KR101726119B1

KR101726119B1 - 회전축 지지 구조 및 회전 기계

Info

Publication number: KR101726119B1
Application number: KR1020157026182A
Authority: KR
Inventors: 에이이치 츠츠미; 다카히로 곤도
Original assignee: 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2017-04-11
Also published as: DE112013006892B4; WO2014155798A1; US9945291B2; KR20150119440A; JP2014196788A; CN105051387B; JP6037916B2; DE112013006892T5; US20160053687A1; CN105051387A

Abstract

윤활유가 다른 기기에 영향을 주는 것을 억제할 수 있는 회전축 지지 구조 및 회전 기계를 제공하는 것이다. 회전축 지지 구조(저널 베어링 기구)(30) 및 이것을 갖는 회전 기계는 회전축(20)을 지지하며, 회전축(20)과 대면하는 면에 직접 윤활 방식에 의해 윤활유(L)가 공급되며, 회전축(20)과 사이드 플레이트(55, 56)의 사이의 간극으로부터 배출된 윤활유(L)의 미스트를 회수하는 흡인 기구를 보유하는 캐비티(32) 내에 배치된 베어링(저널 베어링)(50)과, 베어링(50)의 회전축의 축 방향의 단면측에, 또한 회전축의 연직 방향 상측에 배치된 적어도 하나의 비산 방지판(52, 54)을 갖는다.

Description

회전축 지지 구조 및 회전 기계{ROTATING SHAFT SUPPORT STRUCTURE AND ROTARY MACHINE}

본 발명은 회전축을 래디얼 방향으로 지지하는 회전축 지지 구조 및 회전 기계에 관한 것이다.

가스 터빈, 증기 터빈 등의 회전 기계는 회전축을 회전시키는 기구이다. 이러한 회전축을 갖는 회전 기계에서는, 래디얼 방향의 힘을 받고, 래디얼 방향의 위치를 규제하기 위해서 저널 베어링(래디얼 베어링)을 마련하고 있는 것이 있다(특허문헌 1 참조).

여기서, 특허문헌 1에 기재된 저널 베어링은, 회전축의 회전 시에 로터와 스테이터 사이의 저항을 저감하기 위해서, 직접 윤활 방식에 의해 베어링 패드의 표면에 직접 윤활유를 공급하는 기구를 구비하고 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 윤활유 미스트를 회수하는 기구로서, 베어링 커버와 베어링 커버로 형성된 캐비티 내의 공기를 배출하기 위한 덕트를 마련하는 것이 기재되어 있다.

베어링의 윤활 방식에 있어서의 직접 윤활 방식이란, 베어링 패드의 표면에 급유 노즐 등을 이용하여 직접 윤활유를 공급하고, 축 방향으로 배유하는 방법이다. 이 방식에 의한 회전축 회전의 윤활유의 흐름을 도 13 및 도 14를 이용하여 설명한다. 도 13은 회전축의 축 방향에서 본 윤활유의 흐름도를 도시한다. 도 14는 회전축의 직경 방향에서 본 윤활유의 흐름도를 도시한다. 윤활유는, 회전 기계에 조립된 도시되어 있지 않는 윤활유 순환 기구에 배치된 공급 펌프로부터 배관을 거쳐서 베어링 기구에 공급된다.

도 13은 일 예로서 저널 베어링의 회전축의 축 방향에서 본 단면도를 도시하고 있다. 베어링(150)은 상부 캐리어 링(161a)과, 하부 캐리어 링(161b)을 갖는 캐리어 링(161)과, 캐리어 링(161)의 회전축(20) 측에 배치된 상부 베어링 패드(163)와, 하부 베어링 패드(164)와, 급유 노즐(166)을 갖는다. 윤활유(L)는 베어링(150)의 하부 캐리어 링(161b)에 마련된 오일 공급 구멍(167)으로부터 오일 통로(165)에 공급되며, 하부 캐리어 링(161b) 내의 회전축(20)의 둘레 방향에 마련된 오일 통로(165)를 지나, 하부 베어링 패드(164)에 배치된 급유 노즐(166)로부터 회전축(20)의 표면에 배출된다. 급유 노즐(166)은 둘레 방향에 복수 배치되어 있다.

도 14에 도시하는 바와 같이, 급유 노즐(166)로부터 회전축(20)의 표면과 베어링(150)의 내주면의 사이의 간극에 배출된 윤활유(L)는 회전축(20)의 표면을 따라서 축 방향의 상류측 및 하류측으로 흐른다. 베어링(150)의 축 방향의 양단은 회전축 주위의 전체 둘레가 사이드 플레이트(155, 156)로 덮여 있다. 윤활유(L)는 사이드 플레이트(155, 156)와 회전축(20)의 표면의 간극으로부터 베어링이 배치된 베어링 커버 내의 캐비티 내에 배출된다. 캐비티는, 베어링 커버로부터 외부로 윤활유의 오일 미스트 등이 누출되지 않도록, 윤활유 순환 기구로부터 흡인되며, 감압 상태에서 보지되어 있다. 베어링(150)으로부터 배출된 윤활유(L)는 캐비티 내의 바닥부에 오일 드레인(DR)으로서 저류되며, 윤활유 순환 기구로 되돌려 순환 사용된다. 또한, 캐비티 중의 오일 미스트는 캐비티 내에 설치된 흡인구를 갖는 흡인 기구에 의해 흡인되며, 회수된다.

일본 특허 공개 제 2010-203481 호 공보 일본 특허 공개 제 2005-240691 호 공보

그런데, 도 14에 도시하는 바와 같이, 베어링으로부터 배출된 윤활유는 사이드 플레이트(155, 156)와 회전축의 간극으로부터 캐비티에 배출되지만, 회전축(20)이 고속으로 회전하고 있는 경우, 배출된 윤활유(L)는 오일 드레인(DR)과 캐비티의 바닥부에 유하시키지 못하고, 회전축(20)의 고속 회전과 함께 회전축(20)의 주위를 따라서 돌며, 원심력에 의해 회전축에 직교하는 직경 방향으로 비산되는 현상이 발생한다. 즉, 윤활유가 사이드 플레이트(155, 156)로부터 배출된 직후에, 원심력에 의해 사이드 플레이트(155, 156)의 측벽을 따라서 직경 방향의 외측 방향을 흐르고, 사이드 플레이트(155, 156)의 단부의 전체 둘레로부터 캐비티 중에 비산된다. 캐비티의 상방으로 비산된 비말 오일(SL)의 일부가 흡인구에 유입되고, 흡인 기구를 폐색시켜, 회전 기계의 운전을 할 수 없게 될 우려가 있다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하는 것이며, 윤활유의 비산에 의한 폐색 등을 회피하고, 윤활유가 흡인 기구 등의 다른 기기에 영향을 주는 것을 억제하여, 장기간에 걸쳐서 안정되게 운전할 수 있는 회전축 지지 구조 및 회전 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회전축 지지 구조는, 회전축을 지지하며, 상기 회전축과 대면하는 면에 직접 윤활 방식에 의해 윤활유가 공급되며, 상기 회전축으로부터 누설된 상기 윤활유의 미스트를 회수하는 흡인 기구를 보유하는 캐비티 내에 배치된 베어링과, 상기 베어링의 상기 회전축의 축 방향의 단면측에, 또한 상기 회전축의 연직 방향 상측에 배치된 적어도 하나의 비산 방지판을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 비산 방지판에 의해, 베어링과 회전축의 사이로부터 축 방향으로 배출된 윤활유가 연직 방향 상측으로 비산되는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 윤활유에 의한 폐색 등의 다른 기기에 영향을 주는 것을 억제할 수 있어서, 회전 기계를 장기간에 걸쳐서 안정되게 운전할 수 있다.

본 발명의 회전축 지지 구조에서는, 상기 비산 방지판은 상기 베어링에 고정되어도 좋다.

본 발명에 의하면, 비산 방지판을 간단하게 장착할 수 있으며, 또한 베어링에 대하여, 소망의 위치에 설치하기 쉬워진다.

본 발명의 회전축 지지 구조는, 2개의 비산 방지판을 구비하고, 1개의 비산 방지판이 상기 베어링의 상기 회전축의 축 방향의 한쪽의 단면측에 배치되며, 다른 1개의 비산 방지판이 상기 베어링의 상기 회전축의 축 방향의 다른쪽의 단면측에 배치되어도 좋다.

본 발명에 의하면, 베어링의 축 방향의 양단에 비산 방지판을 마련함으로써, 윤활유가 비산되는 것을 보다 억제할 수 있다.

본 발명의 회전축 지지 구조에서는, 상기 비산 방지판은, 상기 회전축의 직경 방향 내측의 단면에, 직경 방향 내측을 향함에 따라서, 축 방향에 있어서 상기 베어링으로부터 멀어지는 방향으로 경사진 경사부를 가져도 좋다.

따라서, 연직 방향 하측에 윤활유를 안내할 수 있어서, 윤활유가 비산되는 것을 보다 억제할 수 있다.

본 발명의 회전축 지지 구조에서는, 상기 비산 방지판은, 상기 회전축의 접선을 회전 방향을 따른 방향으로 연장한 경우, 수평 방향 또는 수평 방향보다 연직 방향 상측으로 경사진 접선과, 경사부의 내주면이 형성하는 내주 영역이, 축 방향에서 비산 방지판을 보아, 중첩되도록 배치되어 있어도 좋다.

따라서, 윤활유가 연직 방향 상측으로 비산되는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.

본 발명의 회전축 지지 구조에서는, 상기 베어링은 저널 베어링이어도 좋다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회전 기계는 상기 어느 하나에 기재된 회전축 지지 구조를 갖는다.

본 발명에 의하면, 다른 기기에 영향을 주는 것을 억제할 수 있어서, 회전 기계를 장기간에 걸쳐서 안정되게 운전시킬 수 있다.

본 발명의 회전축 지지 구조 및 회전 기계에 의하면, 비산 방지판에 의해, 베어링과 회전축의 사이부터 축 방향으로 배출된 윤활유가 연직 방향 상측으로 비산되는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 윤활유를 연직 방향 하측으로 떨어뜨릴 수 있어서, 다른 기기에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 회전 기계를 장기간에 걸쳐서 안정되게 운전할 수 있다.

도 1은 회전축 지지 구조의 일 실시예인 저널 베어링 기구를 구비하는 가스 터빈의 개략 구성을 도시하는 모식도이다.
도 2는 본 실시예의 저널 베어링 기구의 회전축의 직경 방향에서 본 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 실시예의 저널 베어링 기구의 회전축의 축 방향에서 본 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 실시예의 저널 베어링 기구의 회전축의 직경 방향에서 본 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 실시예의 한쪽의 비산 방지판의 개략 구성을 도시하는 정면도이다.
도 6은 도 5의 A-A선 단면도이다.
도 7은 도 5의 B-B선 단면도이다.
도 8은 본 실시예의 다른쪽의 비산 방지판의 개략 구성을 도시하는 정면도이다.
도 9는 도 8의 C-C선 단면도이다.
도 10은 본 실시예의 비산 방지판의 기능을 설명하는 설명도이다.
도 11은 본 실시예의 비산 방지판의 기능을 설명하는 설명도이다.
도 12는 본 실시예의 비산 방지판의 기능을 설명하는 설명도이다.
도 13은 회전축의 축 방향에서 본 윤활유의 흐름도를 도시한다.
도 14는 회전축의 직경 방향에서 본 윤활유의 흐름도를 도시한다.

이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 회전축 지지 구조의 매우 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니며, 또한 실시예가 복수 있는 경우에는, 각 실시예를 조합하여 구성하는 것도 포함하는 것이다. 본 실시예에서는, 매우 바람직한 실시예로서, 회전 기계를 가스 터빈으로 한 경우로 하여 설명하지만, 가스 터빈 이외의 회전 기계, 예를 들면 증기 터빈이나, 각종 원동기 및 펌프 등에 이용할 수 있다. 본 실시예의 회전축 지지 구조는 장치 구성이 커지는 가스 터빈에 이용하는 경우에 의해 매우 바람직한 효과를 얻을 수 있다.

실시예

도 1은 회전축 지지 구조의 일 실시예인 저널 베어링 기구를 구비하는 가스 터빈의 개략 구성을 도시하는 모식도이다. 가스 터빈(10)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 압축기(12)와, 연소기(14)와, 터빈(16)과, 베어링 장치(18)와, 베어링 장치(19)와, 회전축(20)을 갖는다. 가스 터빈(10)의 각 부(部)는 케이싱(24)의 내부에 배치되어 있다. 가스 터빈(10)은 압축기(12)의 일부와 터빈(16)의 일부가 회전축(20)에 고정되며, 회전축(20)과 함께 회전한다. 압축기(12)는 공기를 도입하고 압축한다. 압축기(12)에서 압축된 공기는 연소기(14)에 공급된다. 연소기(14)는 압축기(12)로 압축된 공기에 연료를 혼합하고 연소 가스(G)를 발생시킨다.

터빈(16)은, 연소기(14)에서 발생한 연소 가스(G)를 그 내부에 도입하고 팽창시켜서 회전축(20)에 마련된 동익(22)에 불어넣는 것에 의해, 연소 가스(G)의 열 에너지를 기계적인 회전 에너지로 변환하여 동력을 발생시킨다.

구체적으로는, 터빈(16)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 회전축(20)과, 회전축(20) 측에 마련된 복수의 동익(22)과, 회전축(20) 및 동익(22)을 수용하는 케이싱(24)과, 케이싱(24) 측에 고정된 복수의 정익(26)을 구비한다. 터빈(16)은, 동익(22)과 정익(26)이, 회전축(20)의 축 방향으로 교대로 배열되어 있다. 동익(22)은, 연소기(14)로부터 분사되며 회전축(20)의 축 방향으로 흐르는 연소 가스(G)에 의해서 회전축(20)을 회전시킨다. 회전축(20)의 회전 에너지는, 회전축(20)에 연결된 기구, 예를 들면 발전기에 의해 취출된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 터빈(16)으로부터 압축기(12)를 보는 측(도 1의 지면 상에서 좌측)을 상류측이라 부르고, 압축기(12) 측으로부터 터빈(16)을 보는 측(도 1의 지면 상에서 우측)을 하류측이라 부른다. 또한, 회전축(20)이 연신하는 방향을 축 방향이라 부르고, 축 방향으로 직교하는 방향을 직경 방향이라 부른다. 또한, 회전축(20)의 축 중심(P)이 연신하는 방향을 수평 방향이라 부른다. 또한, 수평면에 대하여 수직인 방향을 연직 방향이라 부른다.

베어링 장치(18)는 회전축(20)의 압축기(12)보다 상류측에 배치되어 있다. 베어링 장치(18)는 저널 베어링 기구(30)와, 스러스트 베어링 기구(40)와, 윤활유 순환 기구(41)와, 흡인 기구(48)를 갖는다. 저널 베어링 기구(30)는 케이싱(24)에 고정되어 있으며, 회전축(20)의 직경 방향의 하중을 받으며, 케이싱(24)에 대한 회전축(20)의 직경 방향의 이동을 규제한다. 스러스트 베어링 기구(40)는 케이싱(24)에 고정되어 있으며, 회전축(20)의 축 방향의 하중을 받으며, 케이싱(24)에 대한 회전축(20)의 축 방향의 이동을 규제한다. 윤활유 순환 기구(41)는 저널 베어링 기구(30)와 스러스트 베어링 기구(40)에 윤활유를 공급하고, 회수하여, 윤활유를 순환시킨다. 또한, 흡인 기구(48)는 저널 베어링 기구(30)를 수용하는 베어링 커버(31)에 의해 형성되는 공간(캐비티(32))의 공기를 흡인하고, 윤활유의 오일 미스트를 회수하기 위해서 마련된다. 윤활유 순환 기구(41)에는, 도시되어 있지 않은 배기 팬 등이 마련되며, 공간 내의 공기를 흡인하여, 공간 내를 감압하로 유지하고 있다. 흡인 기구(48)로부터 윤활유 순환 기구(41)로 이송된 공기 중에 포함된 오일 미스트는 공기 중으로부터 분리되며, 저널 베어링으로 회수된 오일 드레인(DR)과 함께 윤활유 순환 기구(41) 내에 저류된다. 회수된 윤활유(L)는 도시되어 있지 않는 공급 펌프에서 베어링 기구에 가압 공급된다. 이것에 의해, 흡인 기구(48)는 저널 베어링 기구(30)에 형성된 공간 내의 공기에 혼입된 윤활유의 미스트를 회수하고, 윤활유 순환 기구(41)로 되돌릴 수 있다. 흡인 기구(48)에 의해, 공간 내의 공기를 흡인하는 것에 의해, 공간 내가 항상 감압하로 유지되며, 오일 미스트가 베어링 커버로부터 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.

베어링 장치(19)는 회전축(20)의 터빈(16) 측의 단부에 마련되어 있다. 베어링 장치(19)는 저널 베어링 기구(30)와, 윤활유 순환 기구(42)와, 흡인 기구(49)를 갖는다. 저널 베어링 기구(30)는 케이싱(24)에 고정되어 있으며, 회전축(20)의 직경 방향의 하중을 받으며, 케이싱(24)에 대한 회전축(20)의 직경 방향의 이동을 규제한다. 윤활유 순환 기구(42)는 저널 베어링 기구(30)에 윤활유를 공급하고, 회수하여, 윤활유를 순환시킨다. 흡인 기구(49)는 흡인 기구(48)와 동일한 기능을 구비하며, 저널 베어링 기구(30)에 형성된 캐비티(32) 내의 공기를 흡인하는 것에 의해, 오일 미스트가 저널 베어링의 캐비티(32)로부터 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다. 가스 터빈(10)은 이상과 동일한 구성이며, 베어링 장치(18, 19)가 회전축(20)을 케이싱(24)에 대하여 지지하고 있다.

다음에, 도 2 내지 도 12를 이용하여, 회전축을 지지하는 회전축 지지 구조의 일 예인 저널 베어링 기구(30)에 대해 설명한다. 또한, 본 실시예에서는, 베어링 장치(18)의 저널 베어링 기구(30)에 대해 설명하지만, 베어링 장치(19)의 저널 베어링 기구(30)도 마찬가지의 구성으로 하는 것이 바람직하다. 우선, 도 1 및 도 2를 이용하여, 저널 베어링 기구(30)의 개략 구성에 대해 설명한다. 도 2는 본 실시예의 저널 베어링 기구의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.

저널 베어링 기구(30)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 주위가 케이싱(24)으로 둘러싸여 있다. 저널 베어링 기구(30)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 베어링 커버에 둘러싸여 배치되어 있으며, 저널 베어링(50)과, 사이드 플레이트(55, 56)와, 비산 방지판(52, 54)을 갖는다. 저널 베어링(50)을 수용한 베어링 커버(31)로 둘러싸인 공간은 캐비티(32)를 형성하고 있다.

저널 베어링(베어링)(50)은 회전축(20)의 외주에 배치되며, 내주면이 회전축(20)과 대면하고 있다. 저널 베어링(50)은 케이싱(24)에 고정되어 있다. 저널 베어링(50)은 윤활유 순환 기구(41)로부터 윤활유(L)가 공급된다. 저널 베어링(50)은 공급된 윤활유(L)에 의해 회전축(20)과의 사이에 윤활유 막을 형성한다. 공급된 윤활유는 저널 베어링과 회전축(20)의 사이의 간극으로부터 오일 드레인(DR)으로서 배출되며, 기본적으로 회전축(20)으로부터 연직 방향 아래로 낙하되고, 캐비티(32)의 바닥에 저류된다. 회수된 오일 드레인(DR)은, 윤활유 순환 기구(41)로 회수된 오일 미스트와 함께, 재순환, 재사용된다. 또한, 사이드 플레이트(55, 56)는 회전축(20)의 회전의 저널 베어링(50)의 사방을 축 방향으로부터 덮도록, 저널 베어링(50)의 축 방향의 양단에 장착되어 있다.

비산 방지판(52)은 저널 베어링(50)의 축 방향의 상류측, 즉 스러스트 베어링 기구(40) 측의 면에 고정되어 있다. 비산 방지판(54)은 저널 베어링(50)의 축 방향의 하류측의 면에 고정되어 있다. 또한, 비산 방지판(52, 54)의 형상, 기능에 대해서는, 후술한다. 다음에, 흡인 기구(48)는, 저널 베어링(50)이 배치되어 있는 캐비티(32) 내에서, 저널 베어링(50)의 연직 방향 상측의 공간 내에, 흡인구(48a)가 형성되어 있다. 또한, 흡인구(48a)의 위치는, 직경 방향에서는 저널 베어링(50)의 외주측에서, 축 방향에서는 저널 베어링(50)의 축 방향 두께의 중간의 캐비티(32) 내가 바람직하다. 이 위치이면, 비말 오일(SL)이 직접 흡인구(48a)에 유입될 우려는 없다.

다음에, 도 3 및 도 4를 이용하여, 저널 베어링(50)에 대해 개략 구조를 설명한다. 도 3은 본 실시예의 직접 윤활 방식이 적용된 저널 베어링(50)의 개략 구성을 도시하는 정면도이다. 저널 베어링(50)은 틸팅 패드 저널 베어링이며, 캐리어 링(61)과, 상부 베어링 패드(63)와, 하부 베어링 패드(64)와, 급유 노즐(66)을 갖는다.

베어링의 하우징인 캐리어 링(61)은 상부 캐리어 링(61a)과, 하부 캐리어 링(61b)으로 이루어진다. 상부 캐리어 링(61a)과, 하부 캐리어 링(61b)은 볼트 체결 등으로 연결되어 있다. 상부 베어링 패드(63)는, 외주면이 상부 캐리어 링(61a)의 내주면에 접하고 있다. 하부 베어링 패드(64)는, 그 외주면이 하부 캐리어 링(61b)의 내주면에 접하며, 직경 방향의 내측에 배치되어 있다.

상부 베어링 패드(63)와 하부 베어링 패드(64)에는, 둘레 방향의 양단부 및 중간부의 내주면측에 복수의 급유 노즐(66)이 마련되어 있다. 각각의 급유 노즐(66)은 축 방향으로 회전축에 평행하게 배치되어 있다. 하부 캐리어 링(61b)에는, 저널 베어링(50)에 윤활유를 공급하기 위해, 오일 공급 구멍(67)이 마련되어 있다. 또한, 오일 공급 구멍(67)은 상부 캐리어 링(61a) 및 하부 캐리어 링(61b)의 내주측의 둘레 방향으로 천공된 오일 통로(65)에 접속되어 있다. 또한, 오일 통로(65)는 직경 방향의 내방측에 분기되며 급유 노즐(66)에 연통되어 있다. 급유 노즐(66)은, 회전축(20)의 내주면측에, 복수의 개구를 갖고 있다. 또한, 상술의 구조는 직접 윤활 방식의 저널 베어링의 구조의 일 예이며, 직접 윤활 방식의 저널 베어링이면, 다른 공지의 구조여도 좋으며, 예를 들면 특허 문헌 1에 나타내는 구조여도 좋다.

다음에, 도 2에 부가하여, 도 5 내지 도 12를 이용하여, 비산 방지판(52, 54)에 대해 설명한다. 도 5는 본 실시예의 한쪽의 비산 방지판의 개략 구성을 도시하는 정면도이다. 도 6은 도 5의 A-A선 단면도이다. 도 7은 도 5의 B-B선 단면도이다. 도 8은 본 실시예의 다른쪽의 비산 방지판의 개략 구성을 도시하는 정면도이다. 도 9는 도 8의 C-C선 단면도이다. 도 10 내지 도 12는 각각 본 실시예의 비산 방지판의 기능을 설명하는 설명도이다.

비산 방지판(52)은, 도 2 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 저널 베어링(50)에 대하여 축 방향의 상류측에 배치되며, 내경이 회전축(20)보다 크고, 외경이 저널 베어링(50)의 외경과 대략 동일한 링 형상의 부재이다. 또한, 비산 방지판(52)은, 회전축(20)의 축 주위의 방향(회전 방향)에 있어서, 반원(180도)분으로 절단한 형상이다. 즉, 비산 방지판(52)은 회전 방향에 있어서의 배치 영역이 전체 둘레의 절반이 된다. 비산 방지판(52)은 회전 방향에서의 2개의 단면(79)을 연결한 선이 수평 방향에 대하여 경사진 상태에서 저널 베어링(50)의 연직 방향 상측 부분을 덮고 있다. 구체적으로는, 2개의 단면(79)을 축 방향의 상류측에서 본 경우, 수평 방향으로 회전 방향에 대하여 역 방향으로 일정 각도 회전시킨 상태가 된다.

비산 방지판(52)은, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 직경 방향 외측의 환상 판재 부분이 기부(70)가 되며, 저널 베어링(50)과 접촉되어 있다. 비산 방지판(52)은, 기부(70)보다 직경 방향 내측의 부분이, 기부(70)에 대하여 경사진 경사부(72)가 된다. 경사부(72)는, 직경 방향 내측을 향함에 따라서, 기부(70)가 고정되어 있는 저널 베어링(50)으로부터 축 방향으로 멀어지는 방향으로 경사져 있다. 경사부(72)의 회전축(20)에 대면하는 측의 내주면(72a)은 기부(70)의 내주단(70a)에 연접하고 있다. 또한, 경사부(72)의 축 방향 상류측의 선단에는, 예각 형상의 선단부(72b)가 형성되어 있다.

또한, 비산 방지판(52)은, 도 5 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 회전 방향의 후방측에 있어서, 수평 방향으로 돌기부(74)가 마련되어 있다. 돌기부(74)는, 기부(70) 및 경사부(72)의 저널 베어링(50)과 접촉하고 있는 면은 축 방향의 반대측의 면에 배치되어 있으며, 기부(70)의 면으로부터 회전축(20)의 축 방향으로 돌출되어 있다. 또한, 돌기부(74)는 기부(70)의 직경 방향 외측의 단부보다 더욱 직경 방향의 외측으로 돌출되어 있다. 또한, 비산 방지판(52)은, 기부(70)에 비산 방지판(52)을 저널 베어링(50)에 체결하기 위한 볼트를 삽입하는 볼트 구멍(78)이 복수 마련되어 있다.

비산 방지판(54)은, 도 2 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 저널 베어링(50)에 대하여 축 방향의 하류측에 배치되며, 내경이 회전축(20)보다 크고, 외경이 저널 베어링(50)의 외경과 대략 동일한 링 형상의 부재이다. 또한, 비산 방지판(54)은, 회전축(20)의 축 주위의 방향(회전 방향)에서, 반원(180도)분으로 절단한 형상이다. 즉, 비산 방지판(54)도 회전 방향에 있어서의 배치 영역이 전체 둘레의 절반이 된다. 비산 방지판(54)은, 회전 방향에서의 2개의 단면(89)을 연결한 선이, 수평 방향에 대하여 경사진 상태에서 저널 베어링(50)의 연직 방향 상측 부분을 덮고 있다. 구체적으로는, 2개의 단면(89)을 축 방향의 하류측에서 본 경우, 수평 방향으로 회전 방향에 대하여 역방향으로 일정 각도 회전시킨 상태가 된다. 따라서, 비산 방지판(54)은, 축 방향에서 본 경우에, 회전 방향에 있어서의 배치 위치가 비산 방지판(52)과 중첩된다.

비산 방지판(54)은 기본적인 단면 형상이 비산 방지판(52)과 동일한 형상이 된다. 구체적으로는, 비산 방지판(54)은 기본적인 단면 형상이 도 6에 도시하는 A-A선 단면과 마찬가지의 형상이 된다. 비산 방지판(54)은 직경 방향 외측의 환상 판재 부분이 기부(80)가 되며, 저널 베어링(50)과 접촉하고 있다. 비산 방지판(54)은, 기부(80)보다 직경 방향 내측의 부분은, 기부(80)에 대하여 경사진 경사부(82)가 된다. 경사부(82)는, 직경 방향 내측을 향함에 따라서, 기부(80)가 고정되어 있는 저널 베어링(50)으로부터 축 방향으로 멀어지는 방향으로 경사져 있다. 경사부(82)의 형상은 경사부(72)와 실질 동일한 형상이다.

또한, 비산 방지판(54)은, 도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 연직 방향의 가장 하측이 되는 위치에 돌기부(84)가 마련되어 있다. 돌기부(84)는, 기부(80) 및 경사부(82)의 저널 베어링(50)과 접촉하고 있는 면과는 축 방향의 반대측의 면에 배치되어 있으며, 기부(80)의 면으로부터 회전축(20)의 축 방향으로 돌출되어 있다. 또한, 비산 방지판(54)은, 기부(80)에 비산 방지판(54)을 저널 베어링(50)에 체결하기 위한 볼트를 삽입하는 볼트 구멍(88)이 복수 마련되어 있다.

비산 방지판(52, 54)은 전술과 같은 형상이다. 저널 베어링 기구(30)는, 도 10 내지 도 12에 도시하는 바와 같이 비산 방지판(52, 54)을 마련하는 것에 의해, 회전축(20)과 저널 베어링(50)의 사이로부터 축 방향으로 배출된 윤활유(L)가 비말 오일(SL)로 회전축(20)에 대하여 연직 방향 상측으로 비산되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 상술의 도 14에 도시하는 베어링(150)으로 설명한 바와 같이, 저널 베어링(50)에 공급된 윤활유(L)는, 축 방향의 양단에 배치된 사이드 플레이트(55, 56)와 회전축(20)의 사이의 간극으로부터 회전축(20)을 따라서 비산 방지판(52, 54) 측으로 배출된다. 또한, 도 10, 도 11 및 도 12에 도시하는 바와 같이, 사이드 플레이트(55, 56)로부터 배출된 윤활유(L)는, 회전축(20)의 원심력으로 사이드 플레이트(55, 56)의 측벽을 따라서, 전체 직경 방향의 외측 방향으로 비산되려고 한다(화살표(102)). 비산 방지판(52)으로 둘러싸인 영역의 경우, 회전축(20)의 표면을 따라서 유출된 윤활유(L)는, 도 12의 화살표(102)로 도시하는 바와 같이, 일단 사이드 플레이트(55)의 측벽을 따라서 직경 방향 외측 방향으로 흐른다. 윤활유(L)는, 사이드 플레이트(55)의 측벽을 따라서 직경 방향 외측 방향으로 흐른 후, 기부(70)의 내주단(70a) 및 경사부(72)의 내주면(72a)에 충돌하며, 화살표(103)로 도시하는 바와 같이, 경사부(72)의 경사지는 직경 방향 내측으로 반환되는 흐름을 형성한다. 따라서, 경사부(72)의 선단부(72b)로부터 멀어진 윤활유(L)가 선단부(72b)로부터 경사부의 외주면을 따라서 직경 방향의 외측을 흐르며, 비말 오일(SL)로서 비산되는 일은 없다. 여기서, 본 실시예에 있어서, 도 10 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 회전축(20)은 화살표(101)의 방향으로 회전하고 있기 때문에, 배출된 윤활유(L)는, 회전축(20)의 표면을 따라서, 축 방향으로 배출되는 동시에, 회전축(20)의 원심력에 의해, 회전축(20)의 표면의 접선 방향, 또한 회전 방향 전방측의 방향인, 화살표(102)의 방향으로 배출된다.

저널 베어링 기구(30)는, 도 10 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 링 형상의 반원분의 형상이 되는 비산 방지판(52, 54)이 수평 연직 방향 상측의 반을 덮는 위치로부터 소정 각도 회전시킨 위치에 배치되어 있다. 본 실시예에서는, 비산 방지판(52, 54)을 90도 이하의 각도로 회전시키고 있다. 구체적으로는, 비산 방지판(52, 54)을, 축 방향에서 비산 방지판(52, 54)을 본 경우, 경사부(72, 82)의 내주면(72a, 82a)이 형성하는 영역, 즉 기부(70)의 내주단(70a)과 경사부(72)의 직경 방향의 선단부(72b)로 둘러싸인 영역(내주 영역)이, 회전축(20)의 표면의 접선과 중첩되는 영역에 배치되는 것이 바람직하다. 회전축(20)의 표면으로부터 멀어진 윤활유의 흐름 선이 형성하는 화살표(102) 중에서, 수평 방향에 대하여 연직 방향의 상방을 향하는 접선이, 경사부(72)의 내주면(72a)에 충돌하는 각도로 장착되어 있으면 좋다. 즉, 도 10에 있어서, 회전 방향의 최전방측의 기부(70)의 내주단(70a)과 단면(79)의 교차하는 내주연(79a)을 통과하는 접선이 되는 화살표(102a)가, 수평 방향에 대하여 평행이거나 또는 연직 방향의 하향이 되는 장착 각도이면 좋다.

이것에 의해, 비산 방지판(52, 54)은, 수평 방향 또는 수평 방향보다 연직 방향 상측에 배출된 윤활유를, 도 12에 도시하는 바와 같이, 경사부(72(82))의 내주면(72a(82a))에 접촉시킬 수 있다. 경사부(72(82))의 내주면(72a(82a))에 접촉된 윤활유는 진행 방향이 직경 방향 외부를 향한 흐름으로부터 반대 방향의 흐름이 된다. 즉, 윤활유는, 경사부(72(82))에 의해, 수평 방향 또는 수평 방향보다 연직 방향 하측으로 경사진 방향으로, 또한 직경 방향 내측의 방향으로 흐름이 변경되며, 오일 드레인(DR)으로서 캐비티(32)의 바닥부에 낙하된다.

또한, 도 10에 있어서, 비산 방지판(52)이 없는 회전축(20)의 연직 방향의 하측의 영역의 경우, 대부분의 윤활유의 흐름 선이 형성하는 접선이 되는 화살표(102)의 방향은 수평 방향에 대하여 회전 방향으로 하방의 방향이 되므로, 윤활유가 캐비티(32) 내에 비말 오일(SL)이 되어 비산될 우려는 없다. 단, 비산 방지판(52)은, 경사부(72)의 내주면(72a)의 회전 방향의 최후방측의 단면(79)과 교차하는 내주단(79b)을 통과하는 접선이 되는 화살표(102b)가, 수평 방향에 대하여 평행이거나 또는 연직 방향의 하향이 되는 장착 각도가 바람직하다.

이와 같이, 저널 베어링 기구(30)는, 비산 방지판(52, 54)을 마련하는 것에 의해, 저널 베어링(50)과 회전축(20)의 사이로부터 배출되며, 직경 방향 외측 방향으로 비산되는 윤활유를 수평 방향에 대하여 연직 방향 하측으로 안내할 수 있다. 즉, 비산 방지판(52, 54)에서 직경 방향으로 비산되는 윤활유를 연직 방향 하측으로 안내하는 것에 의해, 저널 베어링(50)의 직경 방향보다 외측에 있어서, 윤활유가 연직 방향 상측으로 배출되며, 비말 오일(SL)로 캐비티(32) 내에 비산되는 것을 억제할 수 있다. 회전축(20)으로부터 연직 방향 하방으로 유하된 윤활유는 오일 드레인(DR)으로서 캐비티(32)의 바닥부에 저류되며, 윤활유 순환 기구(41, 42)에 반송된다.

이것에 의해, 저널 베어링(50)의 주위에 배치되어 있는 다른 기기에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다. 예를 들면, 본 실시예와 같이, 저널 베어링(50)이 배치된 공간의 공기를 흡인하여, 흡인 기구(48)를 마련한 경우라도, 흡인구(48a)의 주변에 비산된 윤활유가 도달하는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해 흡인 기구(48)는 미스트 형상의 윤활유를 포함하는 공기의 흡인 시에 액적의 윤활유인 비말 오일(SL)을 흡인해 버리는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 흡인 기구(48)가 비말 오일(SL)을 흡인해 버려, 흡인구(48a) 등이 폐색되어 버리는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 윤활유에 의한 폐색 등의 다른 기기에 영향을 주는 것을 억제할 수 있어서, 회전 기계를 장기간에 걸쳐서 안정되게 운전할 수 있다.

또한, 본 실시예와 같이, 비산 방지판(52, 54)에 경사부(72, 82)를 마련하는 것에 의해, 비산 방지판(52, 54)에서 보다 고확률로 윤활유를 잡을 수 있고, 또한 연직 방향 하측에 윤활유를 안내할 수 있다. 이것에 의해, 윤활유가 다른 기기에 영향을 줄 우려를 저감할 수 있다. 이것에 의해, 윤활유에 의한 폐색 등의 다른 기기에 영향을 주는 것을 억제할 수 있어서, 회전 기계를 장기간에 걸쳐 안정되게 운전할 수 있다.

또한, 비산 방지판(52, 54)은, 돌기부(74, 84)를 마련하는 것에 의해, 다른 부분에서 반사된 윤활유 등이 연직 방향 상측으로 튀어오른 경우에도, 연직 방향 상측으로 이동하는 것을 차단할 수 있다. 이것에 의해, 윤활유가 다른 기기에 영향을 줄 우려를 보다 저감할 수 있다. 또한, 돌기부(74, 84)는 회전 방향으로 복수 배치하여도 좋다.

또한, 비산 방지판은 상기 각종 효과를 얻을 수 있기 때문에, 본 실시예의 각종 형상을 구비하는 것이 바람직하지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 비산 방지판의 회전 방향에 대해 배치하는 범위는, 회전축의 표면으로부터 멀어진 윤활유의 흐름 선이 형성하는 접선이, 비산 방지판의 내주 영역과 중첩된다고 하는 조건을 만족하는 한, 180도로 한정되지 않는다. 90도라도 170도라도 250도라도 좋다. 또한, 비산 방지판은 180도로 하는 것에 의해, 수평 방향 또는 수평 방향보다 연직 방향 상측으로 경사진 방향으로 배출되는 윤활유를 매우 바람직하게 잡을 수 있다. 또한, 비산 방지판은 경사부, 돌기부를 마련하고 있는 것이 바람직하지만, 이것에 한정되지 않는다. 경사부로 변경하여, 축 방향으로 평행인 차폐부를 마련하여도 좋다. 또한, 비산 방지판의 직경 방향 내측의 면의 형상은, 단면이 직선이 되어도 곡선이 되어도, 그 조합이어도 좋다.

또한, 저널 베어링 기구는 본 실시예와 같이 축 방향의 양단의 각각 비산 방지판을 배치하는 것이 바람직하지만, 한쪽측에만 마련하여도 좋다. 또한, 저널 베어링 기구는, 흡인 기구를 구비하고 있는 경우, 축 방향에서, 흡인구가 마련되어 있는 측의 저널 베어링의 단면에는, 비산 방지판을 마련하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 흡인구에 윤활유가 도달하는 것을 매우 바람직하게 억제할 수 있다.

또한, 본 실시예의 저널 베어링 기구는, 비산 방지판을 저널 베어링에 고정했지만, 이것에 한정되지 않는다. 비산 방지판은 저널 베어링과 회전축의 사이부터 배출되는 윤활유의 비산을 방지할 수 있으면 좋고, 저널 베어링 이외의 부품으로 지지되어 있어도 좋다. 예를 들면, 케이싱에 고정되어 있어도 좋다.

본 실시예와 같이 저널 베어링 기구를 회전축 지지 구조로 하는 것에 의해, 배출되는 윤활유의 영향을 보다 매우 바람직하게 억제할 수 있다. 또한, 회전축 지지 구조로서는, 저널 베어링 기구에 한정되지 않으며, 스러스트 베어링 기구에 마련하여도 좋다.

10 : 가스 터빈 12 : 압축기
14 : 연소기 16 : 터빈
18, 19 : 베어링 장치 20 : 회전축
22 : 동익 24 : 케이싱
26 : 정익 30 : 저널 베어링 기구(회전축 지지 구조)
31 : 베어링 커버 32 : 캐비티
40 : 스러스트 베어링 기구 41, 42 : 윤활유 순환 기구
48 : 흡인 기구 48a : 흡인구
50 : 베어링(저널 베어링) 52, 54 : 비산 방지판
55, 56 : 사이드 플레이트 61 : 캐리어 링
61a : 상부 캐리어 링 61b : 하부 캐리어 링
63 : 상부 베어링 패드 64 : 하부 베어링 패드
65 : 오일 통로 66 : 급유 노즐
67 : 오일 공급 구멍 70 : 기부
70a : 내주단 72, 82 : 경사부
72a, 82a : 내주면 72b : 선단부
74, 84 : 돌기부 78 : 볼트 구멍
79 : 단면 79a : 내주연
79b : 내주단

Claims

회전축을 지지하며, 상기 회전축과 대면하는 면에 직접 윤활 방식에 의해 윤활유가 공급되며, 상기 회전축으로부터 누설된 상기 윤활유의 미스트를 회수하는 흡인 기구를 보유하는 캐비티 내에 배치되며, 축 방향의 양단에 사이드 플레이트를 구비한 베어링과,
상기 베어링의 상기 회전축의 축 방향의 상기 사이드 플레이트의 단면측 중 적어도 한쪽에서, 또한 상기 회전축의 연직 방향 상측에 배치된 비산 방지판을 구비하며,
상기 비산 방지판은, 상기 회전축의 직경 방향 내측의 단면에, 상기 회전축의 직경 방향 내측을 향함에 따라서, 상기 회전축의 축 방향에 있어서 상기 베어링으로부터 멀어지는 방향으로 경사진 경사부를 갖는 것을 특징으로 하는
회전축 지지 구조.
제 1 항에 있어서,
상기 비산 방지판은 상기 베어링에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는
회전축 지지 구조.
제 1 항에 있어서
상기 회전축 지지 구조는 2개의 비산 방지판을 구비하며, 1개의 비산 방지판이 상기 베어링의 상기 회전축의 축 방향의 한쪽의 단면측에 배치되며,
다른 1개의 비산 방지판이 상기 베어링의 상기 회전축의 축 방향의 다른쪽의 단면측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
회전축 지지 구조.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 비산 방지판은, 상기 회전축의 접선을 회전 방향을 따른 방향으로 연장한 경우, 수평 방향 또는 수평 방향보다 연직 방향 상측으로 경사진 접선과, 상기 경사부의 내주면이 형성하는 내주 영역이, 축 방향에서 상기 비산 방지판을 보아 중첩되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
회전축 지지 구조.
제 1 항에 있어서,
상기 베어링은 저널 베어링인 것을 특징으로
회전축 지지 구조.
제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 회전축 지지 구조를 갖는
회전 기계.