JPS6155559A - 膨張タ−ビン - Google Patents
膨張タ−ビンInfo
- Publication number
- JPS6155559A JPS6155559A JP17493384A JP17493384A JPS6155559A JP S6155559 A JPS6155559 A JP S6155559A JP 17493384 A JP17493384 A JP 17493384A JP 17493384 A JP17493384 A JP 17493384A JP S6155559 A JPS6155559 A JP S6155559A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thrust
- bearing
- shaft
- turbine
- expansion turbine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (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
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は膨張タービンに係り、特に小形のヘリウム冷凍
機に使用される膨張タービンに関するものである。
機に使用される膨張タービンに関するものである。
膨張タービンのスラスト軸受構造については、作動流体
の一部を使用し、スラストカラーな静圧ガスによって浮
上させる構造が一般的である。
の一部を使用し、スラストカラーな静圧ガスによって浮
上させる構造が一般的である。
近年ジョセフソン素子の冷却等における超電導マグネッ
トの浸漬冷却等、小形ヘリウム液化冷凍機へのニーズが
高まるにつれてメンテナンスフリーで長時間連続運転が
可能な超小形の膨張タービンへの要求が高まってきた。
トの浸漬冷却等、小形ヘリウム液化冷凍機へのニーズが
高まるにつれてメンテナンスフリーで長時間連続運転が
可能な超小形の膨張タービンへの要求が高まってきた。
小形の膨張タービンに前記の静圧形スラスト軸受を適用
しようとすればタービン効率の低下が起り適用が困難で
ある。
しようとすればタービン効率の低下が起り適用が困難で
ある。
第６図により従来例の静圧形スラスト軸受を採用してい
る膨張タービンについて説明する。１゜２はハウジング
、２は保冷槽３に固定するフランジを有している。膨張
タービンのシャフト４はジャーナルに関しては高速回転
を維持するための上部ジャーナル軸受５と下部ジャーナ
ル軸受６により支持される。またスラスト方向に対して
は上スラスト軸受７と下スラスト軸受８で支持され両ス
ラスト軸受間にはスペーサ９により適当なりリアランス
を保っている。またスラスト軸受７．８には上下スラス
ト軸受に静圧ガスを提供するガスライン１０が設けられ
所定のガス圧を加えることによりシャフト４に設けられ
たスラストカラー１１を浮上させる静圧軸受を構成する
。ブレーキファン丘はシャフト４の高′６Ａ端にあって
回転数を制御し、タービンの発生動力を吸収するための
ものである。
る膨張タービンについて説明する。１゜２はハウジング
、２は保冷槽３に固定するフランジを有している。膨張
タービンのシャフト４はジャーナルに関しては高速回転
を維持するための上部ジャーナル軸受５と下部ジャーナ
ル軸受６により支持される。またスラスト方向に対して
は上スラスト軸受７と下スラスト軸受８で支持され両ス
ラスト軸受間にはスペーサ９により適当なりリアランス
を保っている。またスラスト軸受７．８には上下スラス
ト軸受に静圧ガスを提供するガスライン１０が設けられ
所定のガス圧を加えることによりシャフト４に設けられ
たスラストカラー１１を浮上させる静圧軸受を構成する
。ブレーキファン丘はシャフト４の高′６Ａ端にあって
回転数を制御し、タービンの発生動力を吸収するための
ものである。
一方ンヤフト４の低温端にはタービン翼１３がありノズ
ル１４からの噴出ガスにより回転動力を発生する。高圧
ガス（あるいは中圧ガス）は高圧ガスライン１５よりノ
ズル１４を経て等エントロピー膨張を行って温度降下し
て低圧ガスライン１６に導かれる。
ル１４からの噴出ガスにより回転動力を発生する。高圧
ガス（あるいは中圧ガス）は高圧ガスライン１５よりノ
ズル１４を経て等エントロピー膨張を行って温度降下し
て低圧ガスライン１６に導かれる。
またブレーキライン１７に入った作動ガスはライン１８
を経て循環するようになっている。ここで膨張タービン
の作用１こついて説明すると高圧ガスライン１５より供
給された作動ガスがノズル１４からタービン翼１３に吹
きつけられるとタービン翼１３と一体のシャフト４が高
速で回転する。その際にタービン翼１３を通過する作動
ガスは断熱膨張して圧力および温度を低下し、寒冷を発
生して低圧ガスライン１６より次の機器に送られる。一
方、シャフト４の他端にあるブレーキラ１ン１１はシャ
フト４の回転数を制御させつつ、ここで圧縮仕事を行い
、タービン翼１３での作動ガスの膨張にともなうエネル
ギーを吸収する。圧縮１こともな９て発生した熱は、ラ
インから出て系外で冷却（一般的には水冷）される。シ
ャフト４の高速回転を確保するためのジャーナルおよび
スラスト軸受としては作動ガスの汚染を防止する目的で
作動ガスと同じガスを用いた気体軸受が一般的に使用さ
れる。ジャーナル軸受にはティルティングバソト式軸受
が採用され、スラスト軸受には静圧形軸受が採用されて
いる。
を経て循環するようになっている。ここで膨張タービン
の作用１こついて説明すると高圧ガスライン１５より供
給された作動ガスがノズル１４からタービン翼１３に吹
きつけられるとタービン翼１３と一体のシャフト４が高
速で回転する。その際にタービン翼１３を通過する作動
ガスは断熱膨張して圧力および温度を低下し、寒冷を発
生して低圧ガスライン１６より次の機器に送られる。一
方、シャフト４の他端にあるブレーキラ１ン１１はシャ
フト４の回転数を制御させつつ、ここで圧縮仕事を行い
、タービン翼１３での作動ガスの膨張にともなうエネル
ギーを吸収する。圧縮１こともな９て発生した熱は、ラ
インから出て系外で冷却（一般的には水冷）される。シ
ャフト４の高速回転を確保するためのジャーナルおよび
スラスト軸受としては作動ガスの汚染を防止する目的で
作動ガスと同じガスを用いた気体軸受が一般的に使用さ
れる。ジャーナル軸受にはティルティングバソト式軸受
が採用され、スラスト軸受には静圧形軸受が採用されて
いる。
タービンｇ１３に高圧ガスがノズル１４から供給されシ
ャフト４が回転を始めると回転起動直後には上向きのス
ラスト力がシャフト４に作用し、定常回転中ではタービ
ン翼１３内で高圧ガスが膨張し低圧ガスになるために下
向き方向のスラスト力が常時作用している。従来技術の
ような静圧形スラスト軸受ではこれらのスラスト負荷に
耐えるように軸受供給圧が調整可能であったが、動圧ガ
スでジャーナル軸受を構成する場合にはスラストカラー
な大きくせざるを得ない欠点があり、特にタービンの効
率を考えた場合大きいスラストカラーでは発熱の問題も
起こりひいてはスラスト軸受の熱変形を引き起こし、ス
ラストカラーとスラスト軸受が接触する欠点があった。
ャフト４が回転を始めると回転起動直後には上向きのス
ラスト力がシャフト４に作用し、定常回転中ではタービ
ン翼１３内で高圧ガスが膨張し低圧ガスになるために下
向き方向のスラスト力が常時作用している。従来技術の
ような静圧形スラスト軸受ではこれらのスラスト負荷に
耐えるように軸受供給圧が調整可能であったが、動圧ガ
スでジャーナル軸受を構成する場合にはスラストカラー
な大きくせざるを得ない欠点があり、特にタービンの効
率を考えた場合大きいスラストカラーでは発熱の問題も
起こりひいてはスラスト軸受の熱変形を引き起こし、ス
ラストカラーとスラスト軸受が接触する欠点があった。
起動時や回転中のスラスト力軽減の例として、実公昭５
５−２９３９６号公報、実公昭５４−３６８０１号公報
等が提案されているが、小形の動圧軸受を採用した膨張
タービンには適用が困難であるという問題がある。
５−２９３９６号公報、実公昭５４−３６８０１号公報
等が提案されているが、小形の動圧軸受を採用した膨張
タービンには適用が困難であるという問題がある。
本発明の目的は、スラスト負荷容量の大きい動圧型スラ
スト軸受を構成することで、効率の大きい膨張タービン
を提供することにある。
スト軸受を構成することで、効率の大きい膨張タービン
を提供することにある。
本発明は、回転するシャフトに設けられた回転円板面に
対応し、かつスラスト負荷方向に他のスラスト軸受を設
けたことを特徴とするもので、スラスト負荷容量の大き
な動圧型スラスト軸受を構成しようとしたものである。
対応し、かつスラスト負荷方向に他のスラスト軸受を設
けたことを特徴とするもので、スラスト負荷容量の大き
な動圧型スラスト軸受を構成しようとしたものである。
以下、未発明の一実施例を第１図〜第３図により説明す
る。なお、第１図において第６図と同一部分は同一符号
で示し説明を省略する。
る。なお、第１図において第６図と同一部分は同一符号
で示し説明を省略する。
例えば、ヘリウム冷凍機にｍ１図に示す膨張タービンが
用いられた場合の動作について以下説明する。圧縮機（
図示省略）より所定の供給圧力に加圧された高圧ヘリウ
ムは熱交換器（図示省略）の高圧側流路を流れ、高圧ガ
スライン１５よりノズル１４を経て等エントロピー膨張
を行って温度降下して低圧ガスライン１６に導かれる。
用いられた場合の動作について以下説明する。圧縮機（
図示省略）より所定の供給圧力に加圧された高圧ヘリウ
ムは熱交換器（図示省略）の高圧側流路を流れ、高圧ガ
スライン１５よりノズル１４を経て等エントロピー膨張
を行って温度降下して低圧ガスライン１６に導かれる。
一方、シャフト４の他端にあるブレーキラ１ン１１はシ
ャフト４の回転数を制御させつつ、ここで圧縮仕事を行
い、タービン翼１３での作動ガスの膨張にともなうエネ
ルギーを吸収する。圧縮にともなって発生した熱は、ラ
インから出て系外で冷却される。シャフト４の高速回転
を確保するためのジャーナルおよびスラスト軸受として
は気体軸受が使用されている。
ャフト４の回転数を制御させつつ、ここで圧縮仕事を行
い、タービン翼１３での作動ガスの膨張にともなうエネ
ルギーを吸収する。圧縮にともなって発生した熱は、ラ
インから出て系外で冷却される。シャフト４の高速回転
を確保するためのジャーナルおよびスラスト軸受として
は気体軸受が使用されている。
本実施例ではジャーナル軸受にはティルティングパッド
式軸受５．６が用いられ、スラスト軸受としては第２図
、第３図に示したようなレーリーステップ型動圧気体軸
受が用いられランド部肋とステップ部ｎがガス抜は講２
１を介して交互に形成されておリスラスト負荷６二応じ
て適正な段差がランド部加とステップ部２１に設けられ
ている。一方、定常回転中ではタービンＲ１３内で高圧
ガスが膨張して低圧になるために下向のスラスト力が作
用している。このスラスト力に対応するために下スラス
ト軸受８が設けられている。また、上向きの力に対応し
て上スラスト軸受７が設けられている。
式軸受５．６が用いられ、スラスト軸受としては第２図
、第３図に示したようなレーリーステップ型動圧気体軸
受が用いられランド部肋とステップ部ｎがガス抜は講２
１を介して交互に形成されておリスラスト負荷６二応じ
て適正な段差がランド部加とステップ部２１に設けられ
ている。一方、定常回転中ではタービンＲ１３内で高圧
ガスが膨張して低圧になるために下向のスラスト力が作
用している。このスラスト力に対応するために下スラス
ト軸受８が設けられている。また、上向きの力に対応し
て上スラスト軸受７が設けられている。
次に、シャフト４に設けられた回転円板、例えば、ブレ
ーキファン辺の円板面に対応し、かつスラスト負荷方向
、即ち、ブレーキファン丘の下方には、他のスラスト軸
受７′が設けられている。他のスラスト軸受７′はスラ
スト軸受７，８と同じくレーリーステップ型動圧気体軸
受である。この場合、スさせることができる。またファ
ン丘の下方に軸受があるためガス冷却されるので熱変形
を考える必要もない。したがりて詳細に説明したように
本実施例によればスラスト負荷能力の大きい動圧型スラ
スト軸受を提供できる効果がある。
ーキファン辺の円板面に対応し、かつスラスト負荷方向
、即ち、ブレーキファン丘の下方には、他のスラスト軸
受７′が設けられている。他のスラスト軸受７′はスラ
スト軸受７，８と同じくレーリーステップ型動圧気体軸
受である。この場合、スさせることができる。またファ
ン丘の下方に軸受があるためガス冷却されるので熱変形
を考える必要もない。したがりて詳細に説明したように
本実施例によればスラスト負荷能力の大きい動圧型スラ
スト軸受を提供できる効果がある。
次に、本発明の第２の実施例を第４図により説明する。
第４図１こおいて第１図と同一部分は同一符号で示し説
明を省略する。
明を省略する。
スラスト軸受７．８の発熱がタービンの効率１こあまり
問題でない場合には第４図に示すように回転体のバラン
スがよいようにスラストカラー１１をンヤフト４の中心
付近に設けている。またブレーキファン丘のロータ側に
は他のスラスト軸受７′を設けてスラスト負荷能力を大
きく取れる構造となっている。
問題でない場合には第４図に示すように回転体のバラン
スがよいようにスラストカラー１１をンヤフト４の中心
付近に設けている。またブレーキファン丘のロータ側に
は他のスラスト軸受７′を設けてスラスト負荷能力を大
きく取れる構造となっている。
次に、本発明の第３の実施例を第５図により説明する。
第５図において第１図と同一部分は同一符号で示し説明
を省略する。
を省略する。
第１図と異なるところはシャフト４に回転円板としてス
ラストカラー１１’を設けたところ遥こある。
ラストカラー１１’を設けたところ遥こある。
スラストカラー１１′のロータ側には他のスラスト軸受
７′を設けてあり、スラスト負荷能力を大き４とれる構
造となっている。
７′を設けてあり、スラスト負荷能力を大き４とれる構
造となっている。
本発明によればスラスト負荷能力の大きい動圧型スラス
ト軸受を構成できるので効率の大きい膨張タービンを提
供できる効果がある。
ト軸受を構成できるので効率の大きい膨張タービンを提
供できる効果がある。
第１図は、本発明による膨張タービンの一実施例を示す
縦断面図、第２図は、第１図のスラスト軸受、他のスラ
スト軸受の平面図、第３図は、第２図のＡ−Ａ視断面図
、第４図は、本発明による膨張タービンの茅２の実施例
を示す縦断面図、第５図は、同じ＜第３の実施例を示す
縦断面図、第６ｒｇＪは、従来の膨張タービン例を示す
縦断面図である。 ４・・・・・・シャフト、７，８・・・・・・スラスト
軸受、７′・・・・・・他のスラスト軸受、１１．１１
’・・・・・・スラストカラ才２図 ｆ３７ オ４図
縦断面図、第２図は、第１図のスラスト軸受、他のスラ
スト軸受の平面図、第３図は、第２図のＡ−Ａ視断面図
、第４図は、本発明による膨張タービンの茅２の実施例
を示す縦断面図、第５図は、同じ＜第３の実施例を示す
縦断面図、第６ｒｇＪは、従来の膨張タービン例を示す
縦断面図である。 ４・・・・・・シャフト、７，８・・・・・・スラスト
軸受、７′・・・・・・他のスラスト軸受、１１．１１
’・・・・・・スラストカラ才２図 ｆ３７ オ４図
Claims (1)
- １、回転するシャフトにスラストカラーを設け、該スラ
ストカラーの面に対応し所定の間隔を有してスラスト軸
受が設けられた膨張タービンにおいて、前記シャフトに
設けられた回転円板の円板面に対応し、かつスラスト負
荷方向に他のスラスト軸受を設けたことを特徴とする膨
張タービン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17493384A JPS6155559A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 膨張タ−ビン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17493384A JPS6155559A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 膨張タ−ビン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6155559A true JPS6155559A (ja) | 1986-03-20 |
| JPH0349028B2 JPH0349028B2 (ja) | 1991-07-26 |
Family
ID=15987257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17493384A Granted JPS6155559A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 膨張タ−ビン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6155559A (ja) |
-
1984
- 1984-08-24 JP JP17493384A patent/JPS6155559A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0349028B2 (ja) | 1991-07-26 |
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