JPS6236121B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多重胴型タービンエンジンの軸間軸受
の遊隙調整装置に係る。

多重胴型タービンエンジンは、第二軸に対して
第一軸を回転式に支持し、かつ通常はこの第一軸
に取付けられた外輪とこの第二軸に取付けられた
内輪との間に挿入されたころ式のベアリングを含
む軸受を有する。さらに正確に言えば、外側に置
かれた第一軸は高圧胴の軸のジヤーナルより成る
ことができ、内側に置かれた第二軸は低圧胴の軸
のジヤーナルより成る。このタイプの軸受から満
足すべき機離を得るための試みとして、ベアリン
グの潤滑及び冷却に関して最も有効な方法が探求
されなければならない。

1969年１月24日付出願のフランス特許第
2001380号はこれらの解決法のいくつかを開示し
ている。この特許は第一の軸受が固定軸受の支え
面に対して圧縮機の軸を支持し、第二の軸受が送
風機の軸に支えられる短軸に対して前記圧縮機の
軸を支持するガスタービンエンジンに係る。潤滑
剤は共通区域からベアリングの内輪下側に穿設さ
れた３つのグループの軸方向溝に向つて供給さ
れ、前記内輪の径方向穿孔によつて上下様々な区
域に分配される。第二の軸受は第一の軸受のいく
つかの溝を介して潤滑剤の供給を受ける。

1973年11月23日付出願のフランス特許第
2208050号では別の解決法が提案されている。こ
の特許に説明されているように、ベアリングの内
輪の止めナツトはその内面に油が供給される円形
溝が刻設され、油はつぎに内輪に分配されてベア
リング部材の潤滑及び冷却を行ない、さらにここ
から外輪へ移動していく。

しかし、これらの従来の方法による軸受構造は
完全に満足できるものではなく、いくつかの未解
決の問題を残したままである。このことは高い性
能水準を要求し、苛酷な使用条件をもたらす多重
胴型タービンエンジンへの適用の場合に特に現わ
れてくる。従つて、軸受の周囲は遠心力及び熱に
よる膨張を受け、さらに多重胴型タービンエンジ
ン内で軸受が外側に配置された高圧胴の軸のジヤ
ーナルと内側に配置された低圧胴の軸のジヤーナ
ルとの間に取付けられている上記の適用に於いて
慎重な締付取付け及び公知の軸受潤滑及び冷却法
を適用しているにもかかわらず、かなりの遊隙が
最大回転状態での作動中に観測された。

当業者に公知の上記のタイプの軸受に適用可能
なその他の技術的解決法はさらにベアリング輪上
に形成される加圧油膜の利用によつて軸及びベア
リングの振動の減衰を得ることをも可能にする。
しかしこれらの解決法はまた、これらの軸受の機
械的耐性に極めて有害な作動中のあまりにも大き
すぎる遊隙の出現を防ぐには不充分であることが
判明している。

すなわち、高出力運転時における多重胴型ター
ビンエンジンの動作条件下において、外側軸及び
外輪は熱及び遠心力の作用下で外側に向かつて径
方向に膨張し、他方、内側軸及び内輪は回転速度
が遅くかつ温度が低いのであまり膨張せず、この
ような条件下では、軸間軸受の良好な作動を損う
遊びが形成される。

本発明の目的は、上述のような先行技術の有利
な点を維持した上で作動中の軸間軸受の遊隙を減
らし得る多重胴型タービンエンジンの軸間軸受の
遊隙調整装置を提供することにある。

本発明の前記目的は、多重胴型タービンエンジ
ンの軸間軸受の遊隙調整装置であつて、前記エン
ジンの高圧胴ジヤーナルに設けられた外輪と、前
記外輪に隣接して設けられており、前記外輪を冷
却するために冷却油を通過させる溝と、前記エン
ジンの低圧胴ジヤーナルに設けられた内輪と、前
記外輪を回転自在に支持するために前記内輪上に
設けられたローラと、前記ローラに対向して前記
内輪に配設されており、冷却油供給源に連通した
集油器と、前記内輪を貫通して前記集油器から前
記ローラに伸長しており、前記ローラに前記冷却
油を供給するための複数の孔と、前記高圧胴ジヤ
ーナルの中に前記エンジンの長手方向に沿つて形
成された第一の孔列と、前記高圧胴ジヤーナルの
中に前記エンジンの半径方向に沿つて形成されて
おり、前記冷却油が前記第一の孔列の中を流れる
ように前記第一の孔列を前記溝に連通する第二の
孔列と、前記内輪を加熱するために前記内輪の外
部から前記集油器に空気を通過させ、この空気を
前記集油器から前記内輪の外部に通過させる複数
の通路とからなることを特徴とする装置によつて
達成される。

本発明の多重胴型タービンエンジンの軸間軸受
の遊隙調整装置によれば、多重胴型タービンエン
ジンの高出力運転時に外輪を冷却油によつて冷却
して外輪の膨張量を減少させかつ内輪を空気によ
つて加熱して内輪の膨張量を増加させ得、その結
果軸間軸受の外側部分と内側部分との温度差を減
少させ得、軸間軸受の遊隙を調整し得る。

本発明のその他の特徴及び利点は添付図面を参
照した具体例に関する以下の説明からさらにくわ
しく理解される。

第１図は、多重胴型タービンエンジンの一部を
軸方向断面図で表わしており、高圧胴の軸のジヤ
ーナルである第一軸１と、低圧胴の軸のジヤーナ
ルである第二軸２が含まれている。この第二軸２
はタービンエンジンのハウジングに結合した軸受
の固定支持部材３に対して軸受４によつて回転可
能に保持されている。この第二軸２の先端のイン
ターナルチユーブ５には冷却油供給源としての遠
心分離式の油分離器６が取付けられている。この
油分離器６はオイルジエツト７とインターナルリ
ング８を含み、このリング８内に設けられた長手
方向の隔壁９はリング８内を２つのセクタを分け
ている。一方のセクタは、第二軸２に設けられた
第一の集油環１０及び軸受４に直角をなす穿孔１
１とを介して軸受４に連通しており、他方のセク
タは第一の集油環１０に隣接した第二の集油環１
２と第二軸２内に穿設された穿孔１３とによつて
第二軸２の外面上の第三の集油環１４に連通して
いる。第一軸１はまた本発明の遊隙調整装置を備
えた軸間軸受１５によつて第二軸２に対し回転可
能に支持されている。

第２図から第６図にさらに大きな縮尺で示した
軸間軸受１５はベアリング１６を含んでおり、こ
のベアリングのころ１７は外輪１８と内輪１９の
間にそれらがころがる軌道輪の間に挿入されてい
る。外輪１８は中間ケースに接することなく第一
軸１に直接的に取付けられ、その方法はタービン
エンジン内のガスの循環方向に対して下流側にお
いて第一軸１に止めナツト２０により固定される
というようになつている。このナツト２０は円形
溝２１を含む。内輪１９は第二軸２上に取付けら
れる。内輪１９は第二軸２と内輪１９との間に配
置された第三の集油環１４の位置に径方向の穿孔
２２を含み、さらにこの内輪１９はこの位置に第
６図に示すように２個のセクタ２４及び２個のセ
クタ２５に分割された４個のセクタをこの内輪１
９の内面上に形成する縦方向の隔壁２３を含んで
いる。

２個のセクタ２４は、第５図に示すように内輪
１９の径方向の穿孔２２に相対し、他の２個のセ
クタ２５は、第４図に示すように第二軸２の縦方
向の溝２６によつてベアリングのころ１７に直角
をなす内輪１９の下側の第二軸２の表面上にある
集油器としての第四の集油環２７と連通する。内
輪１９は第四の集油環２７の高さに、また第三の
集油環１４に関して説明した類似図面には示され
ていない方法でセクタを形成する縦方向の隔壁を
含んでいる。これらのセクタのうちあるものは第
四集油環２７からころ１７の支え面の方へ向かう
内輪１９内の径方向の穿孔２８につながつてい
る。第５図にさらに明らかに示すように、内輪１
９はその内側に前記の２グループのセクタにつな
がる縦方向のミリング部２９を含み、さらに径方
向の上流通路３０及び径方向の下流通路３１が、
軸間軸受１５に対してガス流の上流側にある上流
囲障３２及びガス流の下流側にある下流囲障３３
にそれぞれ通じている。内輪１９は、タービンエ
ンジン内のガスの流れ方向に対してその上流の先
端３４に、内輪１９の先端３４と外輪１８の上流
側の支持部材３６の間に形成されるラビリンスシ
ール３５を支持している。この支持部材３６は、
第４図に示すように軸受１５の上流囲障３２を閉
じ、外輪１８との接触面上に径方向の溝３７を含
み、第一軸１の内面３８は外輪１８に直角をなし
て配置された区域内に一連の縦方向の溝３９を含
む。これらの溝３９は第３図の具体例のように弓
形断面を有すると共に数にして十個あり、さらに
軸間軸受１５の外部におけるガス流の下流囲障３
３と共に第一軸１を溝３７及び穿孔４４を介して
横断する。本発明に従う具体例即ち前記の第一軸
１の内面３８は、また第２図に示すように一連の
弓形の溝４０を含む。これらの溝４０は、前記の
ナツト２０の円形溝２１に設けられた穿孔４１と
下流側で連通する。上流側ではこれらの溝４０は
縦方向に平行な一連の穿孔４３と径方向孔４２に
よつて連通する。これらに穿孔４３は軸受の外部
下流囲障３３内の第一軸１の下流先端４５の下流
側に達する。

第７図に示す本発明の変形具体例によれば、第
一軸１の縦方向の穿孔４３ａはタービンエンジン
のガス流の上流から下流へ向かう方向にエンジン
の中心軸から離れる方向にタービンエンジンの中
心軸に対して斜めに傾斜している。さらに第一軸
１の内面３８上に刻設された溝４０ａは螺旋形状
に配列されている。

次に、本発明に従う遊隙調整装置の機能をその
具体例について説明する。この装置が適用される
多重胴型タービンエンジンの軸間軸受については
先に説明した通りである。

潤滑油の油の供給はオイルジエツト７の付いた
遠心分離式の油分離器６によつて確実に行われ
る。このオイルジエツト７は油分離器６のリング
８に遠心分離式に油を送る。油分離器６の出口で
はオイルリング８は縦方向の隔壁９によつて２個
のセクタに分離され、油は一方のセクタと他方の
セクタとに分配される。図に示さない穿孔によつ
て、一方のセクタの油は第一の集油環１０に、他
方のセクタの油は第二の集油環１２に達する。こ
のようにして隔壁９によつて、また穿孔の口径選
定によつて油の流量が適宜に定められかつ油の分
配が確実に行われるような２つの油の流路が作ら
れる。第一の集油環１０を通る第一の流路は、第
二軸２の穿孔１１によつて軸受４に給油し、従つ
てこの軸受４の潤滑と冷却を確実に行う。第二の
集油環１２を通る第二の流路によつて供給される
油は、次の２つの主要機能を確実に果す。即ち、
軸間軸受１５の潤滑及びベアリング１６の冷却、
及び軸間軸受１５の遊隙調整である。

これら２つの機能を確実に行うために、軸間軸
受１５の油の流路はさらに２つの回路に分かれ
る。実際第二の集油環１２は第二軸２内に穿設さ
れた第三の集油環１４へ向かう穿孔１３を潤滑
し、この第三の集油環１４内では縦方向の隔壁２
３が油を４つのセクタ２４及び２５に分割し、こ
れらは次の２つの回路に給油する。即ち、軸間軸
受１５の第一の流路内では、油は溝２６によつて
セクタ２５から第四の集油環２７に運ばれ、そし
てここから径方向の穿孔２８によつて軸受１５の
ころ１７の支え面に達し、そして遠心分離法によ
つてさらにベアリングの外輪１８に達し、従つて
軸間軸受１５の潤滑とベアリング１６の冷却を確
実に行う。軸間軸受１５の第二の流路では、油は
セクタ２４からベアリングの内輪１９の径方向の
穿孔２２を通り遠心分離法によつてナツト２０の
円形溝２１に達し、さらに油はこのナツト２０の
穿孔４１を通つて第一軸１の縦方向の溝４０又は
螺旋状溝４０ａに入り、次に径方向の孔４２を通
り、第一軸１の内部を流れて平行な縦方向の穿孔
４３又は斜め方向の穿孔４３ａ内に達する。

第一軸１の内面３８に刻設される溝４０ａの形
状を螺旋状とする変形例ではころ１７が通過する
際外輪１８の受ける応力を減らすという利点があ
る。さらに、斜め方向の穿孔４３ａを設けるとい
う変形例では、これらの穿孔４３ａ内に沈積する
かも知れない金属粒子及び泥状体を取除くことを
可能ならしめる遠心力の場をここに作ることによ
つて冷却油の良好な循環を可能ならしめる。

油の戻りは、一方では第一軸１内を穿孔４３の
出口に流れた後、他方ではベアリング１６から出
て径方向の溝３７、縦方向の溝３９及び斜め方向
の穿孔４４を通過した後、軸間軸受１５の下流囲
障３３から、第１図に示すように外部囲障４７内
の回収用集油環の方へ第二軸２内に穿孔された通
路４６を通つて行なわれ、つぎにここから図示し
ていない公知の手段によつて油溜めの方へ送られ
る。

軸間軸受１５の遊隙調整は熱膨張の減少によつ
て得られる。実際、タービンエンジンの最大負荷
作動状態に於いて、高圧胴ジヤーナルとしての第
一軸１の著しい加熱が生じ、一方で低圧胴ジヤー
ナルとしての第二軸２の受ける温度上昇はあきら
かに大きくない。本発明に従う軸間軸受の遊隙調
整装置がなければ、軸間軸受の機械的耐性に極め
て有害な過剰遊隙の出現は高圧ジヤーナル側の軸
受外側部分と低圧ジヤーナル側の軸受内側部分と
の間に存在する温度差に起因することになる。大
直径の通路による高圧胴ジヤーナル内の冷却油の
流れは、流量が比較的大きく、本発明の係る装置
により得られる軸受の幅全体に及び、高圧胴ジヤ
ーナルを十分に冷却し得る。従つて軸間軸受の外
側部分と内側部分の間のタービンエンジンの最大
負荷作動状態に於ける温度差を減少し得る。この
結果は本発明に従う軸間軸受の遊隙調整装置によ
りさらに強まる効果を上げ得る。即ち、空気の流
れが遊隙調整装置内で他の冷却剤として利用され
る。第５図から明らかなように、軸間軸受の温度
より高い温度の空気は、軸間軸受１５の加熱され
る部分即ちベアリング１６の冷却のために、上流
のラビリンスシール３５に生じる漏れによつて導
入され、上流通路３０及び縦方向の上流ミリング
部２９を通つて内輪１９の外部から第４の集油環
２７に導入され、次に縦方向の下流ミリング部２
９及び下流通路３１を通つて内輪１９の外部に放
出される。このようにしてこの空気は内輪１９の
再加熱をもたらし、軸受の内側部分が外側部分に
対して温度が低いタービンエンジンの作動中の軸
受の遊隙を減少させ得る。

具体例に従い以上説明した軸間軸受の遊隙調整
装置は勿論その他のさまざまな適用が可能であ
り、さらにそのさまざまな方法の具体例は当業者
の理解の範囲内のものである。これらの変形具体
例についてはくわしく説明しないが、特に以下の
ような二、三の特徴が注目されよう。即ち、上流
側のラビリンスシール３５が軸受のベアリングの
内輪の上流側止めナツトに支持されてもよく、こ
の内輪は例えばベアリングの内側ケース内に含ま
れてもよく、ベアリングがベアリングの外側ケー
ス内に含まれてもよく、例えば第一軸内の油の流
れと結合した油の流れが同じくこのケース内に設
けられてもよく、この油の流れの方式の具体例に
於いては、ベアリング潤滑用の戻りは前記の外部
ケースを介して行なわれてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による軸受の遊隙調整装置の
軸方向断面図、第２図は、第１図に示した装置の
拡大軸方向断面図、第３図は、第４図に示した装
置の３−３線部分断面図、第４図は、第３図の４
−４線断面図、第５図は、第２図と類似の装置の
別の面による軸方向断面図、第６図は、第２図の
装置の６−６線部分断面図、及び第７図は、第２
図と類似の装置の変形具体例を示す説明図であ
る。１……第一軸、２……第二軸、３……固定支
持部材、４……軸受、５……インターナルチユー
ブ、６……油分離器、７……オイルジエツト、１
３……穿孔、１４……油溜め、１５……軸間軸
受、１７……ころ、１８……外輪、１９……内
輪、４０……溝、４１，４３……穿孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多重胴型タービンエンジンの軸間軸受の遊隙
   調整装置であつて、前記エンジンの高圧胴ジヤー
   ナルに設けられた外輪と、前記外輪に隣接して設
   けられており、前記外輪を冷却するために冷却油
   を通過させる溝と、前記エンジンの低圧胴ジヤー
   ナルに設けられた内輪と、前記外輪を回転自在に
   支持するために前記内輪上に設けられたローラ
   と、前記ローラに対向して前記内輪に配設されて
   おり、冷却油供給源に連通した集油器と、前記内
   輪を貫通して前記集油器から前記ローラに伸長し
   ており、前記ローラに前記冷却油を供給するため
   の複数の孔と、前記高圧胴ジヤーナルの中に前記
   エンジンの長手方向に沿つて形成された第一の孔
   列と、前記高圧胴ジヤーナルの中に前記エンジン
   の半径方向に沿つて形成されており、前記冷却油
   が前記第一の孔列の中を流れるように前記第一の
   孔列を前記溝に連通する第二の孔列と、前記内輪
   を加熱するために前記内輪の外部から前記集油器
   に空気を通過させ、この空気を前記集油器から前
   記内輪の外部に通過させる複数の通路とからなる
   ことを特徴とする装置。 ２ 前記第一の孔列の夫々が、少なくとも前記外
   輪の前記長手方向に沿つた長さに等しい長さを有
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の装置。 ３ 前記第一の孔列の夫々が前記エンジンの後部
   に向つて前記エンジンの中心軸から離れるように
   前記長手方向に対して傾斜していることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載の装置。 ４ 前記第一の孔列の夫々が前記長手方向に平行
   であることを特徴とする特許請求の範囲第２項に
   記載の装置。 ５ 前記溝が直線状であると共に前記長手方向に
   平行であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項から第４項のいずれかに記載の装置。 ６ 前記溝が螺旋形状であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載
   の装置。 ７ 前記空気が、前記ローラに関して前記エンジ
   ンの前部において前記高圧胴ジヤーナルと前記低
   圧胴ジヤーナルとの間をシールするラビリンスシ
   ールを通過した空気からなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項から第６項のいずれかに記載
   の装置。 ８ 前記内輪に他の集油器が設けられており、前
   記他の集油器には、前記内輪を貫通して前記他の
   集油器から前記内輪の外部に伸長しており、前記
   溝に前記冷却油を分配するための複数の他の孔
   と、前記内輪を貫通して前記他の集油器から前記
   集油器に伸長しており、前記集油器に前記冷却油
   を分配するための複数の他の孔列とが接続されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項から
   第７項のいずれかに記載の装置。