JPH02199230A - ２軸式ガスタービン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は２軸式ガスタービンに関するものである。

（従来の技術） 従来の２軸式ガスタービンは、減速機の出力軸の回転方
向が設計段階で決定され、組立の段階で変更することが
できなかった。

（発明が解決しようとする課題） ２軸式ガスタービンは、１軸式ガスタービンのように定
速度型エンジンではなく、変速度型エンジンである点に
特徴を有しており、例えばポンプ駆動用等、一般産業機
械用として非常に適している。しかしながら２軸式ガス
タービンにより例えばポンプ等を駆動する場合、要求さ
れる出力軸の回転方向は一義的に定まらず、ポンプ等の
設備に応じて決定される。したがって従来のようにガス
タービンの出力軸の回転方向が一定であれば、回転方向
の異なる２種類のガスタービンを設計、製作しなければ
ならず、量産性が悪い。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本発明の２軸式ガスタービン
は、減速機のギヤボックス内に、パワータービン軸によ
り駆動される第１の歯車と、この第１の歯車が固設され
た中間軸と、この中間軸に固設された第２の歯車と、出
力軸に固設されて前記第２の歯車に噛合する第３の歯車
とを設け、前記中間軸を移動可能に構成し、中間軸を移
動させたときに前記第２の歯車と第３の歯車との間に介
装されるアイドラ歯車を着脱自在に設け、前記中間軸を
移動させたときに前記第２の歯車の中心と前記アイドラ
歯車の中心とを結ぶ直線をり、前記アイドラ歯車の中心
と前記第３の歯車の中心とを結ぶ直線をＭとして、直線
りと直線Ｍとのなす角度θを、直線りを基準としかつア
イドラ歯車回転方向を正方向として、 −２０”≦θ≦１００゜ に設定したものである。

（作用） 逆回転時には、パワータービン軸の回転が、第１の歯車
と中間軸と第２の歯車とアイドラ歯車と第３の歯車とを
介して出力軸に伝達される。正回転時には、パワーター
ビン軸の回転が、第１の歯車と中間軸と第２の歯車と第
３の歯車とを介して出力軸に伝達され、したがって出力
軸は逆回転時とは反対方向に回転する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図〜第６図に基づいて説
明する。

第６図は本発明の一実施例における２軸式ガスタービン
の正面図で、１は潤滑油を貯溜するオイルパンを兼用し
た台床であり、この台床１上には、空気を吸入して高温
・高圧の燃焼ガスを発生するガス発生機２と、ガス発生
機２で発生した燃焼ガスから回転動力を取出す出力ター
ビン３と、出力タービン３で取出した回転動力を所定の
回転数に減速する減速機４とが左側から右側にこの順に
配置されている。ガス発生機２の左側の側面には各種補
機類の軸受や歯車等を収容する補機ギヤボックス５が取
付けられている。

第１図は本発明の一実施例における２軸式ガスタービン
の縦断正面図で、ガス発生機２は、空気を圧縮する遠心
圧縮機のロータ部分を構成するインペラ７や、圧縮され
た空気と燃料とを混合して燃焼させることにより高温・
高圧の燃焼ガスを作出する燃焼器８や、燃焼ガスにより
回転駆動されてインペラ７を回転させる高圧タービンロ
ータ９や、高圧タービンロータ９の下流側に位置して高
圧タービンロータ９と同様の動作をする低圧タービンロ
ータ１０等を備えている。出力タービン３は、低圧ター
ビンロータ１０の下流側に位置して燃焼ガスにより回転
駆動されるパワータービンロータ１２や、パワータービ
ンロータ１２を駆動した後の燃焼ガスすなわち排気ガス
を渦を発生させずに減速させる排気デイフユーザ１３や
、排気ガスを放出する排気ダクト１４や、パワータービ
ンロータ１２と一体に回転するパワータービン軸１５等
を備えている。減速機４は、出力軸１７や、パワーター
ビン軸１５の回転動力を所定の回転速度に減速させて出
力軸１７に伝達する複数の歯車等を備えている。補機ギ
ヤボックス５の内部には、燃料ポンプ１９やカバテアク
チエータ２０等の各種補機類を駆動するための複数の歯
車等が配置されている。

減速機４の外殻はギヤボックス２２により構成されてお
り、ギヤボックス２２は台床１の天壁に螺設された複数
のボルト孔２３に螺合するボルト（図示せず）により台
床１に強固に固定されている。ガス発生機２の外殻は、
高圧タービンロータ９および低圧タービンロータ１０を
覆うメインケーシング２５と、インペラ７を覆うインテ
ークハウジング２６と、燃焼器８を覆う燃焼器外筒２７
とにより構成されており、燃焼器外筒２７は複数のボル
トによりメインケーシング２５に固定されている。メイ
ンケーシング２５とギヤボックス２２とは多数の孔が形
成された半円筒状のサポート２９を介して多数のボルト
により連結されており、排気ダクト１４はサポート２９
の内周側に位置している。台床１の左側面には支持部材
としての幅広の鋼板３２の下端部が複数のボルト３３に
より固定されており、鋼板３２の上端部は複数のボルト
３４によりインテークハウジング２６およびメインケー
シング２５の下端部に固定されている。

すなわち鋼板３２はタービン軸芯方向と直交する方向に
配置されており、ガス発生機２と出力タービン３とから
なる高温部３５が、鋼板３２によりタービン軸芯方向に
のみ変位可能に弾性的に支持されている。

減速機４のギヤボックス２２は、第２図に詳細に示すよ
うに、ギヤボックス本体３８と、ギヤボックス本体３８
にボルト止めされたギヤボックスカバー３９とにより構
成されている。パワータービン軸１５の右端部は、ギヤ
ボックス２２の内部に貫入し、外周に高速ピニオンギヤ
４０がスプライン嵌合している。高速ピニオンギヤ４０
は両端部外周を軸受４１．４２により回動自在に支持さ
れており、軸芯方向中央部外周に歯４３が形成されてい
る。高速ピニオンギヤ４０の歯４３は第１の歯車４４に
噛合しており、第１の歯車４４は中間軸４５の左端部近
傍の外周に嵌合固定されている。中間軸４５は両端部外
周を軸受４６，４７により回動自在に支持されており、
軸受４６はギヤボックス本体３８内面の凹部に収容され
、軸受４７はギヤボックスカバ−３９内面の四部に収容
されている。中間軸４５の右端部近傍の外周には第２の
歯車４９が形成されており、第２の歯車４９はアイドラ
歯車５０に噛合している。アイドラ歯車５０は、ギヤボ
ックスカバー３９の内面にボルト止めされた軸５１の両
端部外周に嵌合固定された軸受５２．５３により両端部
内周を回動自在に支持されており、第３の歯車５４に噛
合している。

第３の歯車５４は軸受５５．５６により回動自在に支持
された出力軸１７の左端に一体に形成されたフランジ５
７の外周にボルト止めされている。

なお第１図および第２図においては、理解を容品にする
ために各歯車の上下方向の位置関係を実際とは若干具な
って図示しており、実際には第３図のような位置関係で
ある。

第２の歯車４９とアイドラ歯車５０と第３の歯車５４と
の位置関係は、第４図のように、第２の歯車４９の中心
とアイドラ歯車５０の中心とを結ぶ直線をＬとし、アイ
ドラ歯車５０の中心と第３の歯車５４の中心とを結ぶ直
線をＭとして、直線りと直線Ｍとのなす角度θを、直線
りを基準としかつアイドラ歯車５０回転方向を正方向と
した場合、 −２０”　　≦θ≦　ｉｏｏ’ の関係を満足するように設定されている。

減速機４のギヤボックス２２には、第２図のように、ギ
ヤボックス２２内の各歯車や軸受等に潤滑油を供給する
ための潤滑油供給通路５９が形成されており、潤滑油供
給通路５９には図外の潤滑油ポンプにより台床１内に貯
溜された潤滑油が供給される。潤滑油供給通路５９はギ
ヤボックス本体３８に形成された潤滑油供給孔６０ａと
ギヤボックスカバー３９に形成された潤滑油供給孔６０
ｂとに連通しており、これら潤滑油供給孔６０ａ。

６０ｂは第１の歯車４４や第２の歯車４９や軸受４６．
４７等に潤滑油を供給するためのものである。ギヤボッ
クス本体３８には、軸受４６に潤滑油を噴射するための
複数の第１の噴油ノズル６１が螺合しており、またギヤ
ボックス本体３８の内面には軸受４６に潤滑油を噴射す
るための第２の噴油ノズル６２がボルト止めされている
。第１の噴油ノズル６１には潤滑油供給孔６０ａからギ
ヤボックス本体３８に形成された孔６３とバイブロ４と
を通って潤滑油が供給され、第２の噴油ノズル６２には
潤滑油供給孔６０ａからギヤボックス本体３８に形成さ
れた孔６５を通って潤滑油が供給される。ギヤボックス
カバー３９の外面には、軸受４７に潤滑油を噴射するた
めの複数の噴射口を有する第３の噴油ノズル６７がボル
ト止めされており、ギヤボックスカバー３９の内面には
、第２の歯車４９に潤滑油を噴射するための複数の噴射
口を有する第４の噴油ノズル６８がボルト止めされてい
る。第３の噴油ノズル６７には潤滑油供給孔６０ｂから
ギヤボックスカバー３９に形成された孔６つを通って潤
滑油が供給され、第４の噴油ノズル６８には潤滑油供給
孔６０ｂからギヤボックスカバー３９に形成された孔７
０を通って潤滑油が供給される。

以上の状態は出力軸１７の逆回転状態を示しており、中
間軸４５の位置を変更することにより出力軸１７を正回
転状態にすることができる。すなわちギヤボックス本体
３８およびギヤボックスカバー３９の内面には軸受４６
，４７を収容するための四部が第２図に示した位置の他
にもう１箇所設けられており、その凹部に軸受４６，４
７を収容し、中間軸４５を支持することによって、第３
図に仮想線で示すように、第２の歯車４つと第３の歯車
５４とが直接噛合する。この場合、アイドラ歯車５０は
不要であるので、軸５１と共に撤去しておく。また第５
図に示すように、第１の噴油ノズル６１および第３の噴
油ノズル６７は変更後の中間軸４５に対応する位置に付
は変え、元の位置には第１の噴油ノズル６１の代りに盲
プラグ７２を螺合させ、第３の噴油ノズル６７の代りに
盲蓋７３をボルト止めする。また第２の噴油ノズル６２
および第４の噴油ノズル６８は噴射口の向きを変更する
。すなわち潤滑油供給孔６０ａ、６０ｂは、第３図のよ
うに、逆回転時の中間軸４５の軸芯と正回転時の中間軸
４５の軸芯との双方から等しい距離の位置に形成されて
おり、したがって第１の噴油ノズル６１および第３の噴
油ノズル６７の付は変えや第２の噴油ノズル６２および
第４の噴油ノズル６８の向きの変更だけで中間軸４５の
位置変更に対処できるのである。

次に動作を説明する。逆回転時には、パワータービン軸
１５と一体に回転する高速ピニオンギヤ４０の回転が、
第１の歯車４４と中間軸４５と第２の歯車４９とアイド
ラ歯車５０と第３の歯車５４とを介して出力軸１７に伝
達される。正回転時には、パワータービン軸１５と一体
に回転する高速ピニオンギヤ４０の回転が、第１の歯車
４４と中間軸４５と第２の歯車４９と第３の歯車５４と
を介して出力軸１７に伝達され、したがって出力軸１７
は逆回転時とは反対方向に回転する。なお逆回転時にお
いて、第２の歯車４９とアイドラ歯車５０と第３の歯車
５４との位置関係を、−２０°≦θ≦１００゜ を満足するように設定したので、第４図のように、アイ
ドラ歯車５０の中心に作用するギヤ反力Ｆａの合力Ｆｈ
（ Ｆ≦Ｐａ になる。

逆回転状態から正回転状態への変更に際しては、中間軸
４５を軸受４６，４７等と共に位置変更し、アイドラ歯
車５０を軸５１等と共に撤去する。また第１の噴油ノズ
ル６１および第３の噴油ノズル６７と盲プラグ７２およ
び盲蓋７３とを位置交換し、第２の噴油ノズル６２およ
び第４の噴油ノズル６８の噴射口の向きを変更する。正
回転状態から逆回転状態への変更に際しては、上記と逆
の作業を行なう。

このように、組立時あるいは製作完了後においても、容
易に出力軸１７の回転方向を変更できるので、回転方向
の異なる２種類の２軸式ガスタービンを設計、製作する
必要がなく、量産性の向上による製作コストの低減を図
ることができる。またアイドラ歯車５０の中心にかかる
ギヤ反力Ｐａの合力Ｆをギヤ反力Ｐａよりも小さくでき
るので、アイドラ歯車５０に過大な力が作用することが
なく、円滑な動力伝達を良好に維持できると同時に、ア
イドラ歯車５０等の摩耗や損傷を良好に軽減できる。ま
た潤滑油供給孔６０ａ、６０ｂを、正回転時の中間軸４
５の軸芯と逆回転時の中間軸４５の軸芯との双方から等
距離の位置に配置したので、第１の噴油ノズル６１およ
び第３の噴油ノズル６７の付は変えや第２の噴油ノズル
６２および第４の噴油ノズル６８の向きの変更だけで中
間軸４５の位置変更に対処でき、作業を容易に行なえる
と同時に、部品の共用化によりコストダウンを図ること
ができる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、組立時あるいは製
作完了後においても、容易に出力軸の回転方向を変更で
きるので、回転方向の異なる２種類の２軸式ガスタービ
ンを設計、製作する必要がなく、量産性の向上による製
作コストの低減を図ることができる。また逆回転時に、
第２の歯車とアイドラ歯車とｆｆ１３の歯車との位置関
係を、−２０＠≦θ≦１００＠ を満足するように設定したので、アイドラ歯車の中心に
かかるギヤ反力Ｐａの合力Ｆをギヤ反力Ｐａよりも小さ
くできることから、アイドラ歯車に過大な力が作用する
ことがなく、円滑な動力伝達を良好に維持できると同時
に、アイドラ歯車等の摩耗や損傷を良好に軽減できる。

また潤滑油供給孔を、正回転時の中間軸の軸芯と逆回転
時の中間軸の軸芯との双方から等距離の位置に配置すれ
ば、噴油ノズルの付は変えや向きの変更だけで中間軸の
位置変更に対処でき、作業を容易に行なえると同時に、
部品の共用化によりコストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における２軸式ガスタービン
の縦断正面図、第２図は同２軸式ガスタービンの減速機
部分の拡大断面図、第３図および第４図は同減速機のギ
ヤ配置の説明図、第５図は同減速機の正回転時における
ギヤボックスの要部の断面図、第６図は本発明の一実施
例における２軸式ガスタービンの正面図である。 ４・・・減速機、１５・・・パワータービン軸、１７・
・・出力軸、２２・・・ギヤボックス、４４・・・第１
の歯車、４５・・・中間軸、４６．４７・・・軸受、４
９・・・第２の歯車、５０・・・アイドラ歯車、５４・
・・第３の歯車、６０ｇ、６０ｂ・・・潤滑油供給孔 特許出願人　ヤンマーディーゼル株式会社第２図 ／ ン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、減速機のギヤボックス内に、パワータービン軸によ
   り駆動される第１の歯車と、この第１の歯車が固設され
   た中間軸と、この中間軸に固設された第２の歯車と、出
   力軸に固設されて前記第２の歯車に噛合する第３の歯車
   とを設け、前記中間軸を移動可能に構成し、中間軸を移
   動させたときに前記第２の歯車と第３の歯車との間に介
   装されるアイドラ歯車を着脱自在に設け、前記中間軸を
   移動させたときに前記第２の歯車の中心と前記アイドラ
   歯車の中心とを結ぶ直線をＬ、前記アイドラ歯車の中心
   と前記第３の歯車の中心とを結ぶ直線をＭとして、直線
   Ｌと直線Ｍとのなす角度θを、直線Ｌを基準としかつア
   イドラ歯車回転方向を正方向として、 −２０゜≦θ≦１００゜ に設定したことを特徴とする２軸式ガスタービン。 ２、ギヤボックスに形成されて中間軸の軸受や第１およ
   び第２の歯車に給油するための潤滑油供給孔を、中間軸
   の移動前後の双方の軸芯から等距離の位置に設けたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の２軸式ガス
   タービン。