JPH0311128A - ガスタービン機関 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明はガスタービン機関の軸受支持構造に関するもの
である。

（ロ）従来技術 従来からガスタービン機関の軸受支持装置に関する技術
は公知とされているのである。

例えば、実開昭５７−８４３３４号公報や、実開昭５６
−１１３１０１号公報や、実開昭５８１２２７５３号公
報や、実公昭５７−４３０５８号公報や、特開昭４８−
６７６４０号公報に記載の技術の如くである。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明は、次の点を改善せんとするものである。

燃焼器１０から発生する高熱燃焼ガスがノズルケース２
４に投入されて、該ノズルケース２４は膨張するのであ
るが、この場合に、ノズルケース２４の固着部に無理な
力を加えることなく、ノズルケース２４の伸縮が行える
ように支持したものである。

またノズルケース２４を浮いた状態に支持することによ
り、ノズルケース２４と排気ディフューザ３１との燃焼
ガス密封機構を摺動リング５８により構成できるので、
コストが安価で組立も節単となったものである。

また、前述の如くガスタービン機関Ｇのケースに浮いた
状態で支持したノズルケース２４に対して、燃焼器スク
ロール９を固着することなく、燃焼器スクロール９の内
外の圧力差によりノズルケース２４に対して固着するこ
とにより、高熱燃焼ガスによる膨張・圧縮に対して柔軟
な状態で、ノズルケース２４と燃焼器スクロール９を支
持することが出来るように構成したものである。

（ニ）問題を解決するための手段 本発明の目的は以上の如くであり、次に該目的を達成す
る為の構成を説明すると。

タービンノズル２４ａを一体的に構成したノズルケース
２４を、タービンケース２９にタービンロータ２を囲む
ように遊合し、ノズルケース２４を弾性環状部材３０に
より弾性支持したものである。

また、ノズルケース２４に燃焼器スクロール９のタービ
ンノズル側端部を嵌合し、排気デイフコ。

−ザ３１側端部をノズルケース２４に固定し、ノズルケ
ース２４と排気ディフューザ３１を非固定状態とし、ノ
ズルケース２４をタービンケース２９に対して、燃焼器
スクロール内外の圧力差により付勢押圧したものである
。

（ホ）実施例 本発明の目的・構成は以上の如くであり、次に添付の図
面に示した実施例の構成を説明すると。

第１図はガスタービンに発電機りを付設した状態の正面
図、第２図はガスタービン部分の正面断面図、第３図は
ガスタービンと発電ＩＤとの接合カンプリング部の拡大
断面図、第４図はタービンロータ軸２ｂとコンプレッサ
軸１ａとを連結するカンプリング４とスクイズフィルム
Ｓの部分を示す拡大断面図、第５図は燃焼器スクロール
９とノズルケース２４と排気ディフューザ３１との連結
構成を示す拡大断面図、第６図はタービンロータ軸２ｂ
のみを取り出した図面、第７図は軸受ボス部４４とスク
イズフィルム軸受３の部分を示す拡大断面図である。

第１図において、ガスタービンＧの上方に燃焼器１０が
突出しており、該燃焼器１０より噴出する燃焼ガスによ
りタービンロータ２のロータ翼２ａを回転し、該タービ
ンロータ２のタービンロータ軸２ｂを減速装置Ｍ方向へ
突出し、該タービンロータ軸２ｂにコンプレッサ１を固
定し、コンプレッサｌにより吐出する圧縮空気を燃焼器
１０に供給している。

そしてタービンロータ軸２ｂが減速装置Ｍ内に突出し、
該減速装置Ｍ内において減速後に、出力軸側カンプリン
グ２０とダイナモ軸側カップリング２１により連結して
発電機りのダイナモ軸７を駆動している。

第２図においてガスタービンＧと減速装置Ｍの構成につ
いて説明すると。

ガスタービンＧは燃焼器１０より噴出する燃焼ガスを燃
焼器スクロール９とにより構成した燃焼ガス室Ａ内に噴
出し、該燃焼ガス室Ａ内において渦巻流として、タービ
ンノズル２４ａの部分から吐出し、タービンロータ２の
ロータ翼２ａを回転している。回転後の燃焼ガスはノズ
ルケース２４から排気ディフューザ３１を経て、外気に
排出されるのである。

また該タービンロータ２の回転をタービンロータ軸２ｂ
より減速装置Ｍ側に伝達し、該タービンロータ軸２ｂが
コンプレッサー室Ｐに突出した部分にコンプレッサ１の
コンプレッサ軸１ａを、力・、プリング４を介して連結
している。

そして該コンプレッサ１により吸入した空気を圧縮空気
として吐出し、圧縮空気通路Ｅを経て燃焼器１０に供給
しているのである。

タービンロータ軸２ｂの端部が減速装置Ｍ内に突出した
部分に出力力ソブリング５を介して筒軸３４が連結され
ており、該筒軸３４の端部に小径ギア軸３５が外嵌され
ている。該小径ギア軸３５にカウンター軸３９の上の大
径ギア３７が噛合しており、該大径ギア３７の上には潤
滑油ポンプ駆動ギア３８と小径ギア１５が固定されてい
る。

該小径ギア１５は出力軸１２の上の大径ギア１４と噛合
している。

また出力軸１２には始動ギア４０が固設されており、該
始動ギア４０は起動モータ３３のギアと起動時のみ噛合
すべく構成している。

出力軸１２の発電機り側には出力軸側力、７プリング２
０が固定されており、該出力軸側力・ノブリング２０に
トルク吸収弾性体２３を介して、ダイナモ軸側カップリ
ング２１が連結されている。

また出力軸側カップリング２０の周囲に芯出ベアリング
８を介装して、ダイナモ軸側力・ノブリング２１を芯出
しした上で軸受している。

次に第３図において、出力軸１２とダイナモ軸７との連
結部について説明すると。

該発電機りは片軸受型の発電機を付設している。

即ち発電機りのダイナモ軸７を発電機りのケースに支持
する軸受は、左端部の軸受４１だけであり、ダイナモ軸
７の右端部はダイナモ軸側カップリング２１と出力軸側
カップリング２０を介して出力軸１２により支持してい
るのである。

出力軸１２は減速装置Ｍのケースに軸受４２と４３によ
り強固に支持されているので、該出力軸１２の右端にお
いてダイナモ軸７を軸受支持することは強度上の問題は
無いのである。

ダイナモ軸７の右端の軸受支持は、実質上は出力軸１２
の軸受４２・４３が兼用しているのであるが、出力軸側
カップリング２０とダイナモ軸側カンブリング２１の間
にトルク吸収弾性体２３を介装しているので、該トルク
吸収弾性体２３の弾性収縮幅だけダイナモ軸側カンプリ
ング２１が軸芯回りに振動する恐れがあるので、このト
ルク吸収弾性体２３の収縮により発生する振動を吸収す
る為に、負荷は支持しないが芯出しのみを行う為の芯出
ベアリング８を、出力軸側カップリング２０とダイナモ
軸側カンプリング２１の間に介装しているのである。

トルク吸収弾性体２３は弾性体固定ポルト２５により出
力軸側カップリング２０の外周に固着しており、該弾性
体固定ボルト２５に嵌挿した上端のトルク吸収弾性体２
３を減速装置Ｍのケースに設けた点検整備口から脱着作
業を可能としているのである。４４は発電機りを冷却す
る為の冷却ファン羽根である。

次に第４図と第６図においてタービンロータ軸２ｂと筒
軸３４の連結部について説明すると。

減速装置Ｍのケースより軸受ボス５１を突出し、該軸受
ボス５１の内側にコンプレッサ１のコンプレッサ軸１ａ
部分を軸受支持する玉軸受５０を嵌挿している。咳玉軸
受５０を軸受ボス５１の方向に押圧する役目を出力カン
ブリング５の右端がしている。

該出力力ノブリング５はコンプレッサ軸１ａの外周に嵌
合しており、またＤ型嵌合孔５ａの部分でタービンロー
タ軸２ｂのＤ型切大部２ｄに係合嵌入している。また出
力力ノブリング５の右側にはスプライン孔が設けられて
おり、該スプライン孔に筒軸３４のスプライン部が係合
して動力をタービンロータ軸２ｂから出力カンブリング
５を介して筒軸３４に伝達している。

そして該出力カップリング５をタービンロータ軸２ｂに
固定する固定ナツト６が設けられており、該固定ナツト
６は出力カップリング５のスプライン孔の凹部に嵌入し
ている。

該固定ナツト６を捻し込んで行くと、出力力ノブリング
５が玉軸受５０を押圧し締結されるのである。

また出力カンブリング５の外周に回転数センサー３２の
検出用ギア５ｂが刻設されている。

該コンプレッサ軸１ａとタービンロータ軸２ｂは右端に
おいてカップリング４によっても一体化されており、同
じ回転数で回転するので、出力カップリング５とコンプ
レッサ軸１ａとの間で相対回転は発生しないのである。

故に出力力ノブリング５は玉軸受５０に支持されて、軸
芯位置が決定しているコンプレッサ軸１ａとタービンロ
ータ軸２ｂとの位置関係を、両輪に嵌合していることに
より決定し、タービンロータ軸２ｂの芯出しを行ってい
るのである。

次にコンプレッサ軸１ａの右側端部と、タービンロータ
軸２ｂとの連結部について、第４図・第７図より説明す
ると。

減速装置Ｍのケースより軸受ボス部４４がタービンロー
タ軸２ｂの周囲まで突設されており、咳軸受ボス部４４
の軸受孔にスクイズフィルム軸受３を嵌合して、タービ
ンロータ軸２ｂの径大部を軸受支持している。

該タービンロータ軸２ｂはタービンロータ２と一体化さ
れている。

そして咳軸受ボス部４４の左側にシール体ハウジング４
５が嵌挿されており、該シール体ハウジング４５に環状
シール体５２・５３を介して、カンブリング４が嵌挿さ
れている。

該カンブリング４は、Ｄ型孔４ｂ・４Ｃを構成しており
、Ｍｐ型孔４ｂにコンプレッサ軸１ａのＤ型切天部が嵌
入し、Ｄ型孔４Ｃ部分にタービンロータ軸２ｂのＤ型切
大部２Ｃが嵌入して、タービンロータ軸２ｂとコンプレ
ッサ軸１ａとを一体的に回転するように結合しているの
である。

該カンブリング４はこのタービンロータ軸２ｂとコンプ
レッサ軸１ａの結合の役目と共に、コンプレッサー室Ｐ
とタービンロータ室の圧力の相違により玉軸受５０に掛
かるスラスト力を緩和させる役目をしているのである。

即ち、タービンロータ２によりタービンロータ軸２ｂを
右方向に引っ張るスラスト力が４４０　ｋｇ程度であり
、コンプレッサ軸１ａによりタービンロータ軸２ｂを左
方向に引っ張るスラスト力は２５０ｋｇ程度であり、ス
ラスト力の差１９０　ｋｇがタービンロータ軸２ｂの右
方向のスラスト力として作用し、これがスクイズフィル
ム軸受３や玉軸受５０等の耐久性に悪影客を与えるので
ある。

本発明においては、１９０　ｋｇものスラスト力が常時
作用するのを、せめて１００　ｋｇ程度に下降させる為
に、カップリング４に拡張面４ａを構成し、該拡張面４
ａの背室ｍにコンプレッサｌの吐出空気を圧縮空気案内
孔ｎより導入して、該拡張面４ａの部分に略１００　ｋ
ｇの左方向へのスラスト力として作用させたものである
。

これにより、タービンロータ軸２ｂの残る１９０　ｋｇ
の右方向へのスラスト力を、１００ｋｇ減殺して、残っ
た右方向へのスラスト力を９０ｋｇとして、スクイズフ
ィルム軸受３や玉軸受５０等の耐久性を向上させたもの
である。

またスクイズフィルム軸受３の耐久性を向上づる為に、
該スクイズフィルム軸受３の外周にスクイズフィルムＳ
を構成すべく、潤滑油供給バイブ４８より、継手潤滑油
路５５と軸受ボス部４４の油路５６を介して、スクイズ
フィルム軸受３のアウター外周に潤滑油を供給している
のである。

これによりスクイズフィルム軸受３の外周に潤滑油のフ
ィルム上の部分ができて、タービンロータ２の高速回転
に対してスクイズフィルム軸受３の耐久性を向上するの
である。

しかしＪ亥カンブリング４自体にタービンロータ２の高
熱が伝達されるので、スクイズフィルムＳの部分が高熱
となると、スクイズフィルムＳの油膜性能が低下するの
である。

これを防ぐ為に、スクイズフィルムＳの左右に潤滑油溜
まり部Ｔ−Ｑを構成し、潤滑油溜まり部Ｔ−Ｑにより、
右側環状シール体液人体４６と、左側のシール体ハウジ
ング４５から軸受ボス部４４のスクイズフィルムＳの部
分に高熱が伝達されるのを防止しているのである。

該潤滑油溜まり部Ｔ−Ｑの潤滑油は、潤滑油供給バイブ
４８より油路５６を経た潤滑油を、右側環状シール体嵌
入体４６に開口した油路５７により軸受３の内輪転動部
に案内し、一部は該潤滑油溜まり部Ｑを一部はスクイズ
フィルム軸受３の球間隙を通過して左側の潤滑油溜まり
部Ｔに至るように構成しているのである。

そして潤滑油溜まり部Ｔ−Ｑの潤滑油は潤滑油溜まり部
Ｔ−Ｑから油継手４７の油路を経て、潤滑油供給バイブ
４８の外周に構成した排出油路４９を経て、出力室Ｂ内
に還流されるのである。

潤滑油溜まり部Ｔ−３は軸受ボス部４４の左側端とシー
ル体ハウジング４５の右端との間に構成しており、潤滑
油溜まり部Ｑは、軸受ボス部４４の右端部と右側環状シ
ール体嵌入体４６の左端部との間に構成しているのであ
る。

また右側環状シール体嵌入体４６に後述するタービンケ
ース２９の基部が嵌合している。

次に第５図において潤滑油溜まり部Ｑとノズルケース２
４とタービンケース２９の取付構成について説明すると
。

前述の如くガスタービンケースから突出した軸受ボス部
４４に右側環状シール体液人体４６を固設し、該右側環
状シール体液人体４６の外周にタービンケース２９を固
定している。

タービンロータ２もカップリング４、コンプレッサ軸１
ａを介して玉軸受５０により支持されているので、ター
ビンケース２９とロータ翼２ａとは一定の間隙を保って
いる。

これに対して、燃焼器スクロール９とノズルケース２４
は弾性環状部材３０を介して弾性的に支持されているの
である。

即ち、タービンケース２９の外周にノズルケース２４の
タービンノズル２４ａの部分が遊嵌されており、外周部
分は弾性環状部材３０により支持した環状支持体５９に
抜は止め固定され支持されているのである。

また、ノズルケース２４の排気ディフューザ３１側は、
摺動リング嵌挿体６１に内嵌した摺動リング５８を介し
て、排気ディフューザ３１の外周に遊嵌されている。該
排気ディフューザ３１自体はガスタービン機関Ｇのケー
スに支持されており、確実に位置決めがなされているの
である。

故に確実にガスタービン機関Ｇのケースに固定された排
気ディフューザ３１とタービンケース２９の上に設けた
弾性環状部材３０を介して取り付けられたノズルケース
２４は摺動リング５８によりタービンロータ軸２ｂの軸
方向にスライド移動可能としである。

また該ノズルケース２４に対して、燃焼器スクロール９
を浮いた状態で支持しているのである。

即ち燃焼器スクロール９は取付部９ｂにより摺動リング
嵌挿体６１に固定されているのである。

該摺動リング嵌挿体６１自体が摺動リング５８の部分で
排気ディフューザ３１に対して摺動するのであり、燃焼
器スクロール９も軸方向にスライドするのである。そし
て燃焼器スクロール９のタービンノズル２４ａ側も、タ
ービンノズル側端部９Ｃ・９ｄでノズルケース２４にス
ライド可能に嵌挿されているのである。

このようにノズルケース２４と燃焼器スクロール９を、
どちらもガスタービン機関Ｇのケースに対して、固着せ
ずに浮いた状態で支持したことにより、燃焼器１０の燃
焼ガスによりこれらの部材が伸縮を繰り返した際におい
ても、全体的に燃焼器スクロール９とノズルケース２４
が伸縮して、結合部に無理が掛からないように構成して
いるのである。

（へ）発明の効果 本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を発
揮するものである。

請求項（１１の如く、タービンノズル２４ａと一体的に
構成したノズルケース２４を、タービンケース２９にタ
ービンロータ２を囲むように遊合し、ノズルケース２４
を弾性環状部材３０により弾性支持したので、燃焼ガス
室Ａからの高熱燃焼ガスが拡張面４ａの部分を通過する
ことによりノズルケース２４が膨脹した場合において、
ノズルケース２４の全体を弾性環状部材３０により浮い
た状態で支持しているので、固着部に無理な力を加える
ことなく、ノズルケース２４の伸縮が行えるのである。

またノズルケース２４を浮いた状態に支持することによ
り、ノズルケース２４と排気ディフューザ３１との燃焼
ガス密封機構を摺動リング５８により構成できるので、
コストが安価で組立も簡単となったものである。

請求項（２）の如く、ノズルケース２４に燃焼器スクロ
ール９のタービンノズル側端部を嵌合し、排気ディフュ
ーザ３１側端部をノズルケース２４に固定し、ノズルケ
ース２４と排気ディフューザ３１を非固定状態とし、ノ
ズルケース２４をタービンケース２９に対して、燃焼器
スクロール内外の圧力差により付勢押圧したので、前述
の如くガスタービン機関Ｇのケースに浮いた状態で支持
したノズルケース２４に対して、燃焼器スクロール９を
固着することなく、燃焼器スクロール９の内外の圧力差
によりノズルケース２４に対して固着することが出来る
ので、高熱燃焼ガスによる膨脹・圧縮に対して柔軟な状
態で、ノズルケース２４と燃焼器スクロール９を支持す
ることが出来たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスタービンに発電機りを付設した状態の正面
図、第２図はガスタービン部分の正面断面図、第３図は
ガスタービンと発電機りとの接合カップリング部の拡大
断面図、第４図はタービンロータ軸２ｂとコンプレッサ
軸１ａとを連結するカンプリング４とスクイズフィルム
Ｓの部分を示す拡大断面図、第５図は燃焼器スクロール
９とノズルケース２４と排気ディフューザ３１との連結
構成を示す拡大断面図、第６図はタービンロータ軸２ｂ
のみを取り出した図面、第７図は軸受ボス部４４とスク
イズフィルム軸受３の部分を示す拡大断面図である。 Ａ・・・燃焼ガス室 Ｂ・・・出力室 Ｄ・・・発電機 Ｐ・・・コンプレッサー室 １・・・コンプレッサ ａ ２　・ ａ ｂ ４　・ ａ ７　・ ８　・ ２ ３ ４ ・コンプレッサ軸 、タービンローフ ・ロータ大 ・タービンロータ軸 ・カップリング ・拡張面 ・ダイナモ軸 ・芯出ヘアリング ・燃焼器スクロール ・出力軸 ・トルク吸収弾性体 ・ノズルケース

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、タービンノズル２４ａを一体的に構成したノズ
   ルケース２４を、タービンケース２９にタービンロータ
   ２を囲むように遊合し、ノズルケース２４を弾性環状部
   材３０により弾性支持したことを特徴とするガスタービ
   ン機関。
2. （２）、ノズルケース２４に燃焼器スクロール９のター
   ビンノズル側端部を嵌合し、排気ディフューザ３１側端
   部をノズルケース２４に固定し、ノズルケース２４と排
   気ディフューザ３１を非固定状態とし、ノズルケース２
   ４をタービンケース２９に対して、燃焼器スクロール内
   外の圧力差により付勢押圧したことを特徴とするガスタ
   ービン機関。