JPH05302503A - タービン膨張機のスラスト軸受 - Google Patents

タービン膨張機のスラスト軸受

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JPH05302503A
JPH05302503A JP13007292A JP13007292A JPH05302503A JP H05302503 A JPH05302503 A JP H05302503A JP 13007292 A JP13007292 A JP 13007292A JP 13007292 A JP13007292 A JP 13007292A JP H05302503 A JPH05302503 A JP H05302503A
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JP
Japan
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thrust plate
thrust
bearing
turbine
gas
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP13007292A
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English (en)
Inventor
Shinobu Matsuo
忍 松尾
Katsuhide Ohira
勝秀 大平
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明のタービン膨張機のスラスト軸受の目
的はタービン膨張機のスラスト板の小さいスラスト軸受
を提供することである。 【構成】 第1発明では極低温発生用などに使用される
タービン膨張機において、回転軸に取付けられた永久磁
石(例えばフェライト磁石など)製のスラスト板と、該
スラスト板を支承するセラミックス系高温超伝導体材
(例えばY,Ba,Cu,Oを成分とし温度100K程
度で超伝導転位するものなど)製軸受体を有して成るこ
とを特徴とする又第2発明では極低温発生用などに使用
されるタービン膨張機において回転軸に取付けられた永
久磁石製のスラスト板と、前記スラスト板を支承するセ
ラミックス系高温超伝導体材製で前記スラスト板に対向
する面に螺線状溝を具えた軸受体とを有して成ることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はタービン膨張機のスラス
ト軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のタービン膨張機の動圧形スラスト
気体軸受を図3によって説明する。図3(a)は従来例
のタービン膨張機の断面図、図3(b)は図3(a)に
おけるA−A断面図及びB−B断面図である。従来例の
タービン膨張機は竪軸で図において下の方向が重力の方
向である。図において1はタービン翼車、2は回転軸で
下端にタービン翼車1が固定されている。03はスラス
ト板で回転軸2に固定された円板である。4はコンプレ
ッサ翼車で回転軸2の上端に固定されている。05,0
6は何れも軸受体でスラスト板03をはさんで設けられ
スラスト板03に対向する面には螺線状溝が設けられて
いる。7は螺線状溝で軸受体05,06のスラスト板0
3に向き合う面に設けられている。
【0003】タービン翼車1、回転軸2、スラスト板0
3、コンプレッサ翼車4を合せてロータと呼んでいる。
8は小穴で軸受体05,06にそれぞれ設けられた小さ
い穴で図示しない高圧ガス源に図示しない弁を介して接
続されている。スラスト板03と軸受体05,06は動
圧形スラスト気体軸受を構成する。9は矢印で高圧ヘリ
ウム等のガスの流れを示す。10は矢印で前記高圧ヘリ
ウム等のガスの流出を示す。11,12はともに矢印で
それぞれコンプレッサ翼車4への流入及び流出のガスの
流れを示す。前記従来例の作用を説明する。図3(a)
は前記ロータの停止の状態を示しコンプレッサ翼車4と
軸受体06又はスラスト板03と軸受体05が接触して
支えられている。起動するときは図示しない弁を開き小
穴8から高圧ガスを吹き出して前記ロータを軸受体05
から浮き上らせ接触をなくす。次にヘリウム等の高圧ガ
スを矢印9の示す方向にタービン翼車1に流入させ、矢
印10で示す方向に流出させる。
【0004】タービン翼車1が回転し前記ロータが回転
するので、スラスト板03と軸受体05,06の螺線状
溝7とが動圧形スラスト気体軸受として作用し前記ロー
タのスラスト荷重をスラスト板03で支える。このよう
になったら前記弁を閉じて小穴8に供給されている高圧
ガスを止める。コンプレッサ翼車4は矢印11の示す方
向にガスを吸入し圧縮して矢印12の示す方向に吐き出
しタービン翼車1の出力を消費する。前記タービン膨張
機を止めるときには、前記弁を開いて小穴8から高圧ガ
スを吹き出し、軸受体05の上面にスラスト板03を支
えることにより前記ロータを支えてからタービン翼車1
への高圧ヘリウム等のガスを止める。タービン膨張機の
回転が止ると、次いで前記弁を閉じて小穴8からの高圧
ガスの吹出しを止める。すると前記ロータはコンプレッ
サ翼車4が軸受体06にあたるかスラスト板03が軸受
体05に当接して支えられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、ロー
タのスラスト荷重を支える力を発生させるのに十分な面
積を有するスラスト板が必要であり、これにより前記ロ
ータの重量が増しスラスト板は高速回転するのでスラス
ト板の直径が大きい場合周速度が大きくなり強度を必要
とする不具合がある。本発明の目的は前記不具合を解消
しタービン膨張機のスラスト板の小さいスラスト軸受を
提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の手段は極低温の発
生等に使用されるタービン膨張機において、回転軸に取
付けられた永久磁石製のスラスト板と、該スラスト板を
支承するセラミックス系高温超伝導体材製の軸受体とを
有してなることを特徴とする。第2の手段は極低温発生
用等に使用されるタービン膨張機において回転軸に取付
けられた永久磁石製のスラスト板と、前記スラスト板を
支承するセラミックス系高温超伝導体材製で且前記スラ
スト板に対向する面に螺線状溝を具えた軸受体とを有し
て成ることを特徴とする。
【0007】
【作用】第1の手段はタービン膨張機の定常運転状態に
おいては冷却された作動ガスによりタービン膨張機が冷
却され、セラミックス系高温超伝導体製の軸受体が冷却
されて超伝導状態になるので前記軸受体と永久磁石製ス
ラスト板との間に超伝導体のマイスナ効果による反発力
が働き前記ロータのスラスト荷重を支えることができ
る。第2の手段はタービン膨張機の定常運転状態におい
ては冷却された作動ガスによりタービン膨張機が冷却さ
れセラミックス系高温超伝導材製の軸受体は超伝導状態
になるので永久磁石製スラスト板と超伝導体材のマイス
ナ効果により反発し合い前記ロータのスラスト荷重の一
部を担う。螺線状溝とスラスト板とが動圧形スラスト気
体軸受として作用して前記ロータのスラスト荷重を担う
が、その力は前記超伝導体のマイスナ効果により担われ
る分だけ小さくてよいのでスラスト板を小さくできる。
【0008】
【実施例】第1実施例を図1によって説明する。図1は
第1実施例の竪形タービン膨張機の断面図である。図に
おいて下の方向が重力の向きである。図において1はタ
ービン翼車、2は回転軸で下の端にタービン翼車1が固
定されている。3はスラスト板でフェライト磁石などの
永久磁石製の円板で回転軸2のタービン翼車1に近い位
置に固定されている。4はコンプレッサ翼車で回転軸2
の上の端に固定されている。15,16はともに軸受体
でセラミックス系高温超伝導体材(例えばY,Ba,C
u,Oを成分とし温度100K付近で超伝導転移するも
のなど)製で板状のもので15はスラスト板3の下側に
16はスラスト板3の上側にそれぞれ対向して設けられ
図示しない前記タービン膨張機の構造体に固定されてい
る。タービン翼車1、回転軸2、スラスト板3、コンプ
レッサ翼車4を合せてロータと呼んでいる。軸受体1
5,16とスラスト板3をタービン翼車1に近づけて冷
却されやすい構造にしている。
【0009】18は小穴で軸受体15,16にそれぞれ
設けられた小さな穴で図示しない高圧ガス源に弁を介し
て接続されている。9は矢印で高圧ヘリウム等のガスの
流れを示す。10は矢印で前記高圧ヘリウムガス等の流
出を示す。11,12は矢印でコンプレッサ翼車4の入
口及び出口の流れを示す。前記第1実施例の作用を説明
する。前記ロータが停止しているときスラスト板3と軸
受体15が接触している。起動するときは前記弁を開き
前記高圧ガス源のガスを小穴18から吹き出させ前記ロ
ータを軸受体15から浮き上らせて接触をなくす。次に
ヘリウム等の高圧ガスを矢印9の示すとおりタービン翼
車1に流し矢印10の示す方向に流出させるとタービン
翼車1が回転する。
【0010】前記ヘリウム等のガスの冷却により前記ロ
ータが冷却されて温度が下り軸受体15,16が超伝導
状態になり永久磁石製のスラスト板3との間の超伝導体
のマイスナ効果により軸受体15とスラスト板3が反発
し合いスラスト板3にかかるスラスト荷重を支えること
ができる。このようになったとき前記弁を閉じ小穴18
からのガスの吹き出しを止める。タービン膨張機を止め
るときは前記弁を開いて小穴18から高圧ガス源のガス
を吹き出させて後タービン翼車1への前記ヘリウム等の
高圧ガスの供給を止める。前記ヘリウム等高圧ガスによ
る冷却がなくなるので軸受体15,16の温度が上り超
伝導状態でなくなり前記反発力がなくなるがスラスト荷
重は小穴18からのガスの吹き出しで支える。コンプレ
ッサ翼車4が動力を吸収するので前記ロータは止る。ロ
ータが止ったら前記弁を閉じて小穴18からのガスの吹
き出しを止める。スラスト板3は支持力を失い軸受体1
5に直接当って支えられる。
【0011】第2実施例を図2によって説明する。図2
(a)は第2実施例の竪軸タービン膨張機の断面図、図
2(b)は図1(a)におけるA−A断面図及びB−B
断面図である。図2において図1と対応する等しい部分
には同じ符号を付し説明を省く。5,6はともに軸受体
でセラミックス系高温超伝導材(例えばY,Ba,C
u,Oを成分とし温度100K付近で超伝導転移するも
のなど)製の板状のもので5はスラスト板3の下側に、
6はスラスト板3の上側にそれぞれスラスト板3に対向
して回転軸2に貫かれて設けられている。7は螺線状溝
で軸受体5と6のスラスト板3に向き合った面に設けら
れている。8は小穴で軸受体5と6にそれぞれ設けられ
図示しない高圧ガス源に図示しない弁を介して接続され
ている。
【0012】前記第2実施例の作用を説明する。前記ロ
ータが停止しているときはスラスト板3は軸受体5に接
触し支えられている。起動するときは前記弁を開いて高
圧ガス源のガスを小穴8から吹き出させ前記ロータを軸
受体5から浮き上らせる。次にヘリウム等の高圧ガスを
矢印9の示すとおりタービン翼車1に流し矢印10の示
すように流出させる。タービン翼車1が回転し軸受体
5,6に設けられている螺線状溝とスラスト板3が動圧
形スラスト気体軸受の作用をし、スラスト板3でスラス
ト荷重を支える。前記高圧ヘリウム等のガスの冷却にと
もなってタービン膨張機が冷却されて温度が下り軸受体
5,6も温度が下り超伝導状体になり超伝導体のマイス
ナ効果によりスラスト板3と反発し合いスラスト板3の
スラスト荷重の1部を担う。
【0013】この状態で前記弁を閉じ小穴8への高圧ガ
スの供給を止める。前記ロータのスラスト荷重は前記の
とおり軸受体5,6とスラスト板3との超伝導体のマイ
スナ効果の反発力が1部担うのでスラスト板3に働く動
圧形スラスト気体軸受の力は小さくてよいのでスラスト
板3は小さくできる。前記ロータを止めるときの作用は
第1実施例と同様であるから説明を省く。
【0014】
【発明の効果】本発明は前記のとおり構成されているの
で、第1発明は永久磁石製のスラスト板と超伝導体の軸
受体のマイスナ効果による反発力でタービン膨張機のス
ラストを受けている。第2発明は永久磁石製のスラスト
板と超伝導体の軸受体のマイスナ効果による反発力と動
圧形スラスト気体軸受の軸受力との両方を使ってスラス
トを受けているのでスラスト板を小さくできる。よって
本発明はタービン膨張機のスラスト板の小さいスラスト
軸受を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例のタービン膨張機の断面図。
【図2】第2実施例のタービン膨張機の断面図。
【図3】従来例の図2応当図である。
【符号の説明】
2…回転軸、3…スラスト板、5,6,15,16…軸
受体、7…螺線状溝。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 極低温発生用などに使用されるタービン
    膨張機において、回転軸(2)にとりつけられた永久磁
    石製のスラスト板(3)と、該スラスト板を支承するセ
    ラミックス系高温超伝導体材製の軸受体(15),(1
    6)とを有して成ることを特徴とするタービン膨張機の
    スラスト軸受。
  2. 【請求項2】 極低温発生用などに使用されるタービン
    膨張機において、回転軸(2)にとりつけられた永久磁
    石製のスラスト板(3)と、前記スラスト板(3)を支
    承するセラミックス系高温超伝導体材製で且前記スラス
    ト板(3)に対向する面に螺線状溝(7)を具えた軸受
    体(5),(6)とを有して成ることを特徴とするター
    ビン膨張機スラスト軸受。
JP13007292A 1992-04-23 1992-04-23 タービン膨張機のスラスト軸受 Withdrawn JPH05302503A (ja)

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JP (1) JPH05302503A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007170188A (ja) * 2005-12-19 2007-07-05 Takenaka Komuten Co Ltd 縦型の高温高速回転大容量原動機
KR20160018248A (ko) * 2014-08-08 2016-02-17 한국전력공사 초전도 극저온 팽창기

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007170188A (ja) * 2005-12-19 2007-07-05 Takenaka Komuten Co Ltd 縦型の高温高速回転大容量原動機
JP4684097B2 (ja) * 2005-12-19 2011-05-18 株式会社竹中工務店 縦型の高温高速回転大容量原動機
KR20160018248A (ko) * 2014-08-08 2016-02-17 한국전력공사 초전도 극저온 팽창기

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990706