CN105247172B - 旋转系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种旋转系统，该旋转系统确保两个旋转机械之间的分开距离，并且能够抑制在连接两个旋转机械的旋转轴彼此之间的中间轴上产生的振动。该旋转系统具备：第一旋转机械，具有第一旋转轴；第二旋转机械，具有第二旋转轴；及中间轴装置，具有中间轴主体以及能够滑动地支承该中间轴主体的多个轴承装置，所述中间轴主体具有连接于所述第一旋转轴的第一端部和连接于所述第二旋转轴的第二端部，并围绕轴线旋转。

Description

旋转系统

技术领域

本发明涉及一种旋转系统。

背景技术

作为旋转机械的一个例子，例如燃气涡轮由以下部分构成：压缩机，吸入空气之后进行压缩；燃烧器，对被压缩的空气喷射燃料而生成高温高压气体；及涡轮，通过在燃烧器中生成的气体而被驱动。另外，压缩机和涡轮通过同一个旋转轴而被连接。

一般，为了避免在旋转轴上产生扭曲和挠曲的可能性，优选压缩机与涡轮之间的距离尽可能设定为较短。

鉴于这种情况，到目前为止已知有例如在专利文献1中示出的技术。即，在专利文献1中记载的技术中具有如下结构，用联轴器将马达和压缩机及离合器的各输出轴彼此连接，并传递旋转驱动力。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2012-211623号公报

发明的概要

发明要解决的技术课题

然而，从维护方面的要求和空间等的限制来看，可以考虑不得不将压缩机与涡轮之间的分开距离确保为较长的情况。在该情况下，如专利文献1所示，若仅用联轴器连接被延长的旋转轴，则在旋转轴上产生的振动变得过大，在设备工作时有可能产生不良情况。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种确保两个旋转机械之间的分开距离，并且能够抑制在连接两个旋转机械的旋转轴彼此之间的中间轴上产生振动的旋转系统。

用于解决技术课题的手段

本发明为了解决上述课题而采用以下方式。

本发明的第一发明的旋转系统具备：第一旋转机械，具有第一旋转轴；第二旋转机械，具有第二旋转轴；及中间轴装置，具有中间轴主体以及能够滑动地支承该中间轴主体的多个轴承装置，所述中间轴主体具有连接于所述第一旋转轴的第一端部和连接于所述第二旋转轴的第二端部，并围绕轴线旋转。

根据这种结构，经由中间轴主体将第一旋转轴和第二旋转轴彼此连接，从而能够维持第一旋转机械与第二旋转机械之间的分开距离。

另外，在本发明的另一发明所涉及的旋转系统中，所述中间轴主体的所述多个轴承装置之间的部分的径向尺寸也可以构成为比所述中间轴主体的其它部分大。

根据这种结构，能够抑制在轴承装置中产生的不稳定振动。

并且，在本发明的另一发明所涉及的旋转系统中，还具备供给润滑油的润滑油供给部，所述润滑油供给部也可以构成为与所述第一旋转机械、所述第二旋转机械中的其它润滑油供给部彼此连接。

根据这种结构，能够利用第一旋转机械及第二旋转机械所具备的既有的润滑油供给系统。

另外，本发明的另一发明所涉及的旋转系统还具备外装部件，该外装部件设置成将所述中间轴主体和所述轴承装置一体地包覆。

根据这种结构，能够抑制润滑油从中间轴主体飞散。并且，也可以不使旋转的中间轴主体露出到外部，因此能够提高设备的安全性。

另外，本发明的另一发明所涉及的旋转系统中，所述多个轴承装置也可以构成为由在所述轴线方向上分开设置的一对径向轴承构成。

根据这种结构，由于径向轴承阻止径向的振动，因此能够稳定地支承中间轴主体。

另外，本发明的另一发明所涉及的旋转系统中，也可以构成为所述第一旋转机械为涡轮，且还具有设置于接近所述第一端部的位置上的推力轴承。

根据这种结构，通过作为第一旋转机械的涡轮的旋转，即使在第一旋转轴上产生轴线方向的振动的情况下，也通过推力轴承而阻止该振动，因此能够稳定地支承中间轴主体。

发明效果

根据本发明的旋转系统，确保第一旋转机械与第二旋转机械之间的分开距离，并且能够抑制在旋转轴上产生的振动。

附图说明

图1是本实施方式所涉及的旋转系统的概略图。

图2是表示本实施方式所涉及的旋转系统的结构的示意图。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的一种实施方式所涉及的中间轴装置1及旋转系统100的结构进行说明。

作为本实施方式中的旋转系统100，例如可举出燃气涡轮。

图1是表示作为燃气涡轮的旋转系统100的结构的示意图。如图1所示，旋转系统100具备：压缩机80(第一旋转机械)，吸入空气之后进行压缩；燃烧器(未图示)，对被压缩的空气喷射燃料而生成高温高压的气体；涡轮90(第二旋转机械)，通过在燃烧器中生成的气体而被驱动；及中间轴装置1，其将压缩机80和涡轮90的各旋转轴彼此连接。

设置中间轴装置1的目的是在设置旋转系统100时使压缩机80和涡轮90彼此仅分开规定的距离。即，从维护作业方面的要求和设置空间的限制等来看，符合的有在压缩机80与涡轮90之间要维持一定的距离的情况等。

压缩机80具备围绕轴线旋转的第一旋转轴81。第一旋转轴81在压缩机80的内部通过设置在轴线方向的彼此不同的位置上的两个径向轴承82、83和一个推力轴承84而被支承为围绕轴线能够旋转。

涡轮90具备围绕轴线旋转的第二旋转轴91。第二旋转轴91在涡轮90的内部，通过设置在轴线方向的彼此不同的位置上的两个径向轴承92、93和一个推力轴承94而被支承为围绕轴线能够旋转。

中间轴装置1具备围绕轴线旋转的中间轴主体10。中间轴主体10在中间轴装置1的内部通过设置在轴线方向的彼此不同的位置上的一对径向轴承13、14(轴承装置)、以及设置在接近涡轮90一侧的位置上的一个推力轴承15(轴承装置)而被支承为围绕轴线能够旋转。

上述第一旋转轴81、第二旋转轴91、中间轴主体10均以相同的直线状延伸。

另外，在压缩机80的第一旋转轴81与中间轴装置1的中间轴主体10之间设置有第一缓冲轴11。同样地，在中间轴装置1的中间轴主体10与涡轮90的第二旋转轴91之间设置有第二缓冲轴12。

压缩机80的第一旋转轴81、涡轮90的第二旋转轴91、中间轴装置1的中间轴主体10，经由上述第一缓冲轴11、第二缓冲轴12而彼此一体地连接，从而形成旋转体S。

关于旋转体S的结构，以下将详细陈述。

压缩机80的第一旋转轴81和第一缓冲轴11，通过第一联轴器71而在彼此的轴线方向上连接。第一联轴器71连接第一旋转轴81的涡轮90一侧的端部和在轴线方向上与该端部对置配置的第一缓冲轴11的压缩机80一侧的端部。作为第一联轴器71，适合的是分别作为轴联轴器的形式而通常被公知的筒型轴联轴器和凸缘型轴联轴器。这些筒型轴联轴器和凸缘型轴联轴器在彼此连接的两个轴的轴线以大致相同的直线状配置的情况下经常被使用。

另外，第一缓冲轴11的涡轮90一侧的端部经由第二联轴器72连接于中间轴装置1的中间轴主体10的压缩机80一侧的端部。第二联轴器72通过公知的隔板联轴器而构成。在设想彼此连接的两个轴的轴心有可能在旋转过程中彼此偏离的情况下，以吸收该偏离为目的而使用隔板联轴器。

同样地，涡轮90的第二旋转轴91的压缩机80一侧的端部和第二缓冲轴12的涡轮90一侧的端部，通过第四联轴器74而在彼此的轴线方向上连接。与第一联轴器71相同地，第四联轴器74通过筒型轴联轴器和凸缘型轴联轴器而构成。

另外，第二缓冲轴12的压缩机80一侧的端部经由第三联轴器73而连接于中间轴装置1的中间轴主体10的涡轮90一侧的端部。与第二联轴器同样地，第三联轴器73通过隔板联轴器而构成。

第一旋转轴81、第二旋转轴91、中间轴主体10、第一缓冲轴11及第二缓冲轴12如以上所述彼此连接而形成旋转体S。旋转体S在容许轴线方向及径向的偏离的同时，成为一体而向规定的方向旋转。由此，压缩机80的第一旋转轴81的旋转运动经由中间轴装置1的中间轴主体10传递到涡轮90的第二旋转轴91。

接着，关于设置于旋转系统100中的润滑油供给部60进行说明。如图1所示，润滑油供给部60通过注油管61、排油管62而构成。另外，注油管61经由注油管路61A、61B、61C、61D、61E、61F分别连接于径向轴承13、14、82、83、92、93。即，润滑油供给部60在压缩机80、涡轮90、中间轴装置1之间共用。

在注油管61中流通着用于分别润滑上述轴承的润滑油。在注油管61中流通的润滑油经由连接于各轴承的注油管路61A、61B、61C、61D、61E、61F分别到达径向轴承13、14、82、83、92、93。由此径向轴承13、14、82、83、92、93被润滑。

在径向轴承13、14、82、83、92、93的润滑中使用的润滑油，经由排油管路62A、62B、62C、62D、62E、62F朝向排油管62流通。到达排油管62的润滑油通过未图示的滤油器等而被过滤。通过该滤油器过滤的润滑油再次在注油管61中流通，供润滑各轴承。换言之，旋转系统100的润滑油供给部60构成在规定的一个方向上循环的管路。

接着，参考图2对中间轴装置1的详细的结构进行说明。

另外，图2中的图示左方为压缩机80一侧，图示右方为涡轮90一侧。

如图2所示，中间轴装置1具有：中间轴主体10；两个径向轴承13、14，围绕轴线能够旋转地支承中间轴主体10；涡轮90一侧的推力轴承15；基台16，从下方支承所述部件；及大致箱体状的外装部件17，形成为固定于基台16，并且从上方包覆整个中间轴主体10。

中间轴主体10具有：第一轴部10A，包括压缩机80一侧的端部(第一端部)，并且通过径向轴承13而被支承；第二轴部10B，包括涡轮90一侧的端部(第二端部)，并且通过径向轴承14和推力轴承15而被支承为能够滑动；及大径部10C，设置于第一轴部10A与第二轴部10B之间。

第一轴部10A在外观视图中形成为大致圆柱状。第一轴部10A的压缩机80一侧的端部经由所述第二联轴器72而与第一缓冲轴11连接。

第二轴部10B为具有与第一轴部10A相同的结构的部件。第二轴部10B的涡轮90一侧的端部经由所述第三联轴器73而与第二缓冲轴12连接。

大径部10C为设定为径向尺寸比第一轴部10A及第二轴部10B大的圆柱状部件。大径部10C是为了加大中间轴主体10的延伸方向上的中央区域的重量而设置的。即，大径部10C形成为实心。并且，大径部10C的径向尺寸形成为在轴线方向上恒定。

如此构成的第一轴部10A、第二轴部10B、大径部10C一体形成而构成中间轴主体10。

支承中间轴主体10的第一轴部10A的径向轴承13通过第一轴承支承部20、支承部件18而被一体支承。

第一轴承支承部20在外观视图中为圆筒状部件。第一轴承支承部20的径向内侧成为中空的区域，在该区域配置有径向轴承13。

支承部件18为从基台16朝上方延伸的壁厚板状的部件。在支承部件18的上侧端部附近设置有用于支承上述第一轴承支承部20的开孔。该开孔的径向尺寸设定为与第一轴承支承部20的外周的径向尺寸大致相同。即，配置成第一轴承支承部20的外周面大致抵接于该开孔的内周面，并通过设置未图示的固定部件，第一轴承支承部20和支承部件18被支承为彼此不能脱落。

同样地，支承中间轴主体10的第二轴部10B的径向轴承14和推力轴承15通过第二轴承支承部21和支承部件19而被一体支承。

与第一轴承支承部20同样地，第二轴承支承部21为在外观视图中形成为圆筒状的部件。第二轴承支承部21的径向内侧的区域为中空，该区域中配置有径向轴承14和推力轴承。另外，第二轴承支承部21的轴线方向上的尺寸被设定为比第一轴承支承部20的轴线方向上的尺寸大。

与支承部件18同样地，支承部件19为从基台16朝上方延伸的壁厚板状的部件。在支承部件19的上侧端部附近设置有用于支承第二轴承支承部21的开孔。该开孔的径向尺寸被设定为与第二轴承支承部21的外周的径向尺寸大致相同。由此，配置成第二轴承支承部21的外周面抵接于该开孔的内周面，并且通过设置未图示的固定部件，第二轴承支承部21和支承部件19被支承为彼此不能脱落。

并且，根据图1，如上所述，在径向轴承13、14上连接有用于使润滑油流通的注油管61。注油管61在中间轴主体10的下方沿大致水平方向延伸。另外，注油管61的一个端部经由注油管路61C连接于径向轴承13。同样地，注油管61的另一个端部经由注油管路61D连接于径向轴承14。

从而，润滑油经由上述注油管路61C、61D供给到径向轴承13、14。在润滑径向轴承13、14之后，润滑油向这些径向轴承13、14的外部排出。排出的润滑油朝向连接于后述的外装部件17的壁面的排出管62流通。

如同上述构成的中间轴主体10及基台16通过在外观视图中呈箱体状的外装部件17而包覆。外装部件17具有：顶板17A，设置于中间轴主体10的上方；第一侧壁部17B，大致成直角连接于顶板17A的两个端边，并且向基台16延伸；及第二侧壁部17C。另外，在通过顶板17A的长边方向的端边和第一侧壁部17B、第二侧壁部17C的高度方向的各端边而包围的平面分别设置有壁面。在该壁面中的任意一个壁面连接有朝图示近前方向延伸的排出管62。

另外，在顶板17A上设置有进行维护时开闭的两个检修孔H1、H2及通风孔H3。检修孔H1、H2为设置于顶板17A的长边方向的两个端边附近的开孔部。检修孔H1、H2连通外装部件17A的内外部。另外，检修孔H1、H2通过具有与其开孔尺寸大致相同的尺寸的舱口L1、L2而被封闭。舱口L1、L2经由螺栓等固定于检修孔H1、H2的端边。检修孔H1、H2主要在维护和检修第一轴承支承部20、21时被使用。

通风孔H3为设置于顶板17A的长边方向的中央的开孔部。通风孔H3连通外装部件17A的内外部。通风孔H3通过具有与其开孔尺寸大致相同的尺寸的舱口L3而被封闭。舱口L3经由螺栓等固定于通风孔H3的端边。通风孔H3主要在中间轴装置1的内部压力上升时打开，以便抑制产生润滑油的泄漏。

接着，关于如上构成的旋转系统100及中间轴装置1的作用进行说明。

首先，若压缩机80通过未图示的外部动力源而起动，则设置于压缩机80的第一旋转轴81开始旋转。第一旋转轴81的旋转经由第一联轴器71传递到第一缓冲轴11。

传递到第一缓冲轴11的第一旋转轴81的旋转经由第二联轴器72传递到中间轴主体10。接着，中间轴主体10的旋转经由第三联轴器73传递到涡轮90的第二旋转轴91。由此涡轮90进行旋转，并对未图示的外部设备供给输出。即，压缩机80的旋转大致无机械损失地传递到涡轮90。

如以上所述，本实施方式所涉及的旋转系统100中，经由中间轴主体10能够将压缩机80的第一旋转轴81和涡轮90的第二旋转轴91彼此连接。从而，能够适当地维持压缩机80与涡轮90之间的分开距离。

在此，例如当压缩机80和涡轮90未经中间轴装置1而连接的情况下，两者之间无法保持适当的距离。由此，在铺设外部电缆和配管时，无法确保充分的空间等，在设备的配置或维护性方面产生限制。

然而，在本实施方式中，通过将中间轴装置1设置于压缩机80与涡轮90的中间而能够获得适当的空间。

并且，中间轴装置1的中间轴主体10通过由径向轴承13、14及推力轴承15构成的轴承装置而被支承。从而，能够有效地抑制在中间轴主体10上产生的不稳定振动。

另外，本实施方式中的中间轴装置1中，在中间轴主体10的径向轴承13、14之间的区域设置有大径部10C。并且，大径部10C形成为实心。由此，能够加大中间轴主体10的重量。

在此，在中间轴主体10的重量过轻的情况下，作用于支承中间轴主体10的径向轴承13、14及推力轴承15的重力负载过小。由此，在径向轴承13、14及推力轴承15附近的区域，在中间轴主体10上有可能产生不稳定振动。

然而，本实施方式中的中间轴主体10上设置有如上所述的大径部10C，因此能够抑制在轴承装置的附近产生的中间轴主体10的不稳定振动。

另外，中间轴装置1中的润滑油供给部60，经由如上所述的注油管61及排油管62，与压缩机80、涡轮90中的其他润滑油供给部连接。由此，无需在中间轴装置1中设置固有的润滑油供给部便能够有效地且经济地将润滑油供给到中间轴装置1。

另外，本实施方式中的中间轴装置1具有外装部件17。外装部件17形成为包覆整个中间轴装置1。由此，抑制中间轴主体10或轴承装置中的润滑油飞散到外部的可能性。并且，可以不使旋转的中间轴主体10露出到外部，因此能够进一步提高在进行维护作业时等的安全性。

以上，参考附图对本发明的实施方式进行了详细的陈述，具体的结构并不限定于该实施方式，也包括不脱离本发明宗旨的范围的设计变更等。

例如，作为旋转系统100中的第一旋转机械、第二旋转机械，在本实施方式中对使用了压缩机80和涡轮90的例子进行了说明。但是中间轴装置1的适用对象并不限定于此，作为第一旋转机械或第二旋转机械也可以使用电动马达等。

产业上的可利用性

本发明所涉及的中间轴装置能够适用于由燃气涡轮等旋转机械构成的旋转系统。

符号说明

1-中间轴装置，10-中间轴主体，10A-第一轴部，10B-第二轴部，11-第一缓冲轴，12-第二缓冲轴，13-径向轴承(轴承装置)，14-径向轴承(轴承装置)，15-推力轴承(轴承装置)，16-基台，17-外装部件，17A-顶板，17B-第一侧壁部，17C-第二侧壁部，18-支承部件，19-支承部件，20-第一轴承支承部，21-第二轴承支承部，60-润滑油供给部，61A、61B、61C、61D、61E、61F-注油管路，62A、62B、62C、62D、62E、62F-排油管路，71-第一联轴器，72-第二联轴器，73-第三联轴器，74-第四联轴器，80-压缩机，81-第一旋转轴，82-径向轴承，83-径向轴承，84-推力轴承，90-涡轮，91-第二旋转轴，92-径向轴承，93-径向轴承，94-推力轴承，100-旋转系统，H1、H2-检修孔，H3-通风孔，L1、L2、L3-舱口，S-旋转体。

Claims (5)

1.一种旋转系统，其具备：

第一旋转机械，具有第一旋转轴；

第二旋转机械，具有第二旋转轴；及

中间轴装置，具有：中间轴主体，所述中间轴主体具有连接于所述第一旋转轴的第一端部和连接于所述第二旋转轴的第二端部，并围绕轴线旋转；一对轴承，所述一对轴承分别能够滑动地支承所述中间轴主体的所述第一端部及所述第二端部，

所述中间轴主体的处于所述一对轴承之间的部分的径向尺寸比所述中间轴主体的由所述一对轴承支承的部分大，且所述中间轴主体的处于所述一对轴承之间的部分形成为实心。

2.根据权利要求1所述的旋转系统，其中，

所述旋转系统还具备供给润滑油的润滑油供给部，所述润滑油供给部与所述第一旋转机械、所述第二旋转机械中的其它润滑油供给部彼此连接。

3.根据权利要求1或2所述的旋转系统，其中，

所述旋转系统还具备外装部件，该外装部件设置成将所述中间轴主体和所述一对轴承一体地包覆。

4.根据权利要求1或2所述的旋转系统，其中，

所述一对轴承是在所述轴线方向上分开设置的一对径向轴承。

5.根据权利要求1或2所述的旋转系统，其中，

所述第一旋转机械为涡轮，且还具有设置于接近所述第一端部的位置上的推力轴承。