JP2011141029A - 主軸受領域用シーリング及びパージ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高い主軸受を提供する。
【解決手段】軸受領域をシーリング及びパージするための装置は、少なくとも１つの孔４２、４４を有しておりこの少なくとも１つの孔４２、４４を通じて空気流を流す軸受ハウジング１６と、少なくとも１つの軸受シール１８であってこの少なくとも１つの軸受シール１８を通じて空気流を流すことによってこの軸受シール１８を挟んだ圧力差を生じる軸受シール１８と、を有する。この装置は、更に、空気配向装置４６であってこの空気配向装置４６の近傍を流れる空気流の少なくとも一部を有する空気配向装置４６と、一対の部品であってこの一対の部品の間に間隙３２を有しておりこの間隙３２を通じて空気流の少なくとも一部を流すことによって間隙３２をパージする一対の部品と、を有する。
【選択図】図２

Description

本明細書に開示の主題は主軸受に関し、特に主軸受領域におけるシーリング及びパージ構造に関する。

ガスタービンは、軸受ハウジング又は軸受コンパートメント内の軸受油の漏れを防止するために主軸受のシーリングを必要とする、主ロータを含む。このような漏れは、ガスタービンの動作上の問題に繋がることがある。軸受ハウジングのシーリングには、ラビリンスシールを使用することが知られている。しかし、こうしたラビリンスシールは、追加コストがかかり信頼性の問題を呈することが多い。

米国特許第７５４９８３６Ｂ２号

本発明の一態様によると、軸受領域をシーリング及びパージする装置は、少なくとも１つの孔を有する軸受ハウジングであってこの少なくとも１つの孔を通じて空気流を流す軸受ハウジングと、少なくとも１つの軸受シールであってこの少なくとも１つの軸受シールを通じて空気流を流すことによってこの軸受シールを挟んだ圧力差を生じる少なくとも１つの軸受シールと、を含む。本装置は、更に、空気配向装置であってこの空気配向装置の近傍を流れる空気流の少なくとも一部を有する空気配向装置と、一対の部品であってこの一対の部品の間に間隙を有しておりこの間隙を通じて空気流の少なくとも一部を流すことによってこの間隙をパージする一対の部品と、を含む。

本発明の別の態様によると、軸受領域をシーリング及びパージする装置は、少なくとも１つの孔を有する軸受ハウジングであってこの少なくとも１つの孔を通じて空気流を流す軸受ハウジングと、少なくとも１つの軸受シールであってこの少なくとも１つの軸受シールを通じて空気流を流すことによってこの軸受シールを挟んだ圧力差を生じる少なくとも１つの軸受シールと、を含む。本装置は、更に、空気配向装置であってこの空気配向装置の近傍を流れる空気流の少なくとも一部を有する空気配向装置と、ロータ及びステータであってこのロータ及びステータの間に間隙を有しておりこの間隙を通じて空気流の少なくとも一部を流すことによってこの間隙をパージするロータ及びステータと、を含む。

本発明の更に別の態様によると、油を保有する軸受ハウジングをシーリングする方法は、軸受ハウジング内に位置する１つ以上の孔を通じて空気流を送るステップと、少なくとも１つの軸受シールを通じて空気流を送ることによって軸受シールを挟んで圧力差を生じ、軸受ハウジング内の油をシーリングするステップと、を含む。本方法は、更に、空気配向装置の近傍で空気流の少なくとも一部を送るステップと、ロータとステータとの間の間隙を通じて空気流の少なくとも一部を送ることによってこの間隙をパージするステップと、を含む。

図面に関連した以下の説明から、これら及びその他の利点及び特徴が更に明らかとなる。

本発明とみなされる主題は、本明細書の結びの特許請求の範囲において明示されると共に請求項において明確に特許請求されている。添付図面に関連した以下の詳細な説明から、本発明の以上及びその他の特徴及び利点が明らかとなる。

詳細な説明では、図面を参照しながら例を用いて本発明の実施形態をその利点及び特徴と共に説明する。

本発明の実施形態を適用可能な軸受領域の断面図である。 本発明の実施形態を適用可能な軸受領域の一部のより詳細な断面図である。

図１には、ガスタービン１０の一部、具体的には本発明の実施形態を適用可能なガスタービン１０の主軸又は第１軸受領域を示す。本発明の実施形態は、ガスタービンの軸受領域に限定されない。本発明の実施形態を、ガスタービン以外の装置に適用することもでき、こうしたその他の装置は、本発明の実施形態に従ってシーリングされた軸受領域を有する。ガスタービン１０の主軸受領域は、ロータ１４、軸受ハウジング１６、及び軸受シール１８を含む。また、吸気口ガイドベーン（ＩＧＶ）シュラウド２４、前方スタブシャフト（ＦＳＳ）３０、及びロータ１４とステータとの間の間隙又は空洞３２もこれに含まれる。ガスタービン以外の装置に適用される本発明の実施形態において、ロータ１４及びステータは、部品どうしの間に間隙が位置するその他の部品を有してもよい。矢印３４の線は、軸受ハウジング１６から油だめへの軸受油の流れを示す。本発明の実施形態は、軸受ハウジング１６内の軸受油を効果的にシーリングし、ガスタービン１０の動作に問題をきたし得る、主空気流路への漏れを含めた軸受ハウジング１６からのあらゆる漏れを防止する。軸受ハウジング１６内の１つ以上の軸受には、ハウジング１６内の軸受油が吸引によって排出されるようになっている、ロータ１４用の真空軸受が含まれる。つまり、油だめは、大気圧よりも低い圧力に維持される。

図２には、本発明の実施形態を適用可能なガスタービン１０の主軸又は第１軸受部の、より詳細な断面図を示す。一実施形態において、矢印４０の線で示す周囲空気流は、ガスタービン１０の周囲雰囲気に由来する。周囲空気流４０はその後、ガスタービン１０の負荷トンネルコンパートメントを通過してから、主軸又は第１軸領域に進入する。そこで、周囲空気流４０は、本発明の実施形態に従って、軸受ハウジング１６に形成された孔４２、４４を通過する。孔４２、４４は、円形又はその他のいかなる適切な形状であってもよい。周囲空気流４０はその後、本発明の実施形態によると、軸受シール１８を通過し、この気流４０の一部は、カバープレート４６又はその他の適切な空気配向装置の近傍を通過する。軸受シール１８を通過する周囲空気流４０は、このシール１８を挟んで比較的高い圧力差を生じ、これによって軸受ハウジング１６からの油漏れを防止する。

カバープレート４６は、取り付け目的で、ＩＧＶシュラウド２４に形成された溝４８に嵌め込まれる。カバープレート４６を所望の位置に取り付けるその他の適切な方法を使用してもよい。カバープレート４６の一部は、軸受ハウジング１６に隣接又は当接して位置する。カバープレート４６には、ノジュラー鋳鉄、板金、又はその他の適切な材料が含まれる。周囲空気流４０はその後、ロータ−ステータ間隙又は空洞３２を通過してから、主空気流路５０内に進入する。カバープレート４６は、周囲空気流がロータとステータとの間の間隙３２に直接流入するのを阻止する。

本発明の実施形態において、周囲空気流４０は、主軸又は第１軸受シール１８を通り、その後ロータ−ステータ（Ｒ０）間隙３２を通って送られる。こうすることで、比較的効果的な第１軸受油シーリングが得られ（即ち、主に図２のシール１８の前方部分によって）、これによって、軸受ハウジング１６からの油漏れの量を減らすことができる。更に、本発明の実施形態従って周囲空気流４０を送ることによって、軸受ハウジング１６の孔４２、４４に進入してロータ−ステータ間隙３２を通じて主空気流路５０に流入する周囲空気からの空気漏れ流の量が減少する。ロータ−ステータ間隙３２を通じて主空気流路５０に流入する空気漏れ流の量が多いほど、主空気流路５０内の空気流が乱れることがある。その一方で、ロータ−ステータ間隙３２を通じて主空気流路５０内に入る空気流４０の量を減らしても、その量は、所望の結果であるロータ−ステータ間隙又は空洞３２のパージが十分に可能な高さである。

本発明の実施形態では、軸受ハウジング１６に１つ以上の孔４２、４４を設ける。カバープレート４６も設けられる。孔４２、４４をこのように構成することによって、ハウジング１６内の軸受第１油を比較的効果的に、確実にシーリングする。カバープレート４６がない場合、ロータ−ステータ間隙３２への流れを制限するために、前方スタブシャフト（ＦＳＳ）ラビリンスシール５２（図１）が必要になる。カバープレート４６を追加することで、ＦＳＳラビリンスシール５２を使用する必要がなくなり、軸受シール１８後部があらゆる流れの制限に対処する。本発明の実施形態は、油のシーリングをより効果的にするために、第１軸受の後端において、軸受シール１８を挟んで比較的高い差分Ｐ（すなわち、高い空気圧差）を設ける。更に、本発明の実施形態の油シーリング及び空気パージシステムは全体的に、ロータ面が閉鎖されているので、比較的信頼性が高い。このように、前方スタブシャフト（ＦＳＳ）ラビリンスシールを使用する必要性がなくなるので、コストが削減され、信頼性が向上する。更に、ロータ−ステータ（Ｒ０）間隙３２を通じて主流路５０に流入する空気の量が、あらゆる所与の流路圧力条件において比較的大幅に削減されるので、特定の空気力学的要件を満たすことができる。

限られた数の実施形態のみに関連して本発明を詳細に説明したが、明らかなように、本発明は、こうした開示の実施形態に限定されることはない。むしろ、本発明は、以上に記載していない数多の変更、代替、置換、又は等価の措置を含めた修正が可能であるが、これらも本発明の技術的範囲に相当する。また、本発明の様々な実施形態を説明したが、本発明の態様としては説明した実施形態の一部を含むのみでもよいことを理解されたい。したがって、本発明は以上の説明に限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるとみなされるべきである。

１０ ガスタービン
１４ ロータ
１６ 軸受ハウジング
１８ 軸受シール
２４ シュラウド
３０ 前方スタブシャフト（ＦＳＳ）
３４、４０ 矢印
４２、４４ 孔
４６ カバープレート
４８ 溝
３２ 間隙
５０ 空気流路
５２ ラビリンスシール

Claims (7)

1. 軸受領域をシーリング及びパージする装置であって、
   少なくとも１つの孔（４２、４４）を有する軸受ハウジング（１６）であって、前記少なくとも１つの孔（４２、４４）を通じて空気流を流す軸受ハウジング（１６）と、
   少なくとも１つの軸受シール（１８）であって、該少なくとも１つの軸受シール（１８）を通じて前記空気流を流すことによって該軸受シール（１８）を挟んだ圧力差を生じる少なくとも１つの軸受シール（１８）と、
   空気配向装置（４６）であって、該空気配向装置（４６）の近傍を流れる前記空気流の少なくとも一部を有する空気配向装置（４６）と、
   一対の部品であって、該一対の部品の間に間隙（３２）を有し、該間隙（３２）を通じて前記空気流の少なくとも一部を流すことによって該間隙（３２）をパージする一対の部品と、を有する装置。
2. 前記空気配向装置（４６）が、近傍で前記空気流の少なくとも一部が流れる表面を有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記空気配向装置（４６）が、直ぐ近傍で前記空気流の少なくとも一部が流れる表面を有するプレートを含む、請求項１に記載の装置。
4. 前記軸受ハウジング（１６）が一対の孔を有し、該一対の孔を通じて前記少なくとも１つの軸受シール（１８）に前記空気流が流れる、請求項１に記載の装置。
5. 前記空気流が周囲空気流を含む、請求項１に記載の装置。
6. 前記空気配向装置（４６）が、前記空気流が前記間隙（３２）に直接流入するのを阻止する、請求項１に記載の装置。
7. 前記一対の部品が、ガスタービン（１０）のロータ（１４）及びステータを含む、請求項１に記載の装置。

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