WO2010079767A1 - ダンパー構造及び回転機械 - Google Patents

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WO2010079767A1
WO2010079767A1 PCT/JP2010/000094 JP2010000094W WO2010079767A1 WO 2010079767 A1 WO2010079767 A1 WO 2010079767A1 JP 2010000094 W JP2010000094 W JP 2010000094W WO 2010079767 A1 WO2010079767 A1 WO 2010079767A1
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WO
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peripheral surface
sleeve
housing
squeeze film
inner peripheral
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Application number
PCT/JP2010/000094
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English (en)
French (fr)
Inventor
山下勝也
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/023—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means
    • F16F15/0237—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means involving squeeze-film damping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/03—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with tiltably-supported segments, e.g. Michell bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system

Definitions

  • the present invention relates to a damper structure and a rotating machine capable of obtaining desired vibration characteristics.
  • rotating machines represented by compressors and steam turbines may not be able to continue operation due to unstable vibrations of the shaft caused by fluid destabilizing force under specific operating conditions.
  • the bearing characteristics are optimized so as to be stable under all use conditions in consideration of the destabilizing force. This optimization of bearing characteristics is performed by adjusting the clearance and preload of the bearing, but the clearance and preload are greatly affected by the dimensional tolerance and assembly tolerance of the bearing. The clearance and preload may not be the target bearing characteristics, and unstable vibration may occur.
  • a squeeze film damper In order to suppress such unstable vibrations, a squeeze film damper is employed that stabilizes the shaft vibrations by additionally damping them.
  • This squeeze film damper is provided at the end of the shaft that extends outward from the bearing.
  • the squeeze film (oil film) formed on the outer periphery of the shaft end effectively dampens the shaft vibration and suppresses unstable vibration of the shaft.
  • Patent Document 1 discloses an example of a damper structure using such a squeeze film.
  • the damper structure in order to cope with the recent increase in pressure and performance of rotating machinery, the damper structure is required to reliably exhibit the damper characteristics (vibration characteristics) defined at the design stage.
  • the damper characteristic is greatly affected by the clearance of the damper structure, as in the case of the bearing, so that there is a problem that the actual damper characteristic does not become the target damper characteristic.
  • the damper characteristic is greatly affected by the clearance of the damper structure, as in the case of the bearing, so that there is a problem that the actual damper characteristic does not become the target damper characteristic.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and has the following objects. (1) To provide a damper structure that can be close to a target vibration characteristic. (2) Suppress the generation of unstable vibrations. (3) Continue stable operation of the rotating machine.
  • the present invention employs the following means.
  • a sleeve provided on the outer periphery of the shaft end portion, a housing provided at an interval in the radial direction of the sleeve, the shaft, and the housing and the sleeve
  • a squeeze film is formed between the outer peripheral surface of the sleeve and the inner peripheral surface of the housing that are opposed to each other, and the formation area of the formed squeeze film can be changed.
  • the squeeze film forming area between the outer peripheral surface of the sleeve and the inner peripheral surface of the housing is changed.
  • the damper structure of the present invention can bring the vibration characteristics of the entire shaft system close to the target vibration characteristics, and therefore can suppress the occurrence of unstable vibration of the shaft.
  • “formation area of squeeze film” means “position / size / range where squeeze film is formed”.
  • the outer peripheral surface of the sleeve of the damper structure described in (1) are each formed with a constant diameter along the axial direction, the outer peripheral surface of the sleeve
  • the squeeze film formed between the inner peripheral surface of the housing may be formed in a cylindrical shape, and the axial length of the squeeze film may be changeable. According to this configuration, since the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the sleeve are each formed with a constant diameter, when the housing and the sleeve move relative to each other in the axial direction, the inner peripheral surface of the housing and the sleeve A range in which the outer peripheral surfaces face each other increases or decreases along the axial direction.
  • the axial length of the squeeze film forming area is increased or decreased, and the axial length (width) of the squeeze film is changed.
  • the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the sleeve of the damper structure described in (1) above each include a tapered surface whose diameter gradually decreases toward any end in the axial direction. Therefore, the squeeze film formed between the outer peripheral surface of the sleeve and the inner peripheral surface of the housing may be formed in a taper shape, and the radial thickness of the squeeze film may be changeable. According to this configuration, since the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the sleeve are respectively tapered surfaces, when the sleeve and the housing move relative to each other in the axial direction, both the inner peripheral surface and the outer peripheral surface in the normal direction. The distance of increases or decreases.
  • the thickness of the formation area of the squeeze film is increased or decreased, and the thickness of the squeeze film is changed.
  • the damper characteristic can be changed greatly, so even if the damper characteristic is far from the target damper characteristic, the damper characteristic can be adjusted according to the thickness of the different squeeze film, and unstable vibration occurs. Can be suppressed.
  • the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the sleeve of the damper structure described in the above (1) are formed with different diameters so as to be stepped toward the tip in the axial direction.
  • a plurality of stepped surfaces are provided, and one surface of any stepped surface formed on the inner peripheral surface of the housing faces one surface of any stepped surface formed on the outer peripheral surface of the sleeve.
  • One squeeze film may be formed at a position, and one of the squeeze films having different positions in the radial direction may be selectable. According to this configuration, since any one of the squeeze films having different radial positions can be selected, when the sleeve and the housing are relatively moved in the axial direction, the squeeze films having different radial positions are changed. Is done.
  • the damper characteristic can be changed greatly, so even if the damper characteristic is far from the target damper characteristic, the damper characteristic can be adjusted according to the squeeze film whose radial position is different, and unstable vibrations can be generated. Can be deterred.
  • the moving part of the damper structure described in (1) may include a servo motor. According to this configuration, the housing and the sleeve can be accurately positioned. Therefore, the formation area of the squeeze film can be accurately changed.
  • the rotating machine according to the present invention includes the damper structure having any one of the above configurations. According to this configuration, since the damper structure having any one of the above configurations is provided, the shaft can be ideally damped and the occurrence of unstable vibration is suppressed. Thereby, operation
  • the vibration characteristic of the entire shaft system can be brought close to the target vibration characteristic, and the occurrence of unstable shaft vibration can be suppressed.
  • FIG. 1 is a partially enlarged cross-sectional view of a centrifugal compressor A according to a first embodiment of the present invention, and shows a schematic configuration of a damper structure 10.
  • FIG. It is the figure which showed operation
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a centrifugal compressor A according to the first embodiment of the present invention.
  • the centrifugal compressor A includes a casing 2, a multistage rotor 5 including a shaft (shaft) 3 and a plurality of impellers 4, a bearing 6 that rotatably supports the vicinity of both ends of the shaft 3, and one of the shafts 3. And a damper structure 10 provided at the shaft end 3a.
  • the casing 2 has a housing space for the multi-stage rotor 5 formed therein, a suction port 2a for introducing a gas to be compressed, and a flow path 2c that communicates between the impellers 4 and distributes the compressed fluid in stages. And a discharge port 2b for sending out compressed gas.
  • the casing 2 includes a shaft end case portion 2d that protrudes outward from one end face. The shaft end case portion 2d will be described together with a damper structure 10 described later.
  • the multistage rotor 5 is fixed in a state in which the shaft 3 is inserted through each impeller 4 so that the rotation axes of the plurality of impellers 4 are coaxial with the rotation axis O of the shaft 3.
  • the shaft 3 extends in the longitudinal direction of the casing 2, is provided so as to penetrate the housing space of the casing 2, is connected to a driving source (not shown), and rotates.
  • the plurality of impellers 4 are fixed to the shaft 3 at predetermined intervals along the rotation axis O direction.
  • Each impeller 4 is provided with a plurality of blades (not shown) on a disk, and a shroud is attached to the tip of the blade.
  • the space formed between the disk and the shroud is a flow path that functions as a passage for the gas to be compressed, and is connected to the flow path 2c in the casing 2 described above.
  • Two bearings 6 are fixed to the casing 2 and rotatably support the vicinity of both ends of the shaft 3.
  • the bearing 6 is a tilting pad bearing, and a clearance is set so as to have predetermined bearing characteristics.
  • the centrifugal compressor A when the shaft 3 rotates, the plurality of impellers 4 fixed to the shaft 3 rotate.
  • the rotating impeller 4 allows a fluid such as hydrogen to pass in the radial direction of the impeller 4 and compresses the fluid by centrifugal force.
  • FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the centrifugal compressor A and shows a schematic configuration of the damper structure 10.
  • the damper structure 10 is provided on the shaft end case portion 2 d of the casing 2.
  • the shaft end case portion 2 d protrudes from the one end surface of the casing 2 in an annular shape in the direction of the rotation axis O.
  • the shaft end case portion 2d includes an surrounding wall portion 2g that surrounds the shaft end portion 3a, and an end wall portion 2h that substantially closes the end portion of the surrounding wall portion 2g.
  • a through hole 2f located on the rotation axis O is formed in the end wall 2h.
  • the damper structure 10 includes a sleeve 11 provided on the outer periphery of the shaft end portion 3a, a housing 12 provided at an interval in the radial direction of the sleeve 11 and the shaft 3, and the housing 12 and the sleeve 11 in the axial direction. And an adjusting portion bolt (moving portion) 13 for relative movement.
  • the sleeve 11 has a cylindrical shape and is positioned in a state of surrounding the shaft end portion 3a with a gap.
  • the sleeve 11 is positioned by an annular member 15 and a centering spring 16.
  • the outer edge 15 a is fixed to the inner wall surface 2 e of the casing 2 with the axis line superimposed on the rotation axis O, and the shaft 3 is inserted therethrough.
  • the centering spring 16 is a spring member formed in a cylindrical shape from spring steel, and one end portion 16 a of the centering spring 16 is fixed to the inner edge 15 b of the annular member 15 in a state where the axis line is superimposed on the rotation axis O.
  • the centering spring 16 is set so as to be displaced only in the radial direction and not in the rotation axis O direction and the circumferential direction.
  • the sleeve 11 is allowed to be displaced only in the radial direction by the centering spring 16, and the displacement of the sleeve 11 in the direction of the rotation axis O and in the circumferential direction is restricted.
  • An oil film Q is formed in the gap between the sleeve 11 and the shaft 3, and the oil film Q acts as a bearing.
  • the housing 12 is a substantially U-shaped member, and has a cylindrical hole 12a formed with an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the sleeve 11 on the inner side.
  • a female screw portion 12c penetrating the bottom portion 12d is formed at the approximate center of the bottom portion 12d of the housing 12.
  • the housing 12 is accommodated inside the shaft end case portion 2d of the casing 2 so as to be movable in the direction of the rotation axis O and non-rotatable.
  • the central axis of the cylindrical hole 12a and the female screw portion 12c is It overlaps with the rotation axis O of the shaft 3.
  • the housing 12 accommodates at least a part of the sleeve 11 in the cylindrical hole 12a, and a gap is formed between the inner peripheral surface 12b of the cylindrical hole 12a and the outer peripheral surface 11a of the sleeve 11. ing.
  • the adjustment bolt (moving part) 13 is screwed into the female screw part 12c of the housing 12 while being inserted into the through hole 2f from the outside.
  • the adjustment bolt 13 is attached to the shaft end case portion 2d so as to be rotatable and not movable in the direction of the rotation axis O.
  • a cylindrical squeeze film is provided in a gap formed between the inner peripheral surface 12b of the cylindrical hole 12a and the outer peripheral surface 11a of the sleeve 11 when oil is supplied from an oil supply unit (not shown). S1 is formed.
  • the damper attenuation coefficient C is determined by multiplying the dimensionless coefficient C 0 determined in advance as a reference spring constant a found by equation (1) below.
  • R Outer radius of squeeze film (inner radius of outer cylinder)
  • L Width of squeeze film (axial length of squeeze film)
  • c Thickness of squeeze film (inner radius of outer cylinder and inner cylinder) (Difference from radius)
  • ⁇ vibration angular velocity
  • the outer cylinder corresponds to the housing 12 and the inner cylinder corresponds to the sleeve 11 in the present embodiment.
  • each member is manufactured with a predetermined dimensional tolerance, and each member is assembled with a predetermined positioning tolerance and assembly tolerance. Due to such tolerances, the assembled bearing 6 and damper structure 10 have vibration characteristics slightly different from the target vibration characteristics.
  • the centrifugal compressor A is started and the vibration characteristics of the entire shaft diameter of the centrifugal compressor A are measured. Due to vibration characteristics slightly different from the target vibration characteristics, unstable vibration occurs in the shaft 3 under specific use conditions. The centrifugal compressor A is stopped after actually measuring the vibration characteristics over all use conditions.
  • the damper characteristic of the damper structure 10 is adjusted by rotating the adjusting bolt 13 of the damper structure 10 so that the actually measured vibration characteristic becomes the target vibration characteristic. Since the adjustment bolt 13 does not move in the direction of the rotation axis O, the housing 12 is screwed in the direction of the rotation axis O through the female screw portion 12 c by the rotation of the adjustment bolt 13.
  • the width L of the squeeze film S1 (length in the direction of the rotation axis O). Increases or decreases. For example, as shown in FIG. 1, when the actually measured vibration characteristic of the entire shaft diameter is larger than the target vibration characteristic, the width L1 shown in FIG. 2 is changed to the width L2 shown in FIG. The damper characteristics are adjusted so that C becomes smaller. At this time, the thickness c of the squeeze film S1 is not changed.
  • the increase / decrease in the width L of the squeeze film has less influence on the increase / decrease in the damper damping coefficient C than the increase / decrease in the outer radius R of the squeeze film and the thickness c of the squeeze film, as shown in Expression (1).
  • the coefficient C can be adjusted with high accuracy.
  • the vibration characteristic of the whole shaft diameter of the centrifugal compressor A is adjusted to the target vibration characteristic.
  • the vibration characteristics of the entire shaft diameter of the centrifugal compressor A are the target vibration characteristics. The operation is continued in a stable state.
  • the sleeve 11 and the housing 12 are relatively moved in the direction of the rotation axis O by the adjustment bolt 13, so that the outer peripheral surface 11 a of the sleeve 11 and the housing 12 are The formation area of squeeze film S1 formed between the inner peripheral surface 12b is changed.
  • the damper characteristic of the squeeze film S1 can be changed, even if the actually measured vibration characteristic of the entire shaft system is different from the target vibration characteristic, it can be adjusted to be the target vibration characteristic. Therefore, the vibration characteristic of the entire shaft diameter of the centrifugal compressor A can be brought close to the target vibration characteristic, and the occurrence of unstable vibration of the shaft 3 can be suppressed.
  • the housing 12 and the sleeve 11 move relative to each other in the direction of the rotation axis O.
  • the range where the surface 11a faces each other increases or decreases in the direction of the rotation axis O.
  • the length of the formation area of the squeeze film S1 in the rotation axis O direction is increased or decreased, and the length (width) of the squeeze film S1 in the axial direction is changed.
  • the vibration of the shaft 3 can be ideally damped, and the occurrence of unstable vibration is suppressed. Thereby, the operation of the centrifugal compressor A can be continued in a stable state.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a damper structure 20 according to the second embodiment of the present invention. 4 and 5, the same components as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the damper structure 20 is attached to the shaft end case portion 2 d and includes a sleeve 21 and a housing 22.
  • the sleeve 21 is a stepped cylindrical member having two different outer radii D1 and D2 (D1> D2). That is, the outer peripheral surface of the sleeve 21 has a first outer peripheral surface (outer peripheral surface) 21a extending to a position separated from the central axis by an outer radius D1, and a second outer peripheral surface extending to a position separated from the outer radius D2. (Outer peripheral surface) 21b.
  • the lengths M of the first outer peripheral surface 21a and the second outer peripheral surface 21b in the direction of the rotation axis O are equal.
  • the sleeve 21 having such a configuration is positioned by the annular member 15 and the centering spring 16 in the same manner as the sleeve 11 of the first embodiment, with a gap provided and surrounding the shaft end portion 3a.
  • the housing 22 is substantially U-shaped and has a stepped hole 22a inward.
  • the stepped hole 22a communicates with three cylindrical spaces that are coaxial and have different inner radii, and specifically, three circles formed with inner radii d1 to d3 from the opening side toward the hole bottom side.
  • a columnar space is provided.
  • the relationship between the inner radii d1 to d3 is d2>d1> d3, the inner radius d1 is slightly larger than the outer radius D1 of the sleeve 21, and the inner radius d3 is slightly larger than the outer radius D2. Further, the difference between the inner radius d1 and the outer radius D1 is equal to the difference between the inner radius d3 and the outer radius D2.
  • the inner peripheral surface of the housing 22 has a first inner peripheral surface (inner peripheral surface) 22b extending to a position separated from the central axis by the inner radius d1, and a second inner peripheral surface (inner peripheral surface) separated by the inner radius d2. ) 22c and a third inner peripheral surface (inner peripheral surface) 22d separated by an inner radius d3.
  • the lengths M in the direction of the rotation axis O of the first inner peripheral surface 22b to the third inner peripheral surface 22d are equal.
  • the housing 22 is housed inside the shaft end case portion 2d so as to be movable in the direction of the rotation axis O and non-rotatable.
  • the three cylindrical spaces and the central axis of the female screw portion 12c are rotated by the shaft 3.
  • the housing 22 accommodates at least a part of the sleeve 21 in the stepped hole 22a.
  • the first inner peripheral surface 22b of the stepped hole 22a and the first outer peripheral surface 21a of the sleeve 21 are opposed to each other via a gap, and the third inner peripheral surface 22d and the second outer peripheral surface 21b are opposed to each other via the gap. Facing each other.
  • the damper structure 20 oil is supplied from an oil supply unit (not shown), the gap formed between the first inner peripheral surface 22 b and the first outer peripheral surface 21 a, the third inner peripheral surface 22 d, and the second Cylindrical squeeze films S21 and S22 are selected and formed in a gap formed between the outer peripheral surfaces 21b.
  • the damper structure 20 is oil supplied from an oil supply unit (not shown), and forms a squeeze film S21 in the gap between the first inner peripheral surface 22b and the first outer peripheral surface 21a.
  • the adjusting bolt 13 is rotated in the same manner as described above, and the housing 22 is moved in the direction of the rotation axis O to the position where the third inner peripheral surface 22d and the second outer peripheral surface 21b face each other as shown in FIG. To screw.
  • the squeeze film S21 disappears and a squeeze film S22 is formed.
  • the squeeze films S21 and S22 have outer radii that are the inner radii d1 and d3 of the housing 22, respectively.
  • the damper attenuation coefficient C is significantly reduced. For example, when the actually measured damper characteristic is much larger than the target damper characteristic, the squeeze film is changed from the squeeze film S21 to the squeeze film S22, and the damper characteristic is reduced so that the damper attenuation coefficient C is reduced. Adjusted.
  • the increase / decrease in the outer radius R of the squeeze film has a larger influence on the increase / decrease in the damper attenuation coefficient C than the increase / decrease in the width L of the squeeze film as shown in the equation (1), and the damper attenuation coefficient C is adjusted in a wide range. it can.
  • the damper structure 20 since any one of the squeeze films S21 and S22 having different radial positions can be selected, the sleeve 21 and the housing 22 are in the direction of the rotation axis O. Is moved to a squeeze film (S21, S22) having a different position in the radial direction. As a result, the damper characteristics can be greatly changed, and even if the measured vibration characteristics of the entire shaft system are far from the target vibration characteristics, it can be adjusted according to the squeeze film whose radial position is different. The generation of unstable vibrations can be suppressed.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a damper structure 30 according to the third embodiment of the present invention. 6 and 7, the same components as those in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the damper structure 30 is attached to the shaft end case portion 2d, and includes a sleeve 31, a housing 32, and a servo motor 33.
  • the sleeve 31 is a cylindrical member, and the outer peripheral surface 31a of the sleeve 31 is a tapered surface.
  • the sleeve 31 is fitted between the housing 32 and the shaft end 3a and is fixed to the outside of the shaft end 3a. In this state, the diameter of the sleeve 31 gradually decreases toward the end of the shaft 3. Similar to the sleeve 11 of the first embodiment, the sleeve 31 is positioned by the annular member 15 and the centering spring 16 in a state of surrounding the shaft end portion 3a with a gap.
  • the housing 32 is substantially U-shaped and has a tapered hole 32a inward.
  • the tapered hole 32a has an inner peripheral surface 32b whose diameter gradually decreases from the opening side toward the hole bottom side.
  • the tapered hole 32a is configured to accommodate the housing 32 so that the outer peripheral surface 31a of the housing 32 faces the inner peripheral surface 32b.
  • Such a housing 32 is accommodated so as to be movable in the direction of the rotation axis O and non-rotatable inside the shaft end case portion 2d of the casing 2 described above, and the center of the tapered hole 32a and the female screw portion 12c.
  • the axis is superimposed on the rotation axis O of the shaft 3.
  • the servo motor 33 has a motor shaft 33a on which a male screw is formed, and the male screw of the motor shaft 33a is screwed into the female screw portion 12c.
  • the servo motor 33 is controlled by a control device (not shown), and the rotation of the motor shaft 33a is controlled based on the correspondence between the rotation angle of the motor shaft 33a and the movement amount of the housing 32.
  • the motor shaft 33a rotates to screw the housing 32 in the direction of the rotation axis O, so that the inner peripheral surface 32b and the outer peripheral surface 31a face each other at a predetermined position as shown in FIG.
  • the outer peripheral surface 31a and the inner peripheral surface 32b are separated from each other in the normal direction by a distance c1.
  • Oil supplied from an oil supply unit flows into the gap separated by the distance c1, and a squeeze film S3 having a thickness c1 is formed in the gap between the first inner peripheral surface 22b and the first outer peripheral surface 21a. Is done.
  • the motor shaft 33a of the servo motor 33 is rotated, and the housing 32 is screwed in the direction of the rotation axis O so as to be separated from the sleeve 31.
  • the housing 32 is screwed, the outer peripheral surface 31a and the inner peripheral surface 32b are separated from the distance c1 to the distance c2 in the normal direction to each other, as shown in FIG. That is, the thickness of the squeeze film S3 is changed from the thickness c1 to the thickness c2.
  • the thickness c of the squeeze film S3 is increased from the thickness c1 to the thickness c2, and the damper attenuation coefficient C is reduced.
  • the damper characteristics are adjusted so that The increase / decrease in the thickness c of the squeeze film has a larger influence on the increase / decrease in the damper attenuation coefficient C than the increase / decrease in the width L of the squeeze film as shown in the equation (1), and the damper attenuation coefficient C is adjusted in a wide range. it can.
  • the inner peripheral surface 32b of the housing 32 and the outer peripheral surface 31a of the sleeve 31 each have a tapered surface, so that the sleeve 31 and the housing 32 rotate.
  • the distance between the inner peripheral surface 32b and the outer peripheral surface 31a in the normal direction increases or decreases.
  • the thickness of the formation area of the squeeze film S3 increases or decreases, and the thickness c of the squeeze film S3 is changed.
  • the vibration characteristics can be greatly changed, and even if the actually measured vibration characteristics of the entire shaft system are far from the target vibration characteristics, the vibration characteristics can be adjusted according to the thickness c of the different squeeze film S3. The generation of unstable vibrations can be suppressed.
  • the servo motor 33 moves the housing 32, the housing 32 and the sleeve 31 can be accurately positioned. Therefore, the formation area of the squeeze film S3 can be accurately changed.
  • the housing 12 and the housing 22 are moved by the adjusting bolt 13 in the damper structures 10 and 20, but may be moved by the servo motor 33 as in the damper structure 30.
  • the adjusting bolt 13 may be used instead of the servo motor 33.
  • the centering spring 16 is configured using a cylindrical spring member, but other spring members may be used.
  • a spring member or the like having a thinned structure in which a plurality of thinned portions that are thinned along the axis line are arranged annularly at equal intervals on a cylindrical peripheral wall can be used.
  • the damper characteristic of the squeeze film can be changed, so that even if the actually measured damper characteristic is different from the target damper characteristic, the target damper characteristic can be adjusted. Therefore, the vibration characteristics of the entire shaft system can be brought close to the target vibration characteristics, and the occurrence of unstable shaft vibration can be suppressed.

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Abstract

　本発明のダンパー構造は、軸受に支持された軸（３）の前記軸受より外側に延びる軸端部（３ａ）に設けられ、軸端部（３ａ）の外周に設けられるスリーブ（１１）と、このスリーブ（１１）と軸（３）の径方向に間隔を置いて設けられたハウジング（１２）と、ハウジング（１２）とスリーブ（１１）とを軸方向に相対移動させる移動部（１３）とを備え、互いに対向するスリーブ（１１）の外周面（１１ａ）とハウジング（１２）の内周面（１２ｂ）との間にスクイズフィルムＳ（Ｓ１）が形成され、このスクイズフィルムＳ（Ｓ１）の形成域が変更可能である。

Description

ダンパー構造及び回転機械
　本願発明は、所望の振動特性を得ることができるダンパー構造及び回転機械に関する。
　本願は、２００９年１月９日に日本に出願された特願２００９－００３７０５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　一般に、圧縮機や蒸気タービンに代表される回転機械は、特定の使用条件で流体的な不安定化力が発生して軸が不安定振動することにより、運転が継続できなくなる場合がある。このような不安定振動を防止するために、上記不安定化力を考慮して全ての使用条件に対して安定するように軸受特性（振動特性）の最適化が図られる。この軸受特性の最適化は、軸受のクリアランスやプリロード等が調整されることにより行われるが、クリアランスやプリロード等は、軸受の寸法公差や組立公差により大きく影響を受けるため、実際に製作された軸受のクリアランスやプリロードが目標とする軸受特性とならず、不安定振動が発生してしまう場合がある。
　このような不安定振動を抑止するために、軸の振動に対して付加的に減衰を加えて安定化を図るスクイズフィルムダンパーが採用されている。このスクイズフィルムダンパーは、軸受より外側に延びる軸端に設けられ、軸端の外周部に形成されるスクイズフィルム（油膜）で軸振動を効果的に減衰させて、上記軸の不安定振動を抑止する。
　特許文献１では、このようなスクイズフィルムを利用したダンパー構造の一例が開示されている。
特開昭６２－６２０１８号公報
　ところで、近年の回転機械の高圧化・高性能化に対応するために、上記ダンパー構造には設計段階で規定されたダンパー特性（振動特性）を確実に発揮させることが要求されている。しかしながら、上記従来のダンパー構造では、軸受と同様に、ダンパー構造のクリアランスによってダンパー特性が大きく影響を受けるため、実際のダンパー特性が目標とするダンパー特性とならない問題がある。
　これに起因して、軸に不安定振動が発生し、回転機械の運転が継続できなくなる問題がある。
　本願発明は、このような事情を考慮してなされたもので、以下を目的とする。
（１）目標とする振動特性に近づけることができるダンパー構造を提供する。
（２）不安定振動の発生を抑止する。
（３）回転機械の安定的な運転を継続して行う。
　上記目的を達成するために、本願発明は以下の手段を採用している。
　（１）本願発明に係るダンパー構造では、前記軸端部の外周に設けられるスリーブと、このスリーブと前記軸の径方向に間隔を置いて設けられたハウジングと、前記ハウジングと前記スリーブとを軸方向に相対移動させる移動部とを備え、互いに対向する前記スリーブの外周面と前記ハウジングの内周面との間にスクイズフィルムが形成され、形成されたスクイズフィルムの形成域が変更可能である。
　この構成によれば、移動部によってスリーブとハウジングとが軸方向に相対移動するので、スリーブの外周面とハウジングの内周面との間のスクイズフィルムの形成域が変更される。これにより、スクイズフィルムのダンパー特性を変更できるので、実測のダンパー特性が目標のダンパー特性と異なっても、目標のダンパー特性となるように調整できる。従って、本発明のダンパー構造は、軸系全体の振動特性を、目標とする振動特性に近づけることができ、その為、軸の不安定振動の発生を抑止できる。
　なお、本明細書において、「スクイズフィルムの形成域」とは、「スクイズフィルムが形成される位置・大きさ・範囲」という意味である。
　（２）上記（１）に記載のダンパー構造の前記ハウジングの内周面及び前記スリーブの外周面は、前記軸方向に沿ってそれぞれ一定の径で形成されている為、前記スリーブの外周面と前記ハウジングの内周面との間に形成される前記スクイズフィルムが円筒状に形成され、このスクイズフィルムの前記軸方向の長さが変更可能でも良い。
　この構成によれば、ハウジングの内周面とスリーブの外周面がそれぞれ一定の径で形成されているので、ハウジングとスリーブとが軸方向に相対移動することにより、ハウジングの内周面とスリーブの外周面とが互いに対向する範囲が軸方向に沿って増減する。言い換えれば、スクイズフィルムの形成域の軸方向の長さが増減し、スクイズフィルムの軸方向の長さ（幅）が変更される。これにより、ダンパー特性を高精度で調整することが可能となり、不安定振動の発生をより確実に抑止できる。
　（３）上記（１）に記載のダンパー構造の前記ハウジングの内周面及び前記スリーブの外周面は、前記軸方向のいずれかの端部に向けて、それぞれ漸次径が減少するテーパ面を備えている為、前記スリーブの外周面と前記ハウジングの内周面との間に形成される前記スクイズフィルムがテーパ状に形成され、このスクイズフィルムの前記径方向の厚さが変更可能でも良い。
　この構成によれば、ハウジングの内周面とスリーブの外周面とが、それぞれテーパ面であるので、スリーブとハウジングとが軸方向に相対移動すると、内周面及び外周面の法線方向における両者の距離が増減する。言い換えれば、スクイズフィルムの形成域の厚さが増減し、スクイズフィルムの厚さが変更される。これにより、ダンパー特性を大きく変更することができる為、ダンパー特性が目標のダンパー特性と大きく離れても、異なるスクイズフィルムの厚さに応じてダンパー特性を調整することができ、不安定振動の発生を抑止できる。
　（４）上記（１）に記載のダンパー構造の前記ハウジングの内周面及び前記スリーブの外周面は、前記軸方向の先端部に向けて段状となるように、それぞれ異なる径で形成された複数の段状面を備え、前記ハウジングの内周面に形成されたいずれかの段状面の一面と、前記スリーブの外周面に形成されたいずれかの段状面の一面と、が対向する位置に前記スクイズフィルムが一つ形成され、前記径方向における位置が異なるいずれかのスクイズフィルムのうち、一つを選択可能でも良い。
　この構成によれば、径方向における位置が異なるスクイズフィルムのうち、いずれか一つを選択可能であるので、スリーブとハウジングとが軸方向に相対移動すると、径方向における位置が異なるスクイズフィルムに変更される。これにより、ダンパー特性を大きく変更できる為、ダンパー特性が目標のダンパー特性と大きく離れても、径方向における位置が異なるスクイズフィルムに応じてダンパー特性を調整することができ、不安定振動の発生を抑止することができる。
　（５）上記（１）に記載のダンパー構造の前記移動部は、サーボモータを備えても良い。
　この構成によれば、ハウジング及びスリーブを精度よく位置決めすることができる。従って、スクイズフィルムの形成域を精度よく変更することができる。
　（６）また、本願発明に係る回転機械では、上記いずれかの構成のダンパー構造を備えることを特徴とする。
　この構成によれば、上記いずれかの構成のダンパー構造を備えるので、軸を理想的に減衰させることができ、不安定振動の発生が抑止される。これにより、回転機械の運転を、安定して継続できる。
　本願発明によれば、移動部によってスリーブとハウジングとが相対移動するので、スリーブの外周面とハウジングの内周面との間のスクイズフィルムの形成域が変更される。これにより、スクイズフィルムのダンパー特性を変更できるので、実測のダンパー特性が目標のダンパー特性と異っても、目標のダンパー特性に調整できる。従って、本発明のダンパー構造では、軸系全体の振動特性を、目標とする振動特性に近づけることができ、軸の不安定振動の発生を抑止できる。
本願発明の実施形態において、遠心圧縮機Ａの全体構成を示す横断面図である。 本願発明の第一実施形態に係る遠心圧縮機Ａの一部拡大断面図であって、ダンパー構造１０の概略構成を示す図である。 本願発明の第一実施形態に係るダンパー構造１０の動作を示した図である。 本願発明の第二実施形態に係るダンパー構造２０を示す横断面図である。 本願発明の第二実施形態に係るダンパー構造２０の動作を示した図である。 本願発明の第三実施形態に係るダンパー構造３０を示す横断面図である。 本願発明の第三実施形態に係るダンパー構造３０の動作を示した図である。
　以下、図面を参照し、本願発明の実施形態について説明する。
（第一実施形態）
　図１は、本願発明の第一実施形態に係る遠心圧縮機Ａの全体構成を示す横断面図である。この遠心圧縮機Ａは、ケーシング２と、シャフト（軸）３と複数のインペラ４とから構成される多段ロータ５と、シャフト３の両端近傍を回転可能に支持する軸受６と、シャフト３の一方の軸端部３ａに設けられたダンパー構造１０とを備えている。
　ケーシング２は、内部に多段ロータ５の収容空間が形成され、圧縮する気体を導き入れる吸入口２ａと、各インペラ４間を連通して段階的に圧縮された流体を流通させる流路２ｃと、圧縮された気体を送出する吐出口２ｂと、を備えている。
　また、ケーシング２は、一方の端面から外方に突出する軸端ケース部２ｄを備えている。この軸端ケース部２ｄについては、後述のダンパー構造１０と共に説明する。
　多段ロータ５は、複数のインペラ４の回転軸がシャフト３の回転軸Ｏと同軸となるように、シャフト３が各インペラ４を挿通した状態で固定されている。
　シャフト３は、ケーシング２の長手方向に延在して、ケーシング２の収容空間を貫通するように設けられ、図示しない駆動源に連結されて回転する。
　複数のインペラ４は、回転軸Ｏ方向に沿って所定の間隔を空けてシャフト３に固定されている。各インペラ４は、円盤上に複数の羽根（図示せず）が設けられ、前記羽根の先端にシュラウドが取り付けられている。上記円盤とシュラウドとの間に形成される空間は、圧縮する気体の通り道として機能する流路であり、上述したケーシング２内の流路２ｃと繋げられている。
　軸受６は、ケーシング２に二つ固定されており、シャフト３の両端近傍を回転可能に支持する。この軸受６は、ティルティングパッド軸受であり、所定の軸受特性となるように、クリアランスが設定されている。
　このような構成により、遠心圧縮機Ａは、シャフト３が回転することで、シャフト３に固定された複数のインペラ４が回転する。この回転するインペラ４により、例えば水素等の流体をインペラ４の半径方向に通過させ、この流体を遠心力によって圧縮する。
　図２は、遠心圧縮機Ａの一部拡大断面図であって、ダンパー構造１０の概略構成を示す。
　図２に示すように、ダンパー構造１０は、ケーシング２の軸端ケース部２ｄに設けられている。この軸端ケース部２ｄは、ケーシング２の一方の端面から回転軸Ｏ方向に環状に突出している。また、軸端ケース部２ｄは、軸端部３ａを囲む囲繞壁部２ｇと、囲繞壁部２ｇの端部を略閉塞する端壁部２ｈと、を備えている。端壁部２ｈには回転軸Ｏ上に位置する貫通孔２ｆが形成されている。
　ダンパー構造１０は、軸端部３ａの外周に設けられるスリーブ１１と、このスリーブ１１とシャフト３の径方向に間隔を置いて設けられたハウジング１２と、このハウジング１２とスリーブ１１とを軸方向に相対移動させる調整部ボルト（移動部）１３と、を備えている。
　スリーブ１１は、円筒状であって、間隙を設けて軸端部３ａを取り囲んだ状態で位置決めされている。このスリーブ１１の位置決めは、環状部材１５と、センタリングバネ１６により行なわれている。
　環状部材１５は、軸線を回転軸Ｏに重ねた状態で、外縁１５ａがケーシング２の内壁面２ｅに固定されており、シャフト３が挿通している。
　センタリングバネ１６は、ばね鋼により円筒状に形成されたバネ部材であり、軸線を回転軸Ｏに重ねた状態で、その一端部１６ａが環状部材１５の内縁１５ｂに固定されている。また、センタリングバネ１６の他端部１６ｂが、スリーブ１１の端面１１ａに固定されている。このセンタリングバネ１６は、径方向のみに変位し、回転軸Ｏ方向、周方向には変位しないように設定されている。
　スリーブ１１は、センタリングバネ１６によって径方向のみに変位が許容され、スリーブ１１の回転軸Ｏ方向及び周方向の変位が規制されている。スリーブ１１と、シャフト３との間隙に油膜Ｑが形成され、油膜Ｑが軸受として作用する。
　ハウジング１２は、略Ｕ字型の部材であって、内方にスリーブ１１の外径よりもやや大きい内径で形成された円柱状穴１２ａを有している。このハウジング１２の底部１２ｄの略中心には、底部１２ｄを貫通する雌ネジ部１２ｃが形成されている。
　ハウジング１２は、上述したケーシング２の軸端ケース部２ｄの内方において、回転軸Ｏ方向に移動可能かつ回動不可能に収容されており、円柱状穴１２ａ及び雌ネジ部１２ｃの中心軸が、シャフト３の回転軸Ｏに重なっている。この状態において、ハウジング１２は、円柱状穴１２ａにスリーブ１１の少なくとも一部を収容しており、円柱状穴１２ａの内周面１２ｂとスリーブ１１の外周面１１ａとの間には間隙が形成されている。
　調整用ボルト（移動部）１３は、外方から貫通孔２ｆに挿入された状態でハウジング１２の雌ネジ部１２ｃにねじ込まれている。この調整用ボルト１３は、回動可能かつ回転軸Ｏ方向に移動不可能となるように、軸端ケース部２ｄに取り付けられている。
　このような構成により、不図示のオイル供給部からオイルが供給されて、円柱状穴１２ａの内周面１２ｂとスリーブ１１の外周面１１ａとの間に形成された間隙に、円筒状のスクイズフィルムＳ１が形成される。
　ここで、スクイズフィルムを利用したダンパー構造に係るダンパー減衰係数Ｃの算出方法について説明する。一般に、ダンパー減衰係数Ｃは、下記の式（１）により求められた基準バネ定数ａと予め求められた無次元係数Ｃ０とを積算して求められる。
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 　Ｒ＝スクイズフィルムの外半径（外筒の内半径）、Ｌ＝スクイズフィルムの幅（スクイズフィルムの軸方向の長さ）、ｃ＝スクイズフィルムの厚さ（外筒の内半径と内筒の内半径との差）、ω＝振動角速度
　なお、上記の説明において、本実施形態では、外筒がハウジング１２に相当し、内筒がスリーブ１１に相当する。
　次に、上記の構成からなる遠心圧縮機Ａの動作及びダンパー構造１０の振動特性の調整方法について説明する。
　まず、設計段階では、軸径全体が目標となる振動特性となるように、遠心圧縮機Ａのシャフト３、軸受６及びダンパー構造１０に、所定の寸法及びクリアランスを設定する。これら設定された寸法及びクリアランスを基準に、各部材を所定の寸法公差で製作し、各部材を所定の位置決め公差及び組立公差で組み立てる。このような各公差により、組み立てられた軸受６及びダンパー構造１０は、目標とされた振動特性と若干異なる振動特性となる。
　続いて、遠心圧縮機Ａを始動させて、遠心圧縮機Ａの軸径全体の振動特性を実測する。
　上記目標とされた振動特性と若干異なる振動特性によって、特定の使用条件において、シャフト３に不安定振動が発生する。全ての使用条件に亘って振動特性を実測した後に遠心圧縮機Ａを停止する。
　次に、この実測された振動特性が目標となる振動特性となるように、ダンパー構造１０の調整用ボルト１３を回動させることで、ダンパー構造１０のダンパー特性を調整する。
　この調整用ボルト１３は回転軸Ｏ方向に不動であるため、調整用ボルト１３の回動によって、雌ネジ部１２ｃを介してハウジング１２が回転軸Ｏ方向に螺進する。
　ハウジング１２が回転軸Ｏ方向に螺進すると、回転軸Ｏ方向に位置が不変の軸端部３ａとの相対的位置が変化して、スクイズフィルムＳ１の幅Ｌ（回転軸Ｏ方向の長さ）が増減する。例えば、図１に示すように、実測された軸径全体の振動特性が目標とする振動特性よりも大きい場合には、図２に示す幅Ｌ１を図３に示す幅Ｌ２にして、ダンパー減衰係数Ｃが小さくなるようにダンパー特性が調整される。なお、この際、スクイズフィルムＳ１の厚さｃは不変である。
　スクイズフィルムの幅Ｌの増減は、式（１）に示すように、スクイズフィルムの外半径Ｒ及びスクイズフィルムの厚さｃの増減よりも、ダンパー減衰係数Ｃの増減への影響が小さく、ダンパー減衰係数Ｃを精度よく調整できる。
　このようにして、遠心圧縮機Ａの軸径全体の振動特性を目標とする振動特性に調整する。
　振動特性を調整した後に遠心圧縮機Ａを再始動すると、遠心圧縮機Ａの軸径全体の振動特性が目標とする振動特性であるため、シャフト３が不安定振動することなく、遠心圧縮機Ａの運転が、安定した状態で継続される。
　以上説明したように、本実施形態に係るダンパー構造１０によれば、調整用ボルト１３によってスリーブ１１とハウジング１２とが回転軸Ｏ方向に相対移動するので、スリーブ１１の外周面１１ａとハウジング１２の内周面１２ｂとの間に形成されたスクイズフィルムＳ１の形成域が変更される。これにより、スクイズフィルムＳ１のダンパー特性を変更できるので、実測された軸系全体の振動特性が目標の振動特性と異なっても、目標の振動特性となるように調整できる。従って、遠心圧縮機Ａの軸径全体の振動特性を目標とする振動特性に近づけることができ、シャフト３の不安定振動の発生を抑止できる。
　ハウジング１２の内周面１２ｂとスリーブ１１の外周面１１ａがそれぞれ一定の径で形成されているので、ハウジング１２とスリーブ１１とが回転軸Ｏ方向に相対移動することにより、内周面１２ｂと外周面１１ａとが互いに対向する範囲が回転軸Ｏ方向において増減する。言い換えれば、スクイズフィルムＳ１の形成域の回転軸Ｏ方向の長さが増減し、スクイズフィルムＳ１の軸方向の長さ（幅）が変更される。これにより、ダンパー特性を高精度で調整することが可能となり、シャフト３の不安定振動の発生を、より確実に抑止できる。
　また、遠心圧縮機Ａによれば、ダンパー構造１０を備えるので、シャフト３の振動を理想的に減衰させることができ、不安定振動の発生が抑止される。これにより、遠心圧縮機Ａの運転を、安定した状態で継続できる。
（第二実施形態）
　次に、本願発明の第二実施形態について説明する。以下に説明する第二実施形態は、上述した第一実施形態に係る遠心圧縮機Ａ（図１参照）のダンパー構造１０を変更したものである。図４は、本願発明の第二実施形態に係るダンパー構造２０を示す横断面図である。なお、図４及び図５において、図１から図３と同様の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
　図４に示すように、ダンパー構造２０は、軸端ケース部２ｄに取付られ、スリーブ２１と、ハウジング２２とを備えている。
　スリーブ２１は、二つの異なる外半径Ｄ１，Ｄ２（Ｄ１＞Ｄ２）を備える段状の円筒状部材である。すなわち、このスリーブ２１の外周面は、中心軸から外半径Ｄ１だけ離れた位置に延在する第一外周面（外周面）２１ａと、外半径Ｄ２だけ離れた位置に延在する第二外周面（外周面）２１ｂと、を有している。これら第一外周面２１ａと第二外周面２１ｂの回転軸Ｏ方向におけるそれぞれの長さＭは等しい。
　このような構成のスリーブ２１は、間隙を設けて軸端部３ａを取り囲んだ状態で、第一実施形態のスリーブ１１と同様に、環状部材１５と、センタリングバネ１６とにより位置決めされている。
　ハウジング２２は、略Ｕ字型のものであって、内方に段状穴２２ａを有している。
　段状穴２２ａは、同軸で内半径の異なる三つの円柱状空間が連通しており、具体的には、開口側から穴底側に向けて、内半径ｄ１～ｄ３で形成された三つの円柱状空間を備える。
　内半径ｄ１～ｄ３の大小関係は、ｄ２＞ｄ１＞ｄ３であり、内半径ｄ１がスリーブ２１の外半径Ｄ１よりもやや大きく、内半径ｄ３が外半径Ｄ２よりもやや大きい。また、内半径ｄ１と外半径Ｄ１との差分と、内半径ｄ３と外半径Ｄ２との差分は、等しい。
　ハウジング２２の内周面は、中心軸から内半径ｄ１だけ離れた位置に延在する第一内周面（内周面）２２ｂと、内半径ｄ２だけ離れた第二内周面（内周面）２２ｃと、内半径ｄ３だけ離れた第三内周面（内周面）２２ｄと、を有している。第一内周面２２ｂ～第三内周面２２ｄの回転軸Ｏ方向の長さＭは、等しい。
　ハウジング２２は、軸端ケース部２ｄの内方において、回転軸Ｏ方向に移動可能かつ回動不可能に収容されており、三つの円柱状空間及び雌ネジ部１２ｃの中心軸がシャフト３の回転軸Ｏに重ねられている。ハウジング２２は、段状穴２２ａにスリーブ２１の少なくとも一部を収容している。段状穴２２ａの第一内周面２２ｂとスリーブ２１の第一外周面２１ａとが、間隙を介して対向しており、第三内周面２２ｄと第二外周面２１ｂとが、間隙を介して対向している。
　よって、ダンパー構造２０では、不図示のオイル供給部からオイルが供給されて、第一内周面２２ｂ及び第一外周面２１ａの間に形成される間隙と、第三内周面２２ｄ及び第二外周面２１ｂの間に形成される間隙に、円筒状のスクイズフィルムＳ２１，Ｓ２２が択一されて形成される。
　次に、上記の構成からなるダンパー構造２０のダンパー特性の調整方法について説明する。なお、遠心圧縮機Ａの全体動作については、上述した説明と同様であるので、その説明を省略する。
　まず、調整用ボルト１３を回動させて、ハウジング２２を回転軸Ｏ方向に螺進させ、図４に示すように、第一内周面２２ｂと第一外周面２１ａとが対向する位置に、ハウジング２２を設定する。ダンパー構造２０は、不図示のオイル供給部から供給されるオイルで、第一内周面２２ｂと第一外周面２１ａとの間隙にスクイズフィルムＳ２１を形成する。
　次に、上記と同様にして調整用ボルト１３を回動させて、図５に示すように、第三内周面２２ｄ及び第二外周面２１ｂとが対向する位置までハウジング２２を回転軸Ｏ方向に螺進させる。
　第三内周面２２ｄと第二外周面２１ｂとが対向すると、スクイズフィルムＳ２１が消滅してスクイズフィルムＳ２２が形成される。
　スクイズフィルムＳ２１，Ｓ２２は、外半径がそれぞれハウジング２２の内半径ｄ１，ｄ３であり、スクイズフィルムＳ２１に替わってスクイズフィルムＳ２２が形成されると、ダンパー減衰係数Ｃが大幅に小さくなる。
　例えば、実測されたダンパー特性が目標とするダンパー特性よりもはるかに大きい場合には、スクイズフィルムが、スクイズフィルムＳ２１からスクイズフィルムＳ２２と変更されて、ダンパー減衰係数Ｃが小さくなるようにダンパー特性が調整される。
　スクイズフィルムの外半径Ｒの増減は、式（１）に示すように、スクイズフィルムの幅Ｌの増減よりも、ダンパー減衰係数Ｃの増減への影響が大きく、ダンパー減衰係数Ｃを広い範囲で調整できる。
　以上説明したように、本実施形態に係るダンパー構造２０によれば、径方向における位置が異なるスクイズフィルムＳ２１，Ｓ２２のいずれか一つを選択できるので、スリーブ２１とハウジング２２とが回転軸Ｏ方向に相対移動すると、径方向における位置が異なったスクイズフィルム（Ｓ２１，Ｓ２２）に変更される。これにより、ダンパー特性を大きく変更することができ、実測された軸系全体の振動特性が、目標の振動特性と大きく離れても、径方向における位置が異なるスクイズフィルムに応じて調整することができ、不安定振動の発生を抑止できる。
（第三実施形態）
　次に、本願発明の第三実施形態について説明する。以下に説明する第三実施形態は、上述した第一実施形態に係る遠心圧縮機Ａ（図１参照）のダンパー構造１０を変更したものである。図６は、本願発明の第三実施形態に係るダンパー構造３０を示す横断面図である。なお、図６及び図７において、図１から図５と同様の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
　図３に示すように、ダンパー構造３０は、軸端ケース部２ｄに取付られ、スリーブ３１と、ハウジング３２と、サーボモータ３３とを備えている。
　スリーブ３１は、円筒状部材であり、スリーブ３１の外周面３１ａはテーパ面である。スリーブ３１は、ハウジング３２と軸端部３ａとの間に、はめ込まれ、この軸端部３ａ外部に固定されている。この状態においては、シャフト３の端部に向かうほど、スリーブ３１の径が漸次減少する。
　第一実施形態のスリーブ１１と同様に、スリーブ３１は、間隙を設けて軸端部３ａを囲んだ状態で、環状部材１５と、センタリングバネ１６とにより位置決めされている。
　ハウジング３２は、略Ｕ字型であって、内方にテーパ穴３２ａを有している。
　テーパ穴３２ａは、開口側から穴底側に向けて漸次径が減少する内周面３２ｂを有している。このテーパ穴３２ａは、ハウジング３２の外周面３１ａが内周面３２ｂと対向するように、ハウジング３２を収容可能に構成されている。
　このようなハウジング３２は、上述したケーシング２の軸端ケース部２ｄの内方において、回転軸Ｏ方向に移動可能かつ回動不可能に収容されており、テーパ穴３２ａ及び雌ネジ部１２ｃの中心軸がシャフト３の回転軸Ｏに重ねられている。
　サーボモータ３３は、雄ネジが形成されたモータシャフト３３ａを有しており、このモータシャフト３３ａの雄ネジが雌ネジ部１２ｃにねじ込まれている。このサーボモータ３３は、不図示の制御装置によって制御され、モータシャフト３３ａの回転角度とハウジング３２の移動量との対応付けに基づいて、モータシャフト３３ａが回転制御される。
　次に、上記の構成からなるダンパー構造２０のダンパー特性の調整方法について説明する。なお、遠心圧縮機Ａの全体動作については、上述した説明と同様であるので、その説明を省略する。
　まず、モータシャフト３３ａが回動して、ハウジング３２を回転軸Ｏ方向に螺進させ、図６に示すように、内周面３２ｂと外周面３１ａとが所定の位置で対向する。この際、外周面３１ａと内周面３２ｂは、互いの法線方向の距離が、距離ｃ１だけ離間している。この距離ｃ１だけ離間した間隙に、不図示のオイル供給部から供給されたオイルが流入し、第一内周面２２ｂと第一外周面２１ａとの間隙に、厚さｃ１のスクイズフィルムＳ３が形成される。
　この厚さｃ１のスクイズフィルムＳ３が形成された状態において、サーボモータ３３のモータシャフト３３ａを回動させて、ハウジング３２を、スリーブ３１から離間するように回転軸Ｏ方向に螺進させる。このハウジング３２の螺進に伴って、図７に示すように、外周面３１ａと内周面３２ｂが、互いの法線方向において距離ｃ１から距離ｃ２まで離間する。すなわち、スクイズフィルムＳ３の厚さは、厚さｃ１から厚さｃ２になる。
　つまり、例えば、実測されたダンパー特性が目標とするダンパー特性よりもはるかに大きい場合には、スクイズフィルムＳ３の厚さｃを厚さｃ１から厚さｃ２に増加させて、ダンパー減衰係数Ｃが小さくなるようにダンパー特性が調整される。
　スクイズフィルムの厚さｃの増減は、式（１）に示すように、スクイズフィルムの幅Ｌの増減よりも、ダンパー減衰係数Ｃの増減への影響が大きく、ダンパー減衰係数Ｃを広い範囲で調整できる。
　以上説明したように、本実施形態に係るダンパー構造３０によれば、ハウジング３２の内周面３２ｂとスリーブ３１の外周面３１ａとが、それぞれテーパ面を備えるため、スリーブ３１とハウジング３２とが回転軸Ｏ方向に相対移動すると、内周面３２ｂ及び外周面３１ａの法線方向における両者の距離が増減する。言い換えれば、スクイズフィルムＳ３の形成域の厚さが増減し、スクイズフィルムＳ３の厚さｃが変更される。これにより、振動特性を大きく変更することができ、実測された軸系全体の振動特性が目標の振動特性と大きく離れたとしても、異なるスクイズフィルムＳ３の厚さｃに応じて調整することができ、不安定振動の発生を抑止できる。
　また、サーボモータ３３が、ハウジング３２を移動させるので、ハウジング３２及びスリーブ３１を精度よく位置決めできる。従って、スクイズフィルムＳ３の形成域を精度よく変更できる。
　なお、上述した実施形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本願発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
　例えば、上述した実施の形態では、ダンパー構造１０，２０においてハウジング１２とハウジング２２を調整用ボルト１３によって移動させたが、ダンパー構造３０のようにサーボモータ３３により移動させても構わない。同様にダンパー構造３０において、サーボモータ３３の代わりに調整用ボルト１３を用いても構わない。
　また、上述した実施の形態では、円筒状のばね部材を用いてセンタリングバネ１６を構成したが、他のばね部材を用いてもよい。例えば、円筒の周壁に、軸線に沿って肉抜きした複数の肉抜き部を等間隔で環状に配置した肉抜構造のバネ部材等を用いることができる。
　本発明のダンパー構造によれば、スクイズフィルムのダンパー特性を変更できるので、実測のダンパー特性が目標のダンパー特性と異っても、目標のダンパー特性に調整できる。従って、軸系全体の振動特性を、目標とする振動特性に近づけることができ、軸の不安定振動の発生を抑止できる。
３…シャフト（軸）
３ａ…軸端部
６…軸受
１０，２０，３０…ダンパー構造
１１，２１，３１…スリーブ
１１ａ，３１ａ…外周面
１２，２２，３２…ハウジング
１２ａ…円柱状穴
１２ｂ，３２ｂ…内周面
１２ｃ…雌ネジ部
１２ｄ…底部
１３…調整用ボルト（移動部）
２１ａ…第一外周面（外周面）
２１ｂ…第二外周面（外周面）
２２ｂ…第一内周面（内周面）
２２ｃ…第二内周面（内周面）
２２ｄ…第三内周面（内周面）
３３…サーボモータ
Ｓ（Ｓ１，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ３）…スクイズフィルム
Ａ…遠心圧縮機
Ｌ…幅（軸方向の長さ）
ｃ…厚さ

Claims (6)

  1. 　軸受に支持された軸の前記軸受より外側に延びる軸端部に設けられたダンパー構造において、
    　前記軸端部の外周に設けられるスリーブと、
    　このスリーブと前記軸の径方向に間隔を置いて設けられたハウジングと、
    　前記ハウジングと前記スリーブとを軸方向に相対移動させる移動部とを備え、
    　互いに対向する前記スリーブの外周面と前記ハウジングの内周面との間にスクイズフィルムが形成され、
    　このスクイズフィルムの形成域が変更可能であるダンパー構造。
  2. 　前記ハウジングの内周面及び前記スリーブの外周面は、前記軸方向に沿ってそれぞれ一定の径で形成され、
    前記スリーブの外周面と前記ハウジングの内周面との間に形成される前記スクイズフィルムは、円筒状に形成され、
    　このスクイズフィルムの前記軸方向の長さが変更可能である請求項１に記載のダンパー構造。
  3. 　前記ハウジングの内周面及び前記スリーブの外周面は、前記軸方向のいずれかの端部に向けて、それぞれ漸次径が減少するテーパ面を備え、
    前記スリーブの外周面と前記ハウジングの内周面との間に形成される前記スクイズフィルムは、テーパ状に形成され、
    　このスクイズフィルムの前記径方向の厚さが変更可能である請求項１に記載のダンパー構造。
  4. 　前記ハウジングの内周面及び前記スリーブの外周面は、前記軸方向の先端部に向けて、段状となるようにそれぞれ異なる径で形成された複数の段状面を備え、
    前記ハウジングの内周面に形成されたいずれかの段状面の一面と、前記スリーブの外周面に形成されたいずれかの段状面の一面と、が対向する位置に前記スクイズフィルムが一つ形成され、
    　前記径方向における位置が異なるいずれかのスクイズフィルムのうち、一つを選択可能である請求項１に記載のダンパー構造。
  5. 　前記移動部は、サーボモータを備える請求項１から４のうちいずれか一項に記載のダンパー構造。
  6. 　請求項１から５に記載のうちいずれか一項に記載のダンパー構造を備える回転機械。
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