(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カゴバネ３と、カゴバネ３と接触することによって一体化することができるように構成された追加物４と、を備え、追加物４をカゴバネ３に接触させることによって軸２の支持剛性を高め、追加物４をカゴバネ３から離間させることによって軸２の支持剛性を低下させる。これにより、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追加物４の移動を行って、追加物４をカゴバネ３と接触させて略一体化することにより、軸２の支持剛性を変化させることを可能とする。これによって、支持剛性を変化させて共振を回避することで振動を低減する。【選択図】図１
2010196724.tif 000002
【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、
前記第一支持部材と接触することによって略一体化することができるように構成された第二支持部材と、を備え、
前記第二支持部材を前記第一支持部材に接触させることによって前記軸の支持剛性を高め、前記第二支持部材を前記第一支持部材から離間させ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、第一支持部材と接触することによって一体化することができるように構成された第二支持部材と、を備え、第二支持部材を第一支持部材に接触させることによって軸の支持剛性を高め、第二支持部材を第一支持部材から離間させ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、第二支持部材が移動して第一支持部材と接触、離間することによって、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】本発明の第一実施形態に係る振動防止構造の断面図である。
【図２】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３】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４】本発明の第二実施形態に係る振動防止構造の断面図である。
【図５】本発明の第三実施形態に係る振動防止構造の断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【図７】本発明の第四実施形態に係る振動防止構造の断面図である。
【図８】本発明の第五実施形態に係る振動防止構造の断面図である。
【図９】本発明の第六実施形態に係る振動防止構造の断面図である。
【図１０】本発明の第七実施形態に係る振動防止構造の断面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。
【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】
［第一実施形態］
図１は、本発明の第一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。
【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に取り付けられるカゴバネ（第一支持部材）３と、軸２の支持剛性を調節するためにカゴバネ３に設けられた追加物（第二支持部材）４とを備えて構成されている。
【００１３】
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。このカゴバネ３は、中心軸線が軸２と一致するように配置されると共に円筒状とされて軸受６を介して軸２を支持する支持部３ａと、支持部３ａ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３ｂと、屈曲部３ｂの一端部から外周側に広がって軸２を取り囲む壁部７に固定されるフランジ部３ｃとを備えるタイプのカゴバネである。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】
追加物４は、カゴバネ３と接触して略一体化できるように構成された支持部材である。この追加物４は、カゴバネ３の支持部３ａの外周側に配置されており、その内周端面４ａは、カゴバネ３の支持部３ａの外周面と一致するような曲面とされている。この追加物４は、径方向に往復移動可能に構成されており、通常使用時においては外周側へ移動することによって内周端面４ａがカゴバネ３の支持部３ａの外周面から離間しているが、内周側へ移動することによって内周端面４ａがカゴバネ３の支持部３ａと接触して締め付けて支持することによって、カゴバネ３と略一体化することができる。これによって、締付時における軸２の支持剛性を総合的に高めることができる。なお、この追加物４は、軸方向から見たときの形状は特に限定されず、例えば、扇状の部材や、内周端面４ａ以外を矩形状にした部材などでもよい。また、その数量も限定されず、中心軸線周りに複数個設けてもよい。追加物４を移動させる構成は、例えば、一般的に用いられる油圧などによるアクチュエータや、磁力を利用したアクチュエータや、形状記憶合金を利用した移動機構を適用することができる。
【００１５】
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２及び図３を参照して説明する。
【００１６】
図２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２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３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３（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、追加物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、追加物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。
【００１７】
図２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２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２中においてＢで示す）。
【００１８】
以上によって、第一実施形態に係る振動防止構造１によれば、径方向に往復移動させることができる追加物４でカゴバネ３を支持・支持解除することによって、ローターの軸２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。
【００１９】
［第二実施形態］
図４を参照して本発明の第二実施形態に係る振動防止構造２０の構成について説明する。図４は本発明の第二実施形態に係る振動防止構造２０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。第二実施形態に係る振動防止構造２０は、追加物２１が径方向に変えて軸方向に往復移動する点で、第一実施形態に係る振動防止構造１と主に相違している。
【００２０】
第二実施形態に係る振動防止構造２０の追加物２１は、カゴバネ３と接触して略一体化できるように構成された支持部材である。この追加物２１は、カゴバネ３の支持部３ａの外周側に配置されており、その内周端面２１ａは、カゴバネ３の支持部３ａの外周面と一致するような曲面とされており、支持部３ａの外周面に対してスライド可能に接触している。また、追加物２１の他端側には、傾斜面２１ｂが設けられており、当該傾斜面２１ｂで、カゴバネ３の屈曲部３ｂと支持部３ａとの間の角部に設けられた傾斜面３ｄと接触可能に構成されている。追加物２１は、軸方向に移動可能に構成されており、通常使用時においては一端側へ移動することによって傾斜面２１ｂがカゴバネ３の傾斜面３ｄから離間しているが、他端側へ移動することによって傾斜面２１ｂがカゴバネ３の傾斜面３ｄと接触して締め付けて支持することによって、カゴバネ３と略一体化することができる。これによって、締付時における軸２の支持剛性を総合的に高めることができる。なお、この追加物２１は、軸方向から見たときの形状は特に限定されず、例えば、扇状の部材や、内周端面２１ａ以外を矩形状にした部材などでもよい。また、その数量も限定されず、中心軸線周りに複数個設けてもよい。
【００２１】
［第三実施形態］
図５及び図６を参照して本発明の第三実施形態に係る振動防止構造３０の構成について説明する。図５は本発明の第三実施形態に係る振動防止構造３０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６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図であり、（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。第三実施形態に係る振動防止構造３０は、追加物３１が径方向に変えて周方向に往復移動する点で、第一実施形態に係る振動防止構造１と主に相違している。
【００２２】
図５及び図６に示すように、第三実施形態に係る振動防止構造３０の追加物３１は、カゴバネ３と接触して略一体化できるように構成された支持部材である。この追加物３１は、八枚のハネ状部材３１ａがカゴバネ３の支持部３ａと屈曲部３ｂとの間に配置されるように構成されたハネ車形状の部材である。この追加物３１の内周面は、カゴバネ３の支持部３ａの外周面と一致するような円筒面とされており、支持部３ａの外周面に対して周方向に回動可能に接触している。カゴバネ３の屈曲部３ｂの内周面からは、ハネ状部材３１ａ同士の間の隙間に入り込むように突出した八つの突出部３ｅが形成されている。ハネ状部材３１ａはいずれも中心軸線周りの一の方向へ傾斜することによって、一方の傾斜面３１ｃが、カゴバネ３の突出部３ｅの一の傾斜面３ｆと接触することができるように構成されている。追加物３１は、周方向に往復回動可能に構成されており、通常使用時においては一方向へ回動することによって傾斜面３１ｃがカゴバネ３の傾斜面３ｆから離間しているが、他方向へ回動することによって傾斜面３１ｃがカゴバネ３の傾斜面３ｆと接触して締め付けて支持することによって、カゴバネ３と略一体化することができる。これによって、締付時における軸２の支持剛性を総合的に高めることができる。なお、ハネ状部材３１ａ及び突出部３ｅの数量は八つに限られず、四つや二つにしてもよい。また、追加物３１の押し当て力を調整することにより、そのときに生じる摩擦力の影響によってダンピング効果を得ることができる。
【００２３】
［第四実施形態］
図７を参照して本発明の第四実施形態に係る振動防止構造４０の構成について説明する。図７は本発明の第四実施形態に係る振動防止構造４０の断面図である。第四実施形態に係る振動防止構造４０は、カゴバネ４１が軸方法に取り付けるタイプのものである点で、第一実施形態に係る振動防止構造１と主に相違している。
【００２４】
振動防止構造４０のカゴバネ４１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。このカゴバネ４１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、他端側で軸２と垂直な壁部４７に固定されている。カゴバネ４１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。
【００２５】
振動防止構造４０の追加物４２は、カゴバネ４１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。この追加物は、軸２と中心軸線が一致すると共にカゴバネ４１を取り囲むように配置されており、一端側にはカゴバネ４１を支持するために内周側へ広がる締付部４２ａが設けられ、他端側で壁部４７に固定されている。この追加物４２は、通常使用時においてはカゴバネ４１と非接触の状態が維持されるが、締付部４２ａを内周側へ移動させることによってカゴバネ４１と接触して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、追加物４２の一端側が外周側に広がることによって締付部４２ａがカゴバネ４１の外周面から離間しているが、追加物４２の一端側が内周側へ移動することによって締付部４２ａがカゴバネ４１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。
【００２６】
［第五実施形態］
図８を参照して本発明の第五実施形態に係る振動防止構造５０の構成について説明する。図８は本発明の第五実施形態に係る振動防止構造５０の断面図である。第五実施形態に係る振動防止構造５０は、追加物５２がカゴバネ４１の内周側に設けられている点で、第四実施形態に係る振動防止構造４０と主に相違している。
【００２７】
振動防止構造５０の追加物５２は、カゴバネ４１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。この追加物は、軸２と中心軸線が一致すると共にカゴバネ４１に取り囲まれるように配置されており、一端側にはカゴバネ４１を支持するために外周側へ広がる締付部５２ａが設けられ、他端側で壁部４７に固定されている。この追加物５２は、通常使用時においてはカゴバネ４１と非接触の状態が維持されるが、締付部５２ａを外周側へ移動させることによってカゴバネ４１と接触して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、追加物５２の一端側が内周側へ周収縮することによって締付部５２ａがカゴバネ４１の内周面から離間しているが、追加物５２の一端側が外周側へ移動することによって締付部５２ａがカゴバネ４１を内側から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。
【００２８】
［第六実施形態］
図９を参照して本発明の第六実施形態に係る振動防止構造６０の構成について説明する。図９は本発明の第六実施形態に係る振動防止構造６０の断面図である。第六実施形態に係る振動防止構造６０は、追加物６２が軸方向に往復移動する点で、第五実施形態に係る振動防止構造５０と主に相違している。
【００２９】
振動防止構造６０の追加物６２は、カゴバネ４１を支持できるように構成されており、軸２と中心軸線が一致するようにカゴバネ４１の内部に配置されると共に壁部４７を貫通する棒状部６２ａと、棒状部６２ａの一端部に設けられてカゴバネ４１の側面に設けられた穴部４１ａを通過して外周側に広がる拡大部６２ｂとを備えて構成されている。この追加物６２は、通常使用時においてはカゴバネ４１と非接触の状態が維持されるが、軸方向に移動することによってカゴバネ４１と接触して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、追加物６２の拡大部６２ｂがカゴバネ４１の穴部４１ａの内周面と離間しているが、追加物６２が軸方向の一端側へ移動することによって拡大部６２ｂが穴部４１ａの内周面と接触して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。
【００３０】
［第七実施形態］
図１０及び図１１を参照して本発明の第七実施形態に係る振動防止構造７０の構成について説明する。図１０は本発明の第七実施形態に係る振動防止構造７０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１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図であり、（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。第七実施形態に係る振動防止構造７０は、追加物７２が径方向に変えて周方向に往復移動する点で、第五実施形態に係る振動防止構造５０と主に相違している。
【００３１】
図１０及び図１１に示すように、第七実施形態に係る振動防止構造７０の追加物７２は、カゴバネ４１と接触して略一体化できるように構成された支持部材である。この追加物７２は、八枚のハネ状部材７２ａがカゴバネ４１の内周側に配置されるように構成されたハネ車形状の部材である。カゴバネ４１の内周面からは、ハネ状部材７２ａ同士の間の隙間に入り込むように突出した八つの突出部４１ｅが形成されている。ハネ状部材７２ａはいずれも中心軸線周りの一の方向へ傾斜することによって、一方の傾斜面７２ｃが、カゴバネ４１の突出部４１ｅの一の傾斜面４１ｆと接触することができるように構成されている。追加物７２は、周方向に往復回動可能に構成されており、通常使用時においては一方向へ回動することによって傾斜面７２ｃがカゴバネ４１の傾斜面４１ｆから離間しているが、他方向へ回動することによって傾斜面７２ｃがカゴバネ４１の傾斜面４１ｆと接触して締め付けて支持することによって、カゴバネ４１と略一体化することができる。これによって、締付時における軸２の支持剛性を総合的に高めることができる。なお、ハネ状部材７２ａ及び突出部４１ｅの数量は八つに限られず、四つや二つにしてもよい。また、追加物７２の押し当て力を調整することにより、そのときに生じる摩擦力の影響によってダンピング効果を得ることができる。
【００３２】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００３３】
例えば、本実施形態においては、振動防止構造の追加物は一種類のみ設けていたが、これに代えて、二種類、あるいはそれ以上の種類のカゴバネによって構成してもよい。カゴバネの種類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。
【００３４】
また、追加物によってカゴバネの締め付けられる部分の肉厚を厚くすることによって、カゴバネ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。
【符号の説明】
【００３５】
１，２０，３０，４０，５０，６０，７０…振動防止構造、２…軸、３，４１…カゴバネ（第一支持部材）、４，２１，３１，４２，５２，６２，７２…追加物（第二支持部材）。
【図１】
2010196724.tif 000003
【図２】
2010196724.tif 000004
【図３】
2010196724.tif 000005
【図４】
2010196724.tif 000006
【図５】
2010196724.tif 000007
【図６】
2010196724.tif 000008
【図７】
2010196724.tif 000009
【図８】
2010196724.tif 000010
【図９】
2010196724.tif 000011
【図１０】
2010196724.tif 000012
【図１１】
2010196724.tif 000013