】このようにして、内側の環状間隙７５に形
成される剛性の高い流体膜と、外側の環状隙間７６に形
成されるシール流体膜に振動が伝えられてシャフト１の
振動が効果的に抑制される。 【００２８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によるダン
パ装置は、スラストカラーの端部を軸受方向に延長させ
て制振すべきシャフトの端部から中空でオーバハングす
る延長部を形成し、同延長部にダンパ装置の静止側を組
合せて構成したもので、次の効果を奏することができ
る。 【００２９】（１）軸端部の重量増加によるシャフトの
振動増大を併なうことなくオーバハング部に直径の大き
な回転部を形成出来、これにより従来より大きく有効な
制振効果が得られる。 【００３０】（２）油シール以外のシール形式を組込む
回転機械全般にも適用出来る。 【００３１】（３）運転中に振動問題を生じている従来
の回転機械に対しても、高価でかつ製作に長期間を要す
るシャフトを再製作することなく本ダンパ装置を追設出
来る。
等の回転機械の軸振動を制振する目的に適用されるダン
パ装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】高速回転機械では、流体に起因する励振
力による不安定振動や、回転系に内在あるいは発生する
不釣合による振動など大きな軸振動が生じて運転が中断
される問題が発生する。従来、この種の軸振動を防止す
るやり方の１つとして、軸受部の減衰のみに頼らず、軸
受以外の部分にダンパ装置を設けて振動を抑制する方法
が考えられている。 【０００３】ダンパ装置には媒体として機械油を使用す
るため、潤滑油を使用する軸受に近接させるのが便利
で、軸受の機内側に隣接するシール部あるいは、機
外側に隣接するスラスト軸受先端部に設けることとな
る。 【０００４】まず上記のシール部にダンパ装置を設け
た例を図２により説明すると、１がシャフト、１０が軸
受装置、４０がシール装置である。軸受装置１０のう
ち、１１が環状の軸受メタル、１２が同軸受メタル１１
を支持する環状の軸受ハウジング、２５が同軸受ハウジ
ング１２を支持する軸受台である。１５が上記軸受メタ
ル１１の内周面と上記シャフト１の外周面との間に形成
される油膜で、同軸受装置１０によりシャフト１が回転
可能に支持されている。 【０００５】また上記シール装置４０のうち、４１がシ
ールハウジング３３の環状溝内に収容した制振用可動リ
ングで、この制振用可動リング４１は廻り止めピン４３
により半径方向の移動のみを可能にシールフランジ３４
に支持されている。 【０００６】また４６は同可動リング４１の外周面と上
記環状溝の内周面との間に形成した外側の環状間隙、４
５は同可動リング４１の内孔内周面と同内孔を貫通する
上記シャフト１の外周面との間に形成した内側の環状間
隙である。 【０００７】また４２は上記可動リング４１の両側部と
シールハウジング３３との間に介装したＯリングであ
る。なお、上記外側の環状間隙４６は、軸受装置１０の
回転体センタリング作用により形成されるので、制振用
可動リング４１は廻り止めピン４３以外で支持されてい
ない。 【０００８】次にこのように構成された図２に示すシャ
フトのシール装置の作用を具体的に説明する。制振用可
動リング４１の内孔内周面と同内孔を貫通するシャフト
１の外周面との間に形成される内側の環状間隙４５が複
数の円弧状間隙部に区画されるとともに、同各円弧状間
隙部がシャフト１の回転方向下流側に向かって次第に狭
くなる楔状になっている。 【０００９】シャフト１の回転とともにこの円弧状間隙
部のシール用流体が間隙狭小部に向かい流動し、同シー
ル用流体に楔作用が発生して、同シール用流体が剛性の
非常に高い流体膜になる。 【００１０】一方、制振用可動リング４１の外周面と環
状溝の内周面との間に形成される外側の環状間隙４６に
は、スクイズ作用によりシャフト１の振動を減衰するシ
ール流体膜が形成されている。 【００１１】以上の構成をもつダンパ装置において、シ
ャフト１の振動は、上記内側の環状間隙４５に形成され
る剛性の高い流体膜と半径方向に移動可能な制振用可動
リング４１とを介し上記外側の環状間隙４６に形成され
るシール流体膜に伝えられて、効果的に抑制される。上
記の従来例は特公平６−６０６９２号公報に記述されて
いる。 【００１２】また、上記のスラスト軸受先端部にダン
パ装置を設けた例を図３により説明すると、１０が軸受
装置、６０がスラスト軸受装置で、シャフト１’にはス
ラストカラー２’が止めねじ３’で固定されており、上
記軸受装置１０の構成は図２と同様である。 【００１３】また上記スラスト軸受装置６０のうち、６
１がスラスト軸受メタル組立品、６２がメタル組立品６
１を支持するスラスト軸受ハウジング、７１’が制振用
可動リングで６３’が可動リング７１’を収容したダン
パハウジングである。また７２’，７３’，７５’，７
６’は図２のＯリング４２、廻り止めピン４３、環状間
隙４５と４６にそれぞれ相当する部品である。 【００１４】この図３に示すスラスト軸受装置において
は、制振用可動リング７１’，Ｏリング７２’，廻り止
めピン７３’，内側の環状間隙７５’，外側の環状間隙
７６’が、それぞれ、図２で説明した可動リング４１，
Ｏリング４２，廻り止めピン７３，内側の環状間隙４
５，外側の環状間隙４６におけると同様に機能する。 【００１５】そして、内側の環状間隙７５’に形成され
る剛性の高い流体膜と、外側の環状間隙７６’に形成さ
れるシール流体膜に振動が伝えられてシャフト１の振動
を効果的に抑制する。 【００１６】 【発明が解決しようとする課題】前記図２に示す従来の
ダンパ装置は、ラビリンスシールやガスシールなどの油
を使用しないシール形式を組込む回転機械には適用出来
ない不具合がある。 【００１７】また、前記図３に示す従来のダンパ装置で
は、(i) シャフトの軸端部を延長することになりオーバ
ハングの重量が増加するため、却ってシャフトが振動し
易くなる。(ii)シャフトの直径は軸端に向って小さくし
てゆく必要があり、ダンパの径が小さくなって充分なダ
ンピング力を得られない。といった不具合がある。 【００１８】この(ii)項の解消を図るべく軸端にスリー
ブをはめ込んでダンパ部の径を大きくすることは可能で
あるが、このスリーブの重量分だけオーバハングの重量
が増加するため(i) 項の不具合に対しては却って悪化す
ることになり、全体としては不具合を解消出来ない。 【００１９】本発明は、油シール以外のシール形式をも
つ回転機械にも適用可能であり、また、既存の回転機械
に適用が容易で制振効果の大きいダンパ装置を提供する
ことを課題としている。 【００２０】 【課題を解決するための手段】本発明によるダンパ装置
では前記課題を解決するため、シャフトに取付けられた
スラストカラー端部を軸端方向へ延長させてダンパ装置
取付部を形成する。延長部は中空でシャフトの端部から
オーバハングする形式でシャフトに取付け、これにダン
パ装置の静止側を組合せる。 【００２１】このように構成した本発明のダンパ装置で
は、オーバハング重量を大幅に増大させることなく、大
径のダンパを軸端に組込むことが可能となる。また、本
発明によるダンパ装置では、スラストカラーの延長部に
取付けるダンパ装置の静止側の構造は従来と同様である
が、ダンパ径を大きく出来ることで従来のダンパ装置よ
り大きなダンピング力を得られるので、より有効な制振
作用が実現できる。 【００２２】図４は本発明によるダンパ装置の制振作用
の効果を示したものである。同一のシャフトに対しダン
パ装置を付加することにより、より大きな振動の減衰が
得られること、および本発明のダンパ装置は従来のダン
パ装置より大きな制振効果が得られることが判る。 【００２３】 【発明の実施の形態】以下、本発明による回転機械のダ
ンパ装置を図１に示した実施の一形態に基づいて具体的
に説明する。図１において、図２及び図３に示した従来
のダンパ装置と同じ構成の部分には説明を簡潔にするた
め同一符号を付してあり、それらについての重複する説
明は省略する。 【００２４】図１において、１０が軸受装置、６０がス
ラスト軸受装置で、シャフト１にはスラストカラー２が
止めねじ３で固定されており、上記軸受装置１０の構成
は図２に示す従来のものにおける軸受装置と同様であり
その説明を省略する。 【００２５】また上記スラスト軸受装置６０のうち、６
１がスラスト軸受メタル組立品、６２がメタル組立品６
１を支持するスラスト軸受ハウジング、７１が制振用可
動リングで、６３が可動リング７１を収容したダンパハ
ウジングである。またＯリング７２，廻り止めピン７
３，環状空間７５と７６は図２の４２，４３，４５，４
６相当の部品である。 【００２６】次に図１に示すスラスト軸受装置におい
て、制振用可動リング７１，Ｏリング７２，廻り止めピ
ン７３，内側の環状間隙７５，外側の環状間隙７６が、
それぞれ、図２で説明した可動リング４１，Ｏリング４
２，廻り止めピン４３，内側の環状間隙４５，外側の環
状間隙４６におけると同様に機能する。 【００２７】このようにして、内側の環状間隙７５に形
成される剛性の高い流体膜と、外側の環状隙間７６に形
成されるシール流体膜に振動が伝えられてシャフト１の
振動が効果的に抑制される。 【００２８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によるダン
パ装置は、スラストカラーの端部を軸受方向に延長させ
て制振すべきシャフトの端部から中空でオーバハングす
る延長部を形成し、同延長部にダンパ装置の静止側を組
合せて構成したもので、次の効果を奏することができ
る。 【００２９】（１）軸端部の重量増加によるシャフトの
振動増大を併なうことなくオーバハング部に直径の大き
な回転部を形成出来、これにより従来より大きく有効な
制振効果が得られる。 【００３０】（２）油シール以外のシール形式を組込む
回転機械全般にも適用出来る。 【００３１】（３）運転中に振動問題を生じている従来
の回転機械に対しても、高価でかつ製作に長期間を要す
るシャフトを再製作することなく本ダンパ装置を追設出
来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るダンパ装置の断面
図。 【図２】従来の回転体シール部に設けるダンパ装置の断
面図。 【図３】従来のスラスト軸受先端部に設けるダンパ装置
の断面図。 【図４】本発明によるダンパ装置の制振作用の効果を示
すグラフ。 【符号の説明】 １ シャフト ２ スラストカラー ３ 止めねじ １０ 軸受装置 ６０ スラスト軸受装置 ７１ 制振用可動リング ７５ 内側の環状すきま ７６ 外側の環状すきま
図。 【図２】従来の回転体シール部に設けるダンパ装置の断
面図。 【図３】従来のスラスト軸受先端部に設けるダンパ装置
の断面図。 【図４】本発明によるダンパ装置の制振作用の効果を示
すグラフ。 【符号の説明】 １ シャフト ２ スラストカラー ３ 止めねじ １０ 軸受装置 ６０ スラスト軸受装置 ７１ 制振用可動リング ７５ 内側の環状すきま ７６ 外側の環状すきま
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−83263（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−200077（ＪＰ，Ａ)
実開 昭56−101299（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭56−306（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16F 15/02
H02K 5/24
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 着脱可能なスラストカラーを具えたシャ
フトを有する回転機械において、前記スラストカラーの
端部を前記シャフトの端方向に延長させて制振すべき前
記シャフトの端部から中空でオーバハングする延長部を
前記シャフトの端径より大径で形成し、同延長部にダン
パ装置の静止側を組合せて構成したことを特徴とする回
転機械のダンパ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13643696A JP3396370B2 (ja) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | 回転機械のダンパ装置 |
| US08/807,259 US5803708A (en) | 1996-05-30 | 1997-03-03 | Damping device for a rotating machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13643696A JP3396370B2 (ja) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | 回転機械のダンパ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09317820A JPH09317820A (ja) | 1997-12-12 |
| JP3396370B2 true JP3396370B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=15175094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13643696A Expired - Lifetime JP3396370B2 (ja) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | 回転機械のダンパ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5803708A (ja) |
| JP (1) | JP3396370B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009281531A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 回転機械のダンパ装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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