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JP3299638B2 - ターボ流体機械 - Google Patents

ターボ流体機械

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JP3299638B2
JP3299638B2 JP22477394A JP22477394A JP3299638B2 JP 3299638 B2 JP3299638 B2 JP 3299638B2 JP 22477394 A JP22477394 A JP 22477394A JP 22477394 A JP22477394 A JP 22477394A JP 3299638 B2 JP3299638 B2 JP 3299638B2
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stage
discharge pipe
fluid machine
impeller
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亨之 高木
靖 高野
幸司 岩瀬
道秋 井田
定司 田中
嘉浩 長岡
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は動翼と静翼との干渉によ
る流体騒音や圧力脈動を低減するようにしたターボ流体
機械に関し、特に火力発電所のボイラ給水ポンプや原子
力発電所の原子炉給水ポンプのとして使用される高速・
高圧のバーレルケーシング形タービンポンプや一重胴型
タービンポンプ、あるいは比較的高速・高圧の流体を取
扱う一軸多段遠心圧縮機などのターボ流体機械に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】タ−ボ流体機械の代表的なものとして
は、(社団法人)火力原子力発電技術協会発行の火原協会
講座「ポンプ（火力および原子力発電所に使用される
ポンプ）(改訂版)」（昭和６３年４月発行）の２４頁に
記載されているバーレルケーシング形タービンポンプが
ある。このバーレルケーシング形タービンポンプは、火
力発電設備で使用されるボイラ給水ポンプであって、デ
ィフューザ羽根、ディフューザ側板、水返し羽根及び次
段のステージまでを溶接で一体構造にした輪切状のケー
シングを必要な段数だけ組合せて内ケーシングを構成し
ている。
【０００３】ポンプは、バーレルケーシングと呼ばれる
外ケーシングの中に、整流作用を有する水返し羽根の付
いた数段のステージと案内羽根（ディフュ−ザ羽根）と
で構成される内ケーシングがあり、この内ケーシングの
内部に駆動機により回転される回転軸とこの回転軸に取
り付けられた複数の羽根車を備えている。羽根車で動圧
を与えられた流体はディフューザで静圧回復された後、
水返し羽根で整流され、次段の羽根車へ送られる。この
繰返しにより高圧水を吐出ノズルから吐出配管を介して
下流側のボイラへ圧送する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記の昇圧過程におい
て、高速回転する羽根車出口より流出した非一様な脈動
を有する流体はディフューザの前縁部と周期的に干渉
し、ディフューザ全体を振動させる。これが全段で生じ
て内ケーシング全体を振動させ、この加振力が内ケーシ
ングを支持している外ケーシングとの嵌合部や高圧水を
シールする接触面を通して外ケーシングへと伝播し、外
ケーシングの振動がポンプ表面の周囲の空気を振動させ
ることにより放射音となり、空気中へ伝播してポンプか
ら外部への騒音となる。また、外ケーシングへ伝播した
振動が外ケーシングと接続された吸入配管、吐出配管、
カップリングカバー等へ伝播し、配管やカップリングカ
バー表面から放射された音として空気伝播して外部への
騒音となる。さらに、ポンプ内部で発生した圧力脈動が
下流の吐出配管等に伝達し、配管壁面を振動させて配管
表面から放射音として空気伝播するため、外部への騒音
となる。このように、ポンプの周囲には配管やカップリ
ングカバーのように振動が固体伝播する構造物が多く、
これらから発生する騒音については従来ほとんど検討が
なされておらず、騒音は全てポンプが発生するものとし
て取扱われてきた。
【０００５】従来のポンプの流体騒音低減方法として
は、(１)流体加振力低減法、(２)発生騒音の防音法、が
多くみられる。
【０００６】(１)の具体例としては、羽根車と案内羽根
との隙間を大きくする方法が一般的であるが、ポンプ効
率が低下する問題があった。また、特開昭６０−１５１
５３０号公報に記載のように、羽根車から生じる流体加
振力(圧力脈動)をバランスさせて低減する方法もある。
【０００７】(２)の具体例としては、防音カバーでポン
プを覆うような方法、配管やカップリングカバーの表面
を鉛板で覆う方法、などがある。
【０００８】しかし、上述した従来の技術は、騒音発生
源である流体加振力や圧力脈動を低減したり、ポンプ表
面、配管、カップリングカバー表面等から発生する騒音
を遮音するものであり、騒音発生源から騒音放射面であ
るポンプ表面、配管、カップリングカバー表面までの構
造系の振動伝達経路の振動特性に着目して騒音低減法は
従来なかった。
【０００９】また、構造物から発生する騒音を遮音する
方法はコストが掛かるという問題があった。
【００１０】本発明の目的は、流体性能への影響が少な
く、安価で且つタ−ボ流体機械の本体表面、配管、カッ
プリングカバー等からの放射音を効果的に低減できるタ
ーボ流体機械を得ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の第１の特徴は、回転軸に取付けられた複数の羽
根車と、羽根車外周出口から流出した流れを案内し静圧
回復するディフューザ流路及び次段の羽根車へ流れを導
くリターン流路を形成する内ケーシングと、この内ケー
シングの外周側に設けられ且つ吸込ノズルと吐出ノズル
を有するバーレル形の外ケーシングとを備えたターボ流
体機械において、前記内ケーシングは、各羽根車毎にそ
の外周側に設けられたリング状のステージと、このステ
ージの内側に設けられ前記ステージと共に前記ディフュ
ーザ流路とリターン流路を形成するディフューザ側板
と、前記ディフューザ流路に設けられたデフューザ羽根
と、前記リターン流路に設けられた水返し羽根とを備
え、前記ディフューザ側板とディフューザ羽根と水返し
羽根とを一体構造に構成すると共に、これらディフュー
ザ側板、ディフューザ羽根及び水返し羽根は前記リング
状のステージとは別体とし、加振力が伝播するステージ
との嵌合部をディフューザ側板とステージとの１箇所の
みとしたことにある。
【００１２】
【００１３】なお、前記吸込ノズルに接続される吸込配
管と、前記吐出ノズルに接続される吐出配管とを備える
構成とし、前記吐出配管への前記外ケーシングからの加
振力の伝播や配管内部流体の圧力脈動が吐出配管へ伝播
するのを減衰させるための伝播減衰手段を前記吐出配管
と吐出ノズルとの接続部付近に設けると良い。
【００１４】前記伝播減衰手段は、円筒状の吐出ノズル
または吐出配管の廻りに設けられ、内部に空洞部を有す
る振動減衰装置とし、この振動減衰装置の空洞部には粒
状の減衰材やリング状の減衰材を封入して構成する。あ
るいは、円筒状の吐出ノズルまたは吐出配管の廻りに多
数設けられた円筒状パイプと、この円筒状パイプの中に
封入された粒状の減衰材で構成するとよい。
【００１５】また、前記回転軸を駆動する駆動機と、該
駆動機の駆動機軸と前記回転軸を接続する軸継手と、こ
の軸継手を覆うカップリングカバーとを備える構成と
し、前記カップリングカバーの一端は駆動機軸の軸受ハ
ウジングに、他端は前記回転軸の軸受ハウジングにそれ
ぞれ取付け、且つ前記回転軸の軸受ハウジング側の加振
力が駆動機軸の軸受ハウジング側に伝播するのを抑える
加振力減衰手段を前記カップリングカバーに有するよう
にすると良い。
【００１６】前記加振力減衰手段は、カップリングカバ
ーを駆動機軸側カバ−と回転軸側カバ−に分割し、前記
両カバ−を耐油性・耐熱性ゴムで接続して構成したり、
あるいは、カップリングカバ−と回転軸側軸受ハウジン
グまたは駆動機軸側軸受ハウジングとの少なくともいず
れか一方の接続部を、耐油性・耐熱性ゴムを介して接続
することにより構成する。また、前記カップリングカバ
ーを制振鋼板で構成することにより構成する。
【００１７】上記手段を適宜組み合わせることにより、
騒音低減効果をより一層向上できる。
【００１８】
【作用】上記第１の特徴を有する本発明によれば、ディ
フューザ側板とディフューザ羽根と水返し羽根とを一体
構造に構成すると共に、これらディフューザ側板、ディ
フューザ羽根及び水返し羽根は前記リング状のステージ
とは別体とし、加振力が伝播するステージとの嵌合部を
ディフューザ側板とステージとの１箇所のみとしている
ので、羽根車からの吐出流体の圧力脈動の影響を強く受
けるディフューザ羽根と水返し羽根からの加振力はステ
ージには直接的には伝達されず、ディフューザ側板とス
テージとの半径方向の嵌合部１箇所のみを介して伝達さ
れるだけであり、ディフューザ側板とステージとの間、
及び水返し羽根とステージとの間にはそれぞれ軸方向の
隙間が形成されているから、この隙間に取扱い流体が浸
入し、振動減衰部材として作用する。したがって、ディ
フューザ羽根や水返し羽根からステージへの振動伝播を
大幅に減衰することができる。しかも、ディフューザ側
板とディフューザ羽根と水返し羽根との一体構造物は質
量も小さいので、ステージの振動は大幅に低減され、こ
の結果外ケーシングからの騒音を大幅に低減することが
できる。
【００１９】
【００２０】なお、吐出配管へのケーシングからの加振
力の伝播や配管内部流体から吐出ノズルや吐出配管への
圧力脈動の伝播を減衰させるための伝播減衰手段を吐出
配管と吐出ノズルとの接続部付近に設けるようにすれ
ば、、ケーシングへ伝播された振動が、ケーシングと接
続された吐出ノズルや吐出配管へ伝播するのを前記伝播
減衰手段により効果的に減衰、遮断することができ、こ
れらの構造物からターボ機械へ向けて放射される音を低
減することができるから、ターボ流体機械周りの騒音を
低減することができる。
【００２１】また、カップリングカバーに、回転軸の軸
受ハウジング側の加振力が駆動機軸の軸受ハウジング側
に伝播するのを抑える加振力減衰手段を設けることによ
り、ケーシングへ伝播された振動が、ケーシングと接続
されたカップリングカバーへ伝播するのを減衰、遮断す
ることができ、カップリングカバーから外部に放射され
る音を低減することができる。
【００２２】
【実施例】まず、本発明に至った経緯について説明す
る。
【００２３】図１３はポンプ運転時の回転数を変化させ
た場合に、騒音のオーバーオール(ＯＡ)値ａと特定周波
数(４ＮＺ)ｂの騒音値が変化することを示す図である。
図において、オーバーオール値ａは回転数の上昇による
ポンプ動力(パワー)の増加に従ってほぼリニアーに増大
しているが、ところどころに山があり、特定回転数で騒
音レベルのピークをもっている。また、４ＮＺの成分音
(Ｎ：回転周波数，Ｚ：羽根車羽根枚数)ｂは、特定回転
数での顕著なピークを示している。
【００２４】図１４は騒音とポンプ内部の振動伝達関数
の関係を示したものである。(ａ)図において、丸印の大
きさは騒音値の大きさを示している。(ｂ)図は、実測し
たポンプ内ケーシングから外ケーシングへの振動伝達関
数の値を示しており、山のピークが外ケーシングの固有
振動数に対応する。(ａ)(ｂ)両図の比較から、騒音のピ
ークと振動伝達関数のピークの周波数とはよく一致して
いることがわかる。
【００２５】図１３及び図１４から、特定の回転数でポ
ンプの騒音が増大する原因は、内ケーシングが流体加振
力と共振しそれが外ケーシングへ伝播するために生じる
ことが理解された。
【００２６】また、ポンプ廻りの騒音の分布を調べてみ
ると、動翼と静翼との干渉の強いポンプほどポンプ本体
から発生する騒音よりも配管やカップリングカバーから
の放射される騒音の影響が大きく、極端な場合にはポン
プ本体から騒音計を遠ざけて測定した騒音がポンプ本体
に近接して測定した騒音よりも大きく、吐出配管に近い
ほど音圧が大きくなったり、カップリングカバーの近辺
では騒音が増加する傾向があることがわかった。
【００２７】吐出圧力が３２９kg/cm2の１台のポンプの
接続配管の固有振動数を、日本機械学会誌６３巻５０３
号１６０５頁（昭和３５年１２月）の記載から、内圧を
受ける管の固有振動数を求めてみると図１５に示すよう
になる。ここで、吸込配管は低圧配管であり、吐出配管
は高圧配管である。図１５は図１４と同様にこのポンプ
の騒音の各周波数(ｋＮＺ、ｋ＝１，２，３，４，・・
・)成分値とポンプ回転数Ｎとの関係を示す。（図では
丸印の大きさが音の大きさを表しており、高圧配管の代
表的な固有振動数の線を数値とともに記載した。）この
図から、低圧配管の固有振動数はポンプが発生する騒音
の周波数と一致しないほど低く、高圧配管の場合には、
配管の固有振動数に近い周波数でポンプの騒音の増大が
みられる。このことから、ポンプの騒音は機械そのもの
の構造系の固有振動数と流体加振力が共振して外ケーシ
ングが振動伝播により振動し騒音を発生するとともに、
接続配管、特に高圧配管などのポンプ以外の構造物へ振
動が固体伝播し、固有振動数と一致した場合共振してそ
の構造物からもポンプが発生する騒音と同一の周波数成
分を有する騒音が放射されることがわかった。配管肉厚
と口径により固有振動数は支配され、高圧配管ほど配管
肉厚が大きく、ポンプの有する流体加振力の周波数成分
ＮＺの高周波成分に一致し易い。即ち、外ケーシングへ
伝播した流体加振力に起因した振動はあたかもポンプ本
体から発生する騒音と同一周波数成分を持つ騒音として
放射される。このため、ポンプ本体の放射音と配管等の
周りの構造物から発生する音を分離しにくくしており、
従来はポンプ本体の放射音のみ考慮されていた原因と考
えられる。
【００２８】構造物の共振現象を回避するためには、通
常、機械の運転範囲で発生する周波数帯域から固有振動
数をはずす方法が取られている。しかし、タ−ボ流体機
械の場合、流体性能に影響することになり剛性を増大す
ることは困難であった。また、高圧配管の肉厚をさらに
増加させて固有振動数を大きくすることも考えられるが
経済的な方法ではない。
【００２９】羽根車から出た流れは羽根厚や羽根間の２
次流れなどの影響により周方向に非一様な脈動流とな
る。これがディフューザの羽根前縁と干渉して周期的な
圧力脈動を生じ、これにより発生する流体加振力の周波
数と構造系の固有振動数とが一致すると共振して大きな
騒音を発生する。
【００３０】本発明における実施例では、バーレルケー
シングを有するポンプのようなターボ機械において、図
１１に示すように、羽根車の羽根後縁径及びディフュー
ザの羽根前縁径を、回転軸中心線の方向に単調に増加あ
るいは減少させ、かつ羽根車の羽根後縁とディフューザ
の羽根前縁の子午面での傾きを同一にし、しかも図１２
に示す円筒展開図のように、ディフューザの羽根前縁と
羽根車羽根後縁とを投影したときのディフューザ羽根前
縁と羽根車羽根後縁を直交させ、羽根車とディフューザ
との動翼と静翼との干渉により生じる流体加振力を軽減
し、ディフューザの羽根前縁に作用する流体加振力を低
減する。
【００３１】さらに内ケ−シングを構成するステージと
ディフューザ部とを別体として嵌合構造とし、加振力の
機械内部での伝播を減衰する。さらに、高圧配管への加
振力の伝播や配管内部の流体への圧力脈動の伝播を減衰
する機構を機械本体ノズルと吐出配管との接続部付近に
設け、また駆動機軸と被駆動機軸（羽根車を取り付けた
回転軸）との間に設けられた軸継手をカップリングカバ
ーで覆い、このカップリングカバーに流体機械側からの
加振力の伝播を減衰させる手段を設ける。これにより、
ターボ流体機械から発生する流体加振力を発生源とする
機械本体、配管、カップリングカバーからの騒音を低減
するようにした。
【００３２】以下、本発明の具体的実施例を図面に基づ
き説明する。
【００３３】図１は、バーレルケーシング形多段タービ
ンポンプへ本発明を適用した一実施例の全体構成図であ
る。この種ポンプは、バーレルケーシングと呼ばれる外
ケーシング１の中に、整流作用を有する水返し羽根２を
有する数段のディフューザ４と、リング状のステージ３
とで構成される内ケーシング５を備えている。また、こ
の内ケーシングの内部には回転ロータがあり、駆動機
（図示せず）で回転される回転軸６とこの回転軸に取り
付けられた羽根車７が備えられている。
【００３４】前記外ケ−シングには、配管肉厚の比較的
薄い低圧配管である吸込配管１３がフランジ接続した吸
込みノズル９に接続され、ここから流入した水は羽根車
７により昇圧され、ディフューザ４により静圧回復した
後、水返し羽根２により整流されて次段の羽根車へ送ら
れる。このように昇圧された流体は、厚肉のバーレルケ
ーシングに溶接で設置された吐出ノズル８に送られ、溶
接で吐出ノズルと接続された配管肉厚の比較的厚い高圧
配管である吐出配管１２から下流のボイラへ給水され
る。
【００３５】例えば，火力発電所に納入されるバーレル
ケーシング形多段タービンポンプであるボイラ給水ポン
プの場合、多くの配管が外ケーシングに接続され、ポン
プ廻りの機器を構成している。ポンプ本体も含めてこれ
らの機器が発生する騒音がポンプ廻りの音場を形成して
いる。なお、ポンプに接続される駆動機や変速機も音を
発生しており音場に関連している。これらの中で、特に
吸込配管、吐出配管、ミニマムフロー管などのプラント
配管の表面積は非常に大きく、ポンプが置かれている建
屋内の空間においてこれらのプラント配管は空中に走っ
ているため、音の放射効率も高い。このため、ポンプ本
体以上に音場への影響は大きい。
【００３６】図１における羽根車７やディフュ−ザ４は
図１１に示すように、羽根車７の羽根７ａの後縁、及び
ディフューザ４のディフュ−ザ羽根４ａの前縁は各々回
転軸中心線方向に径が変化するように形成し、図１２に
示す円筒展開図上で直交させる構成とすることにより、
ディフューザ羽根前縁に作用する流体加振力を低減する
ことができる。すなわち、特定回転数でのピーク騒音が
生じる特徴を有する動翼と静翼との干渉による騒音を低
減することができ、かつ性能への影響がない低騒音のタ
ーボ機械が得られる。
【００３７】図１における内ケーシング５は、例えば図
２に示すように構成する。ディフューザ４の羽根４ａと
この羽根両側の側板４ｂ及び水返し羽根２を一体で製作
し、リング状のステージ３とは別体とすることにより、
加振力が伝播するステージとの嵌合部をディフュ−ザ側
板４ｂとステ−ジ３との１箇所に減少している。羽根車
７の羽根７ａからの吐出流体がディフューザ４の羽根４
ａへ作用する流体加振力は、ディフューザ側板４ｂから
ステージ３へ伝播するが、その加振力は嵌合部で減衰さ
れる。なお、図２において、３１はディフュ−ザ流路、
３２はリタ−ン流路である。
【００３８】また、図１における内ケーシング５は、図
３に示すようにしても良い。すなわち、ディフューザ側
板４ｂを、ディフューザ部４１と水返し部４２に分離
し、それらを嵌合して配置し、ディフューザ部４１とデ
ィフューザ羽根４ａを、また水返し部４２と水返し羽根
２をそれぞれ一体で製作し、ディフューザ部４１とステ
ージ３、水返し羽根２とステージ３をそれぞれ別体に構
成して嵌合し、流体加振力を受ける質量を低減し、羽根
車７からディフューザ４へ作用する流体加振力がステー
ジ３へ伝播する力を低減して加振力の伝播を減衰する。
このようにして流体加振力の低減を図り、本体内部での
振動伝播を低減することにより、内ケーシングから外ケ
ーシングへの振動伝播を減衰し、流体加振力の周波数成
分と本体内部の構造系の固有振動数が一致する共振を低
減することにより、ポンプ本体表面から放射される騒音
を低減する。
【００３９】図１において、吐出配管１２が接続される
吐出ノズル８には、外ケ−シング１からの加振力や内部
流体の圧力脈動による加振力が吐出配管１２に伝播する
のを減衰させる伝播減衰手段１４が吐出配管と吐出ノズ
ルとの接続部付近（図では吐出ノズル外周部）に設けら
れている。この伝播減衰手段１４の具体例を図４〜８に
示す。
【００４０】図４において、伝播減衰手段１４は、機械
本体（吐出ノズル８）と吐出配管１２との接合部に設け
られ、内部に空洞部２１を有する振動減衰装置１４ａ
と、前記空洞部２１に封入された粒状の減衰材１９から
構成されている。
【００４１】図５は図１に示す伝播減衰手段１４の別の
例を示すもので、機械本体（吐出ノズル８）と吐出配管
１２との接合部に設けられ、内部に空洞部２１を有する
振動減衰装置１４ａと、前記空洞部２１に封入されたリ
ング状のマスダンパー（減衰材）１８から構成したもの
である。
【００４２】図６及び図７は図１に示す伝播減衰手段１
４のさらに別の例を示すもので、円筒状の吐出ノズルま
たは吐出配管の周りに多数設けられた円筒状パイプ１７
と、この円筒状パイプ１７内の空洞部２１’に封入され
た粒状の減衰材１９’で構成したものである。円筒状パ
イプ１７は吐出配管１２または吐出ノズル８の表面に多
数配列し、パイプが吐出配管１２などに密着するように
縛るか溶接する。
【００４３】図４乃至図７に示した上記伝播減衰手段１
４では、本体の外ケーシング１に伝播した流体加振力が
吐出配管や吐出ノズルに伝わると、ここから伝播減衰手
段１４へ力が伝えられ、この中にある粒状体１９やマス
ダンパー１８を空洞部２１の中で踊らせる。このように
して、ポンプ本体から配管へ伝播する振動加振力を粒状
体の運動エネルギーとして吸収し、配管の振動を減衰す
ることができる。吐出配管はポンプ廻りの音場へ影響力
が特に大きく、配管表面からの放射音を効果的に低減す
ることができる。
【００４４】図８は図１に示す伝播減衰手段１４のさら
に別の例を示すもので、この例では伝播減衰手段１４を
構成する振動減衰装置１４’に覆われた吐出ノズル８ま
たは吐出配管１２に複数の孔２０を設け、発生する圧力
脈動を振動減衰装置１４’内部の空洞部２１で減衰させ
る構成としたものである。なお、空洞部２１には振動減
衰材である粒状体１９が封入されている。この例では以
下の効果が得られる。すなわち、ポンプ内部で発生した
圧力脈動を伴った流れが吐出ノズル８の内部を流れる
が、圧力脈動は配管に設置された複数の孔２０を介して
空洞部２１の部分へも伝播し、この空洞部内で圧力脈動
が反射を繰返すことにより、脈動どうしが干渉して吐出
配管１２へ伝播される圧力脈動を低減できる。
【００４５】このとき、粒状体１９は、吐出ノズル８、
外ケーシング１、及び振動減衰装置１４’と接触し、各
々の振動エネルギーを得て振動し、各々の粒子同士の接
触により振動エネルギーが熱として消費される。このよ
うにして配管への振動が低減されるばかりでなく、吐出
配管１２の下流側では振動及び圧力脈動の両者が低減さ
れるので、配管からの放射音や配管サポートから他の構
造物への振動伝達量が低下し、配管や他の構造物からの
放射音も低減することができポンプ廻りの音場の静音化
が図れる。
【００４６】図１に示すカップリングカバー１５につい
て以下説明する。
【００４７】ボイラ給水ポンプと駆動タービン（駆動
機）との間に設置されるカップリングカバーの場合、双
方の機械が熱膨張により軸方向に伸縮するため、この変
形をカップリングカバーで吸収できる構造にする必要が
ある。また、軸受ハウジングから漏れてくるミスト状の
潤滑油を外部へ漏洩しないように密封する機能も必要と
なる。
【００４８】以下カップリングカバー１５の具体例を図
９に示す。
【００４９】図９において、回転軸６と駆動機軸２５と
を接続する軸継手３０を覆うカップリングカバー１５の
一端は駆動機軸２５の軸受ハウジング２４に、他端は羽
根車７を取り付けた回転軸６の軸受ハウジング２３にそ
れぞれ取付けられている。回転軸６の軸受ハウジング２
３側の加振力が駆動機軸２５の軸受ハウジング側２４に
伝播するのを抑える加振力減衰手段がカップリングカバ
−１５に講じられている。即ち、加振力減衰手段は、カ
ップリングカバー１５を、駆動機軸側カバ−１５ａと回
転軸側カバ−１５ｂに分割し、両カバ−１５ａと１５ｂ
は図に示すように一部が重ね合わされ、図１０に拡大し
て示すように、耐油性・耐熱性ゴム１６で両カバ−を接
続し、ゴム１６が前記両カバ−に密着するようにリング
状ばね２６が設けられている。
【００５０】図１に示したターボ機械内部で発生した流
体加振力は内ケーシング５を振動伝達し、さらに外ケー
シング１に伝播してケーシングが振動し、これが軸受ハ
ウジング２３に伝えられることになる。この加振力は、
軸受ハウジングから薄鋼板製のカップリングカバー１５
へ伝播してカバー１５を振動させ表面からの放射音とし
てポンプ廻りの音場へ影響を及ぼす。しかし、本実施例
では図９に示したリング状のバネ２６を組み込んだ耐油
性・耐熱性のゴムシール１６を、分割されたカップリン
グカバー間に入れることにより、前述したシール機能や
熱変形吸収機能を満足し且つターボ流体機械が発生する
振動の伝播を吸収・減衰することができ、カップリング
カバーの振動を低減してこの放射音を低減することがで
きる。
【００５１】なお、前記加振力減衰手段は、カップリン
グカバ−１５を図９に示すように分割するのではなく、
カップリングカバ−１５と、回転軸側軸受ハウジングま
たは駆動機軸側軸受ハウジングとの少なくともいずれか
一方の接続部に、耐油性・耐熱性ゴムを介して接続して
もよい。
【００５２】さらに、前記カップリングカバー１５を制
振鋼板で構成することにより前記加振力減衰手段を構成
しても大きな騒音低減効果が得られる。
【００５３】低減することにより，低騒音のターボ機械
を提供することができる。
【００５４】
【発明の効果】本発明によれば、流体性能への影響が少
なく、安価で且つタ−ボ流体機械の本体表面、配管、カ
ップリングカバー等からの放射音を効果的に低減できる
ターボ流体機械を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すターボ流体機械の全体
斜視断面図である。
【図２】図１に示す内ケーシングの構造の一例を示す要
部断面図である。
【図３】図１に示す内ケーシングの構造の他の例を示す
要部断面図である。
【図４】図１に示す伝播減衰手段１４の一例を示す要部
断面図である。
【図５】図１に示す伝播減衰手段１４の他の例を示す要
部断面図である。
【図６】図１に示す伝播減衰手段１４のさらに他の例を
示す要部断面図である。
【図７】図６のVII−VII線矢視図である。
【図８】図１に示す伝播減衰手段１４のさらに他の例を
示す要部断面図である。
【図９】図１に示すカップリングカバー１５の具体例を
示す要部断面図である。
【図１０】図９のＡ部拡大図である。
【図１１】図１に示す羽根車７とディフュ−ザ４の構造
の一例を説明する要部断面図である。
【図１２】図１１のＸII−ＸII線矢視図である。
【図１３】本発明が対象とするターボ流体機械における
回転速度と騒音値との関係を説明する線図である。
【図１４】本発明が対象とするターボ流体機械における
振動伝達関数と騒音値との関係を説明する線図である。
【図１５】本発明が対象とするターボ流体機械の回転速
度と騒音値、及び高圧配管の固有振動数値との関係を説
明する図である。
【符号の説明】
１・・・外ケーシング(バーレルケーシング)、２・・・水返し
羽根、３・・・ステージ、４・・・ディフューザ、４ａ・・・デ
ィフューザ羽根、４ｂ・・・ディフュ−ザ側板、５・・・内ケ
ーシング、６・・・回転軸、７・・・羽根車、７ａ・・・羽根車
の羽根、８・・・吐出ノズル、９・・・吸込ノズル、１２・・・
吐出配管、１３・・・吸込配管、１４・・・伝播減衰手段、１
４ａ・・・振動減衰装置、１５・・・カップリングカバー、１
５ａ・・・駆動機軸側カバ−、１５ｂ・・・回転軸側カバ−、
１６・・・耐油性・耐熱性ゴム、１７・・・円筒状パイプ、１
８・・・マスダンパー（リング状減衰材）、１９，１９’・
・・粒状体、２０・・・孔、２１・・・空洞部、２３・・・被駆動
機側軸受ハウジング、２４・・・駆動機側軸受ハウジン
グ、２５・・・駆動機軸、２６・・・リング状のバネ、３０・・
・軸継手、３１・・・ディフュ−ザ流路、３２・・・リタ−ン
流路、４１・・・ディフュ−ザ部、４２・・・水返し部。
フロントページの続き (72)発明者 高野 靖 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 岩瀬 幸司 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 井田 道秋 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 田中 定司 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 長岡 嘉浩 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 吉田 哲也 茨城県土浦市神立東二丁目28番４号 日 立テクノエンジニアリング株式会社 土 浦事業所内 (56)参考文献 特開 昭60−3499（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−130503（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04D 29/40 - 29/56

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転軸に取付けられた複数の羽根車と、羽
    根車外周出口から流出した流れを案内し静圧回復するデ
    ィフューザ流路及び次段の羽根車へ流れを導くリターン
    流路を形成する内ケーシングと、この内ケーシングの外
    周側に設けられ且つ吸込ノズルと吐出ノズルを有するバ
    ーレル形の外ケーシングとを備えたターボ流体機械にお
    いて、 前記内ケーシングは、各羽根車毎にその外周側に設けら
    れたリング状のステージと、このステージの内側に設け
    られ前記ステージと共に前記ディフューザ流路とリター
    ン流路を形成するディフューザ側板と、前記ディフュー
    ザ流路に設けられたデフューザ羽根と、前記リターン流
    路に設けられた水返し羽根とを備え、 前記ディフューザ側板とディフューザ羽根と水返し羽根
    とを一体構造に構成すると共に、これらディフューザ側
    板、ディフューザ羽根及び水返し羽根は前記リング状の
    ステージとは別体とし、加振力が伝播するステージとの
    嵌合部をディフューザ側板とステージとの１箇所のみと
    したことを特徴とするターボ流体機械。
  2. 【請求項２】請求項１において、前記吸込ノズルに接続
    される吸込配管と、前記吐出ノズルに接続される吐出配
    管とを備え、前記吐出配管への前記外ケーシングからの
    加振力の伝播や配管内部流体の圧力脈動が吐出配管へ伝
    播するのを減衰させるための伝播減衰手段を前記吐出配
    管と吐出ノズルとの接続部付近に設けたことを特徴とす
    るターボ流体機械。
  3. 【請求項３】請求項２において、前記伝播減衰手段は、
    円筒状の吐出ノズルまたは吐出配管の廻りに設けられ、
    内部に空洞部を有する振動減衰装置であり、前記空洞部
    に粒状の減衰材を封入して構成したことを特徴とするタ
    ーボ流体機械。
  4. 【請求項４】請求項２において、前記伝播減衰手段は、
    円筒状の吐出ノズルまたは吐出配管の廻りに設けられ、
    内部に空洞部を有する振動減衰装置であり、前記空洞部
    にリング状の減衰材を封入して構成したことを特徴とす
    るターボ流体機械。
  5. 【請求項５】請求項２において、前記伝播減衰手段は、
    円筒状の吐出ノズルまたは吐出配管の廻りに多数設けら
    れた円筒状パイプと、この円筒状パイプの中に封入され
    た粒状の減衰材で構成したことを特徴とするターボ流体
    機械。
  6. 【請求項６】請求項３または４において、前記空洞部を
    有する振動減衰装置に覆われた前記吐出ノズルまたは吐
    出配管に複数の孔を設け、発生する圧力脈動を前記空洞
    部の内部で減衰させる構成としたことを特徴とするター
    ボ流体機械。
  7. 【請求項７】請求項１において、前記回転軸を駆動する
    駆動機と、該駆動機の駆動機軸と前記回転軸を接続する
    軸継手と、この軸継手を覆うカップリングカバーとを備
    え、前記カップリングカバーの一端は駆動機軸の軸受ハ
    ウジングに、他端は前記回転軸の軸受ハウジングにそれ
    ぞれ取付け、且つ前記回転軸の軸受ハウジング側の加振
    力が駆動機軸の軸受ハウジング側に伝播するのを抑える
    加振力減衰手段を前記カップリングカバーに有すること
    を特徴とするターボ流体機械。
  8. 【請求項８】請求項７において、前記加振力減衰手段
    は、カップリングカバーを駆動機軸側カバーと回転軸側
    カバーに分割し、前記両カバーを耐油性・耐熱性ゴムで
    接続して構成したことを特徴とするターボ流体機械。
  9. 【請求項９】請求項７において、前記加振力減衰手段
    は、カップリングカバーと回転軸側軸受ハウジングまた
    は駆動機軸側軸受ハウジングとの少なくともいずれか一
    方の接続部を、耐油性・耐熱性ゴムを介して接続したこ
    とを特徴とするターボ流体機械。
  10. 【請求項１０】請求項７において、前記カップリングカ
    バーを制振鋼板で構成することにより前記加振力減衰手
    段を構成したことを特徴とするターボ流体機械。
  11. 【請求項１１】駆動機の駆動力を軸継手を介して伝達す
    る回転軸に取付けられた複数の羽根車と、ステージ及び
    ディフューザ側板から構成され且つ羽根車外周出口から
    流出した流れを案内し静圧回復するディフューザ流路と
    次段の羽根車へ流れを導くリタ―ン流路を形成する内ケ
    ーシングと、この内ケーシングの外周側に設けられ且つ
    吸込ノズルと吐出ノズルを有するバーレル形の外ケーシ
    ングと、この外ケーシングの前記吸込ノズルに接続され
    る吸込配管と、前記吐出ノズルに接続される吐出配管
    と、前記外ケーシングの一端側開口部をカバーするケー
    シングカバーとを備えるターボ流体機械において、 前記ステージとディフューザ側板とを別体としてこれら
    を嵌合結合して機械内部で発生する加振力の伝播を減衰
    する構造とし、且つ前記吐出配管への前記外ケーシング
    からの加振力の伝播や内部流体の圧力脈動が吐出配管に
    伝播するのを減衰させるための手段を前記吐出配管と吐
    出ノズルとの接続部付近に設け、さらに前記軸継手を覆
    うカップリングカバーを設けると共にこのカップリング
    カバーに駆動機側への加振力の伝播を減衰させる手段を
    講じたことを特徴とするターボ流体機械。
  12. 【請求項１２】請求項１１において、前記羽根車の羽根
    後縁径及びディフューザの羽根前縁径を回転軸中心線の
    方向に単調に増加あるいは減少させ、かつ羽根車の羽根
    後縁とディフューザの羽根前縁の子午面での傾きを同一
    にして流体力を軽減したことを特徴とするターボ流体機
    械。
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