KR101792795B1 - Gas turbine engine with oil pump assembly - Google Patents
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Abstract
가스 터빈 엔진은 터빈 로터 조립체, 발전기, 오일 펌프 조립체를 포함한다. 터빈 로터 조립체는 연소 가스에 의해 고속으로 회전하는 터빈 휠과, 회전 지지축에 의해 터빈 휠에 결합된 압축기 임펠러를 포함한다. 발전기는 축 커플링에 의해 압축기 임펠러의 전방에 결합된 발전기 회전자를 포함한다. 오일 펌프 조립체는 축 커플링의 외주면에 체결된 1차 피니언 기어, 1차 피니언 기어와 맞물리는 복수의 1차 불 기어, 복수의 1차 불 기어와 축을 공유하는 복수의 2차 피니언 기어, 복수의 2차 피니언 기어와 맞물리는 복수의 2차 불 기어, 복수의 2차 불 기어와 축을 공유하는 복수의 구동 기어 및 복수의 구동 기어 각각에 맞물리는 복수의 피동 기어로 구성된 복수의 펌프 기어 세트를 포함한다.Gas turbine engines include turbine rotor assemblies, generators, and oil pump assemblies. The turbine rotor assembly includes a turbine wheel rotating at high speed by combustion gas and a compressor impeller coupled to the turbine wheel by a rotation support shaft. The generator includes a generator rotor coupled to the front of the compressor impeller by a shaft coupling. The oil pump assembly includes a primary pinion gear fixed to an outer peripheral surface of a shaft coupling, a plurality of primary bogies engaged with a primary pinion gear, a plurality of primary bogies and a plurality of secondary pinion gears sharing an axis, A plurality of secondary bogies engaged with the secondary pinion gears, a plurality of secondary bogies, a plurality of drive gears sharing an axis, and a plurality of driven gears meshing with the plurality of drive gears do.
Description
본 발명은 가스 터빈 엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터빈 로터 조립체로부터 동력을 얻는 오일 펌프 조립체를 포함하는 가스 터빈 엔진에 관한 것이다.The present invention relates to a gas turbine engine, and more particularly to a gas turbine engine including an oil pump assembly that obtains power from a turbine rotor assembly.
마이크로 가스 터빈 엔진은 일반적으로 공기를 압축하는 단단(Single Stage) 원심식 압축기 임펠러, 압축된 공기에 연료를 분사하여 연소시키는 연소실, 연소된 가스가 통과하며 회전 동력을 발생시키는 단단 구심형 터빈 휠 등으로 구성된다. 터빈 휠에서 만들어진 회전 동력의 일부는 직간접적으로 체결된 발전기 등의 동력원으로 사용되고 나머지는 전술한 압축기에서 공기를 압축하는데 사용된다. A micro gas turbine engine generally consists of a single stage centrifugal compressor impeller that compresses air, a combustion chamber that injects fuel into the compressed air and combusts the fuel, a single-core centrifugal turbine wheel that generates combustion power through the combustion gas, . Some of the rotational power generated by the turbine wheel is used as a power source for direct or indirectly coupled generators, etc., and the rest is used to compress air in the compressor described above.
대부분의 경우 발전기 등의 부하 장치(이하 발전기로 통칭)는 축 커플링 및 기어 박스 등을 통해 간접적으로 연결되며, 터빈 휠과 압축기 임펠러는 하나의 축에 조립되어 터빈 휠로부터 압축기 임펠러로 회전 동력을 직접적으로 전달하게 된다. 이때, 마이크로 가스 터빈 엔진에 주로 적용되는 축 커플링은 직경이 작은 일정 길이의 축 양단에 동력 전달을 위한 스플라인을 갖춘 형태이다. In most cases, load devices such as generators (collectively generators) are indirectly connected via shaft couplings and gearboxes, and the turbine wheel and compressor impellers are assembled on one shaft to provide rotational power from the turbine wheel to the compressor impeller. Directly. At this time, the shaft coupling mainly applied to the micro gas turbine engine is a type having a spline for power transmission at both ends of a shaft having a small diameter.
또한, 터빈 휠, 압축기 임펠러, 회전 지지축 등으로 이루어져 일체로 회전하는 조립체를 터빈 로터 조립체라고 표현한다. 고속 회전하는 터빈 로터 조립체를 지지하기 위하여 다양한 형태의 베어링이 사용되는데, 대표적으로 볼 베어링 또는 슬리브 베어링을 들 수 있다. In addition, an assembly that is made up of a turbine wheel, a compressor impeller, a rotation support shaft, and the like and is rotating integrally is referred to as a turbine rotor assembly. Various types of bearings are used to support a turbine rotor assembly that rotates at high speeds, typically ball bearings or sleeve bearings.
이들 베어링을 윤활하기 위해서는 윤활 오일을 공급해야 하며, 오일 및 오일이 비산되어 만들어진 유증기 등이 오일 윤활 공간을 벗어나지 않도록 배유 기능과 씰링(sealing) 구조를 갖추어야 한다. 또한, 터빈 휠 및 압축기 임펠러 등을 통해 전달된 열과 베어링 마찰열 등으로 인해 가열된 오일을 냉각시키기 위한 오일 쿨러, 오일을 저장하기 위한 오일 탱크, 오일의 불순물을 거르기 위한 오일 필터, 오일의 온도와 압력을 측정할 수 있는 센서 등을 구비해야 한다.In order to lubricate these bearings, lubricating oil must be supplied and the oiling and sealing structure should be provided so that the oil vapor generated from the oil and oil splashes out of the oil lubrication space. The oil cooler for cooling the heated oil due to the heat transmitted through the turbine wheel and the compressor impeller and the bearing frictional heat, the oil tank for storing the oil, the oil filter for filtering the impurities of the oil, And a sensor capable of measuring the temperature of the liquid.
고속 회전체 베어링 윤활용 펌프는 대부분 외접 기어 펌프를 채택하고 있다. 외접 기어 펌프는 두 개의 구동 기어와 피동 기어의 회전과 맞물림에 의해 오일의 흡입과 배출이 이루어지는 단순한 구조의 펌프이다. 오일 윤활 방식의 마이크로 가스 터빈 엔진은 일반적으로 오일 공급을 위한 공급 펌프와 오일 배유를 위한 배유 펌프를 구비한다.Most of the high speed rotating bearing lubricating pumps employ external gear pumps. The external gear pump is a simple structure pump in which the oil is sucked and discharged by the rotation of the two drive gears and the driven gear. Oil-lubricated micro gas turbine engines typically have a feed pump for oil feed and an oil feed pump for oil feed.
한편, 터빈 로터 조립체의 지지를 위한 베어링은 다양하게 구성될 수 있지만 압축기 임펠러의 공기 흡입부 전면에 베어링 하우징이 위치하는가는 중요한 문제이다. 터빈 로터 조립체를 지지하는 베어링이 터빈 휠과 압축기 임펠러 사이에 모두 위치하면서 터빈 휠의 뒷면과 압축기 임펠러의 뒷면이 서로 마주하는 구성을 제외하면, 일반적으로 압축기 임펠러의 공기 흡입부 전면에 베어링 하우징이 위치하게 된다. On the other hand, the bearings for supporting the turbine rotor assembly can be variously constructed, but the positioning of the bearing housing on the front of the air intake of the compressor impeller is a serious problem. Except that the bearing supporting the turbine rotor assembly is located between the turbine wheel and the compressor impeller and the rear surface of the turbine wheel and the rear surface of the compressor impeller are opposed to each other. Generally, the bearing housing is located on the front surface of the air intake portion of the compressor impeller .
전술한 배치는 고온의 배기 가스가 배출되는 터빈 배기측 방향(압축기 임펠러의 후방) 대신 상대적으로 온도가 낮은 영역인 압축기 임펠러의 공기 흡입부 전면에 발전기를 위치시키는 것이 냉각 등 여러가지 면에서 유리하고, 발전기와의 동력 전달을 위해서 축 커플링 등을 설치할 경우 터빈 로터 조립체를 안정적으로 지지하기 위해 압축기 임펠러의 공기 흡입부 전면에 베어링 하우징을 위치시키는 것이 유리하기 때문이다. In the above-described arrangement, it is advantageous in various aspects such as cooling the generator to be positioned in front of the air intake portion of the compressor impeller, which is a relatively low temperature region in the turbine exhaust side direction (behind the compressor impeller) This is because it is advantageous to position the bearing housing on the front face of the air inlet of the compressor impeller in order to stably support the turbine rotor assembly when a shaft coupling or the like is installed for power transmission to the generator.
그런데, 압축기 임펠러의 공기 흡입부는 압축기 흡입력으로 인하여 대기압보다 낮은 약한 진공압이 유지된다. 따라서, 베어링 하우징이 공기 흡입부 전면에 위치해 있으면 베어링 하우징으로부터 비산된 오일과 유증기가 진공압에 의해 공기 씰 및 오일 씰을 통과하여 공기 흡입부로 유입될 가능성이 높다. However, the air suction portion of the compressor impeller maintains a weak vacuum pressure lower than the atmospheric pressure due to the suction force of the compressor. Therefore, when the bearing housing is located on the front surface of the air intake part, there is a high possibility that the oil and the oil vapor scattered from the bearing housing pass through the air seal and the oil seal and enter the air intake part by the vacuum pressure.
오일이나 유증기가 압축기로 유입되면 불완전 연소, 효율 저하, 매연 등의 문제를 야기할 수 있으므로, 종래에는 이를 방지하기 위하여 다양한 방식의 씰을 압축기 입펠러의 공기 흡입부와 베어링 하우징 사이에 설치하고 있으나, 베어링 하우징 내부의 압력이 상승하거나 오일 배유가 원활하지 않은 경우 오일 및 유증기의 누설을 완전히 막을 수가 없다는 문제점이 있다.When oil or vapor is introduced into the compressor, problems such as incomplete combustion, deterioration of efficiency and soot may occur. Conventionally, various seals are installed between the air inlet portion of the compressor inlet pellet and the bearing housing , There is a problem that leakage of oil and vapor can not be completely prevented when the pressure inside the bearing housing rises or the oil drainage is not smooth.
오일 펌프의 설치에 있어서, 종래의 경우 주로 발전기를 구동하기 위하여 터빈 로터 조립체에서 전달되는 회전 동력을 감속시키기 위한 기어 박스에 설치한다. 그런데, 가스 터빈 엔진에 연결되는 발전기가 감속기 없이 가스 터빈 엔진의 터빈 로터 조립체와 동일한 회전 속도로 운전될 경우, 오일 펌프의 구동을 위해서는 별도의 감속기를 설치하거나 전기 모터에 의해 오일 펌프를 구동해야 한다. In the installation of the oil pump, in the conventional case, it is installed in the gear box for decelerating the rotational power mainly transmitted from the turbine rotor assembly for driving the generator. However, when the generator connected to the gas turbine engine is operated at the same rotation speed as the turbine rotor assembly of the gas turbine engine without the reduction gear, the oil pump must be driven by an electric motor or a separate speed reducer for driving the oil pump .
전기 모터로 오일 펌프를 구동할 경우, 모터 및 모터에 공급되는 제어와 전원의 문제 발생시 터빈 로터 조립체를 지지하는 베어링 윤활이 즉시 문제되어 가스 터빈 엔진이 심각하게 손상될 수 있다. 따라서, 터빈 로터 조립체의 회전이 끝날 때까지 오일 펌프가 터빈 로터 조립체의 동력으로 구동될 수 있도록 별도의 감속기를 설치하는 것이 바람직하다.When an oil pump is driven by an electric motor, the bearing lubrication that supports the turbine rotor assembly immediately becomes a problem in the event of a problem of control and power supplied to the motor and the motor, which can seriously damage the gas turbine engine. Accordingly, it is desirable to provide a separate speed reducer so that the oil pump can be driven by the power of the turbine rotor assembly until the turbine rotor assembly is finished rotating.
그러나, 오일 펌프만을 위한 별도의 감속기를 설치하기 위해서는 위치가 문제가 된다. 먼저, 터빈 로터 조립체나 발전기 회전자에 직접 기어를 형성시켜 감속 기어를 맞물리는 방식은, 예를 들어 30,000RPM 이상 고속 회전하는 터빈 로터 조립체 및 발전기 회전자의 회전 안정성에 악영향을 끼칠 수 있다. However, in order to install a separate speed reducer for only the oil pump, the position becomes a problem. First, the method of directly engaging the reduction gear by forming a gear directly on the turbine rotor assembly or the generator rotor may adversely affect the rotation stability of the turbine rotor assembly and the generator rotor rotating at a high speed, for example, 30,000 RPM or more.
다음으로, 터빈 로터 조립체와 멀리 떨어진 발전기 회전자 단부에 별도의 축 커플링을 이용하여 오일 펌프를 설치할 경우, 발전기 냉각을 위한 냉각 유로 구성이 어려워지고, 오일 윤활부들과 멀어지므로 오일 공급 및 배유 라인이 복잡하게 구성되어야 하며, 축 커플링을 추가로 설치해야 된다는 문제점이 있다. Next, when the oil pump is installed by using a separate shaft coupling at the end of the generator rotor remote from the turbine rotor assembly, the cooling channel for cooling the generator is difficult to construct and the oil supply and drainage lines And the shaft coupling needs to be additionally installed.
마지막으로, 터빈 로터 조립체와 발전기 사이에 오일 펌프를 위치시킬 경우, 터빈 로터 조립체의 회전 동력을 발전기로 전달하는 축 커플링이 그 사이에 존재하므로 어떤 방법으로 감속을 하여 오일 펌프를 구동할 것인가의 문제가 남게 된다.Finally, when the oil pump is positioned between the turbine rotor assembly and the generator, there is a shaft coupling between the turbine rotor assembly and the generator to transfer the rotational power of the turbine rotor assembly to the generator. The problem remains.
한편, 가스 터빈 엔진이 구동하면, 터빈 휠의 뒷면으로 누설되는 고압의 연소 가스와 압축기 임펠러의 뒷면으로 누설되는 고압의 압축 공기로 인하여 터빈측 베어링 하우징의 압력이 상승하게 된다. 물론, 베어링 하우징 외부에서 내부로의 가스 및 공기의 유동이기 때문에 오일이나 유증기가 반대 방향으로 누설될 가능성은 줄어들게 된다. On the other hand, when the gas turbine engine is driven, the pressure of the turbine side bearing housing is increased due to the high-pressure combustion gas leaking to the back side of the turbine wheel and the high-pressure compressed air leaking to the back side of the compressor impeller. Of course, the flow of gas and air from the outside of the bearing housing to the interior reduces the likelihood that the oil or vapor will leak in the opposite direction.
하지만, 전술한 오일 배유 펌프에 터빈측 베어링 하우징과 압축기 임펠러의 전면에 위치한 압축기측 베어링 하우징이 서로 통하여 연결되어 있으면, 운용 조건에 따라 연소 가스 및 압축 공기 압력이 크게 상승할 경우 오일 배유 펌프의 용량이 크지 않으면 터빈측 베어링 하우징 내부로 누설된 연소 가스와 압축 공기량 증가분이 오일 배유 펌프의 흡입 용량을 넘어서게 만들어 압축기 임펠러의 전면에 위치한 베어링 하우징의 압력이 상승하는 결과를 낳는다. 이 경우, 전술한 바와 같이 오일 및 유증기가 압축기 임펠러의 공기 흡입부로 누설되는 문제가 발생한다.However, when the turbine side bearing housing and the compressor side bearing housing located on the front side of the compressor impeller are connected to each other through the oil drain pump, when the combustion gas and the compressed air pressure are greatly increased according to operating conditions, The increase in the amount of combustion gas and compressed air leaking into the turbine side bearing housing exceeds the suction capacity of the oil drain pump, resulting in an increase in the pressure of the bearing housing located at the front of the compressor impeller. In this case, there arises a problem that the oil and the vapor are leaked to the air suction portion of the compressor impeller as described above.
본 발명은 감속기 없이 터빈 로터 조립체와 축 커플링으로 연결되어 동일한 속도로 회전하는 발전기를 가진 가스 터빈 엔진에 있어서, 터빈 로터 조립체 및 발전기 회전자의 회전 안정성에 악영향을 주지 않고, 오일 공급 및 배유 라인을 단순화하는 동시에 축 커플링에서 발생하는 진동을 최소화 할 수 있는 가스 터빈 엔진을 제공하고자 한다. The present invention relates to a gas turbine engine having a turbine rotor assembly and a generator connected to the turbine rotor assembly by a shaft coupling and rotating at the same speed without a speed reducer so that the rotation stability of the turbine rotor assembly and the generator rotor, And at the same time to minimize the vibration generated in the shaft coupling.
또한, 본 발명은 베어링 하우징들 사이의 압력 차이로 인하여 베어링 하우징 내부에서 오일 및 유증기가 누설되는 것을 방지할 수 있는 가스 터빈 엔진을 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to provide a gas turbine engine capable of preventing leakage of oil and vapor within the bearing housing due to a pressure difference between the bearing housings.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진은 터빈 로터 조립체, 발전기, 오일 펌프 조립체를 포함한다. 터빈 로터 조립체는 연소 가스에 의해 고속으로 회전하는 터빈 휠과, 회전 지지축에 의해 터빈 휠에 결합된 압축기 임펠러를 포함한다. 발전기는 축 커플링에 의해 압축기 임펠러의 전방에 결합된 발전기 회전자를 포함한다. 오일 펌프 조립체는 축 커플링의 외주면에 체결된 1차 피니언 기어, 1차 피니언 기어와 맞물리는 복수의 1차 불 기어, 복수의 1차 불 기어와 축을 공유하는 복수의 2차 피니언 기어, 복수의 2차 피니언 기어와 맞물리는 복수의 2차 불 기어, 복수의 2차 불 기어와 축을 공유하는 복수의 구동 기어 및 복수의 구동 기어 각각에 맞물리는 복수의 피동 기어로 구성된 복수의 펌프 기어 세트를 포함한다.A gas turbine engine according to an embodiment of the present invention includes a turbine rotor assembly, a generator, and an oil pump assembly. The turbine rotor assembly includes a turbine wheel rotating at high speed by combustion gas and a compressor impeller coupled to the turbine wheel by a rotation support shaft. The generator includes a generator rotor coupled to the front of the compressor impeller by a shaft coupling. The oil pump assembly includes a primary pinion gear fixed to an outer peripheral surface of a shaft coupling, a plurality of primary bogies engaged with a primary pinion gear, a plurality of primary bogies and a plurality of secondary pinion gears sharing an axis, A plurality of secondary bogies engaged with the secondary pinion gears, a plurality of secondary bogies, a plurality of drive gears sharing an axis, and a plurality of driven gears meshing with the plurality of drive gears do.
축 커플링은 양측 단부에 제1 스플라인을 형성하여 압축기 임펠러 및 발전기 회전자의 축 커플링 연결부에 체결될 수 있고, 중앙에 제2 스플라인을 형성하여 1차 피니언 기어 축과 맞물릴 수 있다. 1차 피니언 기어 축은 전방과 후방에서 1차 피니언 기어 축 베어링에 의해 지지될 수 있다.The shaft coupling can be coupled to the shaft coupling connection of the compressor impeller and generator rotor by forming a first spline at both ends and engaging the primary pinion gear shaft by forming a second spline in the center. The primary pinion gear shaft can be supported by the primary pinion gear shaft bearings at the front and rear.
복수의 1차 불 기어는 축 커플링을 중심으로 제1 거리에 위치한 원주 상에 등분할로 배치될 수 있고, 복수의 2차 불 기어는 축 커플링을 중심으로 제2 거리에 위치한 원주 상에 등분할로 배치될 수 있다. 제2 거리는 제1 거리보다 클 수 있다.A plurality of primary bull gears may be equally distributed on a circumference located at a first distance about a shaft coupling and a plurality of secondary bull gears may be arranged on a circumference located at a second distance about the shaft coupling Can be arranged to be equally divided. The second distance may be greater than the first distance.
복수의 펌프 기어 세트는 공급 펌프 기어 세트, 발전기 및 압축기측 배유 펌프 기어 세트, 터빈측 배유 오일 배유 펌프 기어 세트를 포함할 수 있다. 공급 펌프 기어 세트, 발전기 및 압축기측 배유 펌프 기어 세트, 터빈측 배유 오일 배유 펌프 기어 세트 각각은 펌프 기어 하우징에 형성된 펌프 기어 세트 내장부에 위치할 수 있다.The plurality of pump gear sets may include a feed pump gear set, a generator and a compressor side feed pump gear set, and a turbine side feed oil feed pump gear set. Each of the feed pump gear set, the generator and compressor side feed pump gear set, and the turbine side feed oil feed oil pump gear set may each be located in a pump gear set internal portion formed in the pump gear housing.
펌프 기어 하우징은 펌프 기어 세트 내장부의 안쪽에 위치하면서 축 방향으로 일면이 막히고 반대 면이 개방된 세 개의 오일 유로를 포함할 수 있고, 오일 필터 하우징의 내측에 조립될 수 있다. 내부에 필터를 구비한 오일 분배기 조립체가 오일 필터 하우징의 측면에 부착될 수 있다.The pump gear housing may include three oil passages located on the inside of the pump gear set internal portion and axially closed on the opposite side and opened on the opposite side, and may be assembled inside the oil filter housing. An oil distributor assembly with a filter therein can be attached to the side of the oil filter housing.
세 개의 오일 유로는, 공급 펌프 기어 세트의 제1 배출구와 연통하는 공급 오일 배출 유로, 발전기 및 압축기측 배유 펌프 기어 세트 및 터빈측 배유 오일 배유 펌프 기어 세트의 제2 배출구와 연통하는 배유 오일 배출 유로, 필터를 통해 걸러진 오일을 공급받는 공급 오일 분배 유로를 포함할 수 있다.The three oil passages include a supply oil discharge passage communicating with the first discharge port of the supply pump gear set, an oil discharge oil discharge passage communicating with the second discharge port of the generator and compressor-side oil discharge pump gear set and the turbine- , And a supply oil distribution passage supplied with the oil filtered through the filter.
공급 펌프 기어 세트는 펌프 기어 하우징 및 오일 펌프 하우징의 외주면에 형성된 탱크 오일 흡입구를 통해 오일을 흡입할 수 있고, 가압 후 제1 배출구를 통해 공급 오일 배출 유로로 오일을 배출할 수 있다. 공급 오일 배출 유로는 오일 분배기 조립체의 공급 오일 흡입구를 통해 필터의 입구와 연결될 수 있다.The supply pump gear set can suck the oil through the tank oil inlet formed on the outer circumferential surface of the pump gear housing and the oil pump housing and can discharge the oil through the first outlet to the supply oil discharge channel after pressurization. The feed oil drain can be connected to the inlet of the filter through the feed oil inlet of the oil distributor assembly.
오일 분배기 조립체에서 필터로 공급되는 오일 유로에 압력 릴리프 밸브가 설치되어 설정된 압력을 초과할 경우 오일 바이패스 유로를 통해 오일 흡입 유로에 오일을 공급하여 공급 펌프가 재흡입 하도록 할 수 있다.When the pressure relief valve is installed in the oil passage supplied to the filter from the oil distributor assembly, the oil can be supplied to the oil suction passage through the oil bypass passage so that the supply pump can be re-suctioned.
터빈측 배유 오일 배유 펌프 기어 세트는 펌프 기어 하우징의 외주면에 형성된 터빈측 배유 오일 흡입구를 통해 터빈측 베어링 하우징으로부터 배출된 오일을 흡입할 수 있고, 제2 배출구를 통해 배유 오일 배출 유로로 오일을 배출할 수 있다.The turbine-side oil-drain oil-drain pump gear set can suck the oil discharged from the turbine-side bearing housing through the turbine-side oil-discharge oil inlet formed on the outer circumferential surface of the pump gear housing and discharge oil through the second oil- can do.
발전기 및 압축기측 배유 펌프 기어 세트는 발전기측 배유 오일 흡입구와 압축기측 배유 오일 흡입구를 통해 발전기 및 압축기측 배유 오일 흡입 유로로 오일을 흡입할 수 있고, 제2 배출구를 통해 배유 오일 배출 유로로 오일을 배출할 수 있다. The generator and the compressor side oil pump gear set can suck the oil into the generator and the compressor side oil drain oil flow path through the oil drainage inlet on the side of the generator and the oil drain on the side of the compressor, Can be discharged.
터빈측 배유 오일 배유 펌프 기어 세트와 발전기 및 압축기측 배유 펌프 기어 세트에서 배출된 오일은 배유 오일 배출 유로에서 합류하고, 펌프 기어 하우징 및 오일 펌프 하우징의 외주면에 형성된 배유 오일 배출구를 통해 오일 쿨러로 배출될 수 있다.The oil discharged from the turbine side oil feed oil pump gear set and the generator and the compressor side oil feed pump gear set is merged in the oil discharge oil discharge passage and discharged to the oil cooler through the oil discharge oil outlet formed on the outer periphery of the pump gear housing and the oil pump housing .
본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 축 커플링을 이용하여 가스 터빈 엔진과 동일 속도로 회전하는 발전기에 동력을 전달함과 동시에 감속기 역할을 하여 오일 펌프 조립체를 구동할 수 있다. 또한 고속 회전 시 축 커플링에 원주 방향 측압이 발생되지 않고 진동이 최소화 되어 터빈 로터 조립체나 발전기 회전자에 악영향을 주지 않으며, 압축기 임펠러의 공기 흡입부로 오일이나 유증기가 누설되는 것을 원천적으로 방지할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, the power can be transmitted to the generator rotating at the same speed as that of the gas turbine engine using one shaft coupling, and at the same time, the oil pump assembly can be driven as a speed reducer. In addition, during high-speed rotation, circumferential side pressure is not generated in the shaft coupling, vibration is minimized and it does not adversely affect the turbine rotor assembly or generator rotor, and oil or vapor can be prevented from leaking to the air intake portion of the compressor impeller have.
뿐만 아니라, 복수 개의 오일 펌프 구성에 따른 복잡한 회로를 오일 펌프 하우징 내부에 구성하고 오일 필터 및 각종 센서류 역시 하나의 블럭에 조립함으로써 외부로 노출되는 오일 배관을 최소화 할 수 있다.In addition, a complicated circuit according to a plurality of oil pump configurations is formed inside the oil pump housing, and the oil filter and the various sensors are also assembled into one block, thereby minimizing the oil piping exposed to the outside.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진의 단면도이다.
도 2는 도 1의 부분 확대도이다.
도 3은 도 1에 도시한 오일 펌프 조립체의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시한 오일 분배기 조립체의 분해 사시도이다.
도 5a 내지 도 5f는 도 3에 도시한 오일 펌프 조립체를 분해 과정별로 도시한 사시도이다.
도 6은 도 3에 도시한 오일 펌프 조립체 중 펌프 기어 하우징의 전면과 후면을 도시한 사시도이다.
도 7은 도 3에 도시한 오일 펌프 조립체의 단면도와 회로도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 윤활 시스템의 구성도이다.1 is a cross-sectional view of a gas turbine engine according to an embodiment of the invention.
2 is a partially enlarged view of Fig.
3 is an exploded perspective view of the oil pump assembly shown in Fig.
Figure 4 is an exploded perspective view of the oil distributor assembly shown in Figure 3;
FIGS. 5A to 5F are perspective views illustrating the oil pump assembly shown in FIG.
FIG. 6 is a perspective view showing the front and rear surfaces of the pump gear housing of the oil pump assembly shown in FIG. 3;
7 is a cross-sectional view and a circuit diagram of the oil pump assembly shown in Fig.
8 is a configuration diagram of an oil lubrication system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진의 단면도이고, 도 2는 도 1의 부분 확대도이다. 먼저, 도 1과 도 2를 참고하여 마이크로 가스 터빈 엔진(100)의 구성과 작동 원리에 대해 설명한다.1 is a sectional view of a gas turbine engine according to an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a partial enlarged view of Fig. First, the construction and operation principle of the micro
공기 흡입 덕트(101)를 통해 외부로부터 흡입된 공기는 원심식 압축기 임펠러(102)의 입구로 유입되고, 고속 회전에 의해 발생한 원심력의 작용으로 가속되어 압축기 임펠러(102)의 원주 방향을 따라 고속으로 배출될 수 있다. 배출된 고속의 공기는 압축기 디퓨져(103) 구간을 통과하면서 속력이 압력으로 전환될 수 있다. The air sucked from the outside through the
압축기 디퓨저(103) 구간을 통과한 압축 공기는 압축 공기 챔버(104)를 지나 연통된 공간에 설치된 연소실(105)로 유입될 수 있다. 연소실(105)에서는 유입된 압축 공기에 연료를 분사하여 압축 공기와 연료를 혼합 연소시키고, 연소 가스는 터빈 스크롤(106)로 공급되어 터빈 노즐(107)을 통과하며 가속된 힘으로 터빈 휠(109)을 회전시키며 외부로 배출될 수 있다. Compressed air having passed through the
고속 회전하는 터빈 휠(109)을 지지하고, 터빈 휠(109)에서 얻어지는 회전 동력을 압축기 임펠러(102)와 발전기(400) 등의 부하 장치에 전달하기 위해서는 터빈 휠(109)을 지지하는 회전 지지축(130)이 필요하다. 마이크로 가스 터빈 엔진의 경우, 이러한 회전 지지축(130)에 압축기 임펠러(102)를 직결하여 터빈 로터 조립체(117)의 구성을 단순히 하는 경우가 대부분이다. 터빈 휠(109), 회전 지지축, 압축기 임펠러(102)는 베어링의 종류, 베어링 위치 등 여러 조건에 따라 다양한 조합으로 구성될 수 있다. In order to support the
그러나 본 실시예에 의한 가스 터빈 엔진(100)은 전술한 바와 같이 발전기(400) 연결 등의 조건에 맞추어, 단단 구심형 터빈 휠(109) - 터빈측 래디얼 베어링(110) - 쓰러스트 베어링(111) - 단단 원심형 압축기 임펠러(102) - 압축기측 래디얼 베어링(114)의 순서로 구성될 수 있다. 아래에서는 이러한 구성에 대해 설명하지만, 본 발명의 기본 원리가 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. However, in the
또한, 본 실시예에 의한 가스 터빈 엔진(100)은 발전기(400)를 터빈 로터 조립체(117)에 체결하여 사용할 수 있다. 이때, 터빈 로터 조립체(117)의 회전력을 발전기(400)에 전달하기 위해서 축 커플링(239)을 사용한다. 축 커플링(239)의 형태는 다양하게 알려져 있지만, 최소 100마력 이상의 동력을 최소 30,000RPM 이상의 고속에서 전달하기에 적합한 축 커플링(239)은 일반적으로 양측 단부가 스플라인 형태로 가공되고, 역시 스플라인 형태로 홈이 가공된 상대 축에 일정한 유격을 가지고 체결되는 형태이다.Also, the
발전기(400)의 경우에도 다양한 방식의 발전기가 적용될 수 있으나, 본 실시예에 의한 발전기(400)에는 중량이 작고 효율이 높은 고속 회전 영구 자석형 동기 모터를 적용하고 있다. In the case of the
전술한 발전기(400)는 영구 자석 및 이를 감싸는 캔으로 이뤄진 하우징과 중심축 등으로 이루어진 발전기 회전자(401)와, 적층된 규소강판 등에 권선이 감겨진 발전기 고정자(403)로 구성되어 있으며, 터빈 로터 조립체(117)와 축 커플링(239)으로 연결되어 동일한 속도로 발전기 회전자(401)가 회전하면서 전력을 생산한다. 아래에서는 이러한 구성에 대해 설명하지만, 본 발명의 기본 원리가 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. The
도 3은 도 1에 도시한 오일 펌프 조립체의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시한 오일 분배기 조립체의 분해 사시도이다. 도 5a 내지 도 5f는 도 3에 도시한 오일 펌프 조립체를 분해 과정별로 도시한 사시도이다. 도 6은 도 3에 도시한 오일 펌프 조립체 중 펌프 기어 하우징의 전면과 후면을 도시한 사시도이고, 도 7은 도 3에 도시한 오일 펌프 조립체의 단면도와 회로도이다.FIG. 3 is an exploded perspective view of the oil pump assembly shown in FIG. 1, and FIG. 4 is an exploded perspective view of the oil distributor assembly shown in FIG. FIGS. 5A to 5F are perspective views illustrating the oil pump assembly shown in FIG. FIG. 6 is a perspective view showing the front and rear surfaces of the pump gear housing of the oil pump assembly shown in FIG. 3, and FIG. 7 is a sectional view and a circuit diagram of the oil pump assembly shown in FIG.
도 1 내지 도 7을 참고하여 본 실시예에 의한 가스 터빈 엔진(100)의 오일 펌프 조립체(200)의 구성에 대해 설명한다.The configuration of the
가스 터빈 엔진(100)과 발전기(400) 사이에 오일 펌프 조립체(200)가 위치한다. 가스 터빈 엔진(100)과 발전기(400)의 동심을 맞추기 위하여, 가스 터빈 엔진(100)의 인테이크 하우징(119), 오일 펌프 조립체(200)의 양측 체결부, 그리고 발전기(400)의 커플링측 베어링 하우징(408) 각각은 조립 단차를 갖도록 형성되고, 오일 펌프 조립체(200)의 양측 체결부는 내경부 또는 외경부에서 상대 하우징과 정밀한 치수로 조립될 수 있다. 이로써 가스 터빈 엔진(100), 오일 펌프 조립체(200), 발전기(400)는 동심을 이루도록 구성된다.An
가스 터빈 엔진(100)에서 발생된 동력을 발전기(400)로 전달하기 위하여 축 커플링(239)이 제공된다. 축 커플링(239)의 일측 단부는 발전기(400)를 향한 터빈 로터 조립체(117)의 단부에 형성된 스플라인에 연결되고, 반대측 단부는 터빈 로터 조립체(117)를 향한 발전기 회전자(401)의 단부에 형성된 스플라인에 연결된다. 축 커플링은 이러한 스플라인의 맞물림에 의해 동력을 전달하도록 구성된다. A
또한, 가스 터빈 엔진(100)과 발전기(400) 사이에 오일 펌프 조립체(200)가 위치함에 따라, 길어진 축 커플링(239)의 중심을 지지하면서 오일 펌프 조립체(200)를 구동할 수 있도록, 축 커플링(239)의 중간부에 중앙 스플라인이 형성되고 이에 맞물릴 수 있도록 오일 펌프 조립체(200)의 1차 피니언 기어 축(201)이 구성되어 동력 전달과 지지 역할을 동시에 할 수 있다.In order to drive the
축 커플링(239)은 터빈 로터 조립체(117)나 발전기 회전자(401)보다 작은 직경의 축으로 구성될 수 있다. 도 2에서 부호 239a는 축 커플링(239)의 양측 단부에 형성된 제1 스플라인을 나타내고, 부호 239b는 축 커플링(239)의 중앙에 형성된 제2 스플라인을 나타낸다.The
축 커플링(239)은 1차 피니언 기어 축(201)의 내부를 관통하여 설치될 수 있다. 1차 피니언 기어 축(201)은 축 커플링(239)이 그 중심을 관통할 수 있도록 원통형으로 형성되며, 내부에 축 커플링(239)의 제2 스플라인(239b)과 맞물리는 스플라인이 형성될 수 있다. 1차 피니언 기어 축(201)의 외경부에 1차 피니언 기어가 형성되고, 1차 피니언 기어 축(201)의 전후로 1차 피니언 기어 축(201)을 지지하기 위한 1차 피니언 기어 축 베어링(202)이 삽입될 수 있다. The
1차 피니언 기어 축 베어링(202)을 지지하기 위하여, 1차 피니언 기어 축 베어링 케이지(203)가 설치될 수 있는데, 여기에는 축 방향으로 1차 피니언 기어 축 베어링(202)에 예압을 가하는 동시에 충격 감쇠를 위한 스프링 및 오링이 내장될 수 있으며, 원주 방향으로 충격 감쇠를 위한 오링이 그 외경부에 설치될 수 있다. 이때 1차 피니언 기어 축 베어링(202)으로 여러 가지 베어링이 사용될 수 있으나, 윤활 오일의 소모가 적고 직경이 작으며 고속 회전하는 특성에 적합한 볼 베어링이 사용될 수 있다.In order to support the primary pinion
1차 불 기어 및 2차 피니언 기어 축 조립체(204)는 1차 불 기어와, 1차 불 기어 축에 고정된 2차 피니언 기어를 포함한다. 1차 피니언 기어와 맞물리는 1차 불 기어는 축 커플링(239)의 회전 중심으로부터 일정 거리에 위치한 원주 상에 복수 개로 구성될 수 있다. 1차 불 기어는 오일 펌프 조립체(200)의 구성에 따라 두 개 이상으로 구성될 수 있으며, 본 실시예에서는 세 개로 구성된 경우에 대해 설명한다. The primary bull gear and the secondary pinion
이때, 1차 불 기어 축은 반드시 등분할로 배치될 필요는 없지만, 불필요한 원주 방향 측압이 축 커플링(239)에 가해지는 것을 방지하기 위하여 120˚ 등분할로 배치될 수 있다. 1차 불 기어 축에는 2차 피니언 기어가 구성되고, 1차 불 기어 및 2차 피니언 기어 축 조립체(204)의 양단부에는 이를 지지하기 위한 1차 불 기어 및 2차 피니언 기어 축 조립체 베어링(205)이 설치될 수 있다. 이때 1차 불 기어 및 2차 피니언 기어 축 조립체 베어링(205)으로 여러 방식이 사용될 수 있으나, 전술한 바와 같이 볼 베어링이 적용될 수 있다. At this time, the primary bull gear shaft does not necessarily have to be arranged in an equally divided manner, but may be arranged to be equally divided by 120 degrees in order to prevent unnecessary circumferential side pressure from being applied to the
2차 피니언 기어와 맞물리는 2차 불 기어(206)는 2차 피니언 기어 축으로부터 일정거리에 위치한 원주 상에 하나 이상으로 구성될 수 있다. 2차 불 기어(206)는 오일 펌프 조립체(200)의 구성에 따라 다양한 개수로 구성될 수 있으며, 본 실시예에서는 두 개로 구성된 경우에 대해 설명한다. The
따라서 1차 불 기어 및 2차 피니언 기어 축 조립체(204)가 세 개인 경우, 2차 불 기어(206)는 여섯 개로 구성될 수 있으며, 감속비 증대와 가공의 편의를 위해 복수의 제1 불 기어와 복수의 제2 불 기어(206) 각각은 축 커플링(239)을 중심으로 일정 거리에 위치한 원주 상에 등분할 또는 등분할에 가깝게 설치될 수 있다. Accordingly, when the primary bogie and the secondary pinion
참고로, 전술한 기어류 및 이를 지지하는 베어링들은 오일 펌프 조립체(200)의 기어류 조립부 공간이 가스 터빈 엔진(100)의 압축기측 베어링 하우징(115) 내부의 배유 공간과 연통되어 있으므로 압축기측 래디얼 베어링(114)에서 베어링 윤활 후 비산되는 오일에 의해서 윤활이 가능하다.The gears and the bearings for supporting the gears communicate with the oil storage space inside the compressor
펌프 기어 세트는 구동 기어와, 구동 기어에 맞물려 회전하는 피동 기어로 구성된다. 펌프 기어 세트는 두 기어의 회전에 의해 오일을 흡입하고, 두 기어의 맞물림에 의해 오일을 배출한다. 펌프 기어 구동 기어 축(209)과 펌프 기어 피동 기어 축(210)을 원주 방향 및 축 방향으로 지지하기 위해, 패드 베어링 형태의 펌프 기어 베어링(211)이 설치될 수 있다. The pump gear set consists of a drive gear and a driven gear that rotates in engagement with the drive gear. The pump gear set sucks the oil by rotation of the two gears and discharges the oil by engagement of the two gears. A pump gear bearing 211 in the form of a pad bearing may be installed to support the pump gear
펌프 기어 베어링(211)은 구동 기어 및 피동 기어의 양 측면에 위치하여 각각의 기어 축을 지지할 수 있도록 두 개의 중공을 가지며, 각 중공의 틈새로 오일이 공급된다. 또한, 펌프 기어 베어링(211)은 구동 기어 및 피동 기어의 축 방향 단면과 접촉하여 그 틈새로 오일이 공급되도록 구성된다. 이때, 각 펌프 기어 베어링(211)의 펌프 기어 반대측 면에는 상대 커버류와 밀착되어 누유를 막기 위한 펌프 기어 베어링 씰(212)이 설치될 수 있다.The
한편, 펌프 기어 구동 기어 축(209)에 2차 불 기어(206)가 조립되어 구동 기어를 회전시킬 수 있다. 펌프 기어 구동 기어 축(209)은 전술한 두 개의 펌프 기어 베어링(211)에 지지되므로 추가적인 베어링이 필요하지 않을 수 있다. 그러나, 2차 불 기어(206)에 원주 방향 측압이 작용할 수 있으므로, 이를 지지하기 위해 2차 불 기어(206) 및 펌프 기어 구동 기어 축(209)의 펌프 기어 반대 방향측 단부에 2차 불 기어 베어링(207)이 추가적으로 설치될 수 있다.On the other hand, the
펌프 기어 구동 기어 축(209), 펌프 기어 피동 기어 축(210), 그리고 펌프 기어 베어링(211)이 복수의 펌프 기어 세트를 구성하며, 펌프 기어 하우징(213)은 복수의 펌프 기어 세트 모두를 내장하기 위한 복수의 펌프 기어 세트 내장부(214)를 포함한다. 펌프 기어 하우징(213)은 원반형의 가공 소재에 전술한 구동 기어들을 기준점으로 하여 내부를 관통하는 복수의 펌프 기어 세트 내장부(214)를 형성할 수 있다.The pump gear
이때, 펌프 기어 세트의 각도는 펌프 기어 하우징(213) 내부에 형성된 오일 유로의 구성에 따라 각기 다르게 적용할 수 있으나, 효율적인 오일 유로 구성을 위하여 펌프 기어 구동 기어 축(209)의 중심이 전술한 조건에 따라 고정된 상태에서 펌프 기어 피동 기어 축(210)의 중심도 펌프 기어 구동 기어 축(209)과 동일한 원주 상에 위치하도록 구성할 수 있다. 펌프 기어 세트의 흡입구는 펌프 기어 하우징(213)의 외주면을 향할 수 있고, 배출구는 펌프 기어 하우징(213)의 중심을 향할 수 있다.At this time, the angle of the pump gear set may be differently applied depending on the configuration of the oil passage formed in the
복수의 펌프 기어 세트 중 적어도 어느 하나는 공급 펌프 역할을 하며, 적어도 다른 하나는 배유 펌프 역할을 할 수 있다. 본 실시예의 경우, 하나의 공급 펌프와 다섯 개의 배유 펌프로 구성된 조합에 대해서 설명하지만, 적어도 하나의 공급 펌프와 적어도 하나의 배유 펌프로 구성된 여러가지 조합이 가능하다. 펌프 기어 하우징(213)의 오일 유로는 다음과 같다. At least one of the plurality of pump gear sets serves as a supply pump, and at least one of them serves as an oil feed pump. In the case of this embodiment, although a combination of one feed pump and five feed pumps is described, various combinations of at least one feed pump and at least one feed pump are possible. The oil passage of the
펌프 기어 하우징(213)은, 펌프 기어 세트 내장부(214) 안쪽에 위치하면서 축 방향으로 일면이 막히고 다른 면이 개방된 세 개의 오일 유로를 포함한다. 그 중 하나는 공급 오일 배출 유로(223)로서 공급 펌프 기어 세트(222)의 배출구와 연통되고, 다른 하나는 배유 오일 배출 유로(236)로서 배유 펌프 기어 세트의 배출구와 연통된다. 그리고 나머지 하나는 공급 오일 분배 유로(226)로서 오일 펌프 하우징(219)의 측면에 부착된 오일 분배기 조립체(300) 내부의 필터(302)를 통해 걸러진 오일이 공급되어 발전기 측과 압축기 측으로 분배될 수 있다. The
이때, 필터(302)를 사용하지 않을 경우 공급 오일 분배 유로(226)는 불필요하며, 공급 오일 배출 유로(223)에 축 방향으로 관통된 홀을 형성하고 발전기 측과 압축기 측을 연통시켜 오일을 공급할 수 있다.At this time, when the
공급 펌프 기어 세트(222)는 펌프 기어 하우징(213) 및 오일 펌프 하우징(219)의 외주면에 형성된 탱크 오일 흡입구(220)를 통해 오일을 흡입하여 가압 후 원 중심 방향으로 형성된 배출구를 통해 공급 오일 배출 유로(223)로 연결되어 오일을 배출한다. 공급 오일 배출 유로(223)는 다시 펌프 기어 하우징(213) 및 오일 펌프 하우징(219)의 외주면까지 관통된 유로를 통해 오일 분배기 조립체(300)의 공급 오일 흡입구(309)로 연결될 수 있다. The supply pump gear set 222 sucks the oil through the
터빈측 배유 오일 배유 펌프 기어 세트(235)는 펌프 기어 하우징(213)의 외주면에 형성된 터빈측 배유 오일 흡입구(233)를 통해 터빈측 베어링 하우징(112)으로부터 배출된 오일을 흡입하고, 원 중심 방향으로 형성된 배출구를 통해 배유 오일 배출 유로(236)로 배출한다. The turbine side oil drain oil pump gear set 235 sucks the oil discharged from the turbine
발전기 및 압축기측 배유 펌프 기어 세트(232)는 발전기측 배유 오일 흡입구(229)와 압축기측 배유 오일 흡입구(230)를 통해 발전기 및 압축기측 배유 오일 흡입 유로(231)로 오일을 흡입한다. 흡입된 오일은 후 원 중심 방향으로 형성된 배출구를 통해 터빈측 배유 오일 배유 펌프 기어 세트(235)에서 배출된 배유 오일과 배유 오일 배출 유로(236)에서 합류한다. 합류 오일은 펌프 기어 하우징(213) 및 오일 펌프 하우징(219)의 외주면에 형성된 배유 오일 배출구(237)를 통해 오일 쿨러로 배출된다. The generator and compressor side oil pump gear set 232 sucks the oil through the generator side oil
본 실시예에서 배유 펌프는 다섯 개이므로 모든 배유 펌프의 오일 배출구가 하나의 배유 오일 배출 유로(236)를 사용할 수 있도록 모든 배유 펌프는 서로 연이어 위치할 수 있다. 한편, 공급 펌프 역시 수가 증가하면 서로 연이어 위치시켜 하나의 공급 오일 배출 유로(223)를 사용할 수 있도록 한다. 각 유로의 길이는 펌프 기어 세트의 수량에 맞추어 늘리거나 줄일 수 있다.In this embodiment, the number of the drainage pumps is five, so that all the drainage pumps can be connected to each other so that the oil drains of all the drainage pumps can use one drainage
펌프 기어 하우징(213)의 펌프 기어 세트 내장부(214)를 밀폐시키기 위해서 압축기측 방향으로 원반형의 펌프 기어 하우징 커버(216)가 부착된다. 펌프 기어 하우징 커버(216)는 펌프 기어 하우징(213) 방향의 1차 불 기어 및 2차 피니언 기어 축 조립체 베어링(205)을 내장할 수 있다.A disk-shaped pump
펌프 기어 하우징 커버(216)에는 복수의 펌프 기어 구동 기어 축(209)이 관통하는 홀이 형성되며, 각각의 홀에는 축과 홀 사이의 틈새로 누유되는 것을 막기 위한 펌프 기어 구동 기어 축 씰(208)이 설치될 수 있다. 그리고 펌프 기어 세트 내장부(214)와 펌프 기어 세트의 틈새로 오일이 누유되는 것을 방지하기 위하여, 펌프 기어 하우징(213)과 펌프 기어 하우징 커버(216) 사이의 밀착면에 오일 펌프 씰(215)이 설치될 수 있다. The pump
한편, 펌프 기어 하우징(213)의 중심부에는 중공이 형성되고, 여기에 1차 피니언 기어 축 베어링 케이지(203) 중 발전기측 일부가 장착될 수 있다. 그리고 펌프 기어 하우징(213) 및 펌프 기어 하우징 커버(216)의 하부에는 발전기 및 압축기측 배유 오일 흡입 유로(231)와 연결되는 압축기측 배유 오일 흡입구(230)가 형성될 수 있다. On the other hand, a hollow is formed in the center of the
또한, 공급 오일 분배 유로(226)로부터 압축기측 베어링 하우징(115)으로 오일을 공급하기 위하여 펌프 기어 하우징 커버(216)에는 압축기측 공급 오일 공급구(228)가 형성되며, 여기에 압축기측 오일공급 파이프(238)가 조립될 수 있다.A pump side
또한, 1차 피니언 기어 축 베어링 케이지(203) 중 압축기측 일부와, 펌프 기어 하우징(213) 반대 방향의 1차 불 기어 및 2차 피니언 기어 축 조립체 베어링(205)을 지지하기 위하여 오일 펌프 베어링 하우징(217)이 설치될 수 있다. 오일 펌프 베어링 하우징(217)은 2차 불 기어(206) 및 2차 불 기어 베어링(207)을 지지할 수 있다. 또한, 1차 피니언 기어 축 베어링 케이지(203) 중 압축기측 일부를 축 방향으로 지지하기 위하여 오일 펌프 베어링 하우징 커버(218)가 설치될 수 있다.In order to support a part of the primary side of the primary pinion gear
오일 펌프 하우징(219)은 펌프 기어 하우징(213)의 펌프 기어 세트 내장부(214)의 반대편 측면을 밀폐시키고, 공급 오일 배출 유로(223), 공급 오일 분배 유로(226), 배유 오일 배출 유로(236)의 개방부를 밀폐함과 동시에 펌프 기어 하우징(213), 펌프 기어 하우징 커버(216), 오일 펌프 베어링 하우징(217)의 동심을 맞추어 내장한다. 또한, 펌프 기어 하우징(213)의 외주면과 밀착하여 오일 펌프 하우징(219)에 형성된 오일 유로를 밀폐시킨다. The
오일 펌프 하우징(219)의 압축기 방향 측면은 개방이 되어 여기에 펌프 기어 하우징(213), 펌프 기어 하우징 커버(216), 오일 펌프 베어링 하우징(217) 등이 차례로 삽입되어 조립될 수 있고, 전술한 구성품들이 밀착된 상태로 오일 펌프 베어링 하우징(217)과 오일 펌프 하우징(219)이 볼트로 체결되어 고정될 수 있다. The side surface in the direction of the compressor of the
오일 펌프 하우징(219)은 축 커플링(239)이 관통할 수 있도록 중심부에 작은 직경의 중공을 형성한다. 오일 펌프 하우징(219)의 축 방향 펌프 기어 하우징(213) 조립 구간 중 일부에는 내경 원주를 따라 일정 폭과 일정 깊이를 갖는 복수의 홈이 형성되며, 상대 조립체인 펌프 기어 하우징(213)의 외주면과 밀착되어 터빈측 배유 오일 흡입 유로(234)와 발전기 및 압축기측 배유 오일 흡입 유로(231)를 구성할 수 있다. The
또한, 오일 펌프 하우징(219)의 하부에는 발전기 팬측 베어링 하우징(406)과 커플링측 베어링 하우징(408)의 배유 오일이 오일 펌프 하우징(210)의 하부에 형성된 발전기 및 압축기측 배유 오일 흡입 유로(231)로 연통될 수 있도록 발전기측 배유 오일 흡입구(229)가 위치할 수 있다. The generator fan
공급 오일 분배 유로(226)로부터 발전기 베어링(405) 하우징으로 오일을 공급하기 위하여, 공급 오일 분배 유로(226)의 위치에 발전기측 공급 오일 공급구(227)를 형성하여 커플링측 베어링 하우징(408) 및 팬측 베어링 하우징(406)으로 오일이 공급될 수 있도록 한다. A generator side supply
오일 펌프 하우징(219)의 외주면에는 홀이 형성된다. 이 홀은 펌프 기어 하우징(213)의 외주면에 형성된 터빈측 배유 오일 흡입구(233), 오일 쿨러와 연결되는 배유 오일 배출구(237), 탱크 오일 흡입구(220), 공급 오일 배출구(224), 오일 분배기 조립체(300)의 필터(302)를 통과한 후 다시 오일 펌프 조립체(200)로 유입되는 공급 오일 흡입구(225)와 연결된다. A hole is formed on the outer circumferential surface of the
특히, 오일 펌프 하우징(219)의 측면에는 평면 구간이 형성되고, 여기에 오일 분배기 조립체(300)가 밀착 조립될 수 있다. 이로써 오일 분배기 조립체(300)는 탱크 오일 흡입구(220), 공급 오일 배출구(224), 공급 오일 흡입구(225)와 한 번의 조립으로 연통되어 복잡한 배관을 제거할 수 있다.Particularly, a plane section is formed on the side surface of the
오일 분배기 조립체(300)는 전술한 바와 같이 오일 펌프 하우징(219)의 측면에 부착되며, 압력 릴리프 밸브(304), 오일 압력 센서(305), 오일 온도 센서(306), 필터(302) 등을 포함할 수 있다. 오일 분배기 조립체(300)의 분배기 블록(301)에는 탱크 오일 흡입구(307)가 형성되어 공급 펌프 기어 세트(222)의 자흡력에 의해 오일 탱크로부터 오일이 흡입되도록 하며, 탱크 오일 흡입구(220)와 연결되는 오일 흡입 유로가 형성될 수 있다. The
공급 오일 배출구(224)는 공급 오일 흡입구(309)와 연통되어 공급 펌프 기어 세트(222)로부터 가압된 오일이 필터(302)의 흡입구로 유입되도록 한다. 필터(302)로 공급되는 오일 유로에는 압력 릴리프 밸브(304)가 설치되어 설정된 압력을 초과할 경우, 오일 바이패스 유로를 통해 오일을 오일 흡입 유로로 공급하여 공급 펌프가 재흡입 하도록 한다. The
한편, 필터(302)를 통과한 오일 중 일부는 공급 오일 오일 펌프측 공급구(310)와 연통된 공급 오일 흡입구(225)를 통해 오일 펌프 조립체(200)로 되돌아가서 공급 오일 분배 유로(226)를 통해 압축기측 공급 오일 공급구(228)와 발전기측 공급 오일 공급구(227)로 분기되어 공급된다. 그리고 나머지는 터빈측 래디얼 베어링(110)으로 공급되기 위해 오일 분배기 조립체(300)의 공급 오일 터빈측 공급구(311)를 통해 외부 배관으로 유입되어 가스 터빈 엔진(100)의 터빈 오일 파이프 조립체(120)로 공급된다. A part of the oil that has passed through the
오일 압력 센서(305)는 필터(302) 전과 후에 각각 설치되어 필터(302)에 걸리는 차압을 측정함과 동시에 베어링부로 공급되는 오일 압력을 측정할 수 있다. 오일 온도 센서(306)는 전술한 공급 오일 유로들 중 적당한 곳에 설치될 수 있다.The
전술한 구성을 바탕으로 작동 원리를 설명하면 다음과 같다.The principle of operation will be described based on the above-described configuration.
먼저, 가스 터빈 엔진(100)이 시동되면, 터빈 로터 조립체(117)가 회전하고, 터빈 로터 조립체(117)의 회전 동력이 축 커플링(239) 및 발전기 회전자(401)에 가속이나 감속 없이 전달된다. 따라서 터빈 로터 조립체(117), 축 커플링(239), 발전기 회전자(401)는 동일한 속도로 회전한다. First, when the
축 커플링(239)과 1차 피니언 기어 축(201)의 맞물림으로 인해 1차 피니언 기어 축(201) 역시 터빈 로터 조립체(117)와 동일한 속도로 회전한다. 1차 피니언 기어가 회전하면 이에 맞물린 1차 불 기어가 기어 감속비에 따라 회전하고, 1차 불 기어와 동축에 조립된 2차 피니언 기어 역시 1차 불 기어와 같은 속도로 회전한다. The primary
또한, 2차 피니언 기어에 맞물린 2차 불기어(206)가 기어 감속비에 따라 회전하면, 2차 불 기어(206)와 동축에 조립된 펌프 기어 세트의 구동 기어 역시 2차 불 기어(206)와 동일한 속도로 회전한다. 펌프 기어 세트의 구동 기어가 회전함에 따라 구동 기어와 맞물린 피동 기어 역시 동일한 속도로 회전하며, 이러한 회전에 의해 오일의 흡입과 배출이 일어난다. When the
이때, 각 피니언 기어 및 불 기어의 감속비는 가스 터빈 엔진(100)의 정격 회전수, 오일 펌프 조립체(200)의 유량 등 여러 가지 요인들에 의해 결정될 수 있다. 단, 가스 터빈 엔진(100)의 회전 속도가 상대적으로 낮아서 필요한 감속비가 작으면 전술한 1차 불 기어 및 2차 피니언 기어 없이, 2차 불 기어(206)가 1차 피니언 기어에 바로 맞물려 1단 감속으로 오일 펌프 조립체(200)를 구동할 수도 있다. 그러나, 이 경우 2차 불 기어(206)의 중심축이 위치하는 원주의 크기가 작아지므로 펌프 기어 세트의 수량 및 오일 유로 형성에 제약을 받을 수 있다.At this time, the reduction ratio of each of the pinion gear and the bull gear can be determined by various factors such as the rated rotation speed of the
한편, 일반적으로 축 커플링(239)의 경우, 동일한 직경의 축 커플링(239)을 전제로 하면 축 커플링(239)의 길이가 길수록 응력을 담당할 수 있는 구간이 길어져서 전달할 수 있는 동력이 증가한다. 그러나 동시에 축 커플링(239)의 길이가 길어지면 축 커플링(239)을 지지하는 양측 단부 사이의 중량이 늘어나므로 고속 회전시 굽힘과 진동이 많이 발생하게 된다. 따라서, 연결하는 두 개의 회전축의 거리가 멀수록 고속 회전시 진동이 증가한다. In general, in the case of the
그러므로, 본 실시예와 같이 가스 터빈 엔진(100)의 터빈 로터 조립체(117)와 발전기 회전자(401) 사이에 오일 펌프 조립체(200)를 구성하고자 할 경우, 종래의 구성대로 한다면 두 개의 회전축 사이에 별도의 피니언 기어 축을 만들고, 이 축을 별도의 베어링으로 지지한 후, 터빈 로터 조립체(117)와 피니언 기어 축의 일단부를 하나의 축 커플링으로 연결하고, 다시 피니언 기어 축의 반대편 단부와 발전기 회전자(401)를 다른 하나의 축 커플링으로 연결하는 방식을 쓸 것이다. Therefore, when the
그러나, 전술한 경우 오히려 축 커플링의 길이가 지나치게 짧아져서 전달할 수 있는 동력의 크기에 제약을 받고, 이를 해결하기 위하여 축 커플링의 직경을 키우려면 연결하는 상대편 회전축들의 직경이 커지는 문제가 생길 수 밖에 없다.However, in the above case, the length of the shaft coupling is excessively shortened, and the size of the power that can be transmitted is limited. In order to solve this problem, there is a problem that the diameters of the rotating shafts There is nothing.
그러나 본 실시예에서는 1차 피니언 기어 축(201)의 전후를 각각 베어링으로 지지하고, 1차 피니언 기어 축(201)을 중공으로 만들어 내부에 축 커플링(239)과 맞물릴 수 있는 스플라인을 구성하며, 축 커플링(239)이 1차 피니언 기어 축(201)을 관통하도록 하여 발전기 회전자(401)와 1차 피니언 기어에 동력을 전달한다. 그러면 축 커플링(239)의 길이를 유지하면서도 축 커플링(239)의 제2 스플라인(239b)에서 축 커플링(239)의 중심을 적정한 유격 범위 내에서 지지해 줄 수 있어, 고속 회전에서의 지나친 굽힘과 진동을 방지할 수 있다. However, in the present embodiment, the front and rear of the primary
또한, 도면에 도시되지는 않았지만 1차 피니언 기어 축 베어링 케이지(203)의 외경 및 측면에 오링이 체결되어 1차 피니언 기어 축(201)에 전달되는 진동과 충격을 감쇠할 수 있어 축 커플링(239)에서 발생하는 진동 및 충격을 더욱 감쇠시킬 수 있다.Although not shown, O-rings are coupled to the outer diameter and side surfaces of the first pinion gear
오일 유로에 대해서 설명하면 다음과 같다. 먼저, 오일 탱크로부터의 공급 유로는, 오일 탱크로부터 시작하여 오일 분배기 조립체(300)의 탱크 오일 흡입구(307) 및 탱크 오일 공급구(308), 오일 펌프 조립체(200)의 탱크 오일 흡입구(220) 및 공급 펌프 기어 세트(222)의 흡입구까지 연결될 수 있다. The oil passage will be described as follows. First, the supply flow from the oil tank is started from the oil tank, through the
공급 펌프 기어 세트(222)에서 가압된 오일은 공급 펌프 기어 세트(222)의 배출구로부터 시작하여 오일 펌프 조립체(200)의 공급 오일 배출 유로(223) 및 공급 오일 배출구(224), 오일 분배기 조립체(300)의 공급 오일 흡입구(309), 필터(302), 공급 오일 오일 펌프측 공급구(310), 오일 펌프 조립체(200)의 공급 오일 흡입구(225) 및 공급 오일 분배 유로(226)를 통과하여 발전기측 공급 오일 공급구(227)와 압축기측 공급 오일 공급구(228)로 분기되어 각 베어링 오일 공급 유로로 공급된다. The oil pressurized in the feed pump gear set 222 starts from the outlet of the feed pump gear set 222 and is supplied to the supply
또한, 오일 분배기 조립체(300)의 필터(302)를 통과한 오일 중 일부는 공급 오일 터빈측 공급구(311)로 배출되어 가스 터빈 엔진(100)의 터빈 오일 파이프 조립체(120)로 공급된 후 터빈측 래디얼 베어링(110) 및 쓰러스트 베어링(111) 오일 공급 유로로 공급된다.Part of the oil that has passed through the
터빈측 배유 유로의 경우, 오일은 터빈측 베어링 하우징(112)으로부터 터빈 오일 파이프 조립체(120)를 통하여 오일 펌프 조립체(200)의 터빈측 배유 오일 흡입구(233), 터빈측 배유 오일 흡입 유로(234), 터빈측 배유 오일 배유 펌프 기어 세트(235)의 흡입구로 진공압에 의해 흡입된다. In the case of the turbine side oil drainage passage, the oil flows from the turbine
한편, 도1에서 볼 수 있듯이, 압축기측 베어링 하우징(115)과 오일 펌프 조립체 내 감속기 설치 공간, 그리고 발전기(400)의 팬측 베어링 하우징(406) 및 커플링측 베어링 하우징(408)의 배유 유로가 모두 오일 펌프 조립체(200)의 하부로 연통되어 있다. 1, both the compressor-
따라서, 발전기 및 압축기측 배유 유로는, 오일 펌프 조립체(200) 하부의 발전기 및 압축기측 배유 오일 흡입 유로(231)를 통해 발전기 및 압축기측 배유 펌프 기어 세트(232)의 흡입구와 연결되며, 오일은 발전기 및 압축기측 배유 펌프 기어 세트(232) 흡입구에 걸리는 진공압에 의해 흡입된다. Therefore, the generator and compressor discharge oil passages are connected to the inlet of the generator and compressor-side oil feed pump gear set 232 through the generator-side and oil-side oil drain
터빈측 배유 오일 배유 펌프 기어 세트(235)와 발전기 및 압축기측 배유 펌프 기어 세트(232)의 배출구는 모두 오일 펌프 조립체(200)의 배유 오일 배출 유로(236)와 연결되어 합류하며, 오일은 배유 오일 배출구(237)를 통해 외부로 배출되어 오일 쿨러로 공급되고, 오일 쿨러에서 냉각된 후 다시 오일 탱크로 되돌아 간다.Both the turbine side oil drainage oil pump gear set 235 and the outlet of the generator and compressor side oil pump gear set 232 are connected to and joined to the oil drain
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 윤활 시스템의 구성도이다.8 is a configuration diagram of an oil lubrication system according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참고하면, 오일 탱크와 오일 쿨러는 각각 별도로 독립되어 설치될 수 있다. 오일 탱크에는 오일 펌프 조립체(200)를 향한 오일 공급 배관과, 윤활 후 오일 쿨러에서 냉각된 오일이 되돌아오는 오일 회수 배관이 연결될 수 있다. 유증기 분리를 위한 유증기 필터가 오일 탱크 상부에 설치될 수 있으며, 유증기 필터를 거친 공기는 외부로 배출될 수 있다. 오일 쿨러는 배유 펌프로부터 윤활 작용을 마친 고온의 오일을 공급받아 팬 등에 의해 냉각시킨다.Referring to FIG. 8, the oil tank and the oil cooler may be separately installed separately. The oil tank may be connected to an oil supply pipe directed to the
도 1과 도 8을 참조하여 각 베어링 하우징 및 오일 유로의 압력 분포를 설명하면 다음과 같다. The pressure distribution of the bearing housing and the oil passage will be described with reference to FIGS. 1 and 8. FIG.
터빈측 베어링 하우징(112)과 터빈 로터 조립체(117) 사이의 틈새에는 전술한 바와 같이 터빈 휠(109)의 뒷면으로 누설되는 고압의 연소 가스와 압축기 임펠러(102)의 뒷면으로 누설되는 고압의 압축 공기로 인하여 대기압보다 높은 압력이 생성될 가능성이 높다. 압축기측 베어링 하우징(115)과 회전체 사이의 틈새에는 압축기 임펠러(102)의 전면부에서 발생하는 흡입 진공압으로 인하여 대기압보다 조금 낮은 진공압이 형성될 가능성이 높다. 발전기 팬측 베어링 하우징(406) 및 커플링측 베어링 하우징(408)과 회전축 사이의 틈새 주위에는 발전기(400)의 팬(404)에서 공급되는 냉각 공기의 압력에 의해 대기압보다 조금 높은 압력이 생성될 가능성이 높다.The high-pressure combustion gas leaking to the rear surface of the
오일이나 유증기가 베어링 하우징 외부로 누출되는 것을 방지하기 위해서는 베어링 하우징 내부의 압력이 틈새로 연통된 주위의 압력보다 낮은 것이 유리한데, 압축기측 베어링 하우징(115)의 경우 회전축과의 틈새로 연통된 압축기 임펠러(102) 전면부의 진공압보다 낮게 유지하기가 어렵다. 따라서, 배유 펌프를 이용하여 베어링 하우징 내부의 압력을 낮게 유지할 수 있다. In order to prevent oil or vapor from leaking to the outside of the bearing housing, it is advantageous that the pressure inside the bearing housing is lower than the pressure of the circumference communicated with the gap. In the case of the compressor
다만, 전술한 바와 같이, 가스 터빈 엔진(100)이 구동하면, 터빈 휠(109)과 터빈 스크린(108) 사이로 누설되는 고압의 연소 가스와 압축기 임펠러(102)의 뒷면으로 누설되는 고압의 압축 공기로 인하여 터빈측 베어링 하우징(112)의 압력이 상승할 수 있다. However, as described above, when the
또한, 배유 펌프 기어 세트에 터빈측 베어링 하우징(112), 압축기측 베어링 하우징(115), 발전기 팬측 베어링 하우징(406), 발전기 커플링측 베어링 하우징(408)이 함께 통하여 연결되어 있으면, 운용 조건에 따라 연소 가스 및 압축 공기 압력이 크게 상승할 경우, 배유 펌프 기어 세트의 용량이 충분히 크지 않으면 터빈측 베어링 하우징(112) 내부로 누설된 연소 가스와 압축 공기량 증가분이 배유 펌프 기어 세트의 흡입 용량을 넘어서게 되므로, 압축기측 베어링 하우징(115)의 압력이 상승하는 결과를 가져와 오일 및 유증기가 압축기 임펠러(102)의 공기 흡입부로 누설되는 문제가 발생할 수 있다. Further, if the turbine
따라서, 본 실시예에서는 전술한 바와 같이 터빈측 배유 유로와 발전기 및 압축기측 배유 유로를 분리하고, 각각의 배유 유로에 별도의 배유 펌프 기어 세트를 설치하여 서로 압력 변동에 상관없이 압축기측 베어링 하우징(115)과 발전기(400)의 팬측 및 커플링측 베어링 하우징(406, 408) 내부가 항상 낮은 압력을 유지할 수 있도록 할 수 있다. Therefore, in this embodiment, as described above, the turbine side oil drainage passage, the generator and the compressor side oil drainage passage are separated from each other, and a separate drainage pump gear set is provided in each of the oil drainage passages, 115 and the fan side of the
특히, 발전기 및 압축기측 배유 펌프 기어 세트(232)와 압축기측 베어링 하우징(115)은 다른 베어링 하우징에 비해서 최단 거리에 별도의 배관 없이 연통되어 펌프의 흡입 차압을 최소화 할 수 있으므로, 압축기측 베어링 하우징(115) 내부의 압력을 낮게 유지하는데 더욱 유리하다. 또한, 배유 펌프 기어 세트를 통과한 배유 오일은 하나의 배출 유로로 합류함으로써 복잡한 배관 구성 없이 하나의 배출구로 오일 쿨러까지 연결시키는 장점이 있다.In particular, the generator-and-compressor-side drain pump gear set 232 and the compressor-
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.
100: 가스 터빈 엔진 101: 공기 흡입 덕트
102: 압축기 임펠러 103: 압축기 디퓨저
104: 압축 공기 챔버 105: 연소실
106: 터빈 스크롤 107: 터빈 노즐
108: 터빈 스크린 109: 터빈 휠
110: 터빈측 래디얼 베어링 111: 쓰러스트 베어링
112: 터빈측 베어링 하우징 113: 터빈측 씰
114: 압축기측 래디얼 베어링 115: 압축기측 베어링 하우징
116: 압축기측 씰 117: 터빈 로터 조립체
118: 터빈 로터 조립체 축 커플링 연결부
119: 인테이크 하우징 120: 터빈 오일 파이프 조립체
130: 회전 지지축
200: 오일 펌프 조립체 201: 1차 피니언 기어 축
202: 1차 피니언 기어 축 베어링
203: 1차 피니언 기어 축 베어링 케이지
204: 1차 불 기어 및 2차 피니언 기어 축 조립체
205: 1차 불 기어 및 2차 피니언 기어 축 조립체 베어링
206: 2차 불 기어 207: 2차 불 기어 베어링
208: 펌프 기어 구동 기어 축 씰 209: 펌프 기어 구동 기어 축
210: 펌프 기어 피동 기어 축 211: 펌프 기어 베어링
212: 펌프 기어 베어링 씰 213: 펌프 기어 하우징
214: 펌프 기어 내장부 215: 오일 펌프 씰
216: 펌프 기어 하우징 커버 217: 오일 펌프 베어링 하우징
218: 오일 펌프 베어링 하우징 커버
219: 오일 펌프 하우징 220: 탱크 오일 흡입구
221: 탱크 오일 흡입 유로 222: 공급 펌프 기어 세트
223: 공급 오일 배출 유로 224: 공급 오일 배출구
225: 공급 오일 흡입구 226: 공급 오일 분배 유로
227: 발전기측 공급 오일 공급구 228: 압축기측 공급 오일 공급구
229: 발전기측 배유 오일 흡입구 230: 압축기측 배유 오일 흡입구
231: 발전기 및 압축기측 배유 오일 흡입 유로
232: 발전기 및 압축기측 배유 펌프 기어 세트
233: 터빈측 배유 오일 흡입구 234: 터빈측 배유 오일 흡입 유로
235: 터빈측 배유 오일 배유 펌프 기어 세트
236: 배유 오일 배출 유로 237: 배유 오일 배출구
238: 압축기측 오일 공급 파이프 239: 축 커플링
300: 오일 분배기 조립체 301: 분배기 블록
302: 필터 302: 필터 하우징
304: 압력 릴리프 밸브 305: 오일 압력 센서
306: 오일 온도 센서 307: 탱크 오일 흡입구
308: 탱크 오일 공급구 309: 공급 오일 흡입구
310: 공급 오일 오일 펌프측 공급구
311: 공급 오일 터빈측 공급구
400: 발전기 401: 발전기 회전자
402: 발전기 회전자 축 커플링 연결부
403: 발전기 고정자 404: 발전기 팬
405: 발전기 베어링 406: 발전기 팬측 베어링 하우징
407: 발전기 팬측 베어링 하우징 씰
408: 발전기 커플링측 베어링 하우징
409: 발전기 커플링측 베어링 하우징 씰
410: 발전기 하우징100: Gas turbine engine 101: Air intake duct
102: compressor impeller 103: compressor diffuser
104: Compressed air chamber 105: Combustion chamber
106: Turbine scroll 107: Turbine nozzle
108: Turbine screen 109: Turbine wheel
110: Turbine side radial bearing 111: Thrust bearing
112: turbine side bearing housing 113: turbine side seal
114: compressor side radial bearing 115: compressor side bearing housing
116: compressor side seal 117: turbine rotor assembly
118: Turbine rotor assembly shaft coupling connection
119: intake housing 120: turbine oil pipe assembly
130:
200: Oil pump assembly 201: First pinion gear shaft
202: First pinion gear shaft bearing
203: First pinion gear shaft bearing cage
204: Primary bogie and secondary pinion gear shaft assembly
205: Primary bogie and secondary pinion gear shaft assembly bearings
206: Secondary fire gears 207: Secondary fire gear bearings
208: Pump gear drive gear shaft seal 209: Pump gear drive gear shaft
210: Pump gear driven gear shaft 211: Pump gearing bearing
212: pump gear bearing seal 213: pump gear housing
214: pump gear internal part 215: oil pump seal
216: pump gear housing cover 217: oil pump bearing housing
218: Oil pump bearing housing cover
219: Oil pump housing 220: Tank oil inlet
221: Tank oil suction passage 222: Feed pump gear set
223: Supply oil discharge passage 224: Supply oil discharge hole
225: Supply oil inlet 226: Supply oil distribution channel
227: generator-side supply oil supply port 228: compressor-side supply oil supply port
229: Drain oil inlet of the generator side 230: Drain oil inlet of the compressor side
231: Drain oil in the side of generator and compressor
232: Drain pump gear set for generator and compressor side
233: Turbine side exhaust oil inlet 234: Turbine side exhaust oil suction side
235: Turbine side oil drain oil pump gear set
236: Exhaust oil discharge channel 237: Exhaust oil discharge port
238: Compressor side oil feed pipe 239: Shaft coupling
300: Oil distributor assembly 301: Distributor block
302: filter 302: filter housing
304: Pressure relief valve 305: Oil pressure sensor
306: Oil temperature sensor 307: Tank oil inlet
308: Tank oil supply port 309: Supply oil inlet port
310: Supply oil The oil pump side supply port
311: Supply The supply side of the oil turbine
400: generator 401: generator rotor
402: Generator rotor shaft coupling connection
403: generator stator 404: generator fan
405: Generator bearing 406: Generator fan-side bearing housing
407: Generator fan side bearing housing seal
408: Generator coupling side bearing housing
409: Generator coupling side bearing housing seal
410: Generator housing
Claims (11)
축 커플링에 의해 상기 압축기 임펠러의 전방에 결합된 발전기 회전자를 포함하는 발전기, 그리고
상기 축 커플링의 외주면에 체결된 1차 피니언 기어, 상기 1차 피니언 기어와 맞물리는 복수의 1차 불 기어, 상기 복수의 1차 불 기어와 축을 공유하는 복수의 2차 피니언 기어, 상기 복수의 2차 피니언 기어와 맞물리는 복수의 2차 불 기어, 상기 복수의 2차 불 기어와 축을 공유하는 복수의 구동 기어 및 상기 복수의 구동 기어 각각에 맞물리는 복수의 피동 기어로 구성된 복수의 펌프 기어 세트를 포함하는 오일 펌프 조립체
를 포함하며,
상기 축 커플링은 양측 단부에 제1 스플라인을 형성하여 상기 압축기 임펠러 및 상기 발전기 회전자의 축 커플링 연결부에 체결되고, 중앙에 제2 스플라인을 형성하여 1차 피니언 기어 축과 맞물리며,
상기 1차 피니언 기어 축은 전방과 후방에서 1차 피니언 기어 축 베어링에 의해 지지되는 가스 터빈 엔진.A turbine wheel rotating at high speed by the combustion gas and a compressor impeller coupled to the turbine wheel by a rotation support shaft,
A generator including a generator rotor coupled to the front of the compressor impeller by axial coupling, and
A plurality of primary pinion gears meshing with the primary pinion gears, a plurality of secondary pinion gears sharing an axis with the plurality of primary bull gears, a plurality of primary pinion gears fixed to the outer peripheral surface of the plurality of primary pinion gears, A plurality of secondary bogies engaged with the secondary pinion gears, a plurality of drive gears sharing an axis with the plurality of secondary bogies, and a plurality of driven gears meshing with the plurality of drive gears, Lt; RTI ID = 0.0 >
/ RTI >
Wherein the shaft coupling has a first spline formed at both ends thereof and is engaged with a shaft coupling connection portion of the compressor impeller and the generator rotor, and a second spline is formed at the center to engage with the first pinion gear shaft,
Wherein the primary pinion gear shaft is supported by the primary pinion gear shaft bearings in front and rear.
상기 복수의 1차 불 기어는 상기 축 커플링을 중심으로 제1 거리에 위치한 원주 상에 등분할로 배치되고,
상기 복수의 2차 불 기어는 상기 축 커플링을 중심으로 제2 거리에 위치한 원주 상에 등분할로 배치되며,
상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 큰 가스 터빈 엔진.The method according to claim 1,
Said plurality of primary bull gears being equally distributed on a circumference located at a first distance about said axis coupling,
Said plurality of secondary bull gears being equally distributed on a circumference located at a second distance about said axis coupling,
Wherein the second distance is greater than the first distance.
상기 복수의 펌프 기어 세트는 공급 펌프 기어 세트, 발전기 및 압축기측 배유 펌프 기어 세트, 터빈측 배유 오일 배유 펌프 기어 세트를 포함하며,
상기 공급 펌프 기어 세트, 상기 발전기 및 압축기측 배유 펌프 기어 세트, 상기 터빈측 배유 오일 배유 펌프 기어 세트 각각은 펌프 기어 하우징에 형성된 펌프 기어 세트 내장부에 위치하는 가스 터빈 엔진.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of pump gear sets includes a feed pump gear set, a generator and a compressor-side feed pump gear set, and a turbine side feed oil feed pump set,
Wherein the feed pump gear set, the generator and compressor side feed pump gear set, and the turbine side feed oil feed pump set are each located in a pump gear set internal portion formed in a pump gear housing.
상기 펌프 기어 하우징은 상기 펌프 기어 세트 내장부의 안쪽에 위치하면서 축 방향으로 일면이 막히고 반대 면이 개방된 세 개의 오일 유로를 포함하고, 오일 필터 하우징의 내측에 조립되며,
내부에 필터를 구비한 오일 분배기 조립체가 상기 오일 필터 하우징의 측면에 부착되는 가스 터빈 엔진.5. The method of claim 4,
The pump gear housing includes three oil passages located on the inside of the pump gear set built-in portion, one side of which is closed in the axial direction and the other side is opened, and is assembled inside the oil filter housing,
An oil splitter assembly having a filter therein is attached to a side surface of the oil filter housing.
상기 세 개의 오일 유로는,
상기 공급 펌프 기어 세트의 제1 배출구와 연통하는 공급 오일 배출 유로,
발전기 및 압축기측 배유 펌프 기어 세트 및 터빈측 배유 오일 배유 펌프 기어 세트의 제2 배출구와 연통하는 배유 오일 배출 유로,
상기 필터를 통해 걸러진 오일을 공급받는 공급 오일 분배 유로를 포함하는 가스 터빈 엔진.6. The method of claim 5,
Wherein the three oil passages are formed in the three-
A supply oil discharge passage communicating with the first discharge port of the supply pump gear set,
An exhaust oil discharge passage communicating with the second outlet of the generator and compressor side drainage pump gear set and the turbine side drainage oil drainage pump gear set,
And a supply oil distributing passage supplied with oil filtered through the filter.
상기 공급 펌프 기어 세트는 상기 펌프 기어 하우징 및 상기 오일 펌프 하우징의 외주면에 형성된 탱크 오일 흡입구를 통해 오일을 흡입하고, 가압 후 상기 제1 배출구를 통해 상기 공급 오일 배출 유로로 오일을 배출하며,
상기 공급 오일 배출 유로는 상기 오일 분배기 조립체의 공급 오일 흡입구를 통해 상기 필터의 입구와 연결되는 가스 터빈 엔진.The method according to claim 6,
The supply pump gear set sucks oil through a pump oil housing and a tank oil inlet formed on an outer circumferential surface of the oil pump housing, discharges oil to the supply oil discharge channel through the first outlet,
Wherein the feed oil discharge passage is connected to the inlet of the filter through a feed oil inlet of the oil distributor assembly.
상기 오일 분배기 조립체에서 상기 필터로 공급되는 오일 유로에 압력 릴리프 밸브가 설치되어 설정된 압력을 초과할 경우 오일 바이패스 유로를 통해 오일 흡입 유로에 오일을 공급하여 공급 펌프가 재흡입 하도록 하는 가스 터빈 엔진.8. The method of claim 7,
Wherein a pressure relief valve is provided in the oil passage supplied from the oil distributor assembly to the filter to supply oil to the oil suction passage through the oil bypass passage so that the supply pump is re-suctioned.
상기 터빈측 배유 오일 배유 펌프 기어 세트는 상기 펌프 기어 하우징의 외주면에 형성된 터빈측 배유 오일 흡입구를 통해 터빈측 베어링 하우징으로부터 배출된 오일을 흡입하고, 상기 제2 배출구를 통해 상기 배유 오일 배출 유로로 오일을 배출하는 가스 터빈 엔진.8. The method of claim 7,
The turbine-side oil-drain oil pump set includes a turbine-side oil-drain pump for receiving oil discharged from the turbine-side bearing housing through a turbine-side oil-discharge oil inlet formed on an outer circumferential surface of the pump gear housing, And the gas turbine engine.
상기 발전기 및 압축기측 배유 펌프 기어 세트는 발전기측 배유 오일 흡입구와 압축기측 배유 오일 흡입구를 통해 상기 발전기 및 압축기측 배유 오일 흡입 유로로 오일을 흡입하고, 상기 제2 배출구를 통해 상기 배유 오일 배출 유로로 오일을 배출하는 가스 터빈 엔진.10. The method of claim 9,
Wherein the generator and the compressor-side drain pump gear set suck oil through the generator-side exhaust oil inlet and the compressor-side exhaust oil inlet, and through the second outlet to the exhaust oil discharge channel A gas turbine engine that emits oil.
상기 터빈측 배유 오일 배유 펌프 기어 세트와 상기 발전기 및 압축기측 배유 펌프 기어 세트에서 배출된 오일은 상기 배유 오일 배출 유로에서 합류하고, 상기 펌프 기어 하우징 및 상기 오일 펌프 하우징의 외주면에 형성된 배유 오일 배출구를 통해 오일 쿨러로 배출되는 가스 터빈 엔진.11. The method of claim 10,
The oil discharged from the turbine side oil drain oil pump set for turbine side and the oil discharged from the generator and the oil drain pump gear set on the side of the compressor join together in the oil drain oil flow path and the oil drain oil outlet formed on the outer peripheral surface of the pump gear housing and the oil pump housing To the oil cooler.
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