JPH0136032B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0136032B2 JPH0136032B2 JP17798483A JP17798483A JPH0136032B2 JP H0136032 B2 JPH0136032 B2 JP H0136032B2 JP 17798483 A JP17798483 A JP 17798483A JP 17798483 A JP17798483 A JP 17798483A JP H0136032 B2 JPH0136032 B2 JP H0136032B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- main body
- rotor
- temperature
- heat
- expansion turbine
- 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.)
- Expired
Links
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Connection Of Plates (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、寒冷発生を主目的とする膨張タービ
ンのコールドボツクスへの取付構造に関するもの
である。
ンのコールドボツクスへの取付構造に関するもの
である。
膨張タービンにおいて、熱侵入損失を低減する
ため従来よりロータのみコールドボツクス内に入
れ、軸受部はすべてコールドボツクスの外部に位
置させて、ロータと常温部軸受との間には断熱材
を設けるという取付構造が実用されている。これ
を第１図で説明すると、タービンガスは、入口ノ
ズル１よりケーシング２内に入り、タービンノズ
ル３、ロータ４で断熱膨張を行なつてタービン出
口５より出る。ロータ４で得た回転動力は、主軸
１５を通つて制動フアン８に伝動される。制動ガ
スは、制動ガス入口９より入り、制動フアンにて
動力が与えられた後に、フアンケース１２内を通
つて制動ガス出口１０より外に出る。ロータ４、
主軸１５、制動フアン８からなる回転体は、スラ
スト軸受７、ジヤーナル軸受６ａ，６ｂによつて
支持されている。一方、これらの軸受は、本体１
１内に固定されている。本体１１には、取付フラ
ンジ１３が設けられており、膨張タービンは取付
フランジ１３によつてコールドボツクス２０に取
付けられている。したがつて、コールドボツクス
２０の内部には、ロータ４を含むケーシング２部
が位置しており、コールドボツクス２０の外部に
は、ジヤーナル軸受６ａ，６ｂ、スラスト軸受
７、制動フアン８を含む本体１１およびフアンケ
ース１２が位置している。このため、コールドボ
ツクス２０の外部に配置される部分は常温とな
る。一般に軸受部とロータは接近して配置されて
いるため、常温の軸受部から低温のロータ側に侵
入してくる熱量は大きく、寒冷発生を主目的とし
ている膨張タービンの場合、直接効率の低下につ
ながつてくる。この侵入熱量を低減するために、
断熱材１４を軸受とロータ４の間に挿入して本体
１１を伝導してくる熱量を抑制している。しかし
ながら、膨張タービンが小型になつてくると、こ
の効果も少なく、出力数百ワツトクラスの小型膨
張タービンの場合には従来の断熱方法を採用して
も熱侵入量は出力の30〜50％となり、効率が非常
に悪くなる。
ため従来よりロータのみコールドボツクス内に入
れ、軸受部はすべてコールドボツクスの外部に位
置させて、ロータと常温部軸受との間には断熱材
を設けるという取付構造が実用されている。これ
を第１図で説明すると、タービンガスは、入口ノ
ズル１よりケーシング２内に入り、タービンノズ
ル３、ロータ４で断熱膨張を行なつてタービン出
口５より出る。ロータ４で得た回転動力は、主軸
１５を通つて制動フアン８に伝動される。制動ガ
スは、制動ガス入口９より入り、制動フアンにて
動力が与えられた後に、フアンケース１２内を通
つて制動ガス出口１０より外に出る。ロータ４、
主軸１５、制動フアン８からなる回転体は、スラ
スト軸受７、ジヤーナル軸受６ａ，６ｂによつて
支持されている。一方、これらの軸受は、本体１
１内に固定されている。本体１１には、取付フラ
ンジ１３が設けられており、膨張タービンは取付
フランジ１３によつてコールドボツクス２０に取
付けられている。したがつて、コールドボツクス
２０の内部には、ロータ４を含むケーシング２部
が位置しており、コールドボツクス２０の外部に
は、ジヤーナル軸受６ａ，６ｂ、スラスト軸受
７、制動フアン８を含む本体１１およびフアンケ
ース１２が位置している。このため、コールドボ
ツクス２０の外部に配置される部分は常温とな
る。一般に軸受部とロータは接近して配置されて
いるため、常温の軸受部から低温のロータ側に侵
入してくる熱量は大きく、寒冷発生を主目的とし
ている膨張タービンの場合、直接効率の低下につ
ながつてくる。この侵入熱量を低減するために、
断熱材１４を軸受とロータ４の間に挿入して本体
１１を伝導してくる熱量を抑制している。しかし
ながら、膨張タービンが小型になつてくると、こ
の効果も少なく、出力数百ワツトクラスの小型膨
張タービンの場合には従来の断熱方法を採用して
も熱侵入量は出力の30〜50％となり、効率が非常
に悪くなる。
本発明は、小型膨張タービンの熱侵入損失を低
減して効率を向上させることを目的としたもので
ある。
減して効率を向上させることを目的としたもので
ある。
本発明は、一端にロータを取付け他端に制動フ
アンを取付けた主軸を少なくとも２個以上のジヤ
ーナル軸受を介して本体に支持せしめた膨張ター
ビンにおいて、前記本体の制動フアン側のジャー
ナル軸受部に取付フランジを設け、該取付フラン
ジを介して本体をコールドボツクス内に取付け
て、常温側の制動フアンと低温側のロータとの距
離を大きくすると共に、ロータ側のジヤーナル軸
受を低温に保持して熱侵入損失を低減するように
したものである。
アンを取付けた主軸を少なくとも２個以上のジヤ
ーナル軸受を介して本体に支持せしめた膨張ター
ビンにおいて、前記本体の制動フアン側のジャー
ナル軸受部に取付フランジを設け、該取付フラン
ジを介して本体をコールドボツクス内に取付け
て、常温側の制動フアンと低温側のロータとの距
離を大きくすると共に、ロータ側のジヤーナル軸
受を低温に保持して熱侵入損失を低減するように
したものである。
以下、本発明の一実施例を第２図により説明す
る。第２図において、第１図と同一部分は同一符
号で示し、説明を省略する。１３ａは本体１１の
制動フアン８側のジヤーナル軸受６ｂ部に設けら
れた取付フランジで、この取付フランジ１３ａを
コールドボツクス２０に取付けることにより、本
体１１はコールドボツクス２０内に保持され、ロ
ータ４、ケーシング２、ジヤーナル軸受６ａ、本
体１１はすべて低温に維持される。
る。第２図において、第１図と同一部分は同一符
号で示し、説明を省略する。１３ａは本体１１の
制動フアン８側のジヤーナル軸受６ｂ部に設けら
れた取付フランジで、この取付フランジ１３ａを
コールドボツクス２０に取付けることにより、本
体１１はコールドボツクス２０内に保持され、ロ
ータ４、ケーシング２、ジヤーナル軸受６ａ、本
体１１はすべて低温に維持される。
第３図は、本体１１部分の温度変化と熱侵入量
を示したもので、L0はロータと主軸１５との接
続位置L1はジヤーナル軸受６ａの取付位置、L2
は制動フアン８と主軸１５との接続位置を示し、
直線１６は膨張タービン常温部から低温部へ侵入
する熱量を示したものである。また、曲線１７ａ
はジヤーナル軸受６ａの取付位置L1を常温にし
た時、曲線１７ｂは制動フアン８と主軸１５との
接続位置L2を常温にした時の本体１１内の温度
変化を示したものである。
を示したもので、L0はロータと主軸１５との接
続位置L1はジヤーナル軸受６ａの取付位置、L2
は制動フアン８と主軸１５との接続位置を示し、
直線１６は膨張タービン常温部から低温部へ侵入
する熱量を示したものである。また、曲線１７ａ
はジヤーナル軸受６ａの取付位置L1を常温にし
た時、曲線１７ｂは制動フアン８と主軸１５との
接続位置L2を常温にした時の本体１１内の温度
変化を示したものである。
いま、膨張タービンの本体１１の周囲からの侵
入熱量を無視して、本体１１内部の熱伝導のみに
よる常温部から低温部への熱の侵入について考え
ると、その侵入熱量Ｑは Ｑ＝Ｓ／Ｌ∫Tn Tpλ（Ｔ）dT で表わされ、それを直線１６で図示した。
入熱量を無視して、本体１１内部の熱伝導のみに
よる常温部から低温部への熱の侵入について考え
ると、その侵入熱量Ｑは Ｑ＝Ｓ／Ｌ∫Tn Tpλ（Ｔ）dT で表わされ、それを直線１６で図示した。
ここで、Ｓ：本体１１断面積、Tp：低温部の
温度、To：常温部の温度、Ｌ：低温部と常温部
の間の距離、∫Tn Tpλ（Ｔ）：温度が常温部の温度To
から低温部の温度Tpまで変化する際の材料の熱
伝率である。
温度、To：常温部の温度、Ｌ：低温部と常温部
の間の距離、∫Tn Tpλ（Ｔ）：温度が常温部の温度To
から低温部の温度Tpまで変化する際の材料の熱
伝率である。
上述した関係から明らかなように、従来の膨張
タービンのように、ロータ４側のジヤーナル軸受
６ａの温度を常温Toとした場合の温度分布は１
７ａとなり、本体１１の伝導による熱侵入量は
Qpとなる。また、ロータ４側のジヤーナル軸受
６ａを低温にして、制動フアン８部のみ常温To
とした場合には温度分布は１７ｂとなり、本体１
１の伝導による熱侵入量はQsとなる。例えば、
本体１１をチタニウム材とし、To−300K、Tp＝
77K、LpとL2の距離17mmとした場合、Qp／Qs＝
4.25となり、ロータ４側のジヤーナル軸受６ａを
低温し、保持した方が大幅に熱侵入量が小さいこ
とがわかる。
タービンのように、ロータ４側のジヤーナル軸受
６ａの温度を常温Toとした場合の温度分布は１
７ａとなり、本体１１の伝導による熱侵入量は
Qpとなる。また、ロータ４側のジヤーナル軸受
６ａを低温にして、制動フアン８部のみ常温To
とした場合には温度分布は１７ｂとなり、本体１
１の伝導による熱侵入量はQsとなる。例えば、
本体１１をチタニウム材とし、To−300K、Tp＝
77K、LpとL2の距離17mmとした場合、Qp／Qs＝
4.25となり、ロータ４側のジヤーナル軸受６ａを
低温し、保持した方が大幅に熱侵入量が小さいこ
とがわかる。
以上述べたように本発明によれば、膨張タービ
ンの常温部から低温部への熱侵入量を低減するこ
とができ、膨張タービンの効率を向上させること
ができる。例えばタービン出力250Wの膨張ター
ビンにおいて、従来の取付構造の場合には約
50W、20％の損失があつたものを、本発明を採用
すると、約11.8Wとなり4.7％の損失に止めるこ
とができる。
ンの常温部から低温部への熱侵入量を低減するこ
とができ、膨張タービンの効率を向上させること
ができる。例えばタービン出力250Wの膨張ター
ビンにおいて、従来の取付構造の場合には約
50W、20％の損失があつたものを、本発明を採用
すると、約11.8Wとなり4.7％の損失に止めるこ
とができる。
第１図は従来の膨張タービンの取付構造の縦断
面図、第２図は本発明による膨張タービンの取付
構造の一実施例を示す縦断面図、第３図は膨張タ
ービンの本体部分の温度変化と熱侵入量を示した
線図である。 １……入口ノズル、２……ケーシング、３……
タービンノズル、４……ロータ、５……タービン
出口、６ａ，６ｂ……ジヤーナル軸受、７……ス
ラスト軸受、８……制動フアン、９……制動ガス
入口、１０……制動ガス出口、１１……本体、１
２……フアンケース、１３，１３ａ……取付フラ
ンジ、１４……断熱材、１５……主軸。
面図、第２図は本発明による膨張タービンの取付
構造の一実施例を示す縦断面図、第３図は膨張タ
ービンの本体部分の温度変化と熱侵入量を示した
線図である。 １……入口ノズル、２……ケーシング、３……
タービンノズル、４……ロータ、５……タービン
出口、６ａ，６ｂ……ジヤーナル軸受、７……ス
ラスト軸受、８……制動フアン、９……制動ガス
入口、１０……制動ガス出口、１１……本体、１
２……フアンケース、１３，１３ａ……取付フラ
ンジ、１４……断熱材、１５……主軸。
Claims (1)
- １ 一端にロータを取付け他端に制動フアンを取
付けた主軸を少なくとも２個以上のジヤーナル軸
受を介して本体に支持せしめた膨張タービンにお
いて、前記本体の制動フアン側のジヤーナル軸受
部に取付フランジを設け、該取付フランジを介し
て本体をコールドボツクス内に取付けたことを特
徴とする膨張タービンの取付構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17798483A JPS6071863A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | 膨張タ−ビンの取付構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17798483A JPS6071863A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | 膨張タ−ビンの取付構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6071863A JPS6071863A (ja) | 1985-04-23 |
| JPH0136032B2 true JPH0136032B2 (ja) | 1989-07-28 |
Family
ID=16040497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17798483A Granted JPS6071863A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | 膨張タ−ビンの取付構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6071863A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61250461A (ja) * | 1985-04-26 | 1986-11-07 | 株式会社日立製作所 | 膨張タ−ビン |
-
1983
- 1983-09-28 JP JP17798483A patent/JPS6071863A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6071863A (ja) | 1985-04-23 |
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