JPH06307464A - ダイアフラム継手の制振構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸方向振動及びねじり振動を抑制しうるダイ
アフラム継手の制振構造を提供する。 【構成】 ダイアフラム取付フランジ２にダイアフラム
パック３内を貫通する弾性アーム５を取付ける。弾性ア
ーム５は円筒状の部材で、円周部がワイヤカットされた
スリットにより分割されている。弾性アーム５の先端５
ａは遠心力で半径方向へ広がり、軸フランジ４の円筒部
７内に一体に形成されたライナ部材８に圧接する。これ
により、トルクの一部が圧接部を経て伝達され、弾性ア
ーム５の軸方向の剛性がダイアフラムパック３に加算さ
れて振動を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、舶用ガスタービンの出
力軸系などに適用されるダイアフラム継手の制振構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイアフラム継手は舶用ガスタービンの
出力軸系を初めとして、軸心のずれを吸収するたわみ軸
継手として各種回転機械の軸系に使用されている。

【０００３】そこで、従来のダイアフラム継手の一例を
図１５に示し、その構造を簡単に説明する。中間軸１の
両側に結合された一対のダイアフラム取付フランジ２
（図１５は中間軸１の一端側のみ表示）には、それぞれ
ダイアフラムパック３が結合される。ダイアフラムパッ
ク３には、それぞれに図に示されていない駆動軸側の軸
フランジ又は被動軸側の軸フランジ４が一体に形成され
る。舶用ガスタービンでは、駆動軸側の軸フランジはガ
スタービンの出力軸に、被動軸側の軸フランジ４は減速
装置に、それぞれ結合される。

【０００４】舶用ガスタービンの場合、波力による船体
の動揺からプロペラ軸系に軸心のずれや軸方向の変位が
発生するが、これらは長い中間軸１と一対のダイアフラ
ムパック３によって吸収される。すなわち、軸心のずれ
に対しては中間軸１が傾斜し、軸方向の変位にはダイア
フラムパック３が弾性変形して、それぞれの外力から軸
系を保護するように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一対のダイアフラムパ
ックと中間軸によって構成されるダイアフラム継手は、
運転時に軸方向に振動する。その固有振動数はダイアフ
ラムパックの剛性が大きい程高い。しかし、その剛性が
大きい場合にはたわみ継手としての機能が低下し、軸系
に無理な振動応力が発生する。このため固有振動数が常
用回転数以下になるように設計され、舶用タービンのよ
うに広い回転数範囲で使用するときには固有振動数に相
当する回転数で運転される場合がある。このときの共振
によって、ダイアフラムパックが破損したり、あるいは
振動大を検知したアラームのために運転が中止されると
いった不具合が生じるだけでなく、場合によっては軸受
が損傷する恐れがあった。

【０００６】そこで、本発明は、軸方向振動及びねじり
振動を抑制しうるダイアフラム継手の制振構造の提供を
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決するためになされたもので、舶用ガスタービンなど
のような広範囲に回転速度が変化する原動機に適用され
るダイアフラム継手の制振構造において、ダイアフラム
取付フランジに弾性アームを取り付け、該弾性アーム先
端と嵌合するように構成した円筒部を被動軸の軸フラン
ジと一体に形成したことを特徴とするダイアフラム継手
の制振構造である（第１の手段）。

【０００８】そして、軸フランジは、その円筒部内周に
ゴム又は硬合金ライナを内設するか、あるいは前記円筒
部内周を硬化処理するのが好ましい（第２の手段）。あ
るいは、弾性アームの外周に、ゴム又は硬合金ライナの
分割片、又は環状一体ゴムを固着してもよい（第３の手
段）。

【０００９】また、弾性アームと軸フランジの内周部と
の圧接摺動部は、ダイアフラムパックの軸方向中心に位
置させるのが好ましく（第４の手段）、この場合、弾性
アームの圧接摺動部にＯリングを取付ければよい（第５
の手段）。

【００１０】なお、上述したダイアフラム継手の制振構
造は、被動軸と駆動軸の両方に併設してもよい（第６の
手段）。

【００１１】

【作用】前述した第１の手段によれば、軸系が回転する
と遠心力によって弾性アームが外方に湾曲し、その先端
が軸フランジの円筒部内面に圧接する。このとき、トル
クの一部は弾性アームを介して伝達され、その軸方向剛
性がダイアフラムパックに加算されて、ダイアフラムの
軸方向振動を抑制する。

【００１２】次に、第２又は第３の手段によれば、弾性
アームと円筒部内面との間の面圧に応じた使い分けがで
きる。すなわち、面圧が小さい場合はゴムのライナ又は
環状一体ゴムを用いて摩擦係数を増大させ、反対に面圧
が大きい場合は硬合金ライナ又は硬化処理を使用して耐
摩耗性を向上させる。これにより、トルク伝達と耐久性
とのバランスを調整できる。

【００１３】続いて第４の手段によれば、一対のダイア
フラムパックを支点として中間軸が傾斜したとき、ダイ
アフラムパックの軸方向中心が関節となって傾斜し、軸
方向の摺動距離が角変位のみの最少量となる。さらに第
５の手段を採用することにより、摺動部が摩耗したとし
てもＯリングのみを取替えればよいため、保守が容易に
なる。

【００１４】最後に、第６の手段によれば、被動側と駆
動側に上記弾性アームと軸フランジ円筒部を併設したこ
とにより、軸方向制振効果はさらに向上する。

【００１５】また、第２の手段と第３の手段でゴムを使
用する場合には、軸フランジの内周側にゴムを貼ると遠
心力（ヤング率が低い分）で張りつきゴムが薄くなるこ
とが考えられる。しかし、弾性アームの外周に貼ったゴ
ムは逆に遠心力でふくらむため、弾性アームの変位を補
って摩擦力を増す作用が期待できる。

【００１６】さらにまた、弾性アームの外周に硬合金ラ
イナの分割片を固着するなどして軸フランジの内周面よ
り硬くし、軸フランジ側の内周面部を分割可能な構造と
しておけば、摩耗は内周面側に発生するので、ワイヤカ
ットのような高価な加工を施した弾性アームを交換する
必要がなく経済的である。

【００１７】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００１８】図１及び図２は本発明の第１実施例を示し
ており、ダイアフラム取付フランジ２には、ダイアフラ
ムパック３内を貫通する弾性アーム５が取付けられてい
る。この弾性アーム５は、図２の部分斜視図に示す如
く、円筒状部材の円周部にワイヤカットされたスリット
６を有し、運転時には遠心力によって、分割された各先
端５ａが半径方向（図中破線矢印で表示）へ広がって突
出するように構成されている。一方、被動軸側の軸フラ
ンジ４には円筒部７が一体に形成され、該円筒部７の内
周部にはライナ部材８が一体化して設けられている。こ
のライナ部材８としては、内周部にゴムを貼り付けても
よいし、あるいは、内周部に硬合金ライナを圧入したも
のでもよい。また、ライナ部材８のかわりに、円筒部７
の内周を硬化処理してもよい。そして、円筒部７の内
径、すなわちライナ部材８の内径又は硬化処理後の円筒
部内径は、停止時に弾性アーム５の先端５ａを嵌合させ
うるように設定する。一般的には、最大０.０１ｍｍ程
度の隙間から最大０.０５ｍｍ程度のしめ代が生じる範
囲の公差で機械加工しておくことにより、運転時に先端
５ａがライナ部材８の内面に向かって広がるたわみ量は
この隙間より十分大きくなるし、また、この程度のしめ
代では組立時における弾性アーム５の挿入も容易であ
る。

【００１９】上述したような構成とすることにより、遠
心力を受けた弾性アーム５の先端５ａが外方へたわんで
広がり、軸フランジ４の円筒部７内面に圧接する。これ
により、中間軸１からダイアフラムパック３を介して被
動軸側の軸フランジ４へ伝達されるトルクの一部は、弾
性アーム５及び先端５ａとライナ部材８との圧接部を経
て軸フランジ４へ伝達される。従って、弾性アーム５の
軸方向の剛性がダイアフラムパック３に加算され、ダイ
アフラムの軸方向の振動が抑制される。

【００２０】ところで、ライナ部材８にゴムを使用する
のは圧接部の面圧が小さい場合であり、圧接部の摩擦係
数を増大させると共に、先端５ａとライナ部材８との相
対変位をゴムの弾性で吸収することができる。一方、ラ
イナ部材８に硬合金ライナを使用するのは圧接部の面圧
が大きい場合であり、これによって圧接部の耐摩耗性を
向上させている。なお、円筒部７の内周を硬化処理する
のも硬合金ライナの使用と同様である。

【００２１】次に、図３及び図４は本発明の第２実施例
を示したもので、弾性アーム５はボス９の外周にワイヤ
カットした弾性片１０を設けて形成されている。この構
成では、遠心力によって弾性片１０の先端１０ａがライ
ナ部材８に圧接し、第１実施例と同様の作用によって振
動の抑制を実現する。また、図５及び図６に示した第３
実施例は、第２実施例における弾性片１０の変形例を示
したものである。すなわち、第２実施例の先端１０ａは
弾性片１０から円周方向の一方（図中では時計回り）へ
折曲形成されているのに対して、第３実施例では両円周
方向へ先端１０ａ，１０ｂが折曲形成されている。この
ような構成としても、上述した他の実施例と同様の振動
抑制が可能となる。

【００２２】続いて、図７及び図８は本発明の第４実施
例を示したもので、ライナ部材８を分割し、それぞれの
弾性片１０の先端１０ａ外周に一体に形成してある。こ
の場合のライナ部材８は、軸フランジ４の円筒部７側に
ライナ部材を設けるのと同様に、ゴム又は硬合金ライナ
から圧接部の面圧に応じて選択使用すればよい。また、
図９及び図１０に示した第５実施例では、第４実施例の
ライナ部材８に変わって、先端１０ａの外周に環状ゴム
１１が一体に形成されている。なお、ここでは停止（静
止）時の状態が示されており、環状ゴム１１の外周と軸
フランジ４の円筒部７内周との間には、隙間Ｓが設けら
れている。このような構成としても、上述した他の実施
例と同様の振動抑制が可能となる。

【００２３】そして、図１１は本発明の第６実施例を示
したもので、弾性アーム５とライナ部材８との圧接部を
ダイアフラムパック３の軸方向中心に位置させている。
このため、軸フランジ４からダイアフラムパック３の軸
中心方向へ突出する剛性アーム１２を取付け、該アーム
の先端円筒部１２ａをダイアフラムパック３の軸方向中
心に位置させた構成にしている。なお、ライナ部材８は
先端円筒部１２ａの内周部に一体に設けられるが、他の
実施例と同様にゴム又は硬合金ライナ、あるいは内周面
の硬化処理から適宜選択すればよい。

【００２４】また、図１２は第６実施例の圧接部に関す
る他の実施例を示したもので、弾性アーム５と剛性アー
ム１２との圧接摺動部にライナ部材８に変わってＯリン
グ１３を介在させている。このＯリング１３は、弾性ア
ーム５の先端５ａの外周に削成したＯリング溝１４に嵌
め込まれている。従って、長時間の運転で摺動部が摩耗
した時にはＯリング１３のみを交換すればよい。

【００２５】図１３は、弾性アーム５の遠心力を確保し
つつも接触部での円周方向の１回転で生じるすべり量を
減らすことができる手段を示したもので、接触部の径Ｒ
をできるだけ小さくしてある。すなわち、先端５ａの外
径を最小に設定することにより、相対角変位αによって
生じる円周方向のすべり量Ｌが小さくなるので、摩耗量
を低減できるようになる。また、弾性アーム５に突起部
５ｂを設けてその大きさを変化させれば遠心力を調整で
きるようになり、これによっても接触部の圧力及び摩耗
量を調整することができる。

【００２６】なお、図１３では、接触部の中心をダイア
フラムパック３の中心に配置し、駆動側と被動側に生じ
る相対角変位のみにしてあるので、先端５ａの外径Ｒを
最小に設定すればすべり量Ｌも最小となる。また、弾性
アーム５は、遠心力を確保するため、接触部以外は大径
にしてある。このように、すべり量Ｌや遠心力（すなわ
ち接触部の圧力）を調整できることから、相対角変位α
を想定すれば運転時間に応じた摩耗量を計算できるよう
になり、従って硬化処理や硬合金ライナの仕様決定及び
保守計画が容易になる。そして、このように遠心力を確
保しつつすべり量Ｌを低減する手段は、上述した硬化処
理や硬合金ライナの接触部だけでなく、ゴム製のライナ
部材８を使用するような場合にも有効である。

【００２７】最後に、図１４は上述した各実施例の制振
構造を中間軸１の両側軸フランジ４に、すなわち被動軸
側だけでなく駆動軸側にも適用した例を示している。こ
のような構成とすれば、重量増に伴う若干のマイナス面
はあるものの、本発明の主目的である振動対策の効果は
片側のみの場合よりも大きくなる。

【００２８】なお、以上の実施例に示したゴムライナと
しては、一般に耐熱性に優れ、かつ強度も高いふっ素系
ゴムやけい素系ゴムを使用するのが好ましい。

【００２９】

【発明の効果】前述した本発明によれば、軸方向振動及
びねじり振動が抑制され、下記のような効果が得られ
る。 （１）ダイアフラムの破損が防止される。 （２）振動大の信号によって、運転継続が不能になるの
が防止される。 （３）原動機を含む軸系の軸受（殊にころがり軸受）の
寿命が増大する。 （４）ダイアフラム継手制振部の摩耗が減少すると共
に、摩耗時の保守が容易になるので、信頼性の向上及び
保守費の低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るダイアフラム継手の
制振構造の断面図である。

【図２】図１の弾性アーム形状例を示す部分斜視図であ
る。

【図３】本発明の第２実施例に係るダイアフラム継手の
制振構造の断面図（図４のＢ−Ｂ断面）である。

【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図５】本発明の第３実施例に係るダイアフラム継手の
制振構造の断面図（図６のＤ−Ｄ断面）である。

【図６】図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【図７】本発明の第４実施例に係るダイアフラム継手の
制振構造の断面図（図８のＦ−Ｆ断面）である。

【図８】図７のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。

【図９】本発明の第５実施例に係るダイアフラム継手の
制振構造の断面図（図１０のＨ−Ｈ断面）である。

【図１０】図９のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。

【図１１】本発明の第６実施例に係るダイアフラム継手
の制振構造の断面図である。

【図１２】図１１の圧接摺動部の他の変形例を示す図で
ある。

【図１３】接触部におけるすべり量Ｌの低減方法を示す
図である。

【図１４】被動側及び駆動側の両方の軸フランジにダイ
アフラム継手の制振構造を採用した例を示す図である。

【図１５】従来のダイアフラム継手構造を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 中間軸 ２ ダイアフラム取付フランジ ３ ダイアフラムパック ４ 軸フランジ ５ 弾性アーム ６ スリット ７ 円筒部 ８ ライナ部材 ９ ボス １０ 弾性片 １１ 環状ゴム １２ 剛性アーム １３ Ｏリング １４ Ｏリング溝 Ｌ すべり量（円周方向） α 相対角変位

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】舶用ガスタービンなどのような広範囲に回
   転速度が変化する原動機に適用されるダイアフラム継手
   の制振構造において、ダイアフラム取付フランジに弾性
   アームを取り付け、該弾性アーム先端と嵌合するように
   構成した円筒部を被動軸の軸フランジと一体に形成した
   ことを特徴とするダイアフラム継手の制振構造。
2. 【請求項２】請求項１記載のダイアフラム継手の制振構
   造において、軸フランジの円筒部内周にゴム又は硬合金
   ライナを内設するか、あるいは前記円筒部内周を硬化処
   理したことを特徴とするダイアフラム継手の制振構造。
3. 【請求項３】請求項１記載のダイアフラム継手の制振構
   造において、弾性アームの外周に、ゴム又は硬合金ライ
   ナの分割片、又は環状一体ゴムを固着したことを特徴と
   するダイアフラム継手の制振構造。
4. 【請求項４】請求項１記載のダイアフラム継手の制振構
   造において、弾性アームと軸フランジの内周部との圧接
   摺動部を、ダイアフラムパックの軸方向中心に位置させ
   たことを特徴とするダイアフラム継手の制振構造。
5. 【請求項５】請求項４記載のダイアフラム継手の制振構
   造において、弾性アームの圧接摺動部にＯリング溝を削
   成し、該Ｏリング溝にＯリングを嵌着したことを特徴と
   するダイアフラム継手の制振構造。
6. 【請求項６】請求項１ないし５記載のダイアフラム継手
   の制振構造において、弾性アームと軸フランジを駆動軸
   側にも併設したことを特徴とするダイアフラム継手の制
   振構造。