JPS60259711A - 高温流体機械の均熱装置 - Google Patents
高温流体機械の均熱装置Info
- Publication number
- JPS60259711A JPS60259711A JP11476784A JP11476784A JPS60259711A JP S60259711 A JPS60259711 A JP S60259711A JP 11476784 A JP11476784 A JP 11476784A JP 11476784 A JP11476784 A JP 11476784A JP S60259711 A JPS60259711 A JP S60259711A
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- Japan
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- heat
- casing
- machine
- temperature fluid
- temperature
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- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
- F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/208—Heat transfer, e.g. cooling using heat pipes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は高温流体を作業流体として運転を行、うポン
プ、圧縮機、蒸気タービン等を実施対象とする高温流体
機械の各部温度の均熱化を図る均熱装置に関する。
プ、圧縮機、蒸気タービン等を実施対象とする高温流体
機械の各部温度の均熱化を図る均熱装置に関する。
第６図はこの発明の実施対象例として挙げたポンプであ
り、図中１はロータの回転軸、２は回転軸上に並べて装
備された多段式の羽根車、３は二つ側構造としてなる内
部胴体４と、つぼ形の外部胴体５とからなるケーシング
、６，７は前記ケーシングに開口する流体吸込口、吐出
口であり、内部胴体４には各段の羽根車２の相互間を多
段式直列に結ぶ流体通路が形成されている。なお、羽根
車２の相互の間で流体が正規の通路からリークして低圧
段側へ流れるのを阻止するために、内部胴体４と羽根車
２１回転軸１との間には液密な摺動面が形成されている
。かかる構成で、図示されてない駆動モータによりロー
タを回転駆動することにより、流体吸込口６から吸い込
んだ高温流体を機内の羽根車２で昇圧して吐出ロアより
吐き出す。 ところでこのように高温流体を扱うポンプが運転停止す
ると、その時点でケーシング内に溜っている流体は、時
間の経過とともに温度の高い流体がケーシング内の上部
に、一方熱放散により温度が低下した低温の流体がケー
シング内の下部に集まり、これによりケーシングの上部
の温度は高く、下部の温度は低くなって上下の間で不均
一な温度分布が生じるようになる。この結果としてポン
プは下半分の領域が熱収縮し、ポンプ全体として第６図
の鎖線で表すように軸方向に対して湾曲する。 勿論このような温度の不均一に起因する機械全体の熱的
な湾曲変形はポンプの停止時のみならず、運転中、始動
途中であっても温度の不均一が生ずれば必ず発生する。 しかもこのような湾曲変形が生じた状態で機械を始動、
運転したりすると、ロータとケーシングとの間での機械
的な異常接触が生じてかじりが発生し、強度の比較的弱
い羽根車等が損傷、もしくは破損するに至るおそれがあ
る。 なお、同様なことはポンプのみに限らず、高温流体を扱
う圧縮機あるいは蒸気タービンについても起こる。特に
蒸気タービンでノズルの部分締切制御を行っている運転
状態では、高温蒸気の供給を行っているノズルとそうで
ないノズルとが有るために、タービンケーシングの周方
向でも局部的に不均一な温度分布が発生する。 このような温度差の発生に起因する機械の損傷を防ぐた
めに、従来ではケーシングの外周を保温断熱材で覆って
熱放散をできるだけ抑え、機械の均熱状態を保つように
しているが、その効果は必ずしも十分でない。また第７
図に示すように、流体吸込口６と吐出ロア側との間にオ
リフィス８゜流体循環ポンプ９を含む暖機運転装置の流
体循環回路を構成しておき、ポンプの再起動時には高温
流体をポンプ内に循環通流させて機内各部の温度膨張を
十分均一にしてから起動するようなウオーミング方法も
実施されている。しかしこの方法は作業時間が長くかか
り緊急起動には不向きであるし、その制御系を含め設備
費が高価である等の難点がある。
り、図中１はロータの回転軸、２は回転軸上に並べて装
備された多段式の羽根車、３は二つ側構造としてなる内
部胴体４と、つぼ形の外部胴体５とからなるケーシング
、６，７は前記ケーシングに開口する流体吸込口、吐出
口であり、内部胴体４には各段の羽根車２の相互間を多
段式直列に結ぶ流体通路が形成されている。なお、羽根
車２の相互の間で流体が正規の通路からリークして低圧
段側へ流れるのを阻止するために、内部胴体４と羽根車
２１回転軸１との間には液密な摺動面が形成されている
。かかる構成で、図示されてない駆動モータによりロー
タを回転駆動することにより、流体吸込口６から吸い込
んだ高温流体を機内の羽根車２で昇圧して吐出ロアより
吐き出す。 ところでこのように高温流体を扱うポンプが運転停止す
ると、その時点でケーシング内に溜っている流体は、時
間の経過とともに温度の高い流体がケーシング内の上部
に、一方熱放散により温度が低下した低温の流体がケー
シング内の下部に集まり、これによりケーシングの上部
の温度は高く、下部の温度は低くなって上下の間で不均
一な温度分布が生じるようになる。この結果としてポン
プは下半分の領域が熱収縮し、ポンプ全体として第６図
の鎖線で表すように軸方向に対して湾曲する。 勿論このような温度の不均一に起因する機械全体の熱的
な湾曲変形はポンプの停止時のみならず、運転中、始動
途中であっても温度の不均一が生ずれば必ず発生する。 しかもこのような湾曲変形が生じた状態で機械を始動、
運転したりすると、ロータとケーシングとの間での機械
的な異常接触が生じてかじりが発生し、強度の比較的弱
い羽根車等が損傷、もしくは破損するに至るおそれがあ
る。 なお、同様なことはポンプのみに限らず、高温流体を扱
う圧縮機あるいは蒸気タービンについても起こる。特に
蒸気タービンでノズルの部分締切制御を行っている運転
状態では、高温蒸気の供給を行っているノズルとそうで
ないノズルとが有るために、タービンケーシングの周方
向でも局部的に不均一な温度分布が発生する。 このような温度差の発生に起因する機械の損傷を防ぐた
めに、従来ではケーシングの外周を保温断熱材で覆って
熱放散をできるだけ抑え、機械の均熱状態を保つように
しているが、その効果は必ずしも十分でない。また第７
図に示すように、流体吸込口６と吐出ロア側との間にオ
リフィス８゜流体循環ポンプ９を含む暖機運転装置の流
体循環回路を構成しておき、ポンプの再起動時には高温
流体をポンプ内に循環通流させて機内各部の温度膨張を
十分均一にしてから起動するようなウオーミング方法も
実施されている。しかしこの方法は作業時間が長くかか
り緊急起動には不向きであるし、その制御系を含め設備
費が高価である等の難点がある。
この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、そ
の目的は機械に不均一な温度分布が生じた際にはその高
温部の熱を迅速に低温部へ分散移行させて均熱化を図る
ことができ、しかも簡単な構造で常時はメンテナンスを
必要としない高温流体機械の均熱装置を提供することに
ある。
の目的は機械に不均一な温度分布が生じた際にはその高
温部の熱を迅速に低温部へ分散移行させて均熱化を図る
ことができ、しかも簡単な構造で常時はメンテナンスを
必要としない高温流体機械の均熱装置を提供することに
ある。
上記目的を達成するために、この発明は高温流体機械の
ケーシングを取り巻いて、その外周面域にシェル内の作
動蒸気空間にウィックを配しかつここに少量の作動液を
封入してなる均熱用ヒートバイブを伝熱的に配備し、部
分的に温度差が発生した場合には高温部の熱をヒートバ
イブを介して低温部へ移行させ、これによって迅速に均
熱を行い、機械の安全運転と熱応力の軽減化を図るよう
にしたものである。
ケーシングを取り巻いて、その外周面域にシェル内の作
動蒸気空間にウィックを配しかつここに少量の作動液を
封入してなる均熱用ヒートバイブを伝熱的に配備し、部
分的に温度差が発生した場合には高温部の熱をヒートバ
イブを介して低温部へ移行させ、これによって迅速に均
熱を行い、機械の安全運転と熱応力の軽減化を図るよう
にしたものである。
第１図ないし第５図はこの発明の実施例を示すものであ
り、第１図はその全体構成を、第２図。 第３図、第４図および第５図にヒートバイブの異なる実
施例を示す。すなわち高温流体機械、例えばポンプケー
シング３にはその外周を取り巻いて周面上に均熱用ヒー
トパイプ１０が伝熱的に装着されている。このヒートバ
イブｌＯの基本的な実施例は第２図のごとくであり、そ
の構造は伝熱性の高い金属製の内筒と外筒とで構成され
た密閉ドラム形状のシェル１１の内部の周面上にウィッ
ク１２を配するとともに、シェル内を減圧してここに少
量の作動液が封入されている。なお作動液としては、機
械運転温度に応じて水、アセトン、フロン等の冷媒が使
用され、またウィック１２としてはガラス繊維、炭素繊
維、金網等が用いられる。 上記の構成でポンプの運転停止時のように、機械の上部
と下部との間に温度差が発生すると、温度の高い部分で
はヒートパイプ内の作動液は蒸発潜熱を奪って気化し、
温度の低い部分へ向けて高速で移動してその部分で作動
蒸気が凝縮し、その凝縮潜熱を放出して低温部に熱を与
える。一方低温部で凝縮した作動液はウィック１２の毛
細管作用によりウィックの層内を通じて再び高温部へも
どる。このような蒸発−凝縮サイクルを繰り返すことに
より、潜熱のかたちで高温部と低温部との間で熱移動が
行われて機械全体が均熱化され、これによって温度差に
起因する機械全体の熱的な湾曲変形、機内各部に発生す
る熱応力が抑制されることになる。なお符号１５はヒー
トパイプ１０の外周を包囲する保温断熱材層である。 上記第２図の実施例はあらかじめ円筒型ドラムとして構
成されたものを示したが、この構造ではケーシング３へ
伝熱的に密着して装備することが難しい、この点を改良
したのが第３図、第４図の実施例であり、このうち第３
図の実施例ではドラム形ヒートバイブ１０はその同上の
一箇所が軸方向に沿って切り欠かれており、この切り欠
き端にフランジ１３を取り付け、ヒートパイプを広げて
機械ケーシングの外周に被着した後に、フランジ１３の
間をボルト１４で締結してヒートパイプをケーシングに
密着させる。第４図の実施例はヒートパイプ１０が左右
の半円弧状の分割ヒートパイプ１０ａ、 １０ｂからな
る二分割構造であり、左右の分割ヒートパイプ１０ａ、
１０ｂの端部間がフランジ１３．ボルト１４を介して
連結されている。この場合に各分割ヒートパイプ１０ａ
、１０ｂはそれぞれが機械側の高温発生域と低温発生域
との間に跨るように定めて装着される。第５図の実施例
は前記の各実施例と異なり、ヒーＩ・パイプ１０は両端
面の閉じた断面矩形状の長いパイプを螺旋状に巻回して
構成されている。かかるヒートパイプ１０はケーシング
の外周面へ端から螺旋状に巻き付けて装着される。 なお上記のヒートパイプはポンプのみに限らず高温流体
を扱う圧縮機、蒸気タービン等の高温流体機械に適用し
てその均熱化を図ることができる。
り、第１図はその全体構成を、第２図。 第３図、第４図および第５図にヒートバイブの異なる実
施例を示す。すなわち高温流体機械、例えばポンプケー
シング３にはその外周を取り巻いて周面上に均熱用ヒー
トパイプ１０が伝熱的に装着されている。このヒートバ
イブｌＯの基本的な実施例は第２図のごとくであり、そ
の構造は伝熱性の高い金属製の内筒と外筒とで構成され
た密閉ドラム形状のシェル１１の内部の周面上にウィッ
ク１２を配するとともに、シェル内を減圧してここに少
量の作動液が封入されている。なお作動液としては、機
械運転温度に応じて水、アセトン、フロン等の冷媒が使
用され、またウィック１２としてはガラス繊維、炭素繊
維、金網等が用いられる。 上記の構成でポンプの運転停止時のように、機械の上部
と下部との間に温度差が発生すると、温度の高い部分で
はヒートパイプ内の作動液は蒸発潜熱を奪って気化し、
温度の低い部分へ向けて高速で移動してその部分で作動
蒸気が凝縮し、その凝縮潜熱を放出して低温部に熱を与
える。一方低温部で凝縮した作動液はウィック１２の毛
細管作用によりウィックの層内を通じて再び高温部へも
どる。このような蒸発−凝縮サイクルを繰り返すことに
より、潜熱のかたちで高温部と低温部との間で熱移動が
行われて機械全体が均熱化され、これによって温度差に
起因する機械全体の熱的な湾曲変形、機内各部に発生す
る熱応力が抑制されることになる。なお符号１５はヒー
トパイプ１０の外周を包囲する保温断熱材層である。 上記第２図の実施例はあらかじめ円筒型ドラムとして構
成されたものを示したが、この構造ではケーシング３へ
伝熱的に密着して装備することが難しい、この点を改良
したのが第３図、第４図の実施例であり、このうち第３
図の実施例ではドラム形ヒートバイブ１０はその同上の
一箇所が軸方向に沿って切り欠かれており、この切り欠
き端にフランジ１３を取り付け、ヒートパイプを広げて
機械ケーシングの外周に被着した後に、フランジ１３の
間をボルト１４で締結してヒートパイプをケーシングに
密着させる。第４図の実施例はヒートパイプ１０が左右
の半円弧状の分割ヒートパイプ１０ａ、 １０ｂからな
る二分割構造であり、左右の分割ヒートパイプ１０ａ、
１０ｂの端部間がフランジ１３．ボルト１４を介して
連結されている。この場合に各分割ヒートパイプ１０ａ
、１０ｂはそれぞれが機械側の高温発生域と低温発生域
との間に跨るように定めて装着される。第５図の実施例
は前記の各実施例と異なり、ヒーＩ・パイプ１０は両端
面の閉じた断面矩形状の長いパイプを螺旋状に巻回して
構成されている。かかるヒートパイプ１０はケーシング
の外周面へ端から螺旋状に巻き付けて装着される。 なお上記のヒートパイプはポンプのみに限らず高温流体
を扱う圧縮機、蒸気タービン等の高温流体機械に適用し
てその均熱化を図ることができる。
以上述べたようにこの発明によれば、高温流体機械のケ
ーシングを取り巻いて、その外周面域にシェル内の作動
蒸気空間にウィックを配しかつここに少量の作動液を封
入してなる均熱用ヒートパイプを伝熱的に配備したこと
により、流体機械の停止時等その時の運転条件によって
機械の上下。 あるいは周方向で温度差が発生した場合にも、ヒートパ
イプによる熱移動作用で高温部の熱を低温部へ分散して
速やかに温度差を解消し、機械全体の温度を均熱化する
。しかがってこのことにより機械の湾曲変形１機内の熱
応力発生１機械の回転部と固定部との間の異常な接触に
よるかじり現象等を防止して機械の安全運転を図ること
ができる。 しかもヒートパイプは据付後は何等の制御操作。 メンテナンスを必要とせず、かつ従来の暖気運転装置と
比べて安価で高信鯨性が得られる等、実用′的効果の大
なる均熱装置を得ることができる。
ーシングを取り巻いて、その外周面域にシェル内の作動
蒸気空間にウィックを配しかつここに少量の作動液を封
入してなる均熱用ヒートパイプを伝熱的に配備したこと
により、流体機械の停止時等その時の運転条件によって
機械の上下。 あるいは周方向で温度差が発生した場合にも、ヒートパ
イプによる熱移動作用で高温部の熱を低温部へ分散して
速やかに温度差を解消し、機械全体の温度を均熱化する
。しかがってこのことにより機械の湾曲変形１機内の熱
応力発生１機械の回転部と固定部との間の異常な接触に
よるかじり現象等を防止して機械の安全運転を図ること
ができる。 しかもヒートパイプは据付後は何等の制御操作。 メンテナンスを必要とせず、かつ従来の暖気運転装置と
比べて安価で高信鯨性が得られる等、実用′的効果の大
なる均熱装置を得ることができる。
第１図はこの発明の実施例の略示全体構成図、第２図は
第１図における均熱用ヒートパイプとしてのドラム形ヒ
ートパイプの構造を示す断面図、第３図、第４図はそれ
ぞれ第２図に示した実施例と異なるドラム形ヒートパイ
プの実施例の構成端面図、第５図は螺旋形ヒートパイプ
の実施例の構成断面図、第６図は高温流体機械として例
示したポンプの部分断面斜視図、第７図は従来における
ポンプの暖気運転装置の回路図である。 １＋ロータの回転軸、２：羽根車、３：ケーシング、１
０：均熱用ヒートパイプ、１０ａ、 １０ｂ ＋ 分割
ヒートパイプ、１１：ヒートパイプのシェル、１２：ウ
ィック。
第１図における均熱用ヒートパイプとしてのドラム形ヒ
ートパイプの構造を示す断面図、第３図、第４図はそれ
ぞれ第２図に示した実施例と異なるドラム形ヒートパイ
プの実施例の構成端面図、第５図は螺旋形ヒートパイプ
の実施例の構成断面図、第６図は高温流体機械として例
示したポンプの部分断面斜視図、第７図は従来における
ポンプの暖気運転装置の回路図である。 １＋ロータの回転軸、２：羽根車、３：ケーシング、１
０：均熱用ヒートパイプ、１０ａ、 １０ｂ ＋ 分割
ヒートパイプ、１１：ヒートパイプのシェル、１２：ウ
ィック。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）羽根車を備えたロータと、該ロータを内蔵したケー
シングとからなり、高温流体を作業流体として運転を行
う高温流体機械において、前記ケーシングを取り巻いて
その外周面域に、シェル内の作動蒸気空間にウィックを
配しかつここに少量の作動液を封入してなる均熱用ヒー
トパイプを伝熱的に配備したことを特徴とする高温流体
機械の均熱装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の均熱装置において、
均熱用ヒートパイプがケーシングの外周面へ伝熱的に密
着して被着されたドラム形ヒートパイプであることを特
徴とする高温流体機械の均熱装置。 ３）特許請求の範囲第２項に記載の均熱装置において、
ドラム形ヒートパイプは二つ割ないしそれ以上に分割可
能な分割構造であることを特徴とする高温流体機械の均
熱装置。 ４）特許請求の範囲第１項に記載の均熱装置において、
均熱用ヒートパイプがケーシングの外周面へ伝熱的に密
着して巻装被着されたらせん形ヒートパイプであること
を特徴とする高温流体機械の均熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11476784A JPS60259711A (ja) | 1984-06-05 | 1984-06-05 | 高温流体機械の均熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11476784A JPS60259711A (ja) | 1984-06-05 | 1984-06-05 | 高温流体機械の均熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60259711A true JPS60259711A (ja) | 1985-12-21 |
Family
ID=14646174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11476784A Pending JPS60259711A (ja) | 1984-06-05 | 1984-06-05 | 高温流体機械の均熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60259711A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5167488A (en) * | 1991-07-03 | 1992-12-01 | General Electric Company | Clearance control assembly having a thermally-controlled one-piece cylindrical housing for radially positioning shroud segments |
| US5582237A (en) * | 1994-01-11 | 1996-12-10 | Miyano; Toshiharu | Apparatus for preventing thermal deformation of a machine tool |
| WO2010023036A1 (de) * | 2008-08-27 | 2010-03-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Leitschaufelträger für eine gasturbine |
| US8633623B2 (en) | 2009-08-18 | 2014-01-21 | Xylem IP Holdings LLC. | Encapsulated submersible pump |
| JP2022534593A (ja) * | 2019-05-29 | 2022-08-02 | ヌオーヴォ・ピニォーネ・テクノロジー・ソチエタ・レスポンサビリタ・リミタータ | 独立型モータ及びバンドルを有する一体型モータ圧縮機 |
-
1984
- 1984-06-05 JP JP11476784A patent/JPS60259711A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5167488A (en) * | 1991-07-03 | 1992-12-01 | General Electric Company | Clearance control assembly having a thermally-controlled one-piece cylindrical housing for radially positioning shroud segments |
| US5582237A (en) * | 1994-01-11 | 1996-12-10 | Miyano; Toshiharu | Apparatus for preventing thermal deformation of a machine tool |
| WO2010023036A1 (de) * | 2008-08-27 | 2010-03-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Leitschaufelträger für eine gasturbine |
| US8633623B2 (en) | 2009-08-18 | 2014-01-21 | Xylem IP Holdings LLC. | Encapsulated submersible pump |
| JP2022534593A (ja) * | 2019-05-29 | 2022-08-02 | ヌオーヴォ・ピニォーネ・テクノロジー・ソチエタ・レスポンサビリタ・リミタータ | 独立型モータ及びバンドルを有する一体型モータ圧縮機 |
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