JPH0639067Y2 - ガスタービンの軸受部潤滑構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、遠心圧縮機と半径流タービンとを互いに背
中合わせに配置してなるオーバーハング形式のガスター
ビンの軸受部潤滑構造に関するものである。

［従来の技術］ 上記のようなオーバーハング形式のガスタービンにおい
ては、半径流タービンの回転軸に嵌合される遠心圧縮機
のボス部の径よりも小径の筒型軸受ハウジングと上記回
転軸との間で軸方向に間隔を隔てた個所に第１および第
２の軸受が介在されているとともに、遠心圧縮機側に近
い第２の軸受は耐振動等の機械的な要求から極力、遠心
圧縮機に近接させることが望ましい。また、遠心圧縮機
のボス部はインデユーサの相対マツハ数を極力減らすた
めに小径に構成することが望ましい。

以上のことから、遠心圧縮機側に近い第２の軸受を収納
する部分は非常に小さな容積に制限され、軸受ハウジン
グも寸法的に大きな制約を受けることになる。

ところで、上記のように寸法的にも容積的にも大きな制
限を受け、非常に奥まつた個所に配置される軸受に対す
る潤滑を考えた場合、通常の配置の軸受の潤滑構造とし
て従来から多用されている第６図で示すようなジエツト
給油方式を採用することはできない。

すなわち、第６図は、例えば、実公昭59-10353号公報な
どに開示され従来から多用されているジエツト給油方式
の潤滑構造を示し、回転軸30の端部に対向する個所に、
径方向に向かつて形成された潤滑油供給通路31を軸方向
に向かう潤滑油供給通路32に変換する給油専用部材33を
設け、この軸方向の潤滑油供給通路32の先端に軸受34に
向けて潤滑油をジエツト噴射するノズル部35を形成する
とともに、軸受34内部を潤滑し貫通してタービン側に抜
け出た潤滑油を専用ドレン孔36から集合ドレン孔37に導
くように構成したものである。

また、第７図は従来の他の潤滑構造を示し、回転軸30の
中心部に潤滑油供給通路38を形成し、この通路38に回転
軸30の端面に対向する部材39に設けたノズル部40から潤
滑油をジエツト供給するとともに、上記潤滑油供給通路
38の奥部から軸受34に遠心力による給油する径方向の給
油孔41を上記回転軸30に形成し、かつ軸受34を潤滑して
タービン側に抜け出た潤滑油を専用ドレン孔36から軸端
側の集合ドレン37に導くように構成したものである。

［考案が解決しようとする課題］ 上記した従来の軸受部潤滑構造のうち、第６図で示すジ
エツト給油方式のものは、軸受部の周りに上述したよう
に寸法的および容積的に厳しい制約を受けるオーバーハ
ング形式のガスタービンの軸受部潤滑構造としては全く
採用することができない。

また、第７図に示す給油方式のものは、上記第６図のも
のにくらべて、軸受部の周りの寸法を小形化できるけれ
ども、集合ドレン孔37の反対側に専用ドレン孔36を設け
ることができない。そのため、専用ドレン孔36を形成し
ないで、タービン側にいつたん抜け出た潤滑油を軸受34
の内部を貫通させて集合ドレン孔37側に戻すようにする
ことが考えられるが、この場合、軸受34が高速回転して
おり、通過抵抗が非常に大きいため、潤滑油の戻りが円
滑に行なわれない。これにともない、軸受34のタービン
側の空間部に潤滑油が充満して、ラビリンスシール部等
からタービン側への油漏れを生じる可能性がある。

この考案は上記事情に鑑みてなされたもので、寸法的お
よび容積的に厳しい制約条件にある軸受部に対して円滑
に、かつ効率よく潤滑油を供給することができるガスタ
ービンの軸受部潤滑構造を提供することを目的としてい
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この考案に係るガスタービ
ンの軸受部潤滑構造は、互いに背中合わせに配置されて
一体回転する遠心圧縮機および半径流タービンを備え、
上記半径流タービンの回転軸に遠心圧縮機のボス部を嵌
合させ、このボス部の径よりも小径の筒型軸受ハウジン
グと上記回転軸との間で軸方向に間隔を隔てた個所に第
１および第２の軸受を介在させてなるガスタービンにお
いて、上記回転軸の中心部にその軸端面に開口する潤滑
油供給通路を形成し、上記遠心圧縮機側の第２の軸受の
軸方向の両側に上記潤滑油供給通路から遠心力により給
油する径方向の給油孔を上記回転軸に設け、上記第２の
軸受を支持する筒型軸受ハウジングの内周面には、この
第２の軸受の軸方向の両側部を連通させる軸方向溝が形
成されているとともに、上記給油孔から第２の軸受の両
側に供給された潤滑油を第１の軸受側へ圧送し排出する
軸流形の排油ポンプを上記回転軸に取付けたものであ
る。

［作用］ この考案によれば、遠心圧縮機および半径流タービンの
一体回転状態において、その回転軸内の潤滑油供給通路
に供給された潤滑油が遠心力を受けて径方向の給油孔か
ら第２の軸受の軸方向の両側部に噴出されることによ
り、この第２の軸受が潤滑される。この潤滑油のうち遠
心圧縮機側に噴出された潤滑油は軸流形の排油ポンプに
よる吸引力を受けて、軸受ハウジングの内周面に形成さ
れた軸方向溝を通つて第２の軸受の遠心圧縮機とは反対
側に導かれ、上記ポンプの働きにより軸方向へ圧送され
る。この圧送されてくる潤滑油は第１の軸受を潤滑しそ
の内部を貫通して排出される。ここで、第１の軸受は第
２の軸受のような寸法的および容積的な制約を受けず、
径を大きくすることができるので、通過抵抗はそれほど
大きくなく、スムーズに排油することができる。

［実施例］ 以下、この考案の一実施例を図面にもとづいて説明す
る。

第１図はこの考案に係るガスタービンの概略縦断面図を
示し、同図において、１は単段遠心圧縮機、２は単段半
径流タービンで、このタービン２の回転軸３に上記遠心
圧縮機１のボス部４をテーパカラーを介して嵌合させる
ことにより、上記タービン２と遠心圧縮機１とを互いに
背中合わせに配置させてノツクピン５を介して一体回転
するように構成されている。

６はインデユーサで、吸気路７に接続されており、この
インデユーサ６の相対マツハ数を極力減らすため、上記
遠心圧縮機１のボス部４は小径に設定されている。８は
デイフユーザ、９は単筒型燃焼器で、上記遠心圧縮機１
により圧縮された高圧空気は上記デイフユーザ８を経て
矢印Ａで示すように流動して燃焼器９内に供給される。

10は燃料ノズル、11はスクロール、12はタービンノズ
ル、13は排気筒で、上記燃料ノズル10から供給される燃
料と上記高圧空気とが燃焼器９内で混合燃焼され、その
高温燃焼ガスが矢印Ｇで示すように、スクロール11およ
びタービンノズル12を経て上記タービン２に供給され
て、このタービン２および遠心圧縮機１が一体回転さ
れ、排気が排気筒13より排出される。

14は減速機で、後方（図面上の左側）に長く延設された
上記タービン２の回転軸３に連動されており、出力軸15
を備えている。16は筒型軸受ハウジングで、上記遠心圧
縮機１のボス部４よりも小径に構成されており、その一
端が上記減速機14側で吸気路７の構成部材17に固定さ
れ、他端が上記遠心圧縮機１のボス部４に形成した孔4A
内に自由端となるように嵌入されている。

18および19は第１および第２のラジアル軸受で、第２図
で明示するように、上記筒型軸受ハウジング16と上記回
転軸３との間で軸方向に間隔を隔てた個所にそれぞれ介
在されている。このうち、第２の軸受19はオーバーハン
グ量をより小さくするために上記遠心圧縮機１のボス部
４よりも十分に小径に構成されている一方、第１の軸受
18は第２の軸受19よりも大径に構成されている。

上記筒型軸受ハウジング16の途中には第３図に示すよう
に、周方向に適当間隔を隔てて複数個の貫通孔16aが形
成され、これにより、筒型軸受ハウジング16にばね性を
付与して第１の軸受18を剛に、かつ第２の軸受19を柔に
支持している。

上記のような構成のオーバーハング形式のガスタービン
において、上記第１および第２の軸受18,19に対する潤
滑構造は次のように構成されている。

すなわち、上記タービン２の回転軸３の中心部には、第
２図で明示したように、潤滑油噴射ノズル29に対向させ
てその軸端面に開口する潤滑油供給通路20が形成され、
この潤滑油供給通路20の最奥部相当個所の回転軸３部分
には、上記第２の軸受19の軸方向の両側に上記潤滑油供
給通路20から遠心力により潤滑油を噴射する径方向の給
油孔21A,21Bが形成されている。

また、上記筒型軸受ハウジング16の上記第２の軸受19を
支持する内周面部分には、第４図に示すように、上記第
２の軸受19の軸方向の両側部を連通させるスプライン状
の軸方向溝22が周方向に断続的に形成されている。この
軸方向溝22は、例えばスプライン加工用の引抜きブロー
チにより加工される。

また、上記筒型軸受ハウジング16内には、この軸受ハウ
ジング16のばね性を損わないように、可撓性に富んだエ
ンジニアプラスチツク製の筒状カバー23が挿通されてい
るとともに、上記回転軸３の外側には一体回転可能な筒
部材24が嵌着されており、これら筒状カバー23と筒部材
24との間に環状の潤滑油通路が25が形成されている。

上記筒部材24の第２の軸受19に近い個所には上記筒状カ
バー23の内周面にほぼ密接して回転する大径部24Aが一
体に形成され、この大径部24Aの外周面に第５図で示す
ように、軸方向に対して傾斜する溝24Bを形成して、上
記第２の軸受19の両側に供給された潤滑油を矢印Ｃのよ
うに、通路25を経て第１の軸受18側に圧送し排出する軸
流形の排油ポンプ26が構成されている。

なお、第２図中の27はラビリンスシールで、このラビリ
ンスシール27の間隙を通過するシール空気が遠心圧縮機
１側から矢印Ｒ方向に向けて供給されるようになしてい
る。また、第１図中の28はマグネツトピツクアツプであ
る。

つぎに、上記構成の動作について説明する。

吸気路７およびインデユーサ６を経て遠心圧縮機１に外
気が供給されるとともに、この遠心圧縮機１で圧縮され
た高圧空気がデイフユーザ８を経て第１図の矢印Ａで示
すように流動して燃焼器９内に供給される。この燃焼器
９内には燃料ノズル10を介して燃料が供給されており、
この燃料と上記高圧空気とが燃焼器９内で混合燃焼さ
れ、その高温燃焼ガスが第１図の矢印Ｇで示すように、
スクロール11およびタービンノズル12を経てタービン２
に供給されることにより、タービン２および遠心圧縮機
１が高速で一体回転する。

このようなガスタービンの作動時において、上記タービ
ン２の回転軸３内の潤滑油供給通路20に潤滑油をノズル
29から吹込み供給すると、その潤滑油は上記回転軸３の
高速回転にともなう遠心力により、給油孔21A,21Bから
第２の軸受19の軸方向の両側部に噴射されて、この第２
の軸受19が十分に潤滑される。

上記潤滑油のうち、給油孔21Bを経て遠心圧縮機１側に
噴射された潤滑油は第２の軸受19を潤滑しながら、排油
ポンプ26による吸引力とラビリンスシール27の間隙を通
過して遠心圧縮機１側から矢印Ｒ方向に向けて供給され
るシール空気とにより、軸受ハウジング16の軸方向溝22
を通り、第２の軸受19の遠心圧縮機１側とは反対側に導
かれ、上記給油孔21Aを経て噴射された潤滑油とともに
環状の潤滑油通路25内を矢印Ｃ方向に向かつて圧送され
る。この圧送される潤滑油は第１の軸受18を潤滑しその
内部を貫通して減速機14内に導かれたのち、外部に排出
される。

ところで、上記第２の軸受19はオーバーハング形式であ
ることから、容積的に制限された個所に収納され、寸法
的に非常に小径のものが使用される。また、高速回転し
ているために、遠心圧縮機１側に噴射された潤滑油をそ
の内部に貫通させようとすると、通過抵抗が非常に大き
くなり、第２の軸受19の遠心圧縮機１側の空間部に潤滑
油が充満し、その結果、ラビリンスシール27の間隙を経
て遠心圧縮機１およびタービン２側への油漏れを生じる
ことになる。

しかし、上記実施例の構成によると、給油孔21Bを経て
第２の軸受19の遠心圧縮機１側に噴射された潤滑油を排
油ポンプ26の働きにより、軸受ハウジング16の軸方向溝
22を介してスムーズに第２の軸受19の反対側に導くとと
もに、第１の軸受18側に圧送することができるので、上
記のような油漏れを発生せず、全ての潤滑油を第１の軸
受18の潤滑に使用することができる。また、第１の軸受
18は第２の軸受19にくらべて容積的な制約が少ないこと
から、径の大きい軸受を使用することが可能で、油通過
抵抗は小さく、スムーズな潤滑および排油を行なうこと
ができる。

以上によって、潤滑性能を高め得るとともに、油漏れに
よるロスをなくして、潤滑油の消費量を必要最少限に抑
えることができる。

なお、上記実施例では、筒型軸受ハウジング16にばね性
を付与する手段として、複数個の貫通孔16aを形成した
が、その貫通孔の形成個所を薄肉にしてばね性をもたせ
てもよい。この場合は、筒状カバー23の使用を省くこと
も可能である。

［考案の効果］ 以上のように、この考案によれば、オーバーハング形式
にして、ガスタービン全体の小型化、軽量化を図ること
から、寸法的および容積的に厳しい制約を受け、また専
用のドレン孔を設けることができない条件下に設置され
る軸受部で、特に遠心圧縮機に近接して設置される第２
の軸受に対して、軸受ハウジングの内周面に形成した軸
方向溝と軸流形の排油ポンプとの組合わせにより、潤滑
油を非常に円滑に供給し所定の排出方向に流動させるこ
とができる。

これにより、小径で高速回転する第２の軸受に対する潤
滑性能を高めることができるとともに、油漏れによるロ
スもなくして、潤滑油の消費量を必要最少限に抑え、潤
滑効率の向上を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係るガスタービンの概略縦断面図、
第２図は軸受部潤滑構造を示す要部の拡大縦断面図、第
３図は第２図III-III線に沿う断面図、第４図は第２図I
V-IV線に沿う断面図、第５図は第２図Ｖ−Ｖ線に沿う断
面図、第６図は従来のガスタービンにおけるジエツト給
油方式の軸受部潤滑構造を示す要部の縦断面図、第７図
は従来の他のガスタービンの軸受部潤滑構造を示す要部
の縦断面図である。 １……遠心圧縮機、２……半径流タービン、３……回転
軸、４……ボス部、９……燃焼器、12……タービンノズ
ル、16……筒型軸受ハウジング、18……第１の軸受、19
……第２の軸受、20……潤滑油供給通路、21A,21B……
給油孔、22……軸方向溝、26……排油ポンプ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに背中合わせに配置されて一体回転す
   る遠心圧縮機および半径流タービンを備え、上記半径流
   タービンの回転軸に遠心圧縮機のボス部を嵌合させ、こ
   のボス部の径よりも小径の筒型軸受ハウジングと上記回
   転軸との間で軸方向に間隔を隔てた個所に第１および第
   ２の軸受を介在させてなるガスタービンにおいて、上記
   回転軸の中心部にその軸端面に開口する潤滑油供給通路
   を形成し、上記遠心圧縮機側の第２の軸受の軸方向の両
   側に上記潤滑油供給通路から遠心力により給油する径方
   向の給油孔を上記回転軸に設け、上記第２の軸受を支持
   する筒型軸受ハウジングの内周面には、この第２の軸受
   の軸方向の両側部を連通させる軸方向溝が形成されてい
   るとともに、上記給油孔から第２の軸受の両側に供給さ
   れた潤滑油を第１の軸受側へ圧送し排出する軸流形の排
   油ポンプを上記回転軸に取付けたことを特徴とするガス
   タービンの軸受部潤滑構造。