(57)【要約】【課題】確実に共振を回避し、エンジン運転時の振動を低減することができる振動防止構造を提供する。【解決手段】軸２を回転可能に支持する第一カゴバネ３と、形状記憶合金によって形成され、第一カゴバネ３を支持可能に構成された第二カゴバネ４とを備え、温度調整により、第二カゴバネ４で第一カゴバネ３を支持することによって軸２の支持剛性を高め、第二カゴバネ４による第一カゴバネ３の支持を解除することによって軸２の支持剛性を低下させる。これによって、エンジンのローターの回転数が共振回転数に近づいた場合に第二カゴバネ４の温度調整を行って支持剛性を変化させることによって、共振を回避する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸を回転可能に支持する第一支持部材と、
形状記憶合金によって形成され、前記第一支持部材を支持可能に構成された第二支持部材と、
前記第二支持部材の温度調整を行う温度調整手段と、を備え、
前記温度調整手段で温度調整を行い、前記第二支持部材で前記第一支持部材を支持することによって前記軸の支持剛性を高め、前記第二支持部材による前記第一支持部材の支持を解除することによって前記軸の支持剛性を低下させることを特徴とする振動防止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸の振動を防止する振動防止構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガスタービンなどの回転物の振動を防止する振動防止構造として、回転数を検出する回転数検出器と、比較回路と、基準回転数設定器とを備え、所定の回転数になるとスイッチを切り替えてノッチフィルタ回路を動作させることにより、軸受剛性を低下させて固有振動数通過を回避し、これによって、軸振動のレベルを低減するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−１４１４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような振動防止構造では、共振回避の効果が不十分であり、確実に軸の共振を防止することができないという問題があった。その結果、エンジンの回転数上昇時に、共振によって異常振動が生じ、エンジンの回転数を十分に上昇させることができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、確実に共振を回避し、エンジン運転時の振動を低減することができる振動防止構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここで、本発明に係る振動防止構造は、軸を回転可能に支持する第一支持部材と、形状記憶合金によって形成され、第一支持部材を支持可能に構成された第二支持部材と、第二支持部材の温度調整を行う温度調整手段と、を備え、温度調整手段で温度調整を行い、第二支持部材で第一支持部材を支持することによって軸の支持剛性を高め、第二支持部材による第一支持部材の支持を解除することによって軸の支持剛性を低下させることを特徴とする。
【０００７】
この振動防止構造によれば、温度によって形状が変化する第二支持部材で第一支持部材を支持・支持解除することによって、軸の支持剛性を変化させることができる。従って、回転数が共振回転数に近づいた場合に支持剛性を変化させることによって、共振を回避することができる。これによって、エンジン運転時の振動を低減することができる。
【発明の効果】
【０００８】
確実に共振を回避し、エンジン運転時の振動を低減することができる振動防止構造を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る振動防止構造の断面図である。
【図２】図１に示す振動防止構造の温度調節構造を示す図である。
【図３】図１に示す振動防止構造の温度調節構造を示す図である。
【図４】振動防止構造の剛性Ｋと固有振動数Ｆあるいはエンジン回転数Ｎとの関係を示す線図である。
【図５】エンジンのローターの各振動モードにおける振動イメージを示す図である。
【図６】変形例に係る振動防止構造を示す断面図である。
【図７】変形例に係る振動防止構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明に係る振動防止構造の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る振動防止構造１の断面図であり、（ａ）は低支持剛性時の状態を示し、（ｂ）は高支持剛性時の状態を示す図である。図２及び図３は、図１に示す振動防止構造１の温度調節構造を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、振動防止構造１は、ガスタービンなどの回転物運動時において、エンジンの回転数が上昇したときの異常振動の発生を防止するための構造である。振動防止構造１は、ローターの軸２に取り付けられる第一カゴバネ３と、軸２の支持剛性を調節するために第一カゴバネ３に設けられた第二カゴバネ４とを備えて構成されている。
【００１３】
第一カゴバネ３は、ローターの軸２の端部を支持する機能を有する円筒カゴ状の支持部材である。この第一カゴバネ３は、軸２と中心軸線が一致すると共に軸２を取り囲むように配置されており、一端側の内周面で軸受６を介して軸２を回転可能に支持し、他端側で支持壁７に固定されている。第一カゴバネ３は、カゴの本数及び太さによって剛性が一定に定められる。
【００１４】
第二カゴバネ４は、第一カゴバネ３を支持できるように構成された、円筒カゴ状の支持部材である。この第二カゴバネ４は、軸２と中心軸線が一致すると共に第一カゴバネ３を取り囲むように配置されており、一端側には第一カゴバネ３を支持するために内周側へ広がる締付部４ａが設けられ、他端側で支持壁７に固定されている。この第二カゴバネ４は温度によって変形する形状記憶合金によって形成されており、通常使用時においては第一カゴバネ３と非接触の状態が維持され、加熱することによって第一カゴバネ３を支持する構成とされている。具体的には、通常使用時においては、第二カゴバネ４の一端側が外周側に広がることによって締付部４ａが第一カゴバネ３の外周面から離間されているが、加熱されることによって第二カゴバネ４の一端側が内周側へ収縮することによって締付部４ａが第一カゴバネ３を締め付けて支持する構成とされている。これによって、締付時における軸２の支持剛性を高めることができる。なお、加熱することによって締め付けが解除される構成とされていてもよい。
【００１５】
次に、振動防止構造１の温度調整方法について、図２及び図３を参照して説明する。まず、図２に示すように、例えば熱電対などの温度測定器１１を第二カゴバネ４に取り付けると共に、測定結果を温度調整装置（温度調整手段）１２へ出力し、温度調整装置１２がポンプ１３を制御することによって、第二カゴバネ４周辺に空気やオイルを流すことによって温度を調整することができる。具体的には、振動防止構造１の支持剛性を高める必要がある場合は温風や加熱オイルを流すことによって第二カゴバネ４を変形させて第一カゴバネ３を締め付け、支持剛性を低くする必要がある場合は温風や加熱オイルの供給をストップしたり、冷却用の空気やオイルを供給することによって第二カゴバネ４を変形させて第一カゴバネ３の締め付けを解除することができる。
【００１６】
あるいは、図３に示すように、例えば熱電対などの温度測定器１１を第二カゴバネ４に取り付けると共に、測定結果を電熱装置（温度調整手段）１４へ出力し、電熱装置１４がヒーター１６を制御することによって、第二カゴバネ４を熱して温度を調整することができる。具体的には、振動防止構造１の支持剛性を高める必要がある場合はヒーター１６を作動させて熱することにより第二カゴバネ４を変形させて第一カゴバネ３を締め付け、支持剛性を低くする必要がある場合はヒーター１６をストップすることによって第二カゴバネ４を変形させて第一カゴバネ３の締め付けを解除することができる。
【００１７】
次に、本発明に係る振動防止構造１の作用・効果について、図４及び図５を参照して説明する。
【００１８】
図４は、振動防止構造１の剛性Ｋと固有振動数Ｆあるいはエンジン回転数Ｎとの関係を示す線図である。図４においては、各剛性に対する一次振動モード、二次振動モード、三次振動モード、四次振動モードの特性曲線が描かれている。また、図５は、エンジンのローターの各振動モードにおける振動イメージを示す図である。図５（ａ）は一次振動モードを示し、（ｂ）は二次振動モードを示し、（ｃ）は三次振動モードを示す。なお、以下の説明においては、第二カゴバネ４の締め付けを解除して低くしたときの剛性を低剛性Ｋ１とし、第二カゴバネ４で締め付けることで高くしたときの剛性を高剛性Ｋ２として説明する。
【００１９】
図４に示す制御例においては、まず、エンジンの運転開始時においては高剛性Ｋ２としておき、回転数が上昇して一次振動モードに近づいたポイントＰ１において低剛性Ｋ１に変化させることによって一次通過させる（図４中においてＡで示す）。一次振動モードを回避してしばらく回転数が上昇すると、再び高剛性Ｋ２に変化させる。更に回転数が上昇して二次振動モードに近づいたら、ポイントＰ２において低剛性Ｋ１に変化させることによって二，三次同時通過させる（図４中においてＢで示す）。
【００２０】
以上によって、本実施形態に係る振動防止構造１によれば、温度によって形状が変化する第二カゴバネ４で第一カゴバネ３を支持・支持解除することによって、ローターの軸の支持剛性を変化させることができる。従って、回転数が共振回転数に近づいた場合に支持剛性を変化させることによって、共振を回避することができる。これによって、エンジン運転時の振動を低減することができる。
【００２１】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００２２】
例えば、本実施形態においては、振動防止構造１はカゴバネを二重構造とすることによって構成されていたが、これに代えて、三重あるいはそれ以上の数のカゴバネによって構成してもよい。カゴバネを増やすことによって、変更可能な剛性値の数が増加し、一層確実に共振を回避することができる。
【００２３】
また、図６（ａ）に示すように、第二カゴバネ４で締め付けることによって第一カゴバネ３にたわみが発生して十分な剛性の変化が得られない可能性があるが、図６（ｂ）に示すように、第一カゴバネ３の締め付けられる部分の全周に肉厚部３ａを設けることもできる。これによって、第一カゴバネ３のたわみを防止して、確実に剛性変化を得ることが可能となる。
【００２４】
また、本発明は折り曲げタイプのカゴバネにも適用可能である。具体的には、図７に示すように、振動防止構造２０における第一カゴバネ２１は、中心部分が円筒状とされて軸受６を介して軸２を支持する支持部２１ａと、支持部２１ａの他端部側で外周へ広がると共にその外周部で屈曲して一端側へ延びる屈曲部２１ｂと、屈曲部２１ｂの一端部から外周側に広がって軸２を取り囲む壁部２２に固定されるフランジ部２１ｃとを備えるタイプのカゴバネである。第二カゴバネ２３は、第一カゴバネ２１の支持部２１ａを取り囲む二枚の壁部を有する円筒状の支持部材であり、第一カゴバネ２１の支持部２１ａと屈曲部２１ｂとの間に配置される。第二カゴバネ２３の内周側壁部２３ａは第一カゴバネ２１の支持部２１ａの外周面に固定されており、外周側壁部２３ｂは第一カゴバネ２１の屈曲部２１ｂの内周面と対向して配置されている。この第二カゴバネ２３は、低剛性時においては図７（ａ）に示すように外周側壁部２３ｂが内周側へ移動して屈曲部２１ｂから離間することによって締め付けを解除し、高剛性時においては、図７（ｂ）に示すように外周側壁部２３ｂが外周側へ移動して屈曲部２１ｂを外周側へ押し出すことによって締め付けることができる。
【符号の説明】
【００２５】
１，２０…振動防止構造、２…軸、３，２１…第一カゴバネ（第一支持部材）、４，２３…第二カゴバネ（第二支持部材）、１２…温度調整装置（温度調整手段）、１４…電熱装置（温度調整手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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