JPS63235715A - 回転機械用振動減衰式軸受装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転機械の回転軸の振動を減衰しながら同回
転軸を支持しうるガス軸受装置に関し、特にタービンや
コンプレッサーに・用いて好適の回転機械用振動減衰式
軸受装置に関する。

〔従来の技術〕

−ｍに、回転機械の回転軸には両端部にそれぞれそなえ
られた軸受によって支持されるようになっているが、危
険速度を高く設定した回転軸の場合には、これらの軸受
の相互間にさらに単数または？！数の軸受を設けている
。

第６．７図はいずれも従来の遠心圧縮機の回転軸部の概
略を示す側面図である。第６図に示すように、回転軸１
の周囲にはインペラ２が取り付けられており、同回転軸
１はその両端部にそなえられた軸受３．３によって支持
されている。なお、軸受３としては、ガス潤滑軸受、油
潤滑軸受、磁気軸受またはギール軸受等が用いられてい
る。

そして、回転軸１の両側に配設された軸受３゜３のみで
は回転軸１が高回転時に安定回転を達成できず回転軸１
の危険速度を高く設定することができない場合には、第
７図のように両端の軸受３の相互間に軸受４を設けて、
回転軸の支持剛性をあげて回転の安定度を確保して危険
速度を高く設定している。

なお、軸受４は軸受３と同一の構造を有し、場合によっ
ては複数個配設される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、第７図に示したような軸受構造では、回
転軸１の軸受３，４を設置する車室の熱変形や複数の車
室が連結された配置のアライメントの変化や製作・組立
誤差のために、回転軸１の軸方向に配置された軸受３，
４の荷重分担が変化して、回転軸１が振動を発生する原
因になるという問題点がある。

また、軸受４は両端に配置された両軸受３の相互間に配
置されるが、第６．７図で示すように、回転軸１の軸受
４により支持される部分では回転軸１の直径が両端部に
比べて大きくなっている。このため、回転軸の周速が大
きくなり、軸受と回転軸との摩擦による発熱やメカロス
が生じるという問題点がある。

そこで、この問題を解決するために、回転軸１の軸受４
の配置される部分の直径を小さくする手段が考えられる
が、この場合、回転軸の剛性が低下するため、安定性や
安全性が損われてしまうことになる。

また、作動流体が粘性の小さいガスの場合、発熱やメカ
ロスを考慮しなくてもよいので、回転軸１の直径を大き
くしてガス軸受の軸受支持剛性を高くしてもよいが、軸
受支持剛性が高いと回転軸から軸受に伝わる振動が大き
くなり、その振動を減衰させるようなダンパを設けるこ
とが必要となる。しかし、−ｍに考えられるガス作動の
ダンパを設けたとしてもガス粘性が小さいためにその効
果が期待できない。

本発明は、上述の問題点の解決をはかろうとするもので
、軸受部における発熱やメカロスを防止するとともに、
回転軸の振動を減衰させ回転軸の支持剛性をあげること
により、回転軸の回転安定度を向上させて危険速度を高
くすることができるようにした回転機械用振動減衰式軸
受装置を提供することを目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

このため、本発明の回転ｔｉ械用振動減衰式軸受装置は
、回転機械において、回転軸の両端部をそれぞれ支持す
る軸受をそなえ、これらの軸受の相互間において上記回
転軸を支持するガス軸受が設けられるとともに、同ガス
軸受に突設された非磁性金属部材と同金属部材に近接し
て配設された磁石とからなるダンパ機構が装備されたこ
とを特徴としている。

〔作　用〕

上述の本発明の回転機械用振動減衰式軸受装置では、両
端部に配置された軸受の相互間に設けられたガス軸受に
より、回転軸が弾性的に支持され、上記回転軸の振動時
には、上記ガス軸受にそなえられた金属部材と磁石との
相対的運動により金属部材上に渦電流が誘導され、この
渦電流と磁石との間に働く電磁力によって上記のガス軸
受および金属部材の運動が抑制され、これにより上記回
転軸の振動が減衰する。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の一実施例としての回転機械用
振動減衰式軸受装置について説明すると、第１図はその
回転軸部の機略を示す側断面図、第２図は第１図の■−
■矢視断面図、第３図は第１図のＩＩＩ−Ｉ［［矢視断
面図、第４，５図はガス軸受部の詳細を示す側断面図で
ある。なお、本実施例における回転ｆｉ械は遠心圧ｍ機
である。

第１図に示すように、遠心圧縮機の回転軸１の両端部は
縮径されており、従来と同様にこの両端部に配設された
軸受３によって回転軸１が支持されている。また、軸受
３の相互間の回転軸１の中間部外周には、複数のインペ
ラ２および円環状のガス軸受５が設けられている。

このガス軸受５の外側面には環状円板形の非磁性体金属
部材６が固定されている。そして金属部材６の両側面近
傍には、車室などの静止体に固定された複数対の磁石７
が金属部材６の両側面に対峙して配設されている。なお
、各対の磁石７は極性の異なる面を互いに向かい合わせ
ていて、金属部材６を磁束が垂直に横切るようになって
いて、これらの非磁性体金属部材６と磁石７とによりダ
ンパｉｉＤが構成されている。

また、ガス軸受５には圧縮機吐出ポリュートつと配管１
０とガス導入管８とを介して圧縮機の作動流体が供給さ
れるようになっている。

ガス導入管８は、第２．３図に示すように、ガス軸受５
の内部に連通ずる放射状部分を有し、間隙１３に等友釣
にガス圧を供給して、このガス圧による剛性によりガス
軸受５および金属部材６を弾性支持している。つまり、
ガス軸受５と回転軸１との近接する部分は第４図に示す
ような構造になっており、ガス軸受５の内周面には環状
の凹所（ポケット）１１が形成され、このポケット１１
内にはガス導入管８が導設されている。また、ポケット
１１の両端において、回転軸１とガス軸受５との間には
適当な間隙１３が形成されている。

なお、ガス軸受５の形状としては第５図に示すようなも
のも考えられる。すなわち、ガス軸受５は円筒状の中空
部１４を有する二重の円環状構造となっていて、中空部
１４内にガス導入管が導設されている。そして、このガ
ス軸受５の回転軸１と近接する部分には、中空部１４と
連通した微小なガス通路１２が多数設けられており、ガ
ス導入管８によって中空部１４に供給された圧縮ガスが
ガス通路１２を介して回転軸１へ向けて吹き出し、同回
転軸１とガス軸受５との間にガス膜を形成するようにな
っている。

本発明の一実施例としての回転機械用振動減衰式軸受装
置は上述のごとく構成されているので、回転軸１が第３
図における×ｙ平面内で振動変位すれば、ポケット１１
内および間隙１３に供給された圧縮ガスのバネ作用によ
って、ガス軸受５及び同ガス軸受５に固定された円板形
金属部材６が回転軸と同方向に変位しようとする。

このとき、ダンパ機構りが作動する。つまり磁石７で形
成される磁場内での金属部材６の変位に応じて金属部材
６内に渦電流が発生し、この渦電流が金属部材６を通過
する磁束の変化を小さくするように、すなわち変位を押
さえるように作用する。したがって、金属部材６の変位
が抑制され、圧縮ガスの圧力を介して回転軸１の変位も
抑制される。

このように、ダンパ機構りにより回転軸１に対する制振
作用が発生し、振動が減衰する。このため、回転軸１の
支持剛性があがり、高速での安定回転が達成される。

なお、上述の実施例ではコンプレッサ吐出部のガスを配
管により導いてガス軸受５に供給しているが、本発明の
装置をタービンに用いる場合にはガスとして蒸気を使用
することができる。また、その他の手段によりこれらと
異なったガスを導くようにしてもよい。

また、制振力の大きさは、金属部材の大きさや磁束の強
さによって決まるので、金属部材の大きさや磁束の強さ
を適切に設定するようにして、特に永久磁石と電磁石と
の使い分けにすれば極めて自由度の高いダンパ設計が可
能となり、効率良く振動の減衰を行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の回転機械用振動減衰式軸
受装置によれば、回転機械において、回転軸の両端部を
それぞれ支持する軸受をそなえ、これら゛の軸受の相互
間において上記回転軸を支持するガス軸受が設けられる
とともに、同ガス軸受に突設された非磁性金属部材と同
金属部材に近接して配設された磁石とからなるダンパ機
構が装備されるという簡素な構成によって、発熱やメカ
ロスの問題を生じることなく回転軸を支持することがで
きるとともに、上記ダンパＲ横による振動減衰の効果に
よって、回転軸の安定性が向上し高速度の回転が可能に
なり、回転機械の性能を著しく向上できるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明の一実施例としての回転機械用振動
減衰式軸受装置を示すもので、第１図はその回転１１１
部の概略を示す側断面図、第２図は第１図の■−■矢視
断面図、第３図は第１図の■−■矢視断面図、第４，５
図はガス軸受部の詳細を示す側断面図であり、第６．７
図はいずれも従来の回転軸部の概略を示す側面図である
。 １・・回転軸、２・・インペラ、３・・軸受、５・・ガ
ス軸受、６・・非磁性金属部材、７・・磁石、８・・ガ
ス導入管、９・・圧縮機吐出ボリュート、１０・・配管
、１トポケット、１２・・ガス通路、１３・・間隙、１
４・・中空部、Ｄ・・ダンパ機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転機械において、回転軸の両端部をそれぞれ支持する
   軸受をそなえ、これらの軸受の相互間において上記回転
   軸を支持するガス軸受が設けられるとともに、同ガス軸
   受に突設された非磁性金属部材と同金属部材に近接して
   配設された磁石とからなるダンパ機構が装備されたこと
   を特徴とする、回転機械用振動減衰式軸受装置。