JPH0626301A - 膨張タービン - Google Patents
膨張タービンInfo
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- JPH0626301A JPH0626301A JP18093592A JP18093592A JPH0626301A JP H0626301 A JPH0626301 A JP H0626301A JP 18093592 A JP18093592 A JP 18093592A JP 18093592 A JP18093592 A JP 18093592A JP H0626301 A JPH0626301 A JP H0626301A
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- fan
- gas
- pressure
- braking
- bearing
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/14—Power generation using energy from the expansion of the refrigerant
- F25B2400/141—Power generation using energy from the expansion of the refrigerant the extracted power is not recycled back in the refrigerant circuit
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 制動ファンを、軸受配置空間からタービンイ
ンペラ側へのガス流入を生じることなく、小径化，軽量
化して、ジャーナル気体軸受部の回転軸の振れ回りによ
る不安定振動を回避し、かつ回転軸の曲げの固有振動数
を高めることを可能とする。 【構成】 一端にタービンインペラ１１を、他端に制動
ファン１２を取付けた回転軸１３をケーシング１４内
に、ジャーナル気体軸受１５，スラスト気体軸受１７を
介して回転可能に、タービンインペラ１１，制動ファン
１２とともに収納して形成した膨張タービンにおいて、
軸受配置空間２４とファン入口２２とを連通させて形成
してある。
ンペラ側へのガス流入を生じることなく、小径化，軽量
化して、ジャーナル気体軸受部の回転軸の振れ回りによ
る不安定振動を回避し、かつ回転軸の曲げの固有振動数
を高めることを可能とする。 【構成】 一端にタービンインペラ１１を、他端に制動
ファン１２を取付けた回転軸１３をケーシング１４内
に、ジャーナル気体軸受１５，スラスト気体軸受１７を
介して回転可能に、タービンインペラ１１，制動ファン
１２とともに収納して形成した膨張タービンにおいて、
軸受配置空間２４とファン入口２２とを連通させて形成
してある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばヘリウム液化冷
凍機、空気分離装置に使用される膨張タービンに関する
ものである。
凍機、空気分離装置に使用される膨張タービンに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、図４に示す膨張タービンが公知で
ある（特公平１−４０２０２号公報）。この膨張タービ
ンは、一端にタービンインペラ１１を、他端に制動ファ
ン１２を取付けた回転軸１３を、ケーシング１４内に収
納して形成してある。回転軸１３は、ジャーナル気体軸
受１５により支持され、さらに回転軸１３の中間部に形
成したスラストカラー１６の両側にてスラスト気体軸受
１７にて支持され、回転可能となっている。また、ター
ビンインペラ１１の外周側にガス流入空間１８が、中心
部軸方向にガス流出空間１９が形成してあり、ガス流入
空間１８はノズル２０を介してタービンインペラ１１の
入口部に通じている。一方、ケーシング１４の制動ファ
ン１２側は密閉空間を形成するとともに、ファン出口２
１とファン入口２２とを連通させる第１連通路２３が形
成してあり、制動ファン１２を含む閉回路を形成してあ
る。さらに、この装置では、軸受配置空間２４とファン
出口２１とを連通させる第２連通路２５が形成してあ
る。
ある（特公平１−４０２０２号公報）。この膨張タービ
ンは、一端にタービンインペラ１１を、他端に制動ファ
ン１２を取付けた回転軸１３を、ケーシング１４内に収
納して形成してある。回転軸１３は、ジャーナル気体軸
受１５により支持され、さらに回転軸１３の中間部に形
成したスラストカラー１６の両側にてスラスト気体軸受
１７にて支持され、回転可能となっている。また、ター
ビンインペラ１１の外周側にガス流入空間１８が、中心
部軸方向にガス流出空間１９が形成してあり、ガス流入
空間１８はノズル２０を介してタービンインペラ１１の
入口部に通じている。一方、ケーシング１４の制動ファ
ン１２側は密閉空間を形成するとともに、ファン出口２
１とファン入口２２とを連通させる第１連通路２３が形
成してあり、制動ファン１２を含む閉回路を形成してあ
る。さらに、この装置では、軸受配置空間２４とファン
出口２１とを連通させる第２連通路２５が形成してあ
る。
【０００３】そして、ガス流入空間１８からノズル２０
を介してタービンインペラ１１の入口部に、タービンイ
ンペラ１１側の運転仕様により決まる圧力の高圧ガス、
例えばヘリウムガスを流入させ、このガスを膨張させる
ことによりタービンインペラ１１を高速回転させ、膨張
して降温した低圧ガスをガス流出空間１９に送り出させ
ている。また、軸受配置空間２４はノズル２０の出口部
から漏れ出たガスが充満して、ノズル２０の出口部と略
等圧状態にあり、制動ファン１２の周囲の密閉空間は、
軸受配置空間２４からのガスが充満しており、第２連通
路２５により軸受配置空間２４の圧力とファン出口圧力
とが均圧している。そして、タービンインペラ１１とと
もに回転する制動ファン１２により、ファン入口２２か
ら吸込んだガスを昇圧させて、ファン出口２１より第１
連通路２３に送り出して、再度このガスをファン入口２
２より吸込み、ガスを循環させるようになっている。こ
のように、制動ファン１２を設けることにより、タービ
ンインペラ１１が高圧ガスから得たエネルギを、制動フ
ァン１２がガス圧縮に要するエネルギ、即ち制動エネル
ギとしてすてている。
を介してタービンインペラ１１の入口部に、タービンイ
ンペラ１１側の運転仕様により決まる圧力の高圧ガス、
例えばヘリウムガスを流入させ、このガスを膨張させる
ことによりタービンインペラ１１を高速回転させ、膨張
して降温した低圧ガスをガス流出空間１９に送り出させ
ている。また、軸受配置空間２４はノズル２０の出口部
から漏れ出たガスが充満して、ノズル２０の出口部と略
等圧状態にあり、制動ファン１２の周囲の密閉空間は、
軸受配置空間２４からのガスが充満しており、第２連通
路２５により軸受配置空間２４の圧力とファン出口圧力
とが均圧している。そして、タービンインペラ１１とと
もに回転する制動ファン１２により、ファン入口２２か
ら吸込んだガスを昇圧させて、ファン出口２１より第１
連通路２３に送り出して、再度このガスをファン入口２
２より吸込み、ガスを循環させるようになっている。こ
のように、制動ファン１２を設けることにより、タービ
ンインペラ１１が高圧ガスから得たエネルギを、制動フ
ァン１２がガス圧縮に要するエネルギ、即ち制動エネル
ギとしてすてている。
【０００４】図５（横軸：ファン入口２２を起点とし場
合のガス循環路に沿った距離、縦軸：ガス圧力）は、上
記閉回路を一巡するガスの圧力変化状態を示している。
なお、図５において、横軸上の点Ａは一巡開始時のファ
ン入口２２、点Ｂは一巡目のファン出口２１、曲線Ｃは
第１連通路２３、および点Ｄは一巡完了時のファン入口
２２のそれぞれにおける上記起点からの距離を示し、縦
軸上のＰｉはファン入口圧力、Ｐｏはファン出口圧力
（＝軸受配置空間２４内の圧力）を示している。図５か
ら分かるように、この装置では、第２連通路２５によ
り、軸受配置空間２４とファン出口２１とを均圧させて
いるので、ファン入口圧力は軸受配置空間２４内の圧力
よりもファン昇圧分ΔＰだけ低くくなっている。このフ
ァン入口圧力の低下により、装置の運転時に回転軸１３
にタービンインペラ１１に向かう方向に作用するスラス
ト力が軽減されるようになっている。即ち、第２連通路
２５を設けることにより、ファン入口圧力を低下させ、
上記スラスト力を軽減させ、スラスト気体軸受１７と回
転軸との接触による軸受の焼損、およびそれに伴う事故
の発生を防止している。
合のガス循環路に沿った距離、縦軸：ガス圧力）は、上
記閉回路を一巡するガスの圧力変化状態を示している。
なお、図５において、横軸上の点Ａは一巡開始時のファ
ン入口２２、点Ｂは一巡目のファン出口２１、曲線Ｃは
第１連通路２３、および点Ｄは一巡完了時のファン入口
２２のそれぞれにおける上記起点からの距離を示し、縦
軸上のＰｉはファン入口圧力、Ｐｏはファン出口圧力
（＝軸受配置空間２４内の圧力）を示している。図５か
ら分かるように、この装置では、第２連通路２５によ
り、軸受配置空間２４とファン出口２１とを均圧させて
いるので、ファン入口圧力は軸受配置空間２４内の圧力
よりもファン昇圧分ΔＰだけ低くくなっている。このフ
ァン入口圧力の低下により、装置の運転時に回転軸１３
にタービンインペラ１１に向かう方向に作用するスラス
ト力が軽減されるようになっている。即ち、第２連通路
２５を設けることにより、ファン入口圧力を低下させ、
上記スラスト力を軽減させ、スラスト気体軸受１７と回
転軸との接触による軸受の焼損、およびそれに伴う事故
の発生を防止している。
【０００５】なお、曲線Ｃで示されるように、ファン出
口２１からファン入口２２に至る過程で、ガス流路の抵
抗により圧力は低下する。
口２１からファン入口２２に至る過程で、ガス流路の抵
抗により圧力は低下する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】気体軸受を適用した膨
張タービンでは、タービンインペラ、回転軸、制動ファ
ンからなる回転体の重量の軽減が重要である。この回転
体の重量が大きいと以下の問題が生じる。 （１） 回転体の曲げ固有振動数の低下のために定格回
転数が実現できない。 （２） 図６（横軸：軸回転数、縦軸：ジャーナル気体
軸受１個当たりの軸重量）中の直線Iは、軸回転数と上
記軸重量の最大許容値を示し、直線Iの右側が不安定領
域で、ここでは軸受の焼損を起こす可能性があり、直線
Iの左側が安定領域である。そして、回転体の重量が大
きくなると、ジャーナル気体軸受１個当りの軸重量が大
きくなり、安定限界である上記直線Iを超えて軸受を焼
損することになる。
張タービンでは、タービンインペラ、回転軸、制動ファ
ンからなる回転体の重量の軽減が重要である。この回転
体の重量が大きいと以下の問題が生じる。 （１） 回転体の曲げ固有振動数の低下のために定格回
転数が実現できない。 （２） 図６（横軸：軸回転数、縦軸：ジャーナル気体
軸受１個当たりの軸重量）中の直線Iは、軸回転数と上
記軸重量の最大許容値を示し、直線Iの右側が不安定領
域で、ここでは軸受の焼損を起こす可能性があり、直線
Iの左側が安定領域である。そして、回転体の重量が大
きくなると、ジャーナル気体軸受１個当りの軸重量が大
きくなり、安定限界である上記直線Iを超えて軸受を焼
損することになる。
【０００７】なお、回転体の回転数は装置の用途によっ
てまちまちであるが、例えばヘリウム液化冷凍機では、
約５×１０6ｒｐｍに達する場合があり、上記軸重量の
最大許容値は約２５ｇとなる。特に、回転体端部に取付
けられる制動ファンの重量が大きいと、曲げ固有振動数
の低下は著しく、この重量を如何に軽減するかが、設計
上の重要なポイントとなる。一般に、流体力学的に相似
な制動ファンにおいて、その外径Ｄと制動ファン運転仕
様との間には、以下の関係が成立する。 Ｄ5∝Ｔｉ・Ｌ／（Ｎ3・Ｐｉ） …（１）
てまちまちであるが、例えばヘリウム液化冷凍機では、
約５×１０6ｒｐｍに達する場合があり、上記軸重量の
最大許容値は約２５ｇとなる。特に、回転体端部に取付
けられる制動ファンの重量が大きいと、曲げ固有振動数
の低下は著しく、この重量を如何に軽減するかが、設計
上の重要なポイントとなる。一般に、流体力学的に相似
な制動ファンにおいて、その外径Ｄと制動ファン運転仕
様との間には、以下の関係が成立する。 Ｄ5∝Ｔｉ・Ｌ／（Ｎ3・Ｐｉ） …（１）
【０００８】ただし、各記号の意味は以下の通りであ
る。 Ｐｉ：制動ファン入口圧力 Ｎ ：軸回転数 Ｔｉ：制動ファン入口温度 Ｌ ：制動動力（＝タービンインペラ発生動力） ここで、タービンインペラ発生動力は、厳密には、制動
動力としてすてられるとともに、軸受部等の摩擦による
メカニカル損失動力にも変化するが、この損失動力は上
記制動動力に比して無視できる程小さく、実際上制動動
力に等しいとして問題はない。
る。 Ｐｉ：制動ファン入口圧力 Ｎ ：軸回転数 Ｔｉ：制動ファン入口温度 Ｌ ：制動動力（＝タービンインペラ発生動力） ここで、タービンインペラ発生動力は、厳密には、制動
動力としてすてられるとともに、軸受部等の摩擦による
メカニカル損失動力にも変化するが、この損失動力は上
記制動動力に比して無視できる程小さく、実際上制動動
力に等しいとして問題はない。
【０００９】また、制動ファン外径Ｄと制動ファン重量
Ｗとの間には、以下の関係が略成立する。 Ｗ∝Ｄ3 …（２） （１）式，（２）式より、 Ｗ∝（Ｔｉ・Ｌ／Ｎ3）3/5・（１／Ｐｉ）3/5 …（３） となる。制動動力Ｌおよび軸回転数Ｎは、タービンイン
ペラ側の運転仕様により決定され、制動ファン入口温度
Ｔｉは通常常温である。したがって、（３）式より、一
定のタービンインペラ側の運転仕様の下で発生する動力
を制動する場合に、制動ファン重量Ｗを小さく設計する
ためには、制動ファン運転条件としてファン入口圧力Ｐ
ｉを許容範囲内においてできるだけ大きく設定する必要
がある。
Ｗとの間には、以下の関係が略成立する。 Ｗ∝Ｄ3 …（２） （１）式，（２）式より、 Ｗ∝（Ｔｉ・Ｌ／Ｎ3）3/5・（１／Ｐｉ）3/5 …（３） となる。制動動力Ｌおよび軸回転数Ｎは、タービンイン
ペラ側の運転仕様により決定され、制動ファン入口温度
Ｔｉは通常常温である。したがって、（３）式より、一
定のタービンインペラ側の運転仕様の下で発生する動力
を制動する場合に、制動ファン重量Ｗを小さく設計する
ためには、制動ファン運転条件としてファン入口圧力Ｐ
ｉを許容範囲内においてできるだけ大きく設定する必要
がある。
【００１０】ファン入口圧力Ｐｉの許容限度圧力は、軸
受配置空間内の圧力である。この圧力よりもファン入口
圧力Ｐｉが大きくなると、制動ファンを含む閉回路から
軸受配置空間に向かう方向のガス流が生じ、さらに軸受
配置空間から極低温のタービンインペラ部に常温ガスが
流入するため、当熱侵入によりタービンインペラによる
冷熱発生効率が著しく低下することとなる。ところで、
上記公報に記載の従来の装置では、運転時に発生するタ
ービンインペラ１１側に向かう方向のスラスト力を軽減
するために、軸受配置空間２４とファン出口２１とを連
通させて均圧しているため、ファン入口圧力が軸受配置
空間２４内の圧力よりもファン昇圧分だけ低くなる。し
たがって、上記（１）式より制動ファン外径Ｄは大きく
なり、（２）式より制動ファン重量も大きくなるという
問題が生じる。
受配置空間内の圧力である。この圧力よりもファン入口
圧力Ｐｉが大きくなると、制動ファンを含む閉回路から
軸受配置空間に向かう方向のガス流が生じ、さらに軸受
配置空間から極低温のタービンインペラ部に常温ガスが
流入するため、当熱侵入によりタービンインペラによる
冷熱発生効率が著しく低下することとなる。ところで、
上記公報に記載の従来の装置では、運転時に発生するタ
ービンインペラ１１側に向かう方向のスラスト力を軽減
するために、軸受配置空間２４とファン出口２１とを連
通させて均圧しているため、ファン入口圧力が軸受配置
空間２４内の圧力よりもファン昇圧分だけ低くなる。し
たがって、上記（１）式より制動ファン外径Ｄは大きく
なり、（２）式より制動ファン重量も大きくなるという
問題が生じる。
【００１１】また、ファン入口圧力Ｐｉを大きく設定し
て制動ファン重量を軽減できる装置の公知例として、装
置の外部から制御弁を介して、高圧ガスを制動ファンを
含む閉回路に供給する流路を設けたものもある（「Ｐｒ
ｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｅｃｏｎｄ Ｉｎ
ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ Ｅｎｇ
ｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ」（Ｂｒｉｇ
ｈｔｏｎ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍ，７−１０
Ｍａｙ １９６８）、ｐ３４，３５、「Ａ ＨＥＬＩＵ
Ｍ ＬＩＱＵＥＦＩＥＲ ＵＳＩＮＧ Ａ ＧＡＳ−Ｂ
ＥＡＲＩＮＧＥＸＰＡＮＴＩＯＮ ＴＵＲＢＩＮ
Ｅ」）。装置の外部から高圧ガスを供給するようにした
上記公知例の場合は、装置外部から制御弁を介して上記
閉回路の圧力を設定するが、外部から供給するガスの圧
力を、ＰＩＤ演算回路等により厳密に制御する必要があ
る。このため、制御装置が必要となる。また、この圧力
制御を行わないと、軸受配置空間内の圧力と上記閉回路
の圧力との間のバランスがくずれ、タービンインペラ部
へのガス流入等の不都合が生じるという問題が生じる。
本発明は、斯る従来の問題点を課題としてなされたもの
で、軸受配置空間からタービンインペラ側へのガス流入
を生じることなく、制動ファンを小径化，軽量化して、
ジャーナル気体軸受部の回転軸の振れ回りによる不安定
振動を回避し、かつ回転軸の曲げの固有振動数を高める
ことを可能とした膨張タービンを提供しようとするもの
である。
て制動ファン重量を軽減できる装置の公知例として、装
置の外部から制御弁を介して、高圧ガスを制動ファンを
含む閉回路に供給する流路を設けたものもある（「Ｐｒ
ｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｅｃｏｎｄ Ｉｎ
ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ Ｅｎｇ
ｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ」（Ｂｒｉｇ
ｈｔｏｎ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍ，７−１０
Ｍａｙ １９６８）、ｐ３４，３５、「Ａ ＨＥＬＩＵ
Ｍ ＬＩＱＵＥＦＩＥＲ ＵＳＩＮＧ Ａ ＧＡＳ−Ｂ
ＥＡＲＩＮＧＥＸＰＡＮＴＩＯＮ ＴＵＲＢＩＮ
Ｅ」）。装置の外部から高圧ガスを供給するようにした
上記公知例の場合は、装置外部から制御弁を介して上記
閉回路の圧力を設定するが、外部から供給するガスの圧
力を、ＰＩＤ演算回路等により厳密に制御する必要があ
る。このため、制御装置が必要となる。また、この圧力
制御を行わないと、軸受配置空間内の圧力と上記閉回路
の圧力との間のバランスがくずれ、タービンインペラ部
へのガス流入等の不都合が生じるという問題が生じる。
本発明は、斯る従来の問題点を課題としてなされたもの
で、軸受配置空間からタービンインペラ側へのガス流入
を生じることなく、制動ファンを小径化，軽量化して、
ジャーナル気体軸受部の回転軸の振れ回りによる不安定
振動を回避し、かつ回転軸の曲げの固有振動数を高める
ことを可能とした膨張タービンを提供しようとするもの
である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、一端にタービンインペラを、他端に制動
ファンを取付けた回転軸をケーシング内に、気体軸受を
介して回転可能に、上記タービンインペラ，制動ファン
とともに収納して形成した膨張タービンにおいて、上記
軸受を配置した空間部と上記制動ファンの入口とを連通
させて形成した。
に、本発明は、一端にタービンインペラを、他端に制動
ファンを取付けた回転軸をケーシング内に、気体軸受を
介して回転可能に、上記タービンインペラ，制動ファン
とともに収納して形成した膨張タービンにおいて、上記
軸受を配置した空間部と上記制動ファンの入口とを連通
させて形成した。
【００１３】
【作用】上記発明のように構成することにより、軸受配
置空間から極低温のタービンインペラ部へのガス流入を
生じることなく、制動ファンの入口の圧力を高くするこ
とができるようになる。
置空間から極低温のタービンインペラ部へのガス流入を
生じることなく、制動ファンの入口の圧力を高くするこ
とができるようになる。
【００１４】
【実施例】次に、本発明の一実施例を図面にしたがって
説明する。図１は、本発明の第１実施例に係る膨張ター
ビンを示し、図４に示す膨張タービンとは、第２連通路
２５に代えて、軸受配置空間２４とファン入口２２とを
連通させる連通路１を設けた点を除き、他は実質的に同
一であり、互いに対応する箇所には同一番号を付して説
明を省略する。この連通路１は、ケーシング１４を貫通
して軸受配置空間２４に通じる第１連通孔２と、ケーシ
ング１４を貫通してファン入口２２に通じる第２連通孔
３と、第１連通孔２と第２連通孔３とを連通させる連通
管４とからなり、軸受配置空間２４とファン入口２２と
を均圧させている。図２（横軸：ファン入口２２を起点
とし場合のガス循環路に沿った距離、縦軸：ガス圧力）
は、上記閉回路を一巡するガスの圧力変化状態を示して
いる。なお、図中各記号の意味は、図５におけるものと
同様である。
説明する。図１は、本発明の第１実施例に係る膨張ター
ビンを示し、図４に示す膨張タービンとは、第２連通路
２５に代えて、軸受配置空間２４とファン入口２２とを
連通させる連通路１を設けた点を除き、他は実質的に同
一であり、互いに対応する箇所には同一番号を付して説
明を省略する。この連通路１は、ケーシング１４を貫通
して軸受配置空間２４に通じる第１連通孔２と、ケーシ
ング１４を貫通してファン入口２２に通じる第２連通孔
３と、第１連通孔２と第２連通孔３とを連通させる連通
管４とからなり、軸受配置空間２４とファン入口２２と
を均圧させている。図２（横軸：ファン入口２２を起点
とし場合のガス循環路に沿った距離、縦軸：ガス圧力）
は、上記閉回路を一巡するガスの圧力変化状態を示して
いる。なお、図中各記号の意味は、図５におけるものと
同様である。
【００１５】図２から分かるように、本装置では、ファ
ン入口圧力がファン出口圧力よりもファン昇圧分ΔＰだ
け低くくなる点については、図５に示す装置の場合と同
様であるが、連通路１により、軸受配置空間２４とファ
ン入口２２とを均圧させているので、ファン入口圧力は
軸受配置空間２４内の圧力と等しくなる。即ち、本装置
の場合、ファン入口圧力は、図５に示す装置の場合より
も、ファン昇圧分ΔＰだけ高くなる。したがって、上記
（１）式より、本装置の場合は、この昇圧分に対応して
制動ファン外径Ｄを小さくして、軽量化することがで
き、しかも軸受配置空間２４からタービンインペラ１１
側へのガスの流入も生じることはない。この結果、ジャ
ーナル気体軸受５の箇所での回転軸１３の振れ回りによ
る不安定振動を回避でき、かつ回転軸１３の曲げの固有
振動数を高めることになる。さらに、ファン入口圧力
は、上述のように上限許容限度である軸受配置空間２４
内の圧力を超えることはないので、回転軸１３に作用す
るタービンインペラ１１に向かう方向のスラスト力も許
容範囲内の大きさにすることができる。
ン入口圧力がファン出口圧力よりもファン昇圧分ΔＰだ
け低くくなる点については、図５に示す装置の場合と同
様であるが、連通路１により、軸受配置空間２４とファ
ン入口２２とを均圧させているので、ファン入口圧力は
軸受配置空間２４内の圧力と等しくなる。即ち、本装置
の場合、ファン入口圧力は、図５に示す装置の場合より
も、ファン昇圧分ΔＰだけ高くなる。したがって、上記
（１）式より、本装置の場合は、この昇圧分に対応して
制動ファン外径Ｄを小さくして、軽量化することがで
き、しかも軸受配置空間２４からタービンインペラ１１
側へのガスの流入も生じることはない。この結果、ジャ
ーナル気体軸受５の箇所での回転軸１３の振れ回りによ
る不安定振動を回避でき、かつ回転軸１３の曲げの固有
振動数を高めることになる。さらに、ファン入口圧力
は、上述のように上限許容限度である軸受配置空間２４
内の圧力を超えることはないので、回転軸１３に作用す
るタービンインペラ１１に向かう方向のスラスト力も許
容範囲内の大きさにすることができる。
【００１６】図３は、本発明の第２実施例に係る膨張タ
ービンを示し、図１に示す膨張タービンとは、連通路１
に代えて、軸受配置空間２４とファン入口２２とを連通
させる連通路１ａをケーシング１４の厚肉部内に設けた
点を除き、他は実質的に同一であり、互いに対応する箇
所には同一番号を付して説明を省略する。
ービンを示し、図１に示す膨張タービンとは、連通路１
に代えて、軸受配置空間２４とファン入口２２とを連通
させる連通路１ａをケーシング１４の厚肉部内に設けた
点を除き、他は実質的に同一であり、互いに対応する箇
所には同一番号を付して説明を省略する。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、一端にタービンインペラを、他端に制動ファ
ンを取付けた回転軸をケーシング内に、気体軸受を介し
て回転可能に、上記タービンインペラ，制動ファンとと
もに収納して形成した膨張タービンにおいて、上記軸受
を配置した空間部と上記制動ファンの入口とを連通させ
て形成してある。このため、回転軸に作用するスラスト
力を許容範囲内に保ちつつ、制動ファンの入口の圧力
を、軸受配置空間から極低温のタービンインペラ部への
ガス流入を生じることなく、高くでき、この結果、制動
ファンを、小径化，軽量化して、ジャーナル気体軸受部
の回転軸の振れ回りによる不安定振動を回避し、かつ回
転軸の曲げの固有振動数を高めることが可能になるとい
う効果を奏する。
によれば、一端にタービンインペラを、他端に制動ファ
ンを取付けた回転軸をケーシング内に、気体軸受を介し
て回転可能に、上記タービンインペラ，制動ファンとと
もに収納して形成した膨張タービンにおいて、上記軸受
を配置した空間部と上記制動ファンの入口とを連通させ
て形成してある。このため、回転軸に作用するスラスト
力を許容範囲内に保ちつつ、制動ファンの入口の圧力
を、軸受配置空間から極低温のタービンインペラ部への
ガス流入を生じることなく、高くでき、この結果、制動
ファンを、小径化，軽量化して、ジャーナル気体軸受部
の回転軸の振れ回りによる不安定振動を回避し、かつ回
転軸の曲げの固有振動数を高めることが可能になるとい
う効果を奏する。
【図１】 本発明の第１実施例に係る膨張タービンの断
面図である。
面図である。
【図２】 図１に示す装置における、ファン入口を起点
とし場合のガス循環路に沿った距離とガス圧力との関係
を示す図である。
とし場合のガス循環路に沿った距離とガス圧力との関係
を示す図である。
【図３】 本発明の第２実施例に係る膨張タービンの断
面図である。
面図である。
【図４】 従来の膨張タービンの部分断面図である。
【図５】 図４に示す装置における、ファン入口を起点
とし場合のガス循環路に沿った距離とガス圧力との関係
を示す図である。
とし場合のガス循環路に沿った距離とガス圧力との関係
を示す図である。
【図６】 軸回転数とジャーナル軸受１個当りの軸重量
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
１，１ａ 連通路 １１ タービンインペラ １２ 制動ファン １３ 回転軸 １５ ジャーナル気体軸受 １７ スラスト気体軸受 ２２ ファン入口 ２４ 軸受配置空間
Claims (1)
- 【請求項１】 一端にタービンインペラを、他端に制動
ファンを取付けた回転軸をケーシング内に、気体軸受を
介して回転可能に、上記タービンインペラ，制動ファン
とともに収納して形成した膨張タービンにおいて、上記
軸受を配置した空間部と上記制動ファンの入口とを連通
させて形成したことを特徴とする膨張タービン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4180935A JP2801470B2 (ja) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | 膨張タービン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4180935A JP2801470B2 (ja) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | 膨張タービン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0626301A true JPH0626301A (ja) | 1994-02-01 |
| JP2801470B2 JP2801470B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=16091852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4180935A Expired - Lifetime JP2801470B2 (ja) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | 膨張タービン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2801470B2 (ja) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6065201A (ja) * | 1983-09-21 | 1985-04-15 | Hitachi Ltd | 膨張タ−ビンのスラスト制御装置 |
| JPS60228704A (ja) * | 1984-04-25 | 1985-11-14 | Hitachi Ltd | 制動フアン付膨張タ−ビン |
| JPS6116203A (ja) * | 1984-07-04 | 1986-01-24 | Hitachi Ltd | 膨張タ−ビン |
| JPS61132701A (ja) * | 1984-12-03 | 1986-06-20 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 膨張タ−ビンの軸推力調整装置 |
| JPS61211516A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-19 | Hitachi Ltd | マイクロ膨張タ−ビン |
| JPS6246785A (ja) * | 1985-08-23 | 1987-02-28 | 本田技研工業株式会社 | 自動二輪車 |
| JPS62294701A (ja) * | 1987-05-29 | 1987-12-22 | Hitachi Ltd | 膨張タ−ビンのスラスト制御装置 |
| JPS6355304A (ja) * | 1986-06-30 | 1988-03-09 | アトラス・コプコ・アクチボラグ | 回転機械のロ−タ集合体における軸方向負荷を監視しかつ平衡する装置および方法 |
| JPH0450405A (ja) * | 1990-06-19 | 1992-02-19 | Mayekawa Mfg Co Ltd | 極低温用膨脹タービン用のタービン本体及び該タービン装置の静圧給気式のスラストガスベアリングの負荷自動平衡装置 |
-
1992
- 1992-07-08 JP JP4180935A patent/JP2801470B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6065201A (ja) * | 1983-09-21 | 1985-04-15 | Hitachi Ltd | 膨張タ−ビンのスラスト制御装置 |
| JPS60228704A (ja) * | 1984-04-25 | 1985-11-14 | Hitachi Ltd | 制動フアン付膨張タ−ビン |
| JPS6116203A (ja) * | 1984-07-04 | 1986-01-24 | Hitachi Ltd | 膨張タ−ビン |
| JPS61132701A (ja) * | 1984-12-03 | 1986-06-20 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 膨張タ−ビンの軸推力調整装置 |
| JPS61211516A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-19 | Hitachi Ltd | マイクロ膨張タ−ビン |
| JPS6246785A (ja) * | 1985-08-23 | 1987-02-28 | 本田技研工業株式会社 | 自動二輪車 |
| JPS6355304A (ja) * | 1986-06-30 | 1988-03-09 | アトラス・コプコ・アクチボラグ | 回転機械のロ−タ集合体における軸方向負荷を監視しかつ平衡する装置および方法 |
| JPS62294701A (ja) * | 1987-05-29 | 1987-12-22 | Hitachi Ltd | 膨張タ−ビンのスラスト制御装置 |
| JPH0450405A (ja) * | 1990-06-19 | 1992-02-19 | Mayekawa Mfg Co Ltd | 極低温用膨脹タービン用のタービン本体及び該タービン装置の静圧給気式のスラストガスベアリングの負荷自動平衡装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2801470B2 (ja) | 1998-09-21 |
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