JP2009019609A

JP2009019609A - ハイドロリックシール構造

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Publication number: JP2009019609A
Application number: JP2007184525A
Authority: JP
Inventors: Arioki Osada; 有起長田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2009-01-29

Abstract

【課題】オイル溜まりの冷却効率を高めるハイドロリックシール構造を提供することを目的にする。
【解決手段】低速回転軸２の外周から外方に向かって形成されるフランジ２２と、フランジ２２を外周側で囲むよう高速回転軸４に形成され且つフランジ２２との間に下流空間室２７を構成するフランジ受部２３と、フランジ受部２３及び高速回転軸４から延在して中間空間室３２を構成する中間受部２９と、中間受部２９から延在して上流空間室３６を構成する入側受部３３と、入側受部３３と中間空間室３２を連通する第一貫通孔３８と、中間空間室３２と下流空間室２７を連通する第二貫通孔３９と、入側受部３３の上流空間室３６へ向かってオイルを噴射するオイル供給手段４１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの高速回転軸と低速回転軸の間をシールするハイドロリックシール構造に関する。

一般に、ジェットエンジン等のガスタービンエンジンは、空気を取り入れるように上流側に配置される高圧コンプレッサ及び低圧コンプレッサと、燃焼ガスにより回転駆動する高圧タービン及び低圧タービンと、高圧タービンの回転力を高圧コンプレッサに伝達する高速回転軸と、高速回転軸の内側で同軸上に配置され且つ低圧タービンの回転力を低圧コンプレッサに伝達する低速回転軸とを備えている。

又、高速回転軸と低速回転軸の間には、高圧雰囲気を維持するハイドロリックシール構造が形成されている場合がある。

図７に示す如く、ハイドロリックシール構造１は、低速回転軸の外周面２ａから外方に向かって形成されるフランジ３と、フランジ３を外周側で囲むように高速回転軸４の外周に形成されるフランジ受部５とを備えており、フランジ受部５は、高速回転軸４の外周端から径方向で外方へ向かって形成される壁面状の支持部６と、支持部６から高速回転軸４の延在方向と略平行に形成される外周部７と、外周部７の先端から低速回転軸のフランジ３を挟み込むよう低速回転軸の外周面２ａに向かって配置される壁面状の側面部８とを備え、フランジ３の両面側に所定幅の空間室９を構成すると共に、側面部８の下端と低速回転軸の外周面２ａとの間に、空間室９と低速回転軸側の外部とを連通する開口１０を形成している。

又、ハイドロリックシール構造１は、低速回転軸側でフランジ受部５に隣接するようにオイルノズル１１を備え、オイルノズル１１は、下方の噴射口（図示せず）より、開口１０へ向けてオイルを噴射するようになっている。ここで、図中、１２は低速回転軸に接するベアリング、１３はベアリング１２を支持するベアリング支持部、１４はオイル漏れを防止するシール部材を示している。

ガスタービンエンジンを駆動する際には、高速回転軸４の回転に伴う遠心力により、空間室９にオイル溜まり１５を形成し、フランジ３とフランジ受部５の間をシール状態にし、低速回転軸と高速回転軸４の間を高圧雰囲気で保持するようにしている。

次に、オイルノズル１１からオイルを噴射し、オイルを、開口１０を介してオイル溜まり１５へ流入させ、更にオイル溜まり１５内で循環をさせてから同じ開口１０より排出し、フランジ３とフランジ受部５の相対速度の差により生じるオイル溜まり１５の発熱による温度上昇、特に図８に示す如くフランジ３の発熱ｈ１やフランジ受部５の発熱ｈ２による温度上昇を抑制するようにしている。

ここで、上記したハイドロリックシール構造としては、特許文献１及び特許文献２に示されるものがある。
特開２００３−２８６８０６号公報特開２００３−２１４１１１号公報

しかしながら、オイルノズル１１から噴射されたオイルは、図８に示す如く、オイル溜まり１５への流入と排出が同じ開口１０であるため、オイルの排出が阻害され、オイル溜まりの冷却効率が十分でないという問題があった。又、オイルノズル１１から噴射されたオイルは、オイル溜まり１５の奥まで循環することなく排出されるため、オイル溜まり１５の奥に位置する部分（フランジ受部５の支持部６等）の発熱ｈ３を冷却することができず、オイル溜まり１５等の発熱による温度上昇を適切に抑制することができないという問題があった。

本発明は、オイル溜まりの冷却効率を高めるハイドロリックシール構造を提供しようとするものである。

本発明は、低速回転軸の外周から外方に向かって形成されるフランジと、該フランジを外周側で囲むよう高速回転軸に形成され且つフランジとの間に下流空間室を構成するフランジ受部と、該フランジ受部及び高速回転軸から延在して中間空間室を構成する中間受部と、該中間受部から延在して上流空間室を構成する入側受部と、前記入側受部と中間空間室を連通する第一貫通孔と、前記中間空間室と下流空間室を連通する第二貫通孔と、前記入側受部の上流空間室へ向かってオイルを噴射するオイル供給手段とを備え、
前記高速回転軸の回転時には、遠心力により、上流空間室に上流側オイル溜まりを形成し、中間空間室に中間オイル溜まりを形成し、更に下流空間室に下流側オイル溜まりを形成したことを特徴とするハイドロリックシール構造、に係るものである。

本発明において、前記フランジ受部は、高速回転軸の外周から外方に向かって形成される支持部と、該支持部から高速回転軸の延在方向に沿って配置される下流側外周部と、該下流側外周部から低速回転軸のフランジを挟み込むよう低速回転軸の外周に向かって配置される側面部とを備え、
前記中間受部は、フランジ受部の支持部から高速回転軸の延在方向に沿って配置される中間側外周部と、該中間側外周部から高速回転軸の外周に接続される中間支持部とを備えることが好ましい。

本発明において、前記第一貫通孔は、回転軸線の径方向で第二貫通孔よりも外方に配置されると共に、前記第二貫通孔は、中間オイル溜まり及び下流側オイル溜まりのオイル内に位置し且つオイル液面に近づけて配置されることが好ましい。

本発明において、前記中間受部に、中間空間室の圧を制御する空気穴を備えることが好ましい。

本発明は、低速回転軸の外周から外方に向かって形成されるフランジと、該フランジを外周側で囲むようフランジとの間に下流空間室を構成するフランジ受部と、前記下流空間室と区画する中間突起部を形成し且つ高速回転軸から延在して中間空間室を構成する中間受部と、該中間受部から延在して上流空間室を構成する入側受部と、該入側受部と中間空間室を連通する貫通孔と、前記入側受部の上流空間室へ向かってオイルを噴射するオイル供給手段とを備え、
前記高速回転軸の回転時には、遠心力により、上流空間室に上流側オイル溜まりを形成し、中間空間室に中間オイル溜まりを形成し、更に下流空間室に、中間突起部の先端を超えて流下するオイルにより下流側オイル溜まりを形成したことを特徴とするハイドロリックシール構造、に係るものである。

本発明において、前記フランジ受部は、フランジに隣接するよう高速回転軸の径方向に沿って形成される中間突起部と、該中間突起部から高速回転軸の延在方向に沿って配置される下流側外周部と、該下流側外周部から低速回転軸のフランジを挟み込むよう低速回転軸の外周に向かって配置される側面部とを備え、
前記中間受部は、フランジ受部の中間突起部から高速回転軸の延在方向に沿って配置される中間側外周部と、該中間側外周部から高速回転軸の外周に接続される中間支持部とを備えることが好ましい。

本発明において、前記貫通孔は、回転軸線の径方向でフランジ受部の中間突起部の先端よりも外方に配置されると共に、前記中間突起部の先端は、中間オイル溜まり及び下流側オイル溜まりのオイル内に位置し且つオイル液面に近づけて配置されることが好ましい。

本発明において、前記入側受部は、中間受部の中間支持部から高速回転軸の延在方向に沿って配置される上流側外周部と、該上流側外周部から高速回転軸の外周に向かって配置される側面部とを備えることが好ましい。

本発明において、前記オイル供給手段は、上流空間室の上流側開口に向かってオイルを噴射するように配置されることが好ましい。

本発明において、前記中間空間室に、オイルに遠心力を発生させるフィンを備えることが好ましい。

本発明において、前記フィンは、オイルを貫通孔へ誘導するように径方向に対して傾斜を設けて構成されることが好ましい。

本発明のハイドロリックシール構造によれば、オイルを上流側オイル溜まりから中間オイル溜まりを介して下流側オイル溜まりへ流下させるので、オイル溜まりへのオイルの流入と排出が同じ開口である場合と異なり、オイルの流入と排出を別々にして下流側オイル溜まりの冷却効率を高め、オイル溜まりの温度上昇を抑制することができる。又、オイルを中間オイル溜まりから第二貫通孔又は中間突起部を介して下流側オイル溜まりへ流下させるので、下流側オイル溜まりの奥に位置する部分にオイルが流下して下流側オイル溜まりを冷却し、オイル溜まりの奥に位置する部分の温度上昇を適切に抑制することができるという優れた効果を奏し得る。

以下、本発明を実施する形態の第一例を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明のハイドロリックシール構造を実施する形態の第一例であり、図７、図８と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

ハイドロリックシール構造２１は、低速回転軸２の外周面２ａから外方に向かって形成されるフランジ２２と、フランジ２２を外周側で囲むよう高速回転軸４の外周に形成されるフランジ受部２３とを備えており、フランジ受部２３は、高速回転軸４の外周端から径方向で外方へ向かって形成される壁面状の支持部２４と、支持部２４から高速回転軸４の延在方向と略平行に形成される下流側外周部２５と、下流側外周部２５の端部から低速回転軸２のフランジ２２を挟み込むよう低速回転軸２の径方向で外周面２ａに向かって配置される壁面状の側面部２６とを備え、フランジ２２の両面との間に、所定幅の下流空間室２７を構成すると共に、側面部２６の下端と低速回転軸２の外周面２ａとの間に、下流空間室２７と低速回転軸２側の外部とを連通する下流側開口２８を形成している。

又、ハイドロリックシール構造２１は、高速回転軸４側でフランジ受部２３に隣接するよう、フランジ受部２３及び高速回転軸４から延在する中間受部２９を備えており、中間受部２９は、フランジ受部２３の下流側外周部２５と連なるよう、支持部２４の上端から下流側外周部２５と反対側へ高速回転軸４の延在方向と略平行に配置される中間側外周部３０と、中間側外周部３０の端部から高速回転軸４の外周面４ａに接続される中間支持部３１とを備え、中間側外周部３０、支持部２４、中間支持部３１、高速回転軸４の外周面４ａに囲まれる部分に、中間空間室３２を構成している。

更に、ハイドロリックシール構造２１は、中間受部２９に隣接するよう、中間受部２９から延在する入側受部３３を備えており、入側受部３３は、中間受部２９の中間側外周部３０と連なるよう、中間支持部３１の上端から下流側外周部２５と反対側へ高速回転軸４の延在方向に略平行に配置される上流側外周部３４と、上流側外周部３４の端部から高速回転軸４の径方向で外周面４ａに向かって配置される壁面状の側面部３５とを備え、入側受部３３に、高速回転軸４の外周面４ａに対向する所定容積の上流空間室３６を構成すると共に、側面部３５の下端と高速回転軸４の外周面４ａとの間に、上流空間室３６と高速回転軸４側の外部とを連通する上流側開口３７を形成している。

ここで、中間支持部３１は、上流空間室３６と中間空間室３２を連通するよう、高速回転軸４の径方向で外方寄りに位置し且つ周方向に沿って所定の間隔で形成される複数の第一貫通孔３８を備えており、支持部２４は、中間空間室３２と下流空間室２７を連通するよう、高速回転軸４の径方向で内寄りに位置し且つ周方向に沿って所定の間隔で形成される複数の第二貫通孔３９を備えている。

又、中間支持部３１の第一貫通孔３８は、低速回転軸２及び高速回転軸４による回転軸線Ｓの径方向で第二貫通孔３９よりも外方に配置するように、回転軸線Ｓから形成位置までの距離を、回転軸線Ｓから第二貫通孔３９までの距離よりも長くしている。更に、第二貫通孔３９は、低速回転軸２及び高速回転軸４による回転軸線Ｓの径方向でフランジ２２の先端位置よりも内方に配置するように、回転軸線Ｓから形成位置までの距離を、回転軸線Ｓからフランジ２２の先端位置までの距離よりも短くしている。

更に、中間支持部３１の中間空間室３２を形成する外周面４ａには、中間空間室３２の内部と高速回転軸４の内側とを連通する空気穴４０が形成されている。

一方、高速回転軸４側（低速回転軸２と反対側）には、入側受部３３に隣接するようにオイル供給手段のオイルノズル４１が備えられ、オイルノズル４１は、下方の噴射口（図示せず）より、上流側開口３７へ向かってオイルを噴射するようになっている。

以下本発明のハイドロリックシール構造２１を実施する形態の第一例の作用を説明する。

低速回転軸２及び高速回転軸４を駆動して回転させる際には、高速回転軸４の回転に伴う遠心力により、上流空間室３６に上流側オイル溜まり４２を形成して第一貫通孔３８をオイルで満たすと共に、中間空間室３２に中間側オイル溜まり４３を形成して第二貫通孔３９をオイルで満たし、更に、下流空間室２７に下流側オイル溜まり４４を形成してフランジ２２の先端とフランジ受部２３との間を塞ぎ、低速回転軸２のフランジ２２と高速回転軸４のフランジ受部２３の間をシール状態にして高圧雰囲気を保持する。

更に、オイルノズル４１の噴射口（図示せず）からオイルを噴射し、オイルを、上流側開口３７から上流側オイル溜まり４２へ給油し、次いで上流側オイル溜まり４２のオイルを第一貫通孔３８を介して中間側オイル溜まり４３へ流入させ、続いて中間側オイル溜まり４３から第二貫通孔３９を介して下流側オイル溜まり４４へ流入させ、更に下流側オイル溜まり４４の奥部から排出側へ流下させて下流側オイル溜まり４４の全体を冷却し、下流側開口２８から排出させる。

ここで、上流側オイル溜まり４２は、高速回転軸４の高速回転の影響のみを受けて高圧状態になり、中間側オイル溜まり４３は、高速回転軸４の高速回転の影響を受けると共に空気穴４０による内圧の制御で中圧状態になり、下流側オイル溜まり４４は、高速回転軸４の高速回転と低速回転軸２の低速回転との影響を受けて低圧状態になり、上流側オイル溜まり４２と中間側オイル溜まり４３の間には、差圧を生じてオイルが上流側オイル溜まり４２から第一貫通孔３８を介して中間側オイル溜まり４３へ向かうようになり、又、中間側オイル溜まり４３と下流側オイル溜まり４４の間には、差圧を生じてオイルが中間側オイル溜まり４３から第二貫通孔３９を介して下流側オイル溜まり４４へ向かうようになっている。更に、中間側オイル溜まり４３は、空気穴４０によりオイル液面を制御しており、オイル液面の高さは、第二貫通孔３９が、中間側オイル溜まり４３及び下流側オイル溜まり４４のオイル内に位置し且つオイル液面に近づくようにしている。更に又、上流側オイル溜まり４２及び中間側オイル溜まり４３は、高速回転軸４の回転の影響のみを受け、下流側オイル溜まり４４の如き温度上昇は生じないようになっている。

このように、実施の形態の第一例によれば、オイル供給手段のオイルノズル４１によって噴射されたオイルは、上流側オイル溜まり４２から第一貫通孔３８を介して中間側オイル溜まり４３へ流下し、次に第二貫通孔３９を介して下流側オイル溜まり４４へ流下し、更に下流側オイル溜まり４４から流出するので、オイル溜まり１５（図８参照）へのオイルの流入と排出が同じ開口である従来の場合と異なり、オイルの流入と排出を上流側開口３７と下流側開口２８で別々にして下流側オイル溜まり４４の冷却効率を高め、下流側オイル溜まり４４の温度上昇を抑制することができる。ここで、従来の構造において、入側受部３３を設けることなく、支持部６（図８参照）に単に第二貫通孔３９を形成し、且つオイルノズル４１を設けたのみでは、オイル溜まり１５にオイルが流入せず、結果的に従来例と同じ問題を生じる。

又、オイルを上流側オイル溜まり４２から第一貫通孔３８、中間側オイル溜まり４３、第二貫通孔３９を介して下流側オイル溜まり４４へ流下させるので、下流側オイル溜まり４４の奥にオイルを十分に流下させ、下流側オイル溜まり４４の奥に位置するフランジ２２の奥側の面、及びフランジ受部２３の支持部２４の温度上昇を抑制することができる。

更に、上流側オイル溜まり４２のオイルが差圧により第一貫通孔３８を介して中間側オイル溜まり４３に確実に供給され、且つ中間側オイル溜まり４３のオイルが差圧により下流側オイル溜まり４４に確実に供給されるので、低速回転軸２のフランジ２２と高速回転軸４のフランジ受部２３の間のシール状態を適切に保持すると共に、オイルノズル４１のオイル供給量を低減することができる。更に又、オイルを、第一貫通孔３８、第二貫通孔３９を介して下流側オイル溜まり４４へ供給するので、オイルは下流側オイル溜まり４４の隅々（全体）まで流下し、下流側オイル溜まり４４の温度分布を均一にするように冷却し、結果的に、高速運転時においても下流側オイル溜まり４４の温度が安定し、シール状態を適切に保持することができる。

実施の形態の第一例において、フランジ受部２３は、高速回転軸４の外周から外方に向かって形成される支持部２４と、支持部２４から高速回転軸４の延在方向に沿って配置される下流側外周部２５と、下流側外周部２５から低速回転軸２のフランジ２２を挟み込むよう低速回転軸２の外周に向かって配置される側面部２６とを備え、中間受部２９は、フランジ受部２３の支持部２４から高速回転軸４の延在方向に沿って配置される中間側外周部３０と、中間側外周部３０から高速回転軸４の外周に接続される中間支持部３１とを備えると、中間側オイル溜まり４３及び下流側オイル溜まり４４を適切に形成し、オイルを、中間側オイル溜まり４３から第二貫通孔３９を介して下流側オイル溜まり４４の下流側開口２８へ流下させるので、下流側オイル溜まり４４を好適に冷却し、下流側オイル溜まり４４の温度上昇、フランジ２２の温度上昇、フランジ受部２３の温度上昇を一層抑制することができる。

実施の形態の第一例において、第一貫通孔３８は、回転軸線Ｓの径方向で第二貫通孔３９よりも外方に配置されると共に、第二貫通孔３９は、中間側オイル溜まり４３及び下流側オイル溜まり４４のオイル内に位置し且つオイル液面に近づけて配置されると、上流側オイル溜まり４２から第一貫通孔３８、中間側オイル溜まり４３、第二貫通孔３９を介して下流側オイル溜まり４４へ好適に流下させて下流側オイル溜まり４４の全体を冷却するので、冷却効率を高め、下流側オイル溜まり４４の奥に位置するフランジ２２の奥側の面、及びフランジ受部２３の支持部２４の温度上昇を一層抑制することができる。又、フランジ２２と支持部２４との隙間から何らかの理由で空気が下流側溜まりに流れ込む場合であっても、空気が中間空間室３２へ流下し、第一貫通孔３８には空気が流れ込まないので、シール状態が破断するようなシールブレイクを確実に防止し、シール状態を適切に保持すると共に、下流側オイル溜まり４４を好適に冷却することができる。

実施の形態の第一例において、中間受部２９に、中間空間室３２の圧を制御する空気穴４０を備えると、オイル液面の高さは、第二貫通孔３９をオイル内でオイル液面に近づけるように制御するので、冷却効率を一層高め、下流側オイル溜まり４４の奥に位置するフランジ２２の奥側の面、及びフランジ受部２３の支持部２４の温度上昇を最適に抑制することができる。

実施の形態の第一例において、入側受部３３は、中間受部２９の中間支持部３１から高速回転軸４の延在方向に沿って配置される上流側外周部３４と、上流側外周部３４から高速回転軸４の外周に向かって配置される側面部３５とを備えると、上流側オイル溜まり４２を適切に形成し、上流側オイル溜まり４２から中間側オイル溜まり４３までのオイルの流れを好適にし、下流側オイル溜まり４４の温度上昇、フランジ２２の温度上昇、フランジ受部２３の温度上昇を一層抑制することができる。

実施の形態の第一例において、オイル供給手段のオイルノズル４１は、上流空間室３６の上流側開口３７に向かってオイルを噴射するように配置されると、上流側オイル溜まり４２にオイルを適切に供給して第一貫通孔３８、中間側オイル溜まり４３、第二貫通孔３９を介して下流側オイル溜まり４４へ流下させるので、下流側オイル溜まり４４を好適に冷却し、下流側オイル溜まり４４の温度上昇、フランジ２２の温度上昇、フランジ受部２３の温度上昇を一層抑制することができる。

以下、本発明を実施する形態の第二例を添付図面を参照して説明する。
図２〜４は本発明のハイドロリックシール構造４５を実施する形態の第二例であって、第一例の上流空間室３６の構造を変形したものであり、第一例と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

第二例のハイドロリックシール構造４５は、第一例と略同様に、低速回転軸２の外周面から外方に向かって形成されるフランジ２２と、フランジ２２を外周側で囲むよう高速回転軸４に形成されるフランジ受部２３と、フランジ受部２３及び高速回転軸４から延在する中間受部２９と、中間受部２９から延在する入側受部３３と、上流空間室３６と中間空間室３２を連通する複数の第一貫通孔３８と、中間空間室３２と上流空間室３６を連通する複数の第二貫通孔３９と、高速回転軸４側で入側受部３３に隣接するオイル供給手段のオイルノズル４１とを備えている。

入側受部３３は、第一例と略同様に、中間受部２９の中間側外周部３０と連なるよう中間支持部３１から下流側外周部２５と反対側へ高速回転軸４の延在方向に略平行に配置される上流側外周部３４と、上流側外周部３４の端部から高速回転軸４の外周面４ａに向かって配置される壁面状の側面部３５とを備え、中間支持部３１、上流側外周部３４、側面部３５で囲まれる部分に、高速回転軸４の外周面４ａに対向する所定容積の上流空間室３６を構成すると共に、側面部３５の下端と高速回転軸４の外周面４ａとの間に、上流空間室３６と高速回転軸４側の外部とを連通する上流側開口３７を形成している。

又、複数の第二貫通孔３９は、高速回転軸４の径方向で外方寄りに位置するように中間支持部３１に形成され且つ周方向に沿って所定の間隔で配置されており、上流空間室３６には、図３に示す如く、複数の第一貫通孔３８に対応するよう、回転方向で第一貫通孔３８の後方に位置し且つ高速回転軸４の径方向に沿って外周端から内方に向かって所定長さで形成されるフィン４６が備えられている。ここで、フィン４６の他の例としては、図４に示す如く、外周端から内方に向い且つ径方向に対して内方側を高速回転軸４の回転方向に傾斜させるフィン４７がある。なお、図４では径方向から角度αで傾斜していることを示している。

以下本発明のハイドロリックシール構造４５を実施する形態の第二例の作用を説明する。

低速回転軸２及び高速回転軸４を駆動して回転させる際には、高速回転軸４の回転に伴う遠心力により、上流空間室３６に上流側オイル溜まり４２を形成して第一貫通孔３８をオイルで満たすと共に、中間空間室３２に中間側オイル溜まり４３を形成して第二貫通孔３９をオイルで満たし、更に、下流空間室２７に下流側オイル溜まり４４を形成してフランジ２２の先端とフランジ受部２３との間を塞ぎ、低速回転軸２のフランジ２２と高速回転軸４のフランジ受部２３の間をシール状態にして高圧雰囲気を保持する。この時、上流空間室３６ではフィン４６によりオイルに遠心力を更に発生させ、上流側オイル溜まり４２を適切に形成している。

更に、オイルノズル４１の噴射口（図示せず）からオイルを噴射し、オイルを、上流側開口３７から上流側オイル溜まり４２へ給油し、次いで上流側オイル溜まり４２のオイルを第一貫通孔３８を介して中間側オイル溜まり４３へ流入させ、続いて中間側オイル溜まり４３から第二貫通孔３９を介して下流側オイル溜まり４４へ流入させ、更に下流側オイル溜まり４４の奥部から排出側へ流下させて下流側オイル溜まり４４の全体を冷却し、下流側開口２８から排出させる。ここで、上流空間室３６には、フィン４６により、第一貫通孔３８をオイルで確実に満たすように上流側オイル溜まり４２を形成し、オイルを上流側オイル溜まり４２から第一貫通孔３８へ好適に流すようにしている。又、図４の如く、フィン４６を傾斜させた場合には、フィン４７によりオイルを第一貫通孔３８へ誘導し、オイルを上流側オイル溜まり４２から第一貫通孔３８へ好適に流すようにしている。なお、フィン４６，４７を中間空間室３２や下流空間室２７に設けても有用な効果を得ることができなかった。

このように、実施の形態の第二例によれば、第一例と同様な作用効果を得ることができる。

又、上流空間室３６に、オイルに遠心力を発生させるフィン４６，４７を備えると、上流空間室３６の上流側オイル溜まり４２を適切に構成するので、第一貫通孔３８を介して上流側オイル溜まり４２から中間側オイル溜まり４３までのオイルの流れを好適にし、オイル溜まりの温度上昇、フランジ２２の温度上昇、フランジ受部２３の温度上昇を抑制することができる。

更に、フィン４６は、オイルを第一貫通孔３８へ誘導するように径方向に対して傾斜を設けて構成されると、上流空間室３６の上流側オイル溜まり４２を第一貫通孔３８へ適切に誘導するので、第一貫通孔３８を介して上流側オイル溜まり４２から中間側オイル溜まり４３までのオイルの流れを好適にし、下流側オイル溜まり４４の温度上昇、フランジ２２の温度上昇、フランジ受部２３の温度上昇を一層抑制することができる。

以下、本発明を実施する形態の第三例を添付図面を参照して説明する。
図５は本発明のハイドロリックシール構造５１を実施する形態の第三例であって、第一例の構造を変形したものであり、第一例と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

第三例のハイドロリックシール構造５１は、低速回転軸２の外周面２ａから外方に向かって形成されるフランジ５２と、フランジ５２を外周側で囲むよう高速回転軸４の外周に形成されるフランジ受部５３とを備えており、フランジ受部５３は、フランジ５２に隣接するよう高速回転軸４の径方向に沿って形成される所定長さの中間突起部５４と、中間突起部５４の外周端から高速回転軸４の延在方向と略平行に形成される下流側外周部５５と、下流側外周部５５の端部から低速回転軸２のフランジ５２を挟み込むよう低速回転軸２の径方向で外周面２ａに向かって配置される側面部５６とを備え、フランジ５２の両面との間に、所定幅の下流空間室５７を構成すると共に、側面部５６の下端と低速回転軸２の外周面２ａとの間に、下流空間室５７と低速回転軸２側の外部とを連通する下流側開口５８を形成している。

又、ハイドロリックシール構造５１は、高速回転軸４側でフランジ受部５３に隣接するよう、フランジ受部５３及び高速回転軸４から延在する中間受部５９を備えており、中間受部５９は、フランジ受部５３の下流側外周部５５と連なるよう、中間突起部５４の外周端から下流側外周部５５と反対側へ高速回転軸４と略平行に配置される中間側外周部６０と、中間側外周部６０の端部から高速回転軸４の外周面４ａに接続される中間支持部６１とを備え、中間突起部５４、中間側外周部６０、中間支持部６１に囲まれる部分に、中間空間室６２を構成している。

更に、ハイドロリックシール構造５１は、中間受部５９に隣接するよう、中間受部５９から延在する入側受部６３を備えており、入側受部６３は、中間受部５９の中間側外周部６０と連なるよう、中間支持部６１の上端から下流側外周部５５と反対側へ高速回転軸４と略平行に配置される上流側外周部６４と、上流側外周部６４の端部から高速回転軸４の径方向で外周面４ａに向かって配置される壁面状の側面部６５とを備え、中間支持部６１、上流側外周部６４、側面部６５に囲まれる部分に、高速回転軸４の外周面４ａに対向する所定容積の上流空間室６６を構成すると共に、側面部６５の下端と高速回転軸４の外周面４ａとの間に、上流空間室６６と高速回転軸４側の外部とを連通する上流側開口６７を形成している。

ここで、中間支持部６１は、上流空間室６６と中間空間室６２を連通するよう、高速回転軸４の径方向で外方寄りに位置し且つ周方向に沿って所定の間隔で形成される複数の貫通孔６８を備えている。又、中間支持部６１の貫通孔６８は、低速回転軸２及び高速回転軸４による回転軸線Ｓの径方向で中間突起部５４の先端位置よりも外方に配置するように、回転軸線Ｓから形成位置までの距離を、回転軸線Ｓから中間突起部５４の先端位置までの距離よりも長くしている。更に、中間突起部５４の先端位置は、高速回転軸４の径方向でフランジ５２の先端位置よりも内方に配置するように、回転軸線Ｓから形成位置までの距離を、回転軸線Ｓからフランジ５２の先端位置までの距離よりも短くしている。

一方、高速回転軸４側（低速回転軸２と反対側）には、入側受部６３に隣接するようにオイル供給手段のオイルノズル６９が備えられ、オイルノズル６９は、下方の噴射口（図示せず）より、上流側開口６７へ向かってオイルを噴射するようになっている。

以下本発明のハイドロリックシール構造５１を実施する形態の第三例の作用を説明する。

低速回転軸２及び高速回転軸４を駆動して回転させる際には、高速回転軸４の回転に伴う遠心力により、上流空間室６６に上流側オイル溜まり７０を形成して貫通孔６８をオイルで満たすと共に、中間空間室６２に中間側オイル溜まり７１を形成して中間突起部５４の先端をオイル内に配置し、更に、下流空間室５７に下流側オイル溜まり７２を形成してフランジ５２の先端とフランジ受部５３との間を塞ぎ、低速回転軸２のフランジ５２と高速回転軸４のフランジ受部５３の間をシール状態にして高圧雰囲気を保持する。

更に、オイルノズル６９の噴射口（図示せず）からオイルを噴射し、オイルを、上流側開口６７から上流側オイル溜まり７０へ給油し、次いで上流側オイル溜まり７０のオイルを貫通孔６８を介して中間側オイル溜まり７１へ流入させ、続いて中間側オイル溜まり７１から中間突起部５４の先端を越えて下流側オイル溜まり７２へ流入させ、更に下流側オイル溜まり７２の奥部から排出側へ流下させて下流側オイル溜まり７２の全体を冷却し、下流側開口５８から排出させる。

ここで、上流側オイル溜まり７０は、高速回転軸４の高速回転の影響のみを受けて高圧状態になり、中間側オイル溜まり７１は、高速回転軸４の高速回転の影響を受けると共に、低速回転軸２の風圧の影響を受けて中圧状態になり、下流側オイル溜まり７２は、高速回転軸４の高速回転と低速回転軸２の低速回転との影響を受けて低圧状態になり、上流側オイル溜まり７０と中間側オイル溜まり７１の間には差圧を生じてオイルが上流側オイル溜まり７０から貫通孔６８を介して中間側オイル溜まり７１へ向かうようになり、又、中間側オイル溜まり７１と下流側オイル溜まり７２の間には差圧を生じてオイルが中間側オイル溜まり７１から中間突起部５４の先端を越えて下流側オイル溜まり７２へ向かうようになっている。更に、中間側オイル溜まり７１のオイル液面の高さは、中間突起部５４の先端がオイル内に位置し且つオイル液面に近づくようにしている。更に又、上流側オイル溜まり７０及び中間側オイル溜まり７１は、高速回転軸４の回転の影響のみを受け、下流側オイル溜まり７２の如き発熱は生じないようになっている。

このように、実施の形態の第三例によれば、オイル供給手段のオイルノズル６９によって噴射されたオイルは、上流側オイル溜まり７０から貫通孔６８を介して中間側オイル溜まり７１へ流下し、次に中間突起部５４を越えて下流側オイル溜まり７２へ流下し、更に下流側オイル溜まり７２から流出するので、オイル溜まり１５（図８参照）へのオイルの流入と排出が同じ開口である従来の場合と異なり、オイルの流入と排出を上流側開口６７と下流側開口５８で別々にして下流側オイル溜まり７２の冷却効率を高め、下流側オイル溜まり７２の温度上昇を抑制することができる。

又、オイルを上流側オイル溜まり７０から貫通孔６８、中間側オイル溜まり７１、中間突起部５４を介して下流側オイル溜まり７２へ流下させるので、下流側オイル溜まり７２の奥にオイルを十分に流下させ、下流側オイル溜まり７２の奥に位置するフランジ５２の奥側の面、及びフランジ受部５３の中間突起部５４の温度上昇を抑制することができる。

更に、第三例によれば、第一例と同様な作用効果を得ることができる。

実施の形態の第三例において、フランジ受部５３は、フランジ５２に隣接するよう高速回転軸４の径方向に沿って形成される中間突起部５４と、中間突起部５４から高速回転軸４の延在方向に沿って配置される下流側外周部５５と、下流側外周部５５から低速回転軸２のフランジ５２を挟み込むよう低速回転軸２の外周に向かって配置される側面部５６とを備え、中間受部５９は、フランジ受部５３の中間突起部５４から高速回転軸４の延在方向に沿って配置される中間側外周部６０と、中間側外周部６０から高速回転軸４の外周に接続される中間支持部６１とを備えると、中間側オイル溜まり７１及び下流側オイル溜まり７２を適切に形成し、オイルが、中間側オイル溜まり７１から中間突起部５４の先端を越えて下流側オイル溜まり７２へ流下するので、下流側オイル溜まり７２を好適に冷却し、下流側オイル溜まり７２の温度上昇、フランジ５２の温度上昇、フランジ受部５３の温度上昇を一層抑制することができる。

実施の形態の第三例において、貫通孔６８は、回転軸線Ｓの径方向でフランジ受部５３の中間突起部５４の先端よりも外方に配置されると共に、中間突起部５４の先端は、中間側オイル溜まり７１及び下流側オイル溜まり７２のオイル内に位置し且つオイル液面に近づけて配置されると、オイルが、上流側オイル溜まり７０から貫通孔６８、中間側オイル溜まり７１、中間突起部５４を介して下流側オイル溜まり７２へ好適に流下して下流側オイル溜まり７２の全体を冷却するので、冷却効率を高め、下流側オイル溜まり７２の奥に位置するフランジ５２の奥側の面、及びフランジ受部５３の中間突起部５４の温度上昇を一層抑制することができる。

以下、本発明を実施する形態の第四例を添付図面を参照して説明する。
図６は本発明のハイドロリックシール構造７３を実施する形態の第四例であって、第三例の上流空間室６６の構造を第二例と同様に変形したものであり、第三例、第二例と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

第四例のハイドロリックシール構造７３は、第三例と略同様に、低速回転軸２の外周面から外方に向かって形成されるフランジ５２と、フランジ５２を外周側で囲むフランジ受部５３と、フランジ受部５３及び高速回転軸４から延在する中間受部５９と、中間受部５９から延在する入側受部６３と、上流空間室６６と中間空間室６２を連通する複数の貫通孔６８と、高速回転軸４側で入側受部６３に隣接するオイル供給手段のオイルノズル６９とを備えている。

高速回転軸４側でフランジ受部５３に隣接する入側受部６３は、第三例と略同様に、中間受部５９の中間側外周部６０と連なるよう中間支持部６１の外周端から下流側外周部５５と反対側へ高速回転軸４と略平行に沿って配置される上流側外周部６４と、上流側外周部６４の端部から高速回転軸４の外周面４ａに向かって配置される壁面状の側面部６５とを備え、中間支持部６１、上流側外周部６４、側面部６５に囲まれる部分に、高速回転軸４の外周面４ａに対向する所定容積の上流空間室６６を構成すると共に、側面部６５の下端と高速回転軸４の外周面４ａとの間に、上流空間室６６と高速回転軸４側の外部とを連通する上流側開口６７を形成している。

又、複数の貫通孔６８は、高速回転軸４の径方向で外方寄りに位置するように中間支持部６１に形成され且つ周方向に沿って所定の間隔で配置されており、上流空間室６６には、第二例と同様に、複数の貫通孔６８に対応するよう、回転方向で貫通孔６８の後方に位置し且つ高速回転軸４の径方向に沿って外周端から内方に向かって所定長さで形成されるフィン７４が備えられている。ここで、フィン７４の他の例としては、第二例と同様に、外周端から内方に向い且つ径方向に対して内方側を高速回転軸４の回転方向に傾斜させるフィン７５がある。

以下本発明のハイドロリックシール構造７３を実施する形態の第四例の作用を説明する。

低速回転軸２及び高速回転軸４を駆動して回転させる際には、高速回転軸４の回転に伴う遠心力により、上流空間室６６に上流側オイル溜まり７０を形成して貫通孔６８をオイルで満たすと共に、中間空間室６２に中間側オイル溜まり７１を形成して中間突起部５４をオイル内に配置し、更に、下流空間室５７に下流側オイル溜まり７２を形成してフランジ５２の先端とフランジ受部５３との間を塞ぎ、低速回転軸２のフランジ５２と高速回転軸４のフランジ受部５３の間をシール状態にして高圧雰囲気を保持する。この時、上流空間室６６ではフィン７４によりオイルに遠心力を更に発生させ、上流側オイル溜まり７０を適切に形成している。

更に、オイルノズル６９の噴射口（図示せず）からオイルを噴射し、オイルを、上流側開口６７から上流側オイル溜まり７０へ給油し、次いで上流側オイル溜まり７０のオイルを貫通孔６８を介して中間側オイル溜まり７１へ流入させ、続いて中間側オイル溜まり７１から中間突起部５４の先端を越えて下流側オイル溜まり７２へ流入させ、更に下流側オイル溜まり７２の奥部から排出側へ流下させて下流側オイル溜まり７２の全体を冷却し、下流側開口５８から排出させる。ここで、上流空間室６６には、フィン７４により、貫通孔６８をオイルで確実に満たすように上流側オイル溜まり７０を形成し、オイルを上流側オイル溜まり７０から貫通孔６８へ好適に流すようにしている。又、フィン７５を傾斜させた場合には、フィン７５によりオイルを貫通孔６８へ誘導し、オイルを上流側オイル溜まり７０から貫通孔６８へ好適に流すようにしている。なお、フィン７４，７５を中間空間室６２や下流空間室５７に設けても有用な効果を得ることができなかった。

このように、実施の形態の第四例によれば、第三例、第二例と同様な作用効果を得ることができる。

なお、本発明のハイドロリックシール構造は、上記の構成に限定されるものでなく、上流側オイル溜まりから第一貫通孔を介して中間側オイル溜まりへオイルを流下させ、更に中間側オイル溜まりから第二貫通孔又は中間突起部を介して下流側オイル溜まりへオイルを流下させるならば他の構成でもよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明のハイドロリックシール構造の第一例を示す概念図である。本発明のハイドロリックシール構造の第二例を示す概念図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向断面図である。図３においてフィンの他の例に変形したものを示す概念図である。本発明のハイドロリックシール構造の第三例を示す概念図である。本発明のハイドロリックシール構造の第四例を示す概念図である。従来のハイドロリックシール構造を示す概念図である。ハイドロリックシール構造に発熱を生じる状態を示す概念図である。

符号の説明

２低速回転軸
４高速回転軸
２２フランジ
２３フランジ受部
２４支持部
２５下流側外周部
２６側面部
２７下流空間室
２９中間受部
３０中間側外周部
３１中間支持部
３２中間空間室
３３入側受部
３４上流側外周部
３５側面部
３６上流空間室
３８第一貫通孔
３９第二貫通孔
４０空気穴
４１オイルノズル（オイル供給手段）
４２上流側オイル溜まり
４３中間側オイル溜まり
４４下流側オイル溜まり
４６フィン
４７フィン
５２フランジ
５３フランジ受部
５４中間突起部
５５下流側外周部
５６側面部
５７下流空間室
５９中間受部
６０中間側外周部
６１中間支持部
６２中間空間室
６３入側受部
６４上流側外周部
６５側面部
６６上流空間室
６８貫通孔
６９オイルノズル（オイル供給手段）
７０上流側オイル溜まり
７１中間側オイル溜まり
７２下流側オイル溜まり
７４フィン
７５フィン
Ｓ回転軸線

Claims

低速回転軸の外周から外方に向かって形成されるフランジと、該フランジを外周側で囲むよう高速回転軸に形成され且つフランジとの間に下流空間室を構成するフランジ受部と、該フランジ受部及び高速回転軸から延在して中間空間室を構成する中間受部と、該中間受部から延在して上流空間室を構成する入側受部と、前記入側受部と中間空間室を連通する第一貫通孔と、前記中間空間室と下流空間室を連通する第二貫通孔と、前記入側受部の上流空間室へ向かってオイルを噴射するオイル供給手段とを備え、
前記高速回転軸の回転時には、遠心力により、上流空間室に上流側オイル溜まりを形成し、中間空間室に中間オイル溜まりを形成し、更に下流空間室に下流側オイル溜まりを形成したことを特徴とするハイドロリックシール構造。
前記フランジ受部は、高速回転軸の外周から外方に向かって形成される支持部と、該支持部から高速回転軸の延在方向に沿って配置される下流側外周部と、該下流側外周部から低速回転軸のフランジを挟み込むよう低速回転軸の外周に向かって配置される側面部とを備え、
前記中間受部は、フランジ受部の支持部から高速回転軸の延在方向に沿って配置される中間側外周部と、該中間側外周部から高速回転軸の外周に接続される中間支持部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のハイドロリックシール構造。
前記第一貫通孔は、回転軸線の径方向で第二貫通孔よりも外方に配置されると共に、前記第二貫通孔は、中間オイル溜まり及び下流側オイル溜まりのオイル内に位置し且つオイル液面に近づけて配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のハイドロリックシール構造。
前記中間受部に、中間空間室の圧を制御する空気穴を備えたことを特徴とする請求項３に記載のハイドロリックシール構造。
低速回転軸の外周から外方に向かって形成されるフランジと、該フランジを外周側で囲むようフランジとの間に下流空間室を構成するフランジ受部と、前記下流空間室と区画する中間突起部を形成し且つ高速回転軸から延在して中間空間室を構成する中間受部と、該中間受部から延在して上流空間室を構成する入側受部と、該入側受部と中間空間室を連通する貫通孔と、前記入側受部の上流空間室へ向かってオイルを噴射するオイル供給手段とを備え、
前記高速回転軸の回転時には、遠心力により、上流空間室に上流側オイル溜まりを形成し、中間空間室に中間オイル溜まりを形成し、更に下流空間室に、中間突起部の先端を超えて流下するオイルにより下流側オイル溜まりを形成したことを特徴とするハイドロリックシール構造。
前記フランジ受部は、フランジに隣接するよう高速回転軸の径方向に沿って形成される中間突起部と、該中間突起部から高速回転軸の延在方向に沿って配置される下流側外周部と、該下流側外周部から低速回転軸のフランジを挟み込むよう低速回転軸の外周に向かって配置される側面部とを備え、
前記中間受部は、フランジ受部の中間突起部から高速回転軸の延在方向に沿って配置される中間側外周部と、該中間側外周部から高速回転軸の外周に接続される中間支持部とを備えたことを特徴とする請求項５に記載のハイドロリックシール構造。
前記貫通孔は、回転軸線の径方向でフランジ受部の中間突起部の先端よりも外方に配置されると共に、前記中間突起部の先端は、中間オイル溜まり及び下流側オイル溜まりのオイル内に位置し且つオイル液面に近づけて配置されたことを特徴とする請求項５又は６に記載のハイドロリックシール構造。
前記入側受部は、中間受部の中間支持部から高速回転軸の延在方向に沿って配置される上流側外周部と、該上流側外周部から高速回転軸の外周に向かって配置される側面部とを備えたことを特徴とする請求項２又は６に記載のハイドロリックシール構造。
前記オイル供給手段は、上流空間室の上流側開口に向かってオイルを噴射するように配置されたことを特徴とする請求項１又は５に記載のハイドロリックシール構造。
前記中間空間室に、オイルに遠心力を発生させるフィンを備えたことを特徴とする請求項１又は５に記載のハイドロリックシール構造。
前記フィンは、オイルを貫通孔へ誘導するように径方向に対して傾斜を設けて構成されたことを特徴とする請求項１０に記載のハイドロリックシール構造。