薄板金属ディスクカップリングの伝達トルクアップ

技術の内容 従来の薄板金属ディスクカップリングの伝達トルクアップは、たわみ板用のボルト軸力を積層部品間のまさつ(まさつ係数0.15)で伝達加算できるとしたもので、本来の考え方とは異る。本発明は、新たに本来の考え方に基づき改良したものである。---特許第5903737号
従来の薄板金属ディスクカップリング(特願2012-244307号公報図5)より派生する組合せたわみ板フランジの構成は、結果として分割スペーサーに強度不足を引き起こし、新たな構成(又は補強)を考え出す必要があった。本発明は、12本ボルト以上のたわみ板を用いる伝達トルク大への適用として出願され、認定されている。---特許第6205655号
従来の薄板金属ディスクカップリング(特願2011-225826)のたわみ板の特定に関しては、上記発明等に伴い実情に沿わなくなっているので改めて「たわみ板及びたわみ板組込み方式」にて出願した---出願中(トップページ参照)
従来の薄板金属ディスクカップリングは、一部のメーカーを除き電気用途(瞬時最大許容トルクを伴う)への適用を得意とはしていません。本発明は、直列配置されたたわみ板用のボルト及びたわみ板を過大な短絡トルク等による降伏・変形から防護するもので、外径寸法は増えません。試作・確性試験は、規模を小さくした簡潔方式で実証できる。---特許第6093960号
製品イメージ 従来の薄板金属ディスクカップリングについては、国内のカップリングメーカー自体がギヤカップリング(JISB1453の両並形相当の設定)に比べて伝達トルクが及ばず、外径寸法は大きくなってしまうと思っているふしがある。しかしながら、特許第5903737号の考え方に基づき、標準数を取り入れた寸法設定を行うことで、両並形及び並軸延長形ギヤカップリングより伝達トルク大の薄板金属ディスクのカップリングが可能である。
従来、径方向に互い違いのたわみ板フランジの構成を持つ両並形構造のギヤカップリングに相当する薄板金属ディスクのカップリングは知られていた。ただし、並軸延長形のギヤカップリングの構造に相当する薄板金属ディスクカップリングの(組合せたわみ板フランジの構成を含む)構造は、知られていませんでした。特許第6205655号は、新たな組合せたわみ板フランジの構成を含む12本ボルト以上のたわみ板を用いる伝達トルク大の薄板金属ディスクカップリングに関する設計・製作上の技術ポイントを示す。
「たわみ板及びたわみ板組込み方式」に関する製品イメージについて説明する。充分伝達トルクの大きい16本ボルトのたわみ板使用でガスタービン/両軸発電機を締結する場合、比較するカップリングとしてはスプライン滑動部を構成に持つリジットカップリングである。従来、出力の大きいガスタービンと発電機との単体同士の締結にはリジットカップリングが用いられ、特に両側のガスタービンのスラスト軸受間へ両軸発電機が配置される場合は、軸方向変位がさほど大きくないにも関わらずスプライン滑動部の構成が追加されている。この場合、据付基礎面の振動全振幅は低減されることはありません。軸方向変位が少い場合、16本ボルトのたわみ板適用は充分可能であり、据付基礎面での振動全振幅は低減させることが可能である。
特許第6093960号「ねじり方向限度装置」に関する製品のイメージは、前述の通りである。
製品のお客様イメージ 原動機がガスタービンの場合は、通常スラスト軸受がハウジング正面側にあり、蒸気タービンの場合は、通常スラスト軸受がハウジング背面側にあり、各々の場合で異る。そのため両軸発電機を挟んで両側にガスタービンが配置される場合と、両側に蒸気タービンが配置される場合とでは、薄板金属ディスクのカップリングとしての要求仕様が異ってくる。ガスタービン/両軸発電機の場合は、各ローターの主軸熱膨張が少いと見なせるので伝達トルクを重視した選定となる。蒸気タービン/両軸発電機の場合は、暖気運転開始直後に蒸気タービン主軸の熱膨脹が大きくなるので芯違い吸収を重視した選定となる。
芯違い吸収の中で許容軸方向変位に着目した蒸気タービン/両軸発電機のオフセット据付について述べる。一般に暖気運転に入ると蒸気タービン主軸は熱膨脹するので、その分を見込みたわみ板間の寸法を拡げたオフセット据付がなされる。蒸気タービン主軸は、暖気運転を開始するとスラスト軸受を基準として急激に熱膨脹するため、変位を吸収するたわみ板は-100%許容軸方向変位を超える場合が発生する。ただし、暖気運転であれば蒸気タービン主軸の熱膨脹が飽和点に達して-140%許容軸方向変位を越えなければ、「過渡的軸方向変位」として許容される。本運転に入る(100%伝達トルクが負荷される)時は、遅れて熱膨張したハウジングが主軸スラスト軸受を軸方向外側へ押し出し、軸方向変位が-100%許容軸方向変位より中立側へ収束したことを確認しなければならない。
16本ボルトのたわみ板は著しく伝達トルク大であり、従来の薄板金属ディスクカップリングと比較することは適切でない。従来から知られているスプライン滑動部を構成に持つリジットカップリングと比較するのが適切である。スプライン滑動部を構成に持つリジットカップリング(ベースロード運転を基本としている)に比べ、16本ボルトのたわみ板を用いた薄板金属ディスクカップリングはスラスト軸受への荷重を充分低減でき、機動性のあるピークロード運転を可能とする。
実施許諾対象企業イメージ 原動機メーカー殿、機械及び電気装置メーカー殿、カップリングメーカー殿等全般

各技術の詳細

出願番号
特願2011-225826
公開番号
特開2013-036602
登録番号
特許4987158
出願番号
特願2014-020946
公開番号
特開2015-117819
登録番号
特許5611477
出願番号
特願2015-138358
公開番号
特開2016-138652
登録番号
特許5903737
出願番号
特願2016-143901
公開番号
特開2018-013199
登録番号
特許6093960
出願番号
特願2017-023757
公開番号
登録番号
特許第6205655
J-Plat Pat
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