ターボ コンプレッサーの非接触ベアリングの種類

ベアリングは、あらゆる回転機械で重要な役割を果たします。それらは、回転するシャフト アセンブリの負荷をサポートするだけでなく、可動部品と固定部品の間に発生する摩擦を軽減します。一般的なタイプのベアリングには、従来のボール ベアリング、ローラー ベアリング、テーパー ローラー ベアリングなどがあります。これらのベアリングは、通常の速度で動作する機器には許容されますが、発生する熱量のために非常に高速で動作することは制限されています.回転機械を毎分 10,000 回転以上 (RPM) で動作させるには、早期故障を防ぐために別のソリューションが必要です。

非接触ベアリングを入力してください。名前が示すように、これらのベアリングにより、他の表面に接触することなく回転アセンブリをサポートできます。非接触ベアリングは、転動体間の摩擦による典型的なベアリングの損失を排除することにより、最大の効率を提供します。非接触軸受には、主に流体軸受と磁気軸受の 2 種類があります。

流体ベアリングは、ハイドロナミック ベアリングまたはハイドロスタクティック ベアリングにさらに分類されます。どちらのタイプでも、油、水、または空気などの流体が支持媒体として使用されます。静的タイプのベアリングは、ポンプからの外部加圧流体を利用してシャフトを支持します。ダイナミック ベアリングは、高速回転アセンブリに依存して、シャフトとベアリング面の間に加圧ウェッジを作成します。この記事では、高速ターボ圧縮機のオプションとして、翼型流体軸受と磁気軸受に焦点を当てます。これらのベアリングがどのように機能するか、およびそれらが提供する利点を詳しく見てみましょう。

エア フォイル ベアリング

エアー フォイル ベアリングは、液体が滑らない状態であるため、部分的に機能します。回転するシャフトの速度が上がると、空気分子がシャフトにくっつき、最終的に下に引っ張られて支持エア クッションを形成します。このクッションは、シャフトとその周囲のコンポーネントを分離し、シャフトが自由に回転できるようにします。エア ベアリングに必要なその他のコンポーネントは、エア フォイルと、ベアリングに負荷容量を与えるサポート スプリング構造です。

エアフォイルベアリングには、空気を加圧するための外部ポンプやコンプレッサーが必要ないという利点があります。フォイルは、適切なフォイル構造に成形された高温鋼の薄片で構成されています。これは、ベアリングが非常に低い製造コストで動作中に非接触であるという利点と適切な負荷容量を提供することを意味します.

エア フォイル ベアリングの欠点の 1 つは、従来のローラー タイプのベアリングよりも負荷容量が低いことです。これは、サポートされるシャフト アセンブリが、ローラー ベアリングでサポートされるものよりも小さくなければならないことを意味します。このため、このタイプのベアリングを使用する機械は、数百馬力に制限されています。エアベアリングは、通常の運転中は接触していませんが、機械の運転開始時と停止時には接触します。この滑り摩擦の期間は、多くの場合、テフロンなどの非粘着性コーティングをフォイルの上部表面に適用することによって軽減されます。ただし、コーティングは最終的に摩耗し、始動時と停止時の摩擦が高くなりすぎてベアリングが故障します。

磁気ベアリング

磁気軸受は、動作中に電磁石を使用してローターを浮上させることによって機能します。電流は、アクティブ時にシャフトを各コイルに引き付けるローターの周りのコイルのアセンブリに注入されます。一般的な浮揚に加えて、注入された電流を使用してローターをその軸の中心を中心に回転させ、固定部品との接触を防ぎます。回転速度が速いということは、適切なコイルに電流を注入してシャフトを所定の位置に回転させ続けるために、シャフト位置を非常に高速で分析する必要があることを意味します。これには高度なベアリング コントローラが必要です。

磁気軸受にはいくつかの利点があります。まず、起動・停止動作時でも機械的摩耗がありません。したがって、このタイプの軸受には実用的な疲労寿命はありません。さらに、サージを受けるターボ機械は、サージ中の損傷から保護できます。磁気ベアリングは、サージ力をアクティブに検出し、電流を注入して、シャフトをその軸で回転させ続けることができます。不利な点は、磁気コイル アセンブリとアクティブ ベアリング コントローラーの余分なコストから生じます。要約すると、磁気ベアリングの寿命と信頼性が向上すると、ベアリング アセンブリの価格が高くなります。

非接触ベアリングを使用するブロワーは高価になる可能性がありますが、従来のベアリングの摩擦損失を排除することで、エネルギー節約という形で最大の効率と ROI を実現します。エネルギー効率の高い機械を設置することでどれだけ節約できるかについては、当社の専門家にお問い合わせください。