JPH03288068A - ターボ機械の軸振動軽減装置 - 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］ この発明は、ターボ機械の軸振動軽減装置に関し、回転
軸とケーシングとの間に流入する流体の旋回を防止する
ようにしたものであり、特に高圧の作動流体の場合に有
効なものである。

［従来の技術］ ターボ機械（ターボ形流体機械）には、ポンプや送風機
などの与えられた旋回流を減速して圧力に変える被動機
と、タービンや水車などの圧力の高い流体を圧力の低い
所に流出゛させ、その間に細部動力を発生させる原動機
とがある。

これらいずれのターボ機械にあっても固転する回転や山
と固定側のケーシングとの間に形成される隙間から作動
流体が漏れ出す恐れがあり、通常、シール装置を設けて
シールするようにしている。

例えば、第４図に示す原動機としてのタービンにおいて
も、回転？ｉｌｌ　１とケーシング２との間の隙間３に
非接触式のシール装置であるラビリンスシール４を設け
、タービンの作動流体１１体をシールガスとしたり、別
のシールガスの供給や抽気によってシールし、作動流体
の漏洩を防ＩＥするようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ このようなラビリンスシール４を設けたターボ機械にあ
っても作動流体が回転軸１に沿って流れ出ようとするが
、この回転軸１に沿って流れる作動流体によってラビリ
ンスシール４の内部で周力向において圧力変化が生じ、
回転軸１の振動が生じ、作動流体の圧力が高くなる程顕
著になるという問題がある。

そこで、ラビリンスシール４の端部に放射状の＃５を形
成して作動流体の旋回の防止と流速の低下を図るように
したものもあるが、回転軸１とケーシング２の隙間３に
対してラビリンスシール４の端部は小さく、溝５による
抵抗が小さいことから軸振動の低下の効果がほとんど期
待できないというのが現状である。

このため、従来は、ターボ機械の回転軸１の振動を被接
触式のセンサなとて検出し、常時監視しながら運転しな
ければならない等の問題がある。

この発明は、かかる従来技術の課題に鑑みてなされたも
ので、ターボ機械の軸振動を簡単に軽減することができ
、安全に運転することができるターボ機械の軸振動軽減
装置を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するためこの発明のターボ機械の軸振動
軽減装置は、ターボ機械の回転軸とケーシングとの間に
設けられるラビリンスシールの流体流れ方向上流側に、
ラビリンスシールに流入する流体の旋回を防止する放射
状溝が複数形成された抵抗板を設けたことを特徴とする
ものである。

［作　用］ このようなターボ機械の軸振動軽減装置によれば、ケー
シングのラビリンスシール入口側に抵抗板を設け、ラビ
リンスシールの端部に比べて大きい満を形成し、これに
よって回転軸に沿って流れようとする作動流体の旋回を
防止するとともに、流速を低減し、圧力変化を小さくし
て軸振動を軽減するようにしている。

したがって、ターボ機械を安全に運転することができる
。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。

第１図及び第２図はこの発明のターボ機械の軸振動軽減
装置の一実施例にかかり、第１図は要部の縦断面図、第
２図は抵抗板の正面図である。

この発明のターボ機械の軸振動軽減装置１０が設けられ
るターボ機械では、回転軸１１とケーシング１２との隙
間１３にシール装置としてラビリンスシール１４が設け
られており、ターボ機械の作動流体自体をシールガスと
したり、別のシールガスを供給するなどしてシールする
ようになっている。

このようなラビリンスシール１４が設けられたターボ機
械では、ラビリンスシール１４の流体流れ方向上流側の
ケーシング１２に回転軸１１と同軸に円形の凹部１５が
形成されており、この円形の凹部１５内に回転軸１１と
ケーシング１２との隙間１３の環状の入口部分を塞ぐよ
うに環状の抵抗板１６がねじ１７で取付けられている。

この抵抗板１６は、第２図に示すように、内歯歯車に類
似した形状に形成されており、放射状溝１８が回転軸１
１の挿通部からケーシング１２までの距離に対応する深
さで複数、例えば円周方向に１０度間隔程度で形成され
ている。

したがって、ラビリンスシール１４の流体流れ方向上流
側の隙間１３は放射状溝１８で塞がれた状態となってお
り、その下流側にラビリンスシール１４が位置している
。

このように構成されたターボ機械の軸振動軽減装置１０
によれば、例えばタービン（原動機）の場合、高圧の作
動流体が羽根車に供給されると、回転軸１１が回転駆動
され、動力が取出されるが、これと同時に、作動流体の
一部が回転軸１１や羽根車によって旋回しながらラビリ
ンスシール１４に流入しようとする。

ところが、ラビリンスシール１４の流体流れ方向上流側
には、抵抗板１６がケーシング１２に取付けであるので
、その放射状溝１８によつで回転？１１１１１に沿って
流れようとする作動流体の旋回が止められ、しかも流入
速度が低下した状態でラビリンスシール１４内に流入す
る。

このため、ラビリンスシール１４の内部で圧力変化が生
じ難くくなり、軸振動を大幅に軽減できる。

このような抵抗板１６を取付けた場合（第３図（ａ））
と抵抗板１６を取付けなかった場合（第３図（ｂ））で
、タービンの回転軸の軸振動を計測した結果を第３図に
示した。

この振動計測は、タービンの軸受部分に非接触式の渦電
流センサを回転軸１１の円周１箇所に取付けて行ったも
のである。

この振幅測定結果から分かるように、抵抗板１６を設け
ることにより回転軸１１の振動の振幅を約１／７にする
ことができ、軸振動を軽減することができることが確認
できた。

なお、上記実施例では、ターボ機械としてタービンに適
用した場合で説明したが、これに限らず、他の被動機や
原動機などターボ機械に広く適用でき、作動流体の圧力
が高いものほど有効である。

また、上記実施例では、抵抗板をケーシングと別体とし
たが、ケーシングと一体構造として、ケーシング自体に
放射状溝を形成するようにしても良い。

さらに、放射状溝の形状や個数も実施例のものに限定す
るものでなく、作動流体の旋回の抵抗となる形状及び個
数であれば良い。

また、この発明の要旨を変更しない範囲で各構成要素に
変更を加えるようにしても良い。

［発明の効果］ 以上、一実施例とともに具体的に説明したようにこの発
明のターボ機械の軸振動軽減装置によれば、ケーシング
のラビリンスシール人口側に抵抗板を設け、この抵抗板
に放射状溝を形成したので、この抵抗板の放射状溝によ
って回転軸に沿って流れようとする作動流体の旋回を防
止することができるとともに、流速を低減することがで
き、ラビリンスシール内での圧力変化を小さくして軸振
動を軽減することができる。

また、構造が簡単であり、既存のターボ機械にも容易に
適用できる。

したがって、ターボ機械を安全に運転することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明のターボ機械の軸振動軽減
装置の一実施例にかかり、第１図は要部の縦断面図、第
２図は抵抗板の正面図である。 第３図はこの発明のターボ機械の軸振動軽減装置の有無
による軸振動の振幅測定結果の説明図である。 第４図は従来例の要部断面図である。 １０：ターボ機械の軸振動軽減装置、１１：回転軸、１
２：ケーシング、１３：隙間、１４：ラビリンスシール
、１５：凹部、１６：抵抗板、１７：ねじ、１８：放射
状溝。 第３図 −Ｂｇ間（Ｈ「） 一時間（Ｈｒ） ＠４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ターボ機械の回転軸とケーシングとの間に設けられるラ
   ビリンスシールの流体流れ方向上流側に、ラビリンスシ
   ールに流入する流体の旋回を防止する放射状溝が複数形
   成された抵抗板を設けたことを特徴とするターボ機械の
   軸振動軽減装置。