JPH03288068A - Shaft vibration reducing device for turbo machine - Google Patents
Shaft vibration reducing device for turbo machineInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、ターボ機械の軸振動軽減装置に関し、回転
軸とケーシングとの間に流入する流体の旋回を防止する
ようにしたものであり、特に高圧の作動流体の場合に有
効なものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a shaft vibration reduction device for a turbomachine, which prevents swirling of fluid flowing between a rotating shaft and a casing. This is particularly effective in the case of high-pressure working fluids.
[従来の技術]
ターボ機械(ターボ形流体機械)には、ポンプや送風機
などの与えられた旋回流を減速して圧力に変える被動機
と、タービンや水車などの圧力の高い流体を圧力の低い
所に流出゛させ、その間に細部動力を発生させる原動機
とがある。[Prior art] Turbo machines (turbo fluid machines) include a driven machine such as a pump or blower that decelerates a given swirling flow and converts it into pressure, and a turbine or water wheel that converts high-pressure fluid into a low-pressure one. There is a prime mover that allows the water to flow to a certain location and generates a small amount of power during that time.
これらいずれのターボ機械にあっても固転する回転や山
と固定側のケーシングとの間に形成される隙間から作動
流体が漏れ出す恐れがあり、通常、シール装置を設けて
シールするようにしている。In any of these turbomachinery, there is a risk of the working fluid leaking from the gap formed between the fixed rotation or the peak and the fixed side casing, so a sealing device is usually installed to seal it. There is.
例えば、第4図に示す原動機としてのタービンにおいて
も、回転?ill 1とケーシング2との間の隙間3に
非接触式のシール装置であるラビリンスシール4を設け
、タービンの作動流体11体をシールガスとしたり、別
のシールガスの供給や抽気によってシールし、作動流体
の漏洩を防IEするようにしている。For example, in the turbine as a prime mover shown in Fig. 4, the rotation? A labyrinth seal 4, which is a non-contact sealing device, is provided in the gap 3 between the ill 1 and the casing 2, and sealing is performed by using the working fluid 11 of the turbine as a sealing gas, or by supplying another sealing gas or extracting air. It is designed to prevent leakage of working fluid.
[発明が解決しようとする課題]
このようなラビリンスシール4を設けたターボ機械にあ
っても作動流体が回転軸1に沿って流れ出ようとするが
、この回転軸1に沿って流れる作動流体によってラビリ
ンスシール4の内部で周力向において圧力変化が生じ、
回転軸1の振動が生じ、作動流体の圧力が高くなる程顕
著になるという問題がある。[Problems to be Solved by the Invention] Even in a turbomachine equipped with such a labyrinth seal 4, the working fluid tends to flow out along the rotating shaft 1. A pressure change occurs in the circumferential direction inside the labyrinth seal 4,
There is a problem in that vibrations of the rotating shaft 1 occur and become more pronounced as the pressure of the working fluid increases.
そこで、ラビリンスシール4の端部に放射状の#5を形
成して作動流体の旋回の防止と流速の低下を図るように
したものもあるが、回転軸1とケーシング2の隙間3に
対してラビリンスシール4の端部は小さく、溝5による
抵抗が小さいことから軸振動の低下の効果がほとんど期
待できないというのが現状である。Therefore, some labyrinth seals 4 are formed with a radial #5 at the end to prevent swirling of the working fluid and reduce the flow velocity. At present, the end portion of the seal 4 is small and the resistance due to the groove 5 is small, so that almost no effect of reducing shaft vibration can be expected at present.
このため、従来は、ターボ機械の回転軸1の振動を被接
触式のセンサなとて検出し、常時監視しながら運転しな
ければならない等の問題がある。For this reason, conventionally, there have been problems such as the need to detect the vibrations of the rotating shaft 1 of the turbomachine using a contact type sensor and operate the turbomachine while constantly monitoring it.
この発明は、かかる従来技術の課題に鑑みてなされたも
ので、ターボ機械の軸振動を簡単に軽減することができ
、安全に運転することができるターボ機械の軸振動軽減
装置を提供しようとするものである。This invention has been made in view of the problems of the prior art, and aims to provide a shaft vibration reduction device for a turbo machine that can easily reduce the shaft vibration of a turbo machine and allow safe operation. It is something.
[課題を解決するための手段]
上記課題を解決するためこの発明のターボ機械の軸振動
軽減装置は、ターボ機械の回転軸とケーシングとの間に
設けられるラビリンスシールの流体流れ方向上流側に、
ラビリンスシールに流入する流体の旋回を防止する放射
状溝が複数形成された抵抗板を設けたことを特徴とする
ものである。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the shaft vibration reduction device for a turbo machine of the present invention includes a labyrinth seal provided between the rotating shaft of the turbo machine and a casing, on the upstream side in the fluid flow direction.
This device is characterized in that a resistance plate is provided in which a plurality of radial grooves are formed to prevent swirling of fluid flowing into the labyrinth seal.
[作 用]
このようなターボ機械の軸振動軽減装置によれば、ケー
シングのラビリンスシール入口側に抵抗板を設け、ラビ
リンスシールの端部に比べて大きい満を形成し、これに
よって回転軸に沿って流れようとする作動流体の旋回を
防止するとともに、流速を低減し、圧力変化を小さくし
て軸振動を軽減するようにしている。[Function] According to such a shaft vibration reduction device for a turbo machine, a resistance plate is provided on the entrance side of the labyrinth seal of the casing, and a resistance plate is formed that is larger than the end of the labyrinth seal, thereby reducing vibration along the rotation axis. In addition to preventing swirling of the working fluid that is about to flow, the flow velocity is reduced to reduce pressure changes and reduce shaft vibration.
したがって、ターボ機械を安全に運転することができる
。Therefore, the turbomachine can be operated safely.
[実施例]
以下、この発明の一実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings.
第1図及び第2図はこの発明のターボ機械の軸振動軽減
装置の一実施例にかかり、第1図は要部の縦断面図、第
2図は抵抗板の正面図である。1 and 2 show an embodiment of the shaft vibration reducing device for a turbomachine according to the present invention, with FIG. 1 being a longitudinal cross-sectional view of a main part, and FIG. 2 being a front view of a resistance plate.
この発明のターボ機械の軸振動軽減装置10が設けられ
るターボ機械では、回転軸11とケーシング12との隙
間13にシール装置としてラビリンスシール14が設け
られており、ターボ機械の作動流体自体をシールガスと
したり、別のシールガスを供給するなどしてシールする
ようになっている。In a turbomachine equipped with the shaft vibration reduction device 10 for a turbomachine according to the present invention, a labyrinth seal 14 is provided as a sealing device in a gap 13 between a rotating shaft 11 and a casing 12, and the working fluid of the turbomachine itself is supplied with a sealing gas. Seal is achieved by supplying another sealing gas.
このようなラビリンスシール14が設けられたターボ機
械では、ラビリンスシール14の流体流れ方向上流側の
ケーシング12に回転軸11と同軸に円形の凹部15が
形成されており、この円形の凹部15内に回転軸11と
ケーシング12との隙間13の環状の入口部分を塞ぐよ
うに環状の抵抗板16がねじ17で取付けられている。In a turbomachine equipped with such a labyrinth seal 14, a circular recess 15 is formed in the casing 12 on the upstream side of the labyrinth seal 14 in the fluid flow direction, coaxially with the rotating shaft 11. An annular resistance plate 16 is attached with screws 17 so as to close an annular entrance portion of a gap 13 between the rotating shaft 11 and the casing 12.
この抵抗板16は、第2図に示すように、内歯歯車に類
似した形状に形成されており、放射状溝18が回転軸1
1の挿通部からケーシング12までの距離に対応する深
さで複数、例えば円周方向に10度間隔程度で形成され
ている。As shown in FIG. 2, this resistance plate 16 is formed in a shape similar to an internal gear, and a radial groove 18 is formed on the rotating shaft 1.
A plurality of holes are formed at a depth corresponding to the distance from the insertion portion 1 to the casing 12, for example, at intervals of about 10 degrees in the circumferential direction.
したがって、ラビリンスシール14の流体流れ方向上流
側の隙間13は放射状溝18で塞がれた状態となってお
り、その下流側にラビリンスシール14が位置している
。Therefore, the gap 13 on the upstream side of the labyrinth seal 14 in the fluid flow direction is closed by the radial groove 18, and the labyrinth seal 14 is located on the downstream side thereof.
このように構成されたターボ機械の軸振動軽減装置10
によれば、例えばタービン(原動機)の場合、高圧の作
動流体が羽根車に供給されると、回転軸11が回転駆動
され、動力が取出されるが、これと同時に、作動流体の
一部が回転軸11や羽根車によって旋回しながらラビリ
ンスシール14に流入しようとする。Shaft vibration reduction device 10 for a turbo machine configured in this way
According to, for example, in the case of a turbine (prime mover), when high-pressure working fluid is supplied to the impeller, the rotating shaft 11 is rotationally driven and power is extracted, but at the same time, a part of the working fluid is It attempts to flow into the labyrinth seal 14 while being rotated by the rotating shaft 11 and the impeller.
ところが、ラビリンスシール14の流体流れ方向上流側
には、抵抗板16がケーシング12に取付けであるので
、その放射状溝18によつで回転?11111に沿って
流れようとする作動流体の旋回が止められ、しかも流入
速度が低下した状態でラビリンスシール14内に流入す
る。However, since a resistance plate 16 is attached to the casing 12 on the upstream side of the labyrinth seal 14 in the fluid flow direction, the resistance plate 16 is rotated by its radial groove 18. The working fluid that attempts to flow along the line 11111 is stopped from swirling and flows into the labyrinth seal 14 at a reduced inflow speed.
このため、ラビリンスシール14の内部で圧力変化が生
じ難くくなり、軸振動を大幅に軽減できる。Therefore, pressure changes are less likely to occur inside the labyrinth seal 14, and shaft vibration can be significantly reduced.
このような抵抗板16を取付けた場合(第3図(a))
と抵抗板16を取付けなかった場合(第3図(b))で
、タービンの回転軸の軸振動を計測した結果を第3図に
示した。When such a resistance plate 16 is installed (Fig. 3(a))
FIG. 3 shows the results of measuring the shaft vibration of the rotating shaft of the turbine in the case where the resistance plate 16 was not attached (FIG. 3(b)).
この振動計測は、タービンの軸受部分に非接触式の渦電
流センサを回転軸11の円周1箇所に取付けて行ったも
のである。This vibration measurement was performed by attaching a non-contact eddy current sensor to the bearing portion of the turbine at one location on the circumference of the rotating shaft 11.
この振幅測定結果から分かるように、抵抗板16を設け
ることにより回転軸11の振動の振幅を約1/7にする
ことができ、軸振動を軽減することができることが確認
できた。As can be seen from the amplitude measurement results, it was confirmed that by providing the resistance plate 16, the amplitude of the vibration of the rotating shaft 11 could be reduced to about 1/7, and that the shaft vibration could be reduced.
なお、上記実施例では、ターボ機械としてタービンに適
用した場合で説明したが、これに限らず、他の被動機や
原動機などターボ機械に広く適用でき、作動流体の圧力
が高いものほど有効である。In addition, although the above embodiment has been explained in the case where it is applied to a turbine as a turbomachine, it is not limited to this, and can be widely applied to other driven machines, prime movers, and other turbomachines, and the higher the pressure of the working fluid, the more effective it is. .
また、上記実施例では、抵抗板をケーシングと別体とし
たが、ケーシングと一体構造として、ケーシング自体に
放射状溝を形成するようにしても良い。Further, in the above embodiments, the resistance plate is made separate from the casing, but it may be formed integrally with the casing, and the radial grooves may be formed in the casing itself.
さらに、放射状溝の形状や個数も実施例のものに限定す
るものでなく、作動流体の旋回の抵抗となる形状及び個
数であれば良い。Further, the shape and number of the radial grooves are not limited to those in the embodiments, and any shape and number may be used as long as they provide resistance to swirling of the working fluid.
また、この発明の要旨を変更しない範囲で各構成要素に
変更を加えるようにしても良い。Further, each component may be changed without changing the gist of the invention.
[発明の効果]
以上、一実施例とともに具体的に説明したようにこの発
明のターボ機械の軸振動軽減装置によれば、ケーシング
のラビリンスシール人口側に抵抗板を設け、この抵抗板
に放射状溝を形成したので、この抵抗板の放射状溝によ
って回転軸に沿って流れようとする作動流体の旋回を防
止することができるとともに、流速を低減することがで
き、ラビリンスシール内での圧力変化を小さくして軸振
動を軽減することができる。[Effects of the Invention] As described above in detail with one embodiment, according to the shaft vibration reduction device for a turbo machine of the present invention, a resistance plate is provided on the labyrinth seal population side of the casing, and the resistance plate has radial grooves. , the radial grooves of this resistance plate can prevent the working fluid from swirling as it attempts to flow along the rotation axis, and can also reduce the flow velocity, minimizing pressure changes within the labyrinth seal. This can reduce shaft vibration.
また、構造が簡単であり、既存のターボ機械にも容易に
適用できる。Furthermore, the structure is simple and can be easily applied to existing turbomachinery.
したがって、ターボ機械を安全に運転することができる
。Therefore, the turbomachine can be operated safely.
第1図及び第2図はこの発明のターボ機械の軸振動軽減
装置の一実施例にかかり、第1図は要部の縦断面図、第
2図は抵抗板の正面図である。
第3図はこの発明のターボ機械の軸振動軽減装置の有無
による軸振動の振幅測定結果の説明図である。
第4図は従来例の要部断面図である。
10:ターボ機械の軸振動軽減装置、11:回転軸、1
2:ケーシング、13:隙間、14:ラビリンスシール
、15:凹部、16:抵抗板、17:ねじ、18:放射
状溝。
第3図
−Bg間(H「)
一時間(Hr)
@4図1 and 2 show an embodiment of the shaft vibration reducing device for a turbomachine according to the present invention, with FIG. 1 being a longitudinal cross-sectional view of the main part, and FIG. 2 being a front view of a resistance plate. FIG. 3 is an explanatory diagram of the results of measuring the amplitude of shaft vibration with and without the shaft vibration reduction device of the turbomachine according to the present invention. FIG. 4 is a sectional view of a main part of a conventional example. 10: Axial vibration reduction device for turbo machinery, 11: Rotating shaft, 1
2: Casing, 13: Gap, 14: Labyrinth seal, 15: Recess, 16: Resistance plate, 17: Screw, 18: Radial groove. Figure 3 - Bg (H'') 1 hour (Hr) @Figure 4
Claims (1)
ビリンスシールの流体流れ方向上流側に、ラビリンスシ
ールに流入する流体の旋回を防止する放射状溝が複数形
成された抵抗板を設けたことを特徴とするターボ機械の
軸振動軽減装置。A resistance plate is provided on the upstream side in the fluid flow direction of the labyrinth seal provided between the rotating shaft of the turbomachine and the casing, and has a plurality of radial grooves formed therein to prevent the fluid flowing into the labyrinth seal from swirling. shaft vibration reduction device for turbomachinery.
Priority Applications (1)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP8673690A JP2811893B2 (en) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | Shaft vibration reduction device for turbomachinery |
Publications (2)
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ID=13895105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP8673690A Expired - Lifetime JP2811893B2 (en) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | Shaft vibration reduction device for turbomachinery |
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1990
- 1990-03-30 JP JP8673690A patent/JP2811893B2/en not_active Expired - Lifetime
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