JPS624926A - 回転機械の軸継手 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、回転機械の軸継手に係り、特に高速かつ大容
量の多スパン蒸気タービン発電機ロータを連結するのに
好適な軸継手に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） 火力発電プラントや原子力発電プラントは、近年大容量
化の傾向にあり、発電機ロータが大型化し、また超々高
圧の蒸気源も使用されている。このため、タービン羽根
の回転力を発電機ロータ末端まで伝達する軸継手には、
著しく大ぎな負荷が作用する。そこで軸継手は大型化し
、締付ボルトの本数が増加されボルトも大径化されてい
る。

第５図は従来の回転機械の軸継手を示したもので、一対
の軸継手フランジ１．２は、継手面３で対向し、それぞ
れのボルト孔４，５を貫通する締付ボルト６と、締付ナ
ツト７．８とによって継手面３に所定の血圧を与えるよ
うに締付けられている。

ところが、タービン発電機の負荷遮断により、タービン
発電機ロータがオーバスピードし、再び定格回転数に戻
ると、オーバスピード前後での軸振動値に差が生じて運
転継続不能という事態になることもある。これは、ター
ビン発電機ロータの大型化・大容量化に伴って軸トルク
の変動が大きくなり、このため軸継手面にスリップくず
れ、または面開き）が生じることが原因と考えられる。

このような軸継手面のスリップを防止するためには、軸
継手面３の血圧を増大すると共にポルｌ一孔４．５と締
付ボルト６とのクリアランス９をできるだけ小さくする
ことが必要である。

このクリアランス９を小さくするために、締付ボルト６
として通常リーマボルトが使用されており、上記クリア
ランス９を直径で、０．０２５ｍ程度に調整してボルト
６とボルト孔１，５とがガタをできるだ【プ小さくして
いる。一方、軸継手の血圧は各締イ」ポル１〜６の締付
トルクにＪ：って決定され、この締付トルクＴは次式で
定義される（「機械Ｔ学便覧」の機械要素に開示されて
いる。）。

＋ｄ　　ｊａｎβ十μＨ’ｄＮ） ここでＴは締付１−ルク、σ８はボルトの引張応力、Ａ
はポル！・の最小断面積、ｄ２はネジの有効径、μはネ
ジ面におりる摩擦係数、ＩＩＮはボルトまたはナツト座
面におりる摩擦係数、αはネジのフランク角、βはネジ
の有効径におりるリード角、ｄＮはボルトまたはナツト
座面にお（）る平均直径である。

上式から分るように、締付トルクＴを増大すると、当然
ポル］〜の引張応力σ８も増大しボルト６は第５図に示
されたように矢印の方向に引張られるため、細径化し、
クリアランス９が増大してしまう。すなわち、軸継手面
のスリップを小さくしようとして、締付ボルト６として
リーマボルトを用いるとともに締付トルクを増大しても
、この締付トルクの増大は逆にクリアランス９の増大を
招来してしまうため上記スリップ発生を防止することは
できなかった。

〔発明の目的〕

そこで、本発明の目的は、充分な締付トルクを与えると
ともにボルト孔と締付ボルトとのクリアランスを実質的
に減少して継手面のスリップを防止する回転機械の軸継
手を提供することにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明は互に接合され、両
者を貫通するボルト孔を有する一対の軸継手フランジと
、上記ボルト孔を貫通ずる締付ボルトと、上記締付ボル
トの外周と上記ポルｌ一孔との間の間隙に位置するＪ：
うに上記ボルトに嵌挿されるとともに全長が上記一対の
軸継手フランジの軸方向長さよりも長い薄肉円筒スリー
ブと、上記締付ボルトに螺合して上記一対の軸継手フラ
ンジを締付けるとともに、上記スリーブを上記間隙内で
弾圧変形させる締付ナツトとを具備することを特徴とす
るものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明にＪ：る回転機械の軸継手の一実施例を第
５図と同一部分に同一符号を付して第１図乃至第４図を
参照して説明する。

第１図において、一対の軸継手フランジ１，２は継手面
３で対向し、各フランジ１．２には、両フランジを貫通
するＪζうにポル１〜７Ｌ４．５が穿設されている。も
ちろん、ポルＩ〜孔４．５はそれぞれ、フランジ１，２
の周方向にほぼ等角度間隔で複数個設けられている。ポ
ル１〜孔４，５には締付ボルト６が挿入されており、こ
の締付ボルト６の外周には薄肉円筒状の金属スリーブ１
０が嵌挿されている。すなわち、締付ボルト６の外周と
ボルト孔４．５との間隙９に位置するようにスリーブ１
０が配設されている。このスリーブ１０は長さが、一対
の軸継手フランジ１．２の軸方向長さ、すなわちボルト
孔４．５の合計長Ｊ：りも、所定量だけ大きく定められ
ている。締付ボルト６の両端には締付ナツト７．８が螺
合している。

本発明の軸継手はこのような構成であるので、第１図の
状態から締付ナラｈ７．８を所定の締付１〜ルクで締イ
」りると、第２図に示されたようにスリーブ１０は矢印
の方向に弾性変形する。詳述すると、スリーブ１０は、
締付ポルｌ−６の両端部付近の小径部６ａではこの小径
部６ａに圧接するように、また締付ボルト６の中央部６
ｂではボルト孔４．５に圧接するように弾性変形する。

こうして締付ナツト７．８の締付にＪ：って締付ポル１
−６の径が小さくなり、クリアランス９が大きくなって
も、弾性変形したスリーブ１０が、締付ボルト６とポル
１〜孔４，５とに圧接して、この拡大したクリアランス
９を実質的に埋めるために、クリアランス９に起因する
継手のずれが防止される。

なお、スリーブ１０の変形は弾性変形であるので、締付
ナツト７．８を緩めれば、スリーブ１０は元の形状に復
元する。

第３図は、薄肉円筒スリーブの変形例を示したもので、
スリーブ１１は、外周向に複数本の円周溝１２が、内周
面にも複数本の円周溝１３がそれぞれ刻設されている。

これらの外周溝１２ど内周溝１３とはスリーブの軸方向
に交互に配設されている。その他の構成は、第１図のも
のと同一である。この溝付スリーブ１１を第１図と同様
に締付ボルトに嵌挿して、締イ」ナツトを締付けるど、
第４図に示されたように溝付スリーブ１１は、外周溝１
２と円周溝１３のそれぞれのところで折れ曲がり、波形
に弾性変形して、ボルト孔４．５とボルト６とに圧接す
る。このように溝付スリーブ１１は、波形に弾性変形す
るために、圧接面積が増大し、継手面のスリップ防止効
果を増強する。

なお、外周溝１２と内周溝１３どは必ずしも交互に配置
する構成に限るものでなく、また溝の形状も矩形に限ら
ず、半円、三角形、多角形などの種々の形状を使用でき
る。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば軸継手
フランジの軸方向長さよりも長い薄肉円筒スリーブを締
付ポル１−に嵌挿し、締付ナツトによって軸継手フラン
ジを締付けると同時にスリーブを弾性変形させて締付ボ
ルトとポルＩ・孔とに圧接させるため、継手面のずれを
確実に防止でき、回転機械の安定した運転を特徴とする 特に、本発明による回転機械の軸継手は従来のものに比
べて単にスリーブが付加されただ番ノであるから実質的
なコストアップにもならず、また既存の回転機械の軸継
手にも適用できる利点がある。

【図面の簡単な説明】 第１図と第２図は本発明による回転機械の軸継手の一実
施例を示した断面図であって、第１図は締付ナツトによ
る締付前の状態を、第２図は締付後の状態を示しており
、第３図はスリーブの変形例を示した一部切断した正面
図、第４図は第３図のスリーブを用いた軸継手を示した
断面図、第５図は従来の回転機械の軸継手を示した断面
図である。 １．２・・・一対の軸継手フランジ、４．５・・・ボル
ト孔、６・・・締付ボルト、７．８・・・締付ナツト、
９・・・クリアランス、１０．１．１・・・スリーブ、
１２゜１３・・・円周溝。 出願人代理人　　猪　　股　　　　清 尾／凹 秦２凹 秦３四 幕４習

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互に接合され、両者を貫通するボルト孔を有する一
   対の軸継手フランジと、上記ボルト孔を貫通する締付ボ
   ルトと、上記締付ボルトの外周と上記ボルト孔との間の
   間隙に位置するように上記ボルトに嵌挿されるとともに
   全長が上記一対の軸継手フランジの軸方向長さよりも長
   い薄肉円筒スリーブと、上記締付ボルトに螺合して上記
   一対の軸継手フランジを締付けるとともに、上記スリー
   ブを上記間隙内で弾性変形させる締付ナットとを具備す
   ることを特徴とする回転機械の軸継手。 ２、上記スリーブは、複数個の円周溝が刻設されている
   ことを特徴する特許請求の範囲第１項に記載の回転機械
   の軸継手。 ３、上記複数個の円周溝は、上記スリーブの外周向と内
   周面とに刻設され、外周面側の円周溝と内周面側の円周
   溝とは上記スリーブの長手方向に交互に配設されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の回転機
   械の軸継手。