CN106662150A - 轴承的排油结构 - Google Patents

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Abstract

一种轴承的排油结构，其具备：至少一个轴承(21)，其可旋转地支承旋转轴(9)；圆筒状的轴承壳体(27)，其设置于所述轴承的径向外侧来容纳所述轴承；油回收腔(39)，其设置于所述轴承壳体的径向外方来对供给至所述轴承的润滑油进行回收、以及排油通道(47)，其沿径向贯通所述轴承壳体(27)的周壁(29)来从所述轴承向所述油回收腔(39)排出润滑油，在所述轴承的排油结构中，在所述排油通道(47)中设置在周向上对该排油通道进行分割的隔壁(51)。

Description

轴承的排油结构
相关申请
本申请要求2014年6月4日申请的日本专利申请2014-116010的优先权，将其全部内容以参照的方式引入，作本申请的一部分。
技术领域
本发明涉及一种用于可旋转地支承旋转轴的轴承的排油结构。
背景技术
在具备高速旋转的旋转轴的装置，例如燃气涡轮发动机中，一般将供给至用于支承旋转轴的轴承的润滑油经由与容纳轴承的轴承壳体外周部连接的排油管向装置外排出。
另一方面，轴承壳体内的润滑油受到旋转轴旋转的影响，在轴承周边、尤其是外周侧高速回旋。因此，在如上所述的排油结构中，形成回旋流的润滑油容易在排油路径的途中滞留，排油性能降低。因此，为了抑制这样的在轴承壳体内的润滑油回旋，例如提出了一种在轴承壳体的内壁设置突起的方案(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开2000-265990号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
然而，在轴承壳体内设置有突起的情况下，润滑油的流动会在旋转方向上的突起的后方产生紊乱，因此无法充分提升排油性能。
为了解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种轴承的排油结构，其通过抑制从轴承排出的润滑油的回旋，能够确保良好排油性能。
(二)技术方案
为了实现上述目的，本发明的轴承的排油结构具备：至少一个轴承，其用于可旋转地支承旋转轴；圆筒状的轴承壳体，其设置于所述轴承的径向外侧来容纳所述轴承；油回收腔，其设置于所述轴承壳体的径向外方来对供给至所述轴承的润滑油进行回收；以及排油通道，其沿径向贯通所述轴承壳体的周壁来从所述轴承向所述油回收腔排出润滑油，在所述排油通道中设置有在周向上对该排油通道进行分割的隔壁。
根据该结构，通过在用于从轴承向油回收腔排出润滑油的排油通道中，设置在周向、即旋转轴的旋转方向上对该排出通道进行分割的隔壁，从而形成了回旋流的润滑油与隔壁碰撞，有效地抑制回旋，因此，油回收腔内的润滑油的滞留得以抑制，排油性能提高。
在本发明的一个实施方式中，优选地，所述排油通道的由隔壁分割出的各分割排油通道形成为其截面形状是在周向上具有长径的长圆形的长圆孔。根据该结构，通过较大地设定排油通道的周向尺寸，能够将轴承内回旋的润滑油切实地导入排油通道内。
在本发明的一个实施方式中，优选地，所述排油通道向油导出口的方向倾斜，该油导出口用于将排出至所述油回收腔的润滑油向外部导出。根据该结构，由于通过排油通道排出至油回收腔的润滑油会被整流至导出方向，因此排油性能会进一步提高。
在本发明的一个实施方式中，优选地，作为所述至少一个轴承，具备推力轴承。对于大径的推力轴承，由于在轴承外周附近润滑油特别高速地回旋，因此通过抑制润滑油的回旋来提高排油性能的效果极其良好。
所述轴承的排油结构可以适用于例如燃气涡轮发动机。即，本发明的燃气涡轮发动机具备所述轴承的排油结构，所述旋转轴是将该燃气涡轮发动机的压缩机和涡轮连结的转子，所述轴承是支承所述转子的轴承。在该情况下，优选地，所述轴承以及所述油回收腔配置于所述压缩机的吸气通道的径向内方。
根据上述轴承的排油结构，可确保良好的排油性能，从而能够实现排油结构的小型化，尤其是油回收腔的小型化。因此，能够充分确保在轴承附近配置的压缩机的吸气通道的面积。
权利要求书和/或说明书和/或附图所公开的至少两种结构的任意组合都包含在本发明中。尤其是权利要求书中两项以上权利要求的任意组合都包含在本发明中。
附图说明
通过参考附图对以下优选的实施方式进行说明，可以更清楚地理解本发明。但是，实施方式及附图仅用于图示及说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由随附的权利要求书确定。在附图中，多张附图中的相同的附图标记表示相同或相当的部分。
图1是表示应用了本发明一个实施方式的轴承的排油结构的燃气涡轮发动机的局部剖切侧视图。
图2是放大表示设置于图1的吸气通道内径侧的轴承附近的纵截面图。
图3是示意性地表示图2的油回收腔及油导出路的俯视图。
图4是沿图2中的IV-IV线的截面图。
图5A是示意性地表示图2的排油通道的通道截面形状一例的截面图。
图5B是示意性地表示图2的排油通道的通道截面形状一例的截面图。
图5C是示意性地表示图2的排油通道的通道截面形状一例的截面图。
图6是示意性地表示图2的排油通道的倾斜角度的纵截面图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明，但本发明并不限定于本实施方式。
图1表示应用了本发明一个实施方式的轴承的排油结构的燃气涡轮发动机(以下简称为燃气轮机)GT的示意结构。燃气轮机GT利用压缩机1将导入的空气A压缩后导向燃烧器3，将燃料喷射至燃烧器3内使其与空气A共同燃烧，利用通过该燃烧获得的高温高压燃烧气体来驱动涡轮5。涡轮5经由作为旋转轴的转子9与压缩机1连结，利用涡轮5来驱动压缩机1。在以下的说明中，有时将燃气轮机GT的轴心C方向上的压缩机1侧称为“前侧”，将涡轮5侧称为“后侧”。
本实施方式中，压缩机1使用的是轴流式。在压缩机1中，在构成燃气轮机GT的旋转轴的转子9的前部的外周面配置有多个动叶，且在发动机罩13的内周面配置有多个静叶。压缩机1通过这些动叶与静叶的组合，对从吸气通道17吸入的空气A进行压缩。
转子9整体通过在轴向上分离配置的多个轴承部可旋转地支承于发动机罩13。下面将对在压缩机1的吸气通道17的径向内方配置的轴承部19的排油结构进行说明。
如图2所示，轴承部19具备推力轴承21及向心轴承23。推力轴承21及向心轴承23沿转子9的轴心方向C排列配置。在图示的例子中，推力轴承21配置于前方，向心轴承23配置于后方。推力轴承21介由从转子9的外周面向径向突出的圆盘状的推力环25，承受转子9的轴向载荷的同时，可旋转地支承转子9。向心轴承23介由转子9的外周面来承受转子9的径向载荷的同时，可旋转地支承转子9。
在这些轴承21、23的径向外方设置有圆筒状的轴承壳体27。推力轴承21及向心轴承23介由轴承壳体27支承于发动机罩13。在轴承壳体27的周壁29的周向上的一部分，形成有对推力轴承21及向心轴承23供给润滑油OL的给油路31。在轴承壳体27的周壁29上形成的给油路31，从前方连接有导油管33。润滑油OL从油箱35经由导油管33导入给油路31。向给油路31导入的润滑油OL经过分支给油路37供给至各轴承21、23，该分支给油路37从形成于轴承壳体27内的给油路31在径向上分支而成的。
在轴承壳体27的径向外方的周向上的一部分(与形成有给油路31的周向上的一部分不同的周向部分)，设置有对供给至轴承21、23的润滑油OL进行回收的油回收腔39。油回收腔39位于将空气A吸入压缩机1内的通道、即吸气通道17的径向内方。在油回收腔39的油导出口40连接有油导出管43，该油导出管43形成将被回收的润滑油OL向外部(此例中为油箱35)导出的油导出路41。在图示的例子中，油导出口40为设置于油回收腔39前方的开口。另外，油导出路41将润滑油OL从油回收腔39向前方，沿大致与作为旋转轴的转子9的旋转方向R垂直的方向导出。换言之，如图3示意性所示，油导出路41在俯视视角下与轴心C方向大致平行地延伸。另外，在图2所示的例子中，油导出路41以从轴心C方向向前方外径侧倾斜的方式设置。
作为轴承壳体27内方空间的轴承腔45与油回收腔39，介由在轴承壳体27的周壁29周向上的一部分(与形成有给油路31的周向上的一部分不同的周向部分)形成的排油通道47互相连通。排油通道47是在径向上贯通轴承壳体27的周壁29的通道，也就是在轴承壳体27的内周面及外周面开口的通道。润滑油OL经由该排油通道47从轴承21、23向油回收腔39排出。本实施方法中，作为排油通道47，设置有：位于推力轴承21的外周侧的第一排油通道47A、分别位于向心轴承23轴向两端部的外周侧的第二排油通道47B及第三排油通道47C。下面，主要对第一排油通道47A的结构进行详细说明。
如图4所示，在第一排油通道47A设置有沿轴承壳体27的周壁29的周向Q对该第一排油通道47A进行分割的隔壁51。在图示的例子中，第一排油通道47A由一个隔壁51分割为两个分割排油通道53、53。换言之，第一排油通道47A具有隔着隔壁51在周向Q上排列的两个分割排油通道53、53。
如图5A所示，各分割排油通道53形成为其截面形状是在周向Q上具有长径的长圆形的长圆孔。通过将各分割排油通道53的通道截面形状设为在周向Q上具有长径的长圆形，并较大地设定第一排油通道47A的周向尺寸，从而能够将在旋转方向R上回旋的润滑油OL切实地导入第一排油通道47A内。不过，各分割排油通道53的通道截面形状并不限定于图示的例子，例如也可以是圆形。另外，虽然各分割排油通道53的通道截面形状可以是在轴向上具有长径的长圆孔，但在该情况下，也优选将第一排油通道47A整体截面的周向尺寸设定得比轴向尺寸大。
在周向上对第一排油通道47A进行分割的隔壁51的数量并不限定于一个。例如，如图5B所示，第一排油通道47A也可以由两个隔壁51分割为三个分割排油通道53。另外，隔壁51的形状、配置只要是以不妨碍第一排油通道47A内的润滑油OL在周向Q(旋转方向R)上的流动的方式设置，就不受这些例子所限定。例如，如图5C所示，第一排油通道47A也可以具有由相对于周向Q倾斜的X字形状的隔壁51分割成的四个分割排油通道53。在第一排油通道47A中无论如何设定隔壁51及分割排油通道53的数量、形状、配置，为了使向油回收腔39排出的润滑油OL流动均匀，优选第一排油通道47A的截面整体在周向Q以及前后方向上呈对称。
图4所示的隔壁51的形态，若是以能够防止从轴承腔45内向第一排油通道47A流入的润滑油在周向Q上不均匀地分布的方式设置，则不限于图示的例子。因此，隔壁51的、轴承壳体27外径侧端51a的位置也可以不与第一排油通道47A的轴承壳体27外径侧端47Aa的位置(即轴承壳体27的外周面)一致。也就是说，虽然图示的例子中这些外径侧端51a、47Aa的径向位置是一致的，但隔壁51的外径侧端51a的径向位置也可以比第一排油通道47A的外径侧端47Aa的径向位置更靠内侧，也可以更靠外侧。
如图2所示，第一排油通道47A向油回收腔39的油导出口40的方向、换言之向油导出路41的导出方向倾斜而形成。也就是说，在图示的例子中，相对于轴承壳体27的径向，第一排油通道47A向前方外径侧倾斜。虽然第一排油通道47A也可以与径向平行地设置，但通过如本实施方法这样使其倾斜，从而将排出至油回收腔39的润滑油OL整流至导出方向，因此，能够将润滑油OL更顺畅地从油回收腔39向油导出路41引导。图6所示的第一排油通道47A相对于轴承壳体27的径向的倾斜角度α的优选范围为20°≤α≤40°，更优选为25°≤α≤35°。在本实施方法中，取α＝30°。
此外，如图4所示，第一排油通道47A相对周向Q大致沿着径向、即无倾斜地形成。设置于第一排油通道47A的隔壁51也相对周向Q大致沿着径向、即无倾斜地形成。
根据本实施方式的轴承的排油结构，通过在将润滑油OL从推力轴承21向油回收腔39排入的排油通道47(第一排油通道47A)中，设置在周向Q、即旋转轴的旋转方向上对该排油通道47进行分割的隔壁51，从而能够有效地抑制油回收腔39内的润滑油OL的回旋。也就是说，如图4所示，从向推力轴承21供油的供油孔55供给的润滑油OL沿着旋转轴的旋转方向R流动，对推力轴承21(推力垫21a)进行润滑。之后，润滑油OL通过离心力向外径侧移动，形成高速的回旋流。到达第一排油通道47A的润滑油OL不仅与和第一排油通道47A的旋转方向R相对的一侧的周壁47Ab碰撞，也与隔壁51碰撞，从而以回旋成分被大幅抑制的状态从两个分割排油通道53向油回收腔39流入。
与此相对，在不设置隔壁51，润滑油OL以具有较大回旋成分的状态向油回收腔39流入的情况下，如图3中虚线所示，大部分润滑油OL会与油回收腔39的内壁碰撞，其中一部分向与油导出路41相反的方向(后侧)流动，因此润滑油OL会滞留，排油性能降低。但是，在本实施方式中，由于如上所述在润滑油OL的回旋成分在被大幅抑制的状态下向油回收腔39流入，因此，如图3中实线所示，大部分润滑油OL会直接向油导出路41流入，而油回收腔39内的润滑油OL的滞留得以抑制，因此，排油性能提高。
此外，在本实施方式中，对将在排油通道中设置隔壁的排油结构应用于将供给至推力轴承21的润滑油OL排出的结构的例子进行了说明。这是因为推力轴承21相较于向心轴承23使用更多的润滑油，而且在大直径的推力轴承21中，在轴承外周附近，润滑油会特别高速地回旋，因此通过对润滑油OL的回旋进行抑制而产生的排油性能提高的效果也会特别良好。不过，本实施方式的排油结构也可以应用于将供给至图2的向心轴承23的润滑油OL排出的结构。
另外，根据本实施方式的排油结构，由于确保了轴承的良好排油性能，能够实现排油结构的小型化，尤其是油回收腔39的小型化。因此，如本实施方式中所例示，在燃气轮机GT中，在具有配置于压缩机1的吸气通道17的径向内方的推力轴承21、以及配置于压缩机1的吸气通道17的径向内方的油回收腔39的轴承部上应用了上述排油结构的情况下，能够充分确保压缩机1的吸气通道17的面积。不过，上述排油结构也可以应用于对燃气轮机GT的转子9的其他部分进行支承的轴承的排油结构。
另外，虽然在本实施方式中，作为具备可旋转地支承旋转轴的轴承的装置，以燃气涡轮发动机为例进行了说明，但本发明并不限定于燃气涡轮发动机，也可以应用于具备可旋转地支承旋转轴的轴承的其他装置。
虽然是如以上这样参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但是在不脱离本发明主旨的范围内能够进行各种添加、变更或删除。因此，这些添加、变更及删除也包含在本发明的范围内。。
附图标记说明
1 压缩机
5 涡轮
9 转子(旋转轴)
17 吸气通道
21 推力轴承
23 向心轴承
27 轴承壳体
29 轴承壳体的周壁
39 油回收腔
40 油导出口
41 油导出路
47 排油通道
51 隔壁
A 空气
GT 燃气涡轮发动机
OL 润滑油

Claims (6)

1.一种轴承的排油结构，其具备：
至少一个轴承，其可旋转地支承旋转轴；
圆筒状的轴承壳体，其设置于所述轴承的径向外侧来容纳所述轴承；
油回收腔，其设置于所述轴承壳体的径向外方来对供给至所述轴承的润滑油进行回收；以及
排油通道，其沿径向贯通所述轴承壳体的周壁来从所述轴承向所述油回收腔排出润滑油，
在所述排油通道中设置有在周向上对该排油通道进行分割的隔壁。
2.根据权利要求1所述的轴承的排油结构，其特征在于，所述排油通道的由隔壁分割出的各分割排油通道形成为其截面形状是在周向上具有长径的长圆形的长圆孔。
3.根据权利要求1或2所述的轴承的排油结构，其特征在于，所述排油通道向油导出口的方向倾斜，该油导出口用于将排出至所述油回收腔的润滑油向外部导出。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的轴承的排油结构，其特征在于，作为所述至少一个轴承，具备推力轴承。
5.一种燃气涡轮发动机，其具备权利要求1至4中任一项所述的轴承的排油结构，在所述燃气涡轮发动机中，
所述旋转轴是将该燃气涡轮发动机的压缩机和涡轮连结的转子，
所述轴承是支承所述转子的轴承。
6.根据权利要求5所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述轴承以及所述油回收腔配置于所述压缩机的吸气通道的径向内方。
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