JPH0311129A - ガスタービン機関 - Google Patents

ガスタービン機関

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JPH0311129A
JPH0311129A JP14584189A JP14584189A JPH0311129A JP H0311129 A JPH0311129 A JP H0311129A JP 14584189 A JP14584189 A JP 14584189A JP 14584189 A JP14584189 A JP 14584189A JP H0311129 A JPH0311129 A JP H0311129A
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shaft
turbine rotor
coupling
compressor
bearing
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Akiyoshi Nishihara
西原 昭義
Yasuyuki Hamachi
浜地 康之
Hiroshi Ogawa
博史 小川
Mikio Hotta
三樹雄 堀田
Toshimitsu Fukui
福井 俊充
Yukito Yoneda
米田 幸人
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Yanmar Co Ltd
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Yanmar Diesel Engine Co Ltd
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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58−122753号公報や、実開昭5
8−122752号公報や、実開昭56−163725
号公報や、実開昭64−32434号公報や、実開昭5
6−127830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。
まず、コンプレッサー室Pとタービンロータ室側の圧力
差により発生していたタービンロータ軸2bに掛かる過
大なスラスト力を、カップリング4の拡張面4aの部分
に発生するスラスト力によりある程度減殺し、タービン
ロータ軸2bを軸受支持しているスクイズフィルム軸受
3や玉軸受50の耐久性の低下を阻止するのである。
また、タービンロータ軸2bを支持する最も重要な軸受
であるスクイズフィルム軸受3のスクイズフィルムSを
、燃焼ガス室A側の高熱が伝達されることにより破壊さ
れることのないようにして、該スクイズフィルム軸受3
の耐久性を向上したものである。
また、タービンロータ軸2bに対して固定ナツト6を螺
装する際において無理な締結力が作用し、タービンロー
タ軸2bを変形させたり、軸受に無用な余圧を掛けるこ
とが無いようにしたものである。
また、発電機り側に発生した衝撃的な負荷の変化を直接
にガスタービン機関Gに伝達することなく、トルク吸収
弾性体23により吸収することが出来るようにしたもの
である。
また、トルク吸収弾性体23を固定する弾性体固定ボル
ト25を外方から螺装可能としたことにより、トルク吸
収弾性体23の点検交換が簡単に出来るようにしたもの
である。
また、トルク吸収弾性体23を介装したことにより、出
力軸12とダイナモ軸7の間の軸芯がずれて、発電機り
に振動が発生するという不具合いを解消したものである
(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。
ガスタービン機関において、コンプレッサ1のコンプレ
ッサ軸1aと、タービンロータ2のタービンロータ軸2
bとの結合部をカップリング4にて結合し、該カップリ
ング4に拡張面4aを設けて、コンプレッサ吐出側の圧
縮空気圧と、タービンロータ側の低圧空気圧との圧力差
を該拡張面4aに付勢して、軸方向のスラスト力を減殺
したものである。
また、タービンロータ軸2bの軸受3の外輪に潤滑油に
よるスクイズフィルムSを構成すると共に、タービンロ
ータ2側の高熱が該スクイズフィルムSに伝達するのを
防ぐべく、周囲に潤滑油溜まり部を構成したものである
また、コンプレッサ軸la内を通過し、出力室B内に突
出するタービンロータ軸2bの端部に、出力カップリン
グ5を摺動係合面5aを介して連結し、該出力力ノブリ
ング5の出力室B側端部より固定ナツト6を螺装し、該
固定ナツト6を出力カップリング5の端面に接当して締
結したものである。
また、タービンロータ軸2bにより駆動される出力軸1
2と発電機りのダイナモ軸7を連結する構成において、
出力軸側カップリング20とダイナモ軸側カップリング
21との間に、トルク吸収弾性体23を介装し、該トル
ク吸収弾性体23を軸芯に直角の方向から嵌挿したもの
である。
また、発電機りのダイナモ軸7のガスタービン側の軸受
を、ダイナモ軸側力・ノブリング21の内周と出力軸1
2との間に介装した芯出ベアリング8により構成したも
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
面に示した実施側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とを連結するカップリング4と軸受スクイズフィ
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と排気デイフユーザ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、コンプレフサ1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、出力軸側カップリン
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から排気デイフユ
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、カップリング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の端部が減速袋ffM内に突出し
た部分に出力カップリング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カップリング20
が固定されており、該出力軸側カップリング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、ダイナモ軸側カップリング21を芯出し
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上の連
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iD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とダイナモ軸側カップリング2I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力・ノブ
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
出ヘアリング8を、出力軸側カップリング20とダイナ
モ軸側カップリング21の間に介装しているのである。
トルク吸収弾性体23は弾性体固定ボルト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。該玉軸
受50を軸受ボス51の方向に押圧する役目を出力カッ
プリング5の右端がしている。
該出力力ソブリング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
力カップリング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から出力カップリング
5を介して筒軸34に伝達している。
そして該出力カブプリング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、出力カップリング
5が玉軸受50を押圧し締結されるのである。
また出力力ソブリング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。
故に出力カップリング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、両軸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。
そして該軸受ポス部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52・53を介して、カップリング4が嵌挿され
ている。
該カップリング4は、D型孔4b・4Cを構成しており
、咳り型孔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。
該カップリング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等の耐久性に悪影響を与えるので
ある。
本発明においては、190kg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4a
の背室mにコンプレッサ1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100kg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、100 kg減殺して、残
った右方向へのスラスト力を90ktr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の耐久性を向上する為に、
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、潤滑油供給パイプ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。
乙かし言亥カップリング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So:)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、
右側環状シール嵌人体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、潤滑油供給パイプ
48より油路56を経た潤滑油を、右側環状シール嵌人
体46に開口した油路57により軸受3の内輪転動弁に
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、潤滑油供給パイプ
48の外周に構成した排出油路49を経て、出力室已に
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
ール嵌人体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嵌人体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。
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に右側環状シール嵌入体46を固設し、該右側環状
シール嵌人体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により支持されてイルので、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の排気デイフユーザ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
、排気デイフユーザ31の外周に遊嵌されている。該排
気デイフユーザ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
気デイフユーザ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
排気デイフユーザ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。
くべ)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(1)の如く、コンプレッサ1のコンプレッサ軸
1aと、タービンロータ2のタービンロータ軸2bとの
結合部をカップリング4にて結合し、該カップリング4
に拡張面4aを設けて、コンプレッサ吐出側の圧縮空気
圧と、タービンロータ側の低圧空気圧との圧力差を該拡
張面4aに付勢して、軸方向のスラスト力を減殺したの
で、コンプレッサー室Pとタービンロータ室側の圧力差
により発生していたタービンロータ軸2bに掛かる過大
なスラスト力を、カップリング4の拡張面4aの部分に
発生するスラスト力によりある程度減殺することができ
るので、タービンロータ軸2bを軸受支持しているスク
イズフィルム軸受3や玉軸受50の耐久性の低下を阻止
することが出来たものである。
請求項(2)の如く、タービンロータ2のタービンロー
タ軸2bの軸受3の外輪に潤滑油によるスクイズフィル
ムSを構成すると共に、タービンロータ2側の高熱が該
スクイズフィルムSに伝達するのを防ぐべく、周囲に潤
滑油溜まり部を構成したので、タービンロータ軸2bを
支持する最も重要な軸受であるスクイズフィルム軸受3
のスクイズフィルムSを、燃焼ガス室A側の高熱が伝達
されることにより破壊することがなく、該スクイズフィ
ルム軸受3の耐久性を向上することが出来たものである
請求項(3)の如く、コンプレッサ軸la内を通過し、
出力室B内に突出するタービンロータ軸2bの端部に、
出力カップリング5を摺動係合面5aを介して連結し、
咳出力カップリング5の出力室B側端部より固定ナツト
6を螺装し、該固定ナフト6を出力カップリング5の端
面に接当して締結したので、タービンロータ軸2bに対
して固定ナツト6を螺装する際において無理な締結力が
作用し、タービンロータ軸2bを変形させたり、軸受に
無用な余圧を掛けることが無くなったものである。
請求項(4)の如く、タービンロータ軸2bにより駆動
される出力軸12と発電aDのダイナモ軸7を連結する
構成において、出力軸側カップリング20とダイナモ軸
側カップリング21との間に、トルク吸収弾性体23を
介装し、該トルク吸収弾性体23を軸芯に直角の方向か
ら嵌挿したことにより、発電機り側に発生した衝撃的な
負荷の変化を直接にガスタービン機関Gに伝達すること
なくトルク吸収弾性体23により吸収することが出来た
ものである。
またトルク吸収弾性体23を固定する弾性体固定ボルト
25を外方から螺装可能としたことにより、トルク吸収
弾性体23の点検交換が簡単に出来るのである。
請求項(5)の如く、発電機りのダイナモ軸7のガスタ
ービン側の軸受を、ダイナモ軸側カップリング21の内
周と出力軸12との間に介装した芯出ベアリング8によ
り構成したので、前記トルク吸収弾性体23が衝撃的な
負荷により撓んだ場合に、出力軸12とダイナモ軸7と
の軸芯位置がずれることが無いので、発電iDに振動が
発生するという不具合いが発生しないのである。
【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とを連結するカップリング4と軸受スクイズフィ
ルムSの部分を示す拡大断面図、第5図は燃焼器スクロ
ールつとノズルケース24と排気デイフユーザ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 l・・・コンプレッサ 1a・・・コンプレッサ軸 2 ・ ・ 2 a ・ 2 b ・ 4 ・ ・ 4 a ・ 7 ・ ・ 8 ・ ・ 9 ・ ・ 12 ・ 23 ・ 24 ・ タービンロータ ・ロータ翼 ・タービンロータ軸 ゛カップリング ・拡張面 ・ダイナモ軸 ・芯出ベアリング ・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 (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、ガスタービン機関において、コンプレッサ1の
    コンプレッサ軸1aと、タービンロータ2のタービンロ
    ータ軸2bとの結合部をカップリング4にて結合し、該
    カップリング4に拡張面4aを設けて、コンプレッサ吐
    出側の圧縮空気圧と、タービンロータ側の低圧空気圧と
    の圧力差を該拡張面4aに付勢して、軸方向のスラスト
    力を減殺したことを特徴とするガスタービン機関。
  2. (2)、タービンロータ軸2bの軸受3の外輪に潤滑油
    によるスクイズフィルムSを構成すると共に、タービン
    ロータ2側の高熱が該スクイズフィルムSに伝達するの
    を防ぐべく、周囲に潤滑油溜まり部T・Qを構成したこ
    とを特徴とするガスタービン機関。
  3. (3)、コンプレッサ軸1a内を通過し、出力室B内に
    突出するタービンロータ軸2bの端部に、出力カップリ
    ング5を摺動係合面5aを介して連結し、該出力カップ
    リング5の出力室B側端部より固定ナット6を螺装し、
    該固定ナット6を出力カップリング5の端面に接当して
    締結したことを特徴とするガスタービン機関。
  4. (4)、タービンロータ軸2bにより駆動される出力軸
    12と発電機Dのダイナモ軸7を連結する構成において
    、出力軸側カップリング20とダイナモ軸側カップリン
    グ21との間に、トルク吸収弾性体23を介装し、該ト
    ルク吸収弾性体23を軸芯に直角の方向から嵌挿したこ
    とを特徴とするガスタービン機関。
  5. (5)、発電機Dのダイナモ軸7のガスタービン側の軸
    受を、ダイナモ軸側カップリング21の内周と出力軸1
    2との間に介装した芯出ベアリング8により構成したこ
    とを特徴とするガスタービン機関。
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