JPH08240103A - タービン羽根のための振動緩衝装置 - Google Patents
タービン羽根のための振動緩衝装置Info
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- JPH08240103A JPH08240103A JP8026669A JP2666996A JPH08240103A JP H08240103 A JPH08240103 A JP H08240103A JP 8026669 A JP8026669 A JP 8026669A JP 2666996 A JP2666996 A JP 2666996A JP H08240103 A JPH08240103 A JP H08240103A
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- blade
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- blades
- turbine
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- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims abstract description 6
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- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
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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
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/16—Form or construction for counteracting blade vibration
-
- 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
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- F01D5/12—Blades
- F01D5/26—Antivibration means not restricted to blade form or construction or to blade-to-blade connections or to the use of particular materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 回転する羽根の端部がタービンケーシン
グの、流れを制限している壁に対してシールされて、軸
流ターボ機械の羽根振動を緩衝するための装置におい
て、タービンケーシングの、流れを制限しているこの壁
に、半径方向で羽根端部に対向して、永久磁気材料から
成るマグネットリングが取り付けられており、このマグ
ネットリングが、同じ又は異なる分極化部を有する少な
くとも１つの又は複数の部分リングから成っている。羽
根端部はそれぞれ１つのカバープレートを備えており、
このカバープレートが導電性の良い材料から成ってい
る。 【効果】 羽根が摩擦なく、ひいては摩耗なしに個々に
緩衝される。
グの、流れを制限している壁に対してシールされて、軸
流ターボ機械の羽根振動を緩衝するための装置におい
て、タービンケーシングの、流れを制限しているこの壁
に、半径方向で羽根端部に対向して、永久磁気材料から
成るマグネットリングが取り付けられており、このマグ
ネットリングが、同じ又は異なる分極化部を有する少な
くとも１つの又は複数の部分リングから成っている。羽
根端部はそれぞれ１つのカバープレートを備えており、
このカバープレートが導電性の良い材料から成ってい
る。 【効果】 羽根が摩擦なく、ひいては摩耗なしに個々に
緩衝される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回転する羽根の端部
がタービンケーシングの、流れを制限している壁に対し
てシールされている、軸流ターボ機械の羽根振動を緩衝
するための装置に関する。
がタービンケーシングの、流れを制限している壁に対し
てシールされている、軸流ターボ機械の羽根振動を緩衝
するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ターボ機械では運転条件の所定の範囲内
で、回転する羽根が共鳴を生じないように設計されてい
る。変化する運転条件、例えば流れ作動媒体の容積流れ
の変化又は限界域での背圧運転の変化により羽根は推計
学的に励振される。振動共鳴が生じた場合には、この機
械的な負荷が羽根を損傷せしめる。
で、回転する羽根が共鳴を生じないように設計されてい
る。変化する運転条件、例えば流れ作動媒体の容積流れ
の変化又は限界域での背圧運転の変化により羽根は推計
学的に励振される。振動共鳴が生じた場合には、この機
械的な負荷が羽根を損傷せしめる。
【０００３】この振動を緩衝するためには、羽根を互い
に結合して振動緩衝効果を生ぜしめる種々の装置が開発
されている。例えばダンパワイヤ、ダンパピン、羽根カ
バープレート及び鍛造されたピン付き突起が公知であ
る。羽根振動を緩衝するためのこの種の装置はドイツ連
邦共和国特許出願公告第１２９９００４号明細書及びア
メリカ合衆国特許第３１８５４４１号明細書により公知
である。これらの公知の緩衝手段の使用範囲は制約され
ている。ダンパワイヤ又はダンパピンを収容するための
孔は羽根成形材の強度を損い、ダンパワイヤ及びダンパ
ピン自体が、流れ作動媒体の流れ特性を悪化させる。さ
らに、隣り合う羽根ヘッドをまとめて結合して１つの閉
じたリングと成して摩擦係合により緩衝作用を生ぜしめ
る羽根カバープレートによる緩衝では高い遠心力が欠点
となる。この羽根カバープレートの形成及び加工並びに
この羽根カバープレートとの羽根の組付けは寸法精度が
要求されるために複雑かつ高価である。さらに、隣り合
う羽根の摩擦係合に基づく緩衝装置では、接触面の摩耗
により、要求された緩衝効果が損なわれ、ひいては修正
が必要である。
に結合して振動緩衝効果を生ぜしめる種々の装置が開発
されている。例えばダンパワイヤ、ダンパピン、羽根カ
バープレート及び鍛造されたピン付き突起が公知であ
る。羽根振動を緩衝するためのこの種の装置はドイツ連
邦共和国特許出願公告第１２９９００４号明細書及びア
メリカ合衆国特許第３１８５４４１号明細書により公知
である。これらの公知の緩衝手段の使用範囲は制約され
ている。ダンパワイヤ又はダンパピンを収容するための
孔は羽根成形材の強度を損い、ダンパワイヤ及びダンパ
ピン自体が、流れ作動媒体の流れ特性を悪化させる。さ
らに、隣り合う羽根ヘッドをまとめて結合して１つの閉
じたリングと成して摩擦係合により緩衝作用を生ぜしめ
る羽根カバープレートによる緩衝では高い遠心力が欠点
となる。この羽根カバープレートの形成及び加工並びに
この羽根カバープレートとの羽根の組付けは寸法精度が
要求されるために複雑かつ高価である。さらに、隣り合
う羽根の摩擦係合に基づく緩衝装置では、接触面の摩耗
により、要求された緩衝効果が損なわれ、ひいては修正
が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、各羽
根が個々にかつ摩擦なしに緩衝されるような、冒頭に記
載した形式の、タービンの羽根振動を緩衝するための装
置を提供することにある。
根が個々にかつ摩擦なしに緩衝されるような、冒頭に記
載した形式の、タービンの羽根振動を緩衝するための装
置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、タービンケーシングの、流れを制限している壁に、
半径方向で羽根端部に対向して、永久磁気材料から成る
リングが取り付けられており、このリングが、同じ磁気
分極化又は互いに異なる磁気分極化を有する少なくとも
１つ又は複数の部分リングから成っており、かつ羽根端
部がそれぞれ１つのカバープレートを備えており、この
カバープレートが導電性の良い材料から成っていること
により解決される。
は、タービンケーシングの、流れを制限している壁に、
半径方向で羽根端部に対向して、永久磁気材料から成る
リングが取り付けられており、このリングが、同じ磁気
分極化又は互いに異なる磁気分極化を有する少なくとも
１つ又は複数の部分リングから成っており、かつ羽根端
部がそれぞれ１つのカバープレートを備えており、この
カバープレートが導電性の良い材料から成っていること
により解決される。
【０００６】
【発明の効果】本発明の利点は特に、羽根カバープレー
ト、ダンパワイヤ又はダンパピンのような互いに摩擦し
合う緩衝装置の接触面に羽根が結合されていないことに
ある。本発明による緩衝装置では、羽根が摩擦なく、ひ
いては摩耗なしに個々に緩衝される。さらに有利な点
は、隣り合う羽根の接線方向の緩衝構造が互いに重なら
ないために、タービン羽根車への軸方向での組込み時に
個々の羽根の取付けが簡単化されることにある。
ト、ダンパワイヤ又はダンパピンのような互いに摩擦し
合う緩衝装置の接触面に羽根が結合されていないことに
ある。本発明による緩衝装置では、羽根が摩擦なく、ひ
いては摩耗なしに個々に緩衝される。さらに有利な点
は、隣り合う羽根の接線方向の緩衝構造が互いに重なら
ないために、タービン羽根車への軸方向での組込み時に
個々の羽根の取付けが簡単化されることにある。
【０００７】羽根のカバープレートがアルミニウムから
製作されていると特に有利である。それというのは、こ
の材料の選択では、良好な電気的な特性と、小さな固有
重量の両方が得られるからである。本発明のカバープレ
ート構造が著しく小さくひいては軽量であることによ
り、公知の羽根カバープレートによる緩衝では大きかっ
た遠心力も軽減される。このことはタービン羽根にとっ
て、機械的な負荷が軽減されることを意味する。
製作されていると特に有利である。それというのは、こ
の材料の選択では、良好な電気的な特性と、小さな固有
重量の両方が得られるからである。本発明のカバープレ
ート構造が著しく小さくひいては軽量であることによ
り、公知の羽根カバープレートによる緩衝では大きかっ
た遠心力も軽減される。このことはタービン羽根にとっ
て、機械的な負荷が軽減されることを意味する。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
つき説明する。
つき説明する。
【０００９】本発明の理解にとって重要なエレメントだ
けが図示されている。
けが図示されている。
【００１０】タービン羽根基部及びタービン羽根車への
羽根の取り付け状態は図示されていない。
羽根の取り付け状態は図示されていない。
【００１１】図１にはタービンケーシング１のうち、タ
ービン回転羽根２の羽根端部８に半径方向で対向して位
置する部分だけが示されている。図２の超音波羽根（ス
ーパソニックブレード）の断面から判るように、図示の
羽根は例えばＬＤ（低圧）蒸気タービンの終端羽根であ
る。タービンケーシング１の図示した部分には周方向
に、図示されていないタービン羽根車を取り囲むように
永久磁気材料から成るマグネットリング４が取り付けら
れている。このマグネットリング４は、オーステナイト
鋼から成るケーシング５内でまとめて保持されていてこ
のケーシング５と一緒にタービンケーシング１内に固定
された複数の部分リング６から成っている。このマグネ
ットリング４は図示の実施例では、互いに交互する磁気
的な分極化部７ａ，７ｂ，７ｃを備えた３つの部分リン
グ６に分割されており、この場合、分極化の配列はＳＮ
Ｓである。このマグネットリング４に半径方向で対向し
て位置するタービン羽根２はその羽根端部８に、図２に
示すようにカバープレート３を備えている。このカバー
プレート３は半径方向で見て、鋭角な角隅がタービン羽
根２の回転方向９に対して平行に面取りされている、ほ
ぼ斜方形の形状を有している。タービン羽根２は自由に
起立しており、換言すれば、隣り合うタービン羽根２の
カバープレート３は接線方向で互いに重なり合わないよ
うな、かつ互いに接触しないような寸法を有している。
ービン回転羽根２の羽根端部８に半径方向で対向して位
置する部分だけが示されている。図２の超音波羽根（ス
ーパソニックブレード）の断面から判るように、図示の
羽根は例えばＬＤ（低圧）蒸気タービンの終端羽根であ
る。タービンケーシング１の図示した部分には周方向
に、図示されていないタービン羽根車を取り囲むように
永久磁気材料から成るマグネットリング４が取り付けら
れている。このマグネットリング４は、オーステナイト
鋼から成るケーシング５内でまとめて保持されていてこ
のケーシング５と一緒にタービンケーシング１内に固定
された複数の部分リング６から成っている。このマグネ
ットリング４は図示の実施例では、互いに交互する磁気
的な分極化部７ａ，７ｂ，７ｃを備えた３つの部分リン
グ６に分割されており、この場合、分極化の配列はＳＮ
Ｓである。このマグネットリング４に半径方向で対向し
て位置するタービン羽根２はその羽根端部８に、図２に
示すようにカバープレート３を備えている。このカバー
プレート３は半径方向で見て、鋭角な角隅がタービン羽
根２の回転方向９に対して平行に面取りされている、ほ
ぼ斜方形の形状を有している。タービン羽根２は自由に
起立しており、換言すれば、隣り合うタービン羽根２の
カバープレート３は接線方向で互いに重なり合わないよ
うな、かつ互いに接触しないような寸法を有している。
【００１２】図示されていないタービン羽根車が回転方
向９で回転する際に、羽根のカバープレート３のための
永久磁石から成るマグネットリング４の磁界１０は、タ
ービン羽根２が振動しない限りにおいてコンスタントで
ある。しかし、タービン羽根２が振動すると、羽根のカ
バープレート３内の磁力線が一時的に変化する。この一
時的に変化する磁力線は羽根のカバープレート３内に渦
電流を誘導し、この渦電流がジュール熱を生ぜしめる。
このエネルギの散逸の結果、羽根振動の緩衝が生じる。
ジュール熱ひいては緩衝効果はカバープレート材料の導
電性の向上に伴い増大する。
向９で回転する際に、羽根のカバープレート３のための
永久磁石から成るマグネットリング４の磁界１０は、タ
ービン羽根２が振動しない限りにおいてコンスタントで
ある。しかし、タービン羽根２が振動すると、羽根のカ
バープレート３内の磁力線が一時的に変化する。この一
時的に変化する磁力線は羽根のカバープレート３内に渦
電流を誘導し、この渦電流がジュール熱を生ぜしめる。
このエネルギの散逸の結果、羽根振動の緩衝が生じる。
ジュール熱ひいては緩衝効果はカバープレート材料の導
電性の向上に伴い増大する。
【００１３】永久磁石から成るマグネットリング４のた
めの有利な合金としてはコバルトサマリウム（Ｃｏ−Ｓ
ｍ）である。この合金は電気的な特性が良いことと、金
属としては小さな比重を有していることにより、羽根の
カバープレート３をアルミニウムから製作するのが有利
である。比重が小さいことにより、遠心力により負荷さ
れる羽根のカバープレート３を軽量化することができ
る。アルミニウムの導電性が良いことが、渦電流ひいて
はすでに説明したように緩衝特性を促進する。
めの有利な合金としてはコバルトサマリウム（Ｃｏ−Ｓ
ｍ）である。この合金は電気的な特性が良いことと、金
属としては小さな比重を有していることにより、羽根の
カバープレート３をアルミニウムから製作するのが有利
である。比重が小さいことにより、遠心力により負荷さ
れる羽根のカバープレート３を軽量化することができ
る。アルミニウムの導電性が良いことが、渦電流ひいて
はすでに説明したように緩衝特性を促進する。
【００１４】本発明は図示の実施例に制約されないのは
勿論である。例えばマグネットリング４の分割された部
分リング６の数、及びそれらの分極化部７ａ，７ｂ，７
ｃの数を変更することができる。その場合、Ｃｏ−Ｓｍ
の代わりにその他の磁性材料を使用することができる。
さらに、部分リング６は電流の供給を受けるリングコア
コイルとして形成されてもよい。本発明の枠内で羽根の
カバープレート３はアルミニウムの代わりに別の材料か
ら形成されてもよい。強磁性金属及びその合金もその比
重の大きいことを甘受すればカバープレートの製作のた
めに同様に好適である。この場合には磁気的な特性が抜
群によく、これにより、カバープレートと、流れを制限
している壁との間の磁気的なエアギャップを著しく小さ
くすることができる。このことにより、カバープレート
内の磁束の増加により、分散される振動エネルギを増大
させることができる。勿論、本発明はカバーバンドを備
えた羽根車でも付加的に緩衝のために使用可能である。
勿論である。例えばマグネットリング４の分割された部
分リング６の数、及びそれらの分極化部７ａ，７ｂ，７
ｃの数を変更することができる。その場合、Ｃｏ−Ｓｍ
の代わりにその他の磁性材料を使用することができる。
さらに、部分リング６は電流の供給を受けるリングコア
コイルとして形成されてもよい。本発明の枠内で羽根の
カバープレート３はアルミニウムの代わりに別の材料か
ら形成されてもよい。強磁性金属及びその合金もその比
重の大きいことを甘受すればカバープレートの製作のた
めに同様に好適である。この場合には磁気的な特性が抜
群によく、これにより、カバープレートと、流れを制限
している壁との間の磁気的なエアギャップを著しく小さ
くすることができる。このことにより、カバープレート
内の磁束の増加により、分散される振動エネルギを増大
させることができる。勿論、本発明はカバーバンドを備
えた羽根車でも付加的に緩衝のために使用可能である。
【図１】半径方向で対向して位置するマグネットリング
を備えた羽根先端の部分断面図である。
を備えた羽根先端の部分断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
１ タービンケーシング、 ２ 羽根、 ３ カバープ
レート、 ４ マグネットリング、 ５ ケーシング、
６ 部分リング、 ７ａ，７ｃ，７ｂ 分極化部、
８ 羽根端部、 ９ 半径方向から見たタービン羽根の
回転方向、 １０ マグネットリングの磁力線
レート、 ４ マグネットリング、 ５ ケーシング、
６ 部分リング、 ７ａ，７ｃ，７ｂ 分極化部、
８ 羽根端部、 ９ 半径方向から見たタービン羽根の
回転方向、 １０ マグネットリングの磁力線
Claims (6)
- 【請求項１】 回転する羽根（２）の端部（８）がター
ビンケーシング（１）の、流れを制限している壁に対し
てシールされている、軸流ターボ機械の羽根振動を緩衝
するための装置において、 −タービンケーシング（１）の、流れを制限している壁
に、半径方向で羽根端部（８）に対向して永久磁気材料
から成るリング（４）が取り付けられており、このリン
グが、同じ分極化部又は異なる分極化部を有する少なく
とも１つ又は複数の部分リング（６）から成っており、
かつ −羽根端部（８）がそれぞれ１つのカバープレート
（３）を備えており、このカバープレートが導電性の良
い材料から成っていることを特徴とする、タービン羽根
のための振動緩衝装置。 - 【請求項２】 永久磁気材料から成るリング（４）がＮ
ＳＮ又はＳＮＳの極性配列で３つの部分リング（６）か
ら成っており、かつ、このリング（４）が非磁気的なケ
ーシング（５）により取り囲まれている、請求項１記載
の振動緩衝装置。 - 【請求項３】 羽根（２）の隣り合うカバープレート
（３）が互いに接触していない、請求項１記載の振動緩
衝装置。 - 【請求項４】 羽根（２）のカバープレート（３）がア
ルミニウムから製作されている、請求項１記載の振動緩
衝装置。 - 【請求項５】 羽根（２）のカバープレート（３）が強
磁性材料から製作されている、請求項１記載の振動緩衝
装置。 - 【請求項６】 請求項１に記載の振動緩衝装置の使用に
おいて、この装置が自由に起立した羽根（２）を有する
ターボ機械に使用されることを特徴とする、振動緩衝装
置の使用。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19505389.3 | 1995-02-17 | ||
| DE19505389A DE19505389A1 (de) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | Schwingungsdämpfung für Turbinenschaufeln |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08240103A true JPH08240103A (ja) | 1996-09-17 |
Family
ID=7754243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8026669A Pending JPH08240103A (ja) | 1995-02-17 | 1996-02-14 | タービン羽根のための振動緩衝装置 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5709527A (ja) |
| EP (1) | EP0727564B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08240103A (ja) |
| KR (1) | KR960031759A (ja) |
| CN (1) | CN1140230A (ja) |
| CA (1) | CA2162933A1 (ja) |
| DE (2) | DE19505389A1 (ja) |
| ES (1) | ES2126374T3 (ja) |
| HU (1) | HU218551B (ja) |
| PL (1) | PL312681A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011506840A (ja) * | 2007-12-21 | 2011-03-03 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 流体機械における翼振動減衰用磁気装置 |
| JP2015050911A (ja) * | 2013-09-04 | 2015-03-16 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 振動減衰装置及び振動減衰装置を備えた電力貯蔵装置 |
| JP2016118178A (ja) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 回転機械 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6422813B1 (en) * | 1999-09-03 | 2002-07-23 | Hood Technology Corporation | Apparatus for producing vibration in turbo-machinery blades |
| US6607359B2 (en) | 2001-03-02 | 2003-08-19 | Hood Technology Corporation | Apparatus for passive damping of flexural blade vibration in turbo-machinery |
| US6796408B2 (en) * | 2002-09-13 | 2004-09-28 | The Boeing Company | Method for vibration damping using superelastic alloys |
| GB0410778D0 (en) * | 2004-05-13 | 2004-06-16 | Rolls Royce Plc | Blade arrangement |
| KR100621514B1 (ko) * | 2004-12-17 | 2006-09-19 | (주)오토씨에프티 | 경첩 |
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