JPH078823Y2 - ガスタービンエンジン熱交換器駆動軸の軸受冷却構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は主として自動車に搭載されるガスタービンエン
ジンの回転蓄熱式熱交換器装置に係り、更に詳しくは、
その回転蓄熱体駆動軸の軸受部の潤滑装置の構造に関す
るものである。

〔従来の技術〕

回転蓄熱式熱交換器はその駆動方法として平歯車による
駆動方法が一般的に用いられている。すなわち、軸方向
にある厚みを持った円盤状の蓄熱体の円筒外周面に歯車
面をつけて大歯車を形成し、それにより外径の非常に小
さい小歯車を大歯車に噛み合わせ、その小歯車を外部の
駆動源により駆動している。

この駆動装置についての従来の一例を第３図に示す。図
において、熱交換器蓄熱体１はその外周の一側はサポー
ト４で支持され、その外周の他の一側には大歯車（以下
リングギヤと言う）５が配設されている。大歯車５と噛
み合う小歯車（以下ピニオンギヤと言う）７は駆動軸８
の一端に取り付けられ、駆動軸８は、ケーシング２内に
スペーサ101により位置決めされて配設された一対の軸
受10により回転可能に支持されている。サポート４は蓄
熱体１の外周をカーボンベアリング片の摺動面により支
持している。駆動軸８の他端には傘歯車102が取り付け
られ、この傘歯車102は図示されない回転駆動源と連結
されている入力軸105に取り付けられた傘歯車104と噛み
合い、入力軸105の回転を駆動軸８に伝達している。軸
受10のピニオンギヤ７側及び入力軸105を支持する軸受1
07の回転駆動源側にはダストシール108,120が配設され
ている。ケーシング103には傘歯車102,104と軸受106,10
7とを潤滑するための給油孔109が設けられている。一対
の軸受10の間と、軸受10とダストシール108との間に
は、軸受10の潤滑用のグリース121が封入されている。2
2は、熱交換器ハウジング25に囲まれてエンジン内の圧
縮空気流路となり、この中を高圧の圧縮空気が流れてい
る。

また、該駆動装置についての他の一例を第４図に示す。
これは実開昭56-84156号広報に開示されたもので前記の
ものと型式は異なるが蓄熱体１を駆動軸８により、ピニ
オンギヤ７、リングギヤ５を介して回転し、駆動軸８を
一対の軸受10で支持している基本的な構造は前記の例と
同一である。22は圧縮空気流路で、ここを高圧の圧縮空
気が流れている。

〔考案が解決しようとする課題〕

上述の従来のガスタービンエンジンの熱交換器装置にお
いては次のような問題がある。

（１）駆動軸８の軸受10は常に高温雰囲気中にあり、こ
のために、グリースが熱劣化し、その潤滑性がなくな
り、変質硬化して固着する所謂コーキング現象を起こ
し、軸受の耐久性が低下する。

（２）エンジン内の圧縮空気通路22からの高圧空気が第
３図に示す例に於いてはダストシール108を透過して軸
受10の方向に流出し、このためにグリース121が短時間
に飛散してしまうために、長期にわたり軸受10の十分な
潤滑効果を保つことが不可能である。また第４図に示す
例に於いても高圧空気が軸受10を通過して外部に漏出す
るために軸受10のグリースが飛散して潤滑効果が低減す
る。

（３）前記（１）項に示す問題点を解決するために、高
温潤滑性の高いセラミックベアリングを用い、これに二
流化モリブデン等の粉体状固体潤滑材を併用した場合に
於いても、前記（２）項に示すように高圧空気の流れに
より固体潤滑材が短時間に飛散し、潤滑効果を失うこと
が起こる。

本考案に於いては、上記の諸問題点に鑑み、潤滑油の飛
散及びコーキングによる耐久性低下を防止することを目
的とし、前記駆動軸８の軸受10に対して、常時潤滑油が
効率的に供給され、かつ、該軸受に対する冷却効果もあ
り、これによりコーキング現象も発生せず長期に亙り十
分な潤滑効果を適正に保つことができる潤滑機構を提供
しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために本考案に於いては、回転蓄
熱式熱交換器の蓄熱体を回転駆動するために、該蓄熱体
外周部に形成した大歯車と、該大歯車と噛み合う小歯車
と、該小歯車を一端に配して軸受で支持され前記蓄熱体
を回転駆動する駆動軸とを有するガスタービンエンジン
の熱交換器において、 前記小歯車を収容する熱交換器ハウジングと、前記駆動
軸の軸受を収容する軸受ケーシングとを大気に連通した
空隙部を挟んで別々に形成し、かつ、該空隙部に前記駆
動軸と共に回転する軸受冷却用ルーバーを設けたことを
特徴とするガスタービンエンジン熱交換器駆動軸の軸受
冷却構造を提供する。

〔作用〕

小歯車を収容するハウジング内を流れる高温高圧の空気
の中、ハウジングを漏出した空気は該ハウジングと軸受
ケーシングとの間の空隙部に流出するがここで、軸受冷
却用ルーバーにより吹き飛ばされるために大気中に拡散
されて軸受ケーシング内に入ることは無い。またエンジ
ンより発生した前記ハウジング内の高温の熱は前記空隙
部が介在するので、直接ハウジングより軸受ケーシング
に伝導することは無く、また前記ルーバーによる空気の
流れにより軸受ケーシングが冷却され、軸受やダストシ
ールの熱劣化やコーキング現象が発生しない。

〔実施例〕

第１図に本考案の実施例による回転蓄熱体駆動装置の要
部の断面図を示す。回転蓄熱型熱交換器の蓄熱体１は、
その外周面の一側に全巾の半分以下の歯巾を有するリン
グギヤ５を配設し、これに隣接した他の一側はケーシン
グ２により保持されたサポート４により回転可能に支持
されている。サポート４は、蓄熱体１の外周を複数個に
等分割する点をカーボンベアリング片の摺動面により支
持している。

駆動軸８の一端に前記リングギヤ５と噛合うピニオンギ
ヤ７が、他端に傘歯車13が配設され、これ等は駆動軸８
のねじ部に螺合されたナット6,9により固定されてい
る。

熱交換器ハウジング25とハウジング24とケーシング２等
に囲まれて圧縮空気通路22が形成され、この中に高圧の
圧縮空気が流れている。この圧縮空気の洩れ防止のため
に駆動軸８とケーシング２との間にダストシール（リン
グシールとも言う）18を配設している。ハウジング24の
他端にケーシング３が嵌合され、このケーシング３には
駆動軸８を支持する軸受10とダストシール12とが配設さ
れている。

駆動軸８の他端の傘歯車側は軸受11により支持され、該
軸受11は、ケーシング15内に配設され、該ケーシング15
は、そのフランジ部に挿通されたボルト14によりケーシ
ング３と共にハウジング24に締結され、ケーシング15と
ケーシング３との間では密封室32が形成されこの中に軸
受10,11が収容されている。

駆動軸８の軸心と直交する入力軸16は、ケーシング15内
でスペーサ17a,17bにより位置決めされた一対のベアリ
ング38により支持され、その一端には、傘歯車19がナッ
ト20により螺合固定され、図示していない回転駆動源に
連絡され、傘歯車19より傘歯車13、駆動軸８を経て蓄熱
体１を回転駆動する。

ケーシング15には、傘歯車13,19、軸受10,11、潤滑用の
給油ノズル21が配設され、一対の軸受38間の空間にはグ
リース23が封入されており、回転駆動源側にはダストシ
ール26を配設するケーシング27がボルト28により締結さ
れている。

ハウジング24とケーシング２とケーシング３との間には
空隙部29,29a,29bが設けられ、この空間部は大気に開口
している。該空隙部29を駆動軸８が貫通している部分に
は、第２図に示すように、円周上に折曲げルーバー31を
等配した円板状のフランジ部（以下円板と言う）30を有
するブッシュが嵌合されており、駆動軸８と共に矢印の
ように回転し、これはブロアとして作用して空隙部29内
に空気の流れを発生させ、高温空気の滞留防止と駆動軸
軸受部の冷却作用とを行う。

上記の構造によりエンジン内の圧縮機出口の高温高圧空
気流路22を取り囲むハウジング24,25及びケーシング２
と、駆動軸８と入力軸16をそれぞれ支持する軸受10,11
及び38が配設されているケーシング3,15により取り囲ま
れている密封室32とが完全に隔離されているために、従
来のように高温高圧の圧縮機出口の空気が軸受10,11,38
内に洩れ込み潤滑剤を飛散させ、潤滑効果を低減させる
というようなことが起らない。

また、エンジン剤ハウジング24,25と軸受支持ケーシン
グ3,15との間に空隙部29が存在することにより、エンジ
ン側の高温部より軸受部への直接の伝熱が低減され、更
に、空隙部29を通る駆動軸に折曲げルーバー付円板30を
設けて、ブロアとして作用させることにより、エンジン
側ハウジング24,25よりの輻射熱により高温となった空
気がこの空隙部29に滞留することが防止でき、熱的に厳
しい環境にある軸受部ケーシング3,15の温度上昇を抑え
るために軸受部が高温雰囲気にさらされず、軸受10,11,
38及びダストシール12,18,26の耐久性の低下を防止する
ことができる。また、円板30によりダストシール18を透
過して空隙部29に漏洩した圧縮機出口空気の強制排気が
可能で、これによりダストシール12,18の熱劣化が防止
できる。

以上の構成によれば、従来、グリースの熱劣化やコーキ
ングやグリースの飛散を防止するために行われていたジ
ェット給油等による軸受、歯車等の潤滑のための特別な
装置を必要とせず本実施例の構成によれば、潤滑装置は
従来の普通の軸受、歯車等の潤滑の方法で十分であり、
潤滑系の大巾な簡素化が可能となる。

また更に軸受部を高温潤滑性の高いセラミックベアリン
グと二硫化モリブデン等の粉体状固体潤滑材の組合せで
構成させれば、更に高温耐久性を向上させることができ
る。

〔考案の効果〕

本考案を実施することにより次の効果を奏する。

（１）小歯車を収容し、圧縮空気流路を囲むハウジング
と、駆動軸等の軸受を収容する軸受ケーシングとが、完
全に隔離されたことにより、圧縮空気が軸受内に洩れ込
み、潤滑剤を飛散させることがない。

（２）前記ハウジングと前記ケーシングの間に空隙を設
け、更にルーバー付円板を設けたことにより、エンジン
側より軸受部への伝熱、輻射等による熱の移動が抑制さ
れ、更にルーバーにより冷却されるために軸受やダスト
シールの熱劣化やコーキング現象が防止される。

（３）上記（１），（２）により軸受部に対しては従来
のジェット給油のような特別な装置を必要とせず、潤滑
系が大巾に簡素化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例による回転熱交換器蓄熱体駆動
装置要部の断面図、第２図は折曲げルーバー付円板の斜
視図、第３図は従来例の回転熱交換器蓄熱体駆動装置要
部の断面図、第４図は他の従来例の回転熱交換器蓄熱体
駆動装置要部の断面図を示す。 １……回転熱交換器蓄熱体、3,15……軸受ケーシング、
５……大歯車、７……小歯車、８……駆動軸、10,11…
…軸受、24,25……熱交換器ハウジング、29……空隙
部、31……軸受冷却用ルーバー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】回転蓄熱式熱交換器の蓄熱体を回転駆動す
   るために、該蓄熱体外周部に形成した大歯車と、該大歯
   車と噛み合う小歯車と、該小歯車を一端に配して軸受で
   支持され前記蓄熱体を回転駆動する駆動軸とを有するガ
   スタービンエンジンの熱交換器において、 前記小歯車を収容する熱交換器ハウジングと、前記駆動
   軸の軸受を収容する軸受ケーシングとを大気に連通した
   空隙部を挟んで別々に形成し、かつ、該空隙部に前記駆
   動軸と共に回転する軸受冷却用ルーバーを設けたことを
   特徴とするガスタービンエンジン熱交換器駆動軸の軸受
   冷却構造。