JPH0431601A - ガスタービンのロータスラスト制御装置 - 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〕 本発明はガスタービンエンジンのロータスラスト制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来のガスタービンエンジンではロータのスラストを制
御するため、バランスピストン室に圧縮機出口空気を直
接又は一定の絞りを介して導入するのが一般的である。

多段圧縮機を用いるエンジンでは中間段階圧縮機出口空
気を直接バランスピストン室に導入することもある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来のロータスラスト制御装置には解決すべき次の
課題があった。

即ち、近年のガスタービンではスラスト軸受のＤＮ値（
回転速度ｒｐｍ　Ｘ軸受内径間）が２００万を越えてお
り、ロータ軸のスラストが過小の時、スキンディング（
すべり現象）を起して損傷する。一方過大なスラストの
下では発熱し、寿命が低下する。

このためあらゆる運転条件下でロータのスラストを軸受
がスキツディングを起さない下限のほぼ一定の値に制御
することが重要である。

従来の装置ではエンジン回転数の変化、バランスピスト
ン室に用いられるラビリンスシール隙間の変化あるいは
運用高度の変化に伴いロータのスラストが大幅に変化す
るという問題があった。又、圧縮機入口可変静翼を有す
るエンジンでは可変静翼の操作によってもロータスラス
トが大幅に変化するという問題があった。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明は上記課題の解決手段として、圧ｖＭ機とタービ
ンよりなるガスジェネレータ軸のスラストを調整する目
的で回転部と静止部の間にラビリンスシール等で構成さ
れたバランスピストン室を有するガスタービンのロータ
スラスト制御装置において、一定差圧を保って圧縮機出
口空気をバランスピストン室に導入可能に設けられた差
圧一定弁を具備してなることを特徴とするガスタービン
のロータスラスト制御装置を提供しようとするものであ
る。

〔作用〕

本発明は上記のように構成されるので次の作用を有する
。

即ち、ガスジェネレータ軸のスラストは各種運転条件で
圧縮機出口圧にほぼ依存しておりガスジェネレータ軸の
スラストをエンジンの運転条件で大きく変化させないた
め、バランスピストンに圧縮機出口圧と等しい圧力が作
用した時、ガスジェネレータ軸のスラストがほぼゼロと
なる様バランスピストンの有効受圧面積を決定する。

次にスラスト軸受がスキンディングを起さない下限スラ
ストに等しい荷重をバランスピストン有効受圧面積で除
した圧力に等しい差圧を有する差圧一定弁を介して圧縮
機出口空気をバランスピストン室に導入すると、上記差
圧によって生じる荷重がスラスト軸受に負荷され、スラ
スト軸受がスキンディングを起さない。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明する。

第１図は本実施例に係る遠心圧縮機式ガスタービンのロ
ータスラスト制御装置の継断面図でガスジェネレータ軸
１の片側のみを示しである。

図において、１はガスジェネレータ軸、２は圧縮機、３
はガスジェネレータ軸１の端部とケーシング側との間に
あってガスジェネレータ軸１のスラストを受けるスラス
ト軸受、４はガス発生用の燃焼器、１２は後述するバラ
ンスピストン室である。

第２図は第１図の囲い■の拡大図で、図において５は後
述するタービンブレード６に高速ガスを噴射するための
タービンノズル、６はガスジェネレータ軸１に植設され
たタービンブレード、７はバランスピストン室１２へ流
入した圧縮機出口空気の圧力を利用して、ガスジェネレ
ータ軸ｌのスラストがスラスト軸受３へ過大に負荷され
るのを相殺するためのバランスピストン、８はバランス
ピストン７のシリンダをなすバランスピストンシリンダ
、９はバランスピストン室１２へ流入する圧縮機出口空
気の圧力を後述の通り一定圧、低下させるための板バネ
、１０は板バネ９に押されてバランスピストン室１２へ
の圧縮機出口空気の流入を抑制するだめのバルブ、１１
はラビリンス効果によってバランスピストンシリンダ８
とバランスピストン７間の気密を保持するためのラビリ
ンスシール、１２はバランスピストン７を図の「スラス
トＪと記載した矢印の向きに圧してガスジェネレータ軸
１のスラストを所要値白シこ相殺するためのバランスピ
ストン室である。

以上の構成においてバランスピストン７は、バランスピ
ストン室１２内の圧力が圧縮機出口空気圧力と等しいと
きの圧力、即ち、板バネ９を作用させずに圧縮機出口空
気をバランスピストン室１２へ導入したときの圧力にバ
ランスピストン７の受圧面積を乗じた力とガスジェネレ
ータ軸１のスラストとがほぼ等値となるようその受圧面
積、図において外周側、内周側のそれぞれのラビリンス
シール１１間の直径差が創出する環状面積を設定されで
いる。そして、スラスト軸受３がスキンディングを起さ
ない下限スラストにほぼ等しい力を上記受圧面積で除し
た圧力に等しい差圧を生じるよう板ハネ９のパフ力が設
定さないる。即ち、板バネ９とパルプ１０とが差圧一定
弁を構成している。

本実施例は上記のように構成されているので、圧縮機出
口空気圧その他の変動に際してもスラスト軸受３への負
荷がスラスト軸受３のスキツディングを生じない下限値
以下に減じることがなく、スラスト軸受３の損傷が防が
れるという利点がある。

また、一定差圧によって生しるスラスト以上に過大なス
ラストがスラスト軸受３に負荷されることがないのでス
ラスト軸受３の寿命低下が防止できるという利点がある
。

また、バランスピストン室１２への供給空気量を板バネ
９とバルブ１０とにより必要最少限に押えられるためエ
ンジンの燃費が改善するという利点もある。

また、スラスト軸受３に対するスラストの下限値が保証
され、かつ過大値が排除されるので、エンジンの加減速
性能に関わる圧縮機２の入口可変静翼の作動可能範囲を
拡大することができるという利点がある。

〔発明の効果〕

本発明は上記のように構成されるので次の効果を有する
。

（１）　　ロータ軸のスラスト過小によるスラスト軸受
のスキツディング損傷（通常エンジンの致命的破損を招
く）を防止できる。

（２）　　ロータ軸のスラスト過大によるスラスト軸受
の寿命低下を防止できる。

（３）バランスピストンへの供給空気量を差圧−穿井の
使用により必要最少限に押えられるためエンジンの燃費
改善にも貢献できる。

（４）　　（１）の効果によってエンジンの加減速性能
に係る圧縮機入口可変静翼の作動可能範囲を拡大するこ
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係るガスタービンのロータ
スラスト制御装置の縦断面図、第２図は第１図の囲いＨ
の拡大図である。 １・・・ガスジェネレータ軸。 ２・・・圧縮機、　　　　　３・・・スラスト軸受。 ４・・・燃焼器、　　　　　７・・・バランスピストン
。 ８・・・バランスピストンシリンダ。 ９・・・板ハ礼１０・・・バルブ １２・・・バランスピストン室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機とタービンよりなるガスジェネレータ軸のスラス
   トを調整する目的で回転部と静止部の間にラビリンスシ
   ール等で構成されたバランスピストン室を有するガスタ
   ービンのロータスラスト制御装置において、一定差圧を
   保って圧縮機出口空気をバランスピストン室に導入可能
   に設けられた差圧一定弁を具備してなることを特徴とす
   るガスタービンのロータスラスト制御装置。