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JP2831301B2 - 出力軸立型ガスタービン駆動ポンプ - Google Patents

出力軸立型ガスタービン駆動ポンプ

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Publication number
JP2831301B2
JP2831301B2 JP18115595A JP18115595A JP2831301B2 JP 2831301 B2 JP2831301 B2 JP 2831301B2 JP 18115595 A JP18115595 A JP 18115595A JP 18115595 A JP18115595 A JP 18115595A JP 2831301 B2 JP2831301 B2 JP 2831301B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbine
pump
output
gas
gas turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP18115595A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0932795A (ja
Inventor
博彦 古川
信廣 鈴木
敏昭 岩本
貴文 中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kubota Corp
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kubota Corp
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=16095857&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2831301(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Kubota Corp, Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kubota Corp
Priority to JP18115595A priority Critical patent/JP2831301B2/ja
Publication of JPH0932795A publication Critical patent/JPH0932795A/ja
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Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、遠心ポンプ、斜流
ポンプ、軸流ポンプ等をガスタービンで駆動する出力軸
立型ガスタービン駆動ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、遠心ポンプ、斜流ポンプ、軸流ポ
ンプ、スクリューポンプなどのポンプは、上下水道、原
子力発電所、火力発電所、製鉄所、化学工場等において
広く使用しており、ポンプの原動機としては、ディーゼ
ルエンジンないしはガスタービンを用いている。このガ
スタービンを使用する場合には、冷却水が不要であり、
潤滑油の使用も極めて少なく、負荷の急変にもすばやく
対応できるなどの利点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ガスタービンは、吸気
口から流入する空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧力
を高めた加圧空気を導き、燃料ノズルから供給する液体
または気体の燃料を燃焼させて高温高圧のガスを得る燃
焼室と、燃焼室で発生した高温高圧ガスを動力として圧
縮機を駆動する圧縮機駆動用タービンからなるガスゼネ
レータと、高温高圧ガスを動力として出力軸を駆動する
出力タービンとが直線的に配置してある。また、ガスタ
ービンは高速回転型の原動機なので、低速回転の負荷を
駆動する時には、減速装置を必要とし、出力軸と駆動対
象装置の駆動軸とがその方向を違える場合には、傘歯車
減速機が不可欠である。このため、ガスタービンと駆動
対象装置の配置構成が制約を受ける問題があり、装置の
設置面積が大きくなる問題があった。
【0004】また、傘歯車減速機を介してガスタービン
とポンプ駆動軸を連結する場合には、ガスタービンと傘
歯車減速機が同一の設置面上に位置するので、ポンプ運
転時に傘歯車減速機を介して受け止めるアクシャルスラ
ストがガスタービンを設置した設置基準面に作用するこ
とになり、ガスタービンの設置基準面としては不要な耐
強度を土木構造物に確保する必要があり、土木構造物の
建造コストが高くなる問題があった。
【0005】本発明は、上記した課題を解決するもの
で、ガスタービンの出力軸とポンプの駆動軸とを傘歯車
減速機を介することなく接続し、設置面積の縮小を図
り、さらにはガスタービンの設置基準面を形成する構造
部材に対する負荷を軽減し、ガスタービンの設置に伴う
コストの低減を図ることができる出力軸立型ガスタービ
ン駆動ポンプを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明の出力軸立型ガスタービン駆動ポンプ
は、基礎台上に設置した原動機としてのガスタービンに
より、基礎台の基準面に対して垂直に配置したポンプ駆
動軸を回転駆動するポンプであって、ガスタービンのガ
スゼネレータをその車軸が基礎台の基準面と平行となる
ように設け、ガスタービンの出力タービンをその車軸が
ポンプ駆動軸と同心ないしは平行となるように設け、出
力タービンの車軸をなす出力軸とポンプ駆動軸とを高速
減速機を介して連結し、ガスゼネレータと出力タービン
の双方の車室空間を連通するガス噴流路の途中に、ガス
ゼネレータの車軸に沿った高温高圧ガスの流れを出力タ
ービンの車軸に沿った方向に転向させるスクロール流路
を設けてなり、スクロール流路は、出力タービンの車軸
を囲んで環状をなし、水平方向の一側に開口する流入口
がガスゼネレータの排気口に対向し、流路断面形状の接
線方向に向けて開口する流出口が出力タービンの翼列に
対向する構成としている。
【0007】また、ポンプピットを形成する土木構造物
上にタービン配置架台を設け、ポンプピットにポンプ本
体を設置し、タービン配置架台上に基礎台を介して原動
機としてのガスタービンを設置し、タービン配置架台の
下方に土木構造物で支持して高速減速機を設置した構成
としている。
【0008】上記した構成により、ガスタービンのガス
ゼネレータにおいて発生する高温高圧ガスは排気口から
水平方向に噴出し、スクロール流路に流入口から流入す
る。スクロール流路に流入した高温高圧ガスは、スクロ
ール流路に沿って出力タービンの車軸の周囲に環状に広
がるとともに、スクロール流路内において内周面形状に
沿って流れながら出力タービンの車軸方向に向けて流れ
方向を転じ、流出口から出力タービンの翼列に向けて噴
出し、出力タービンを回して出力軸を駆動する。出力軸
は高速減速機を介してポンプ駆動軸を回してポンプを駆
動する。
【0009】したがって、スクロール流路によって、ガ
スゼネレータで発生する高温高圧ガスの流れ方向を水平
方向から出力タービンの車軸に沿った方向へ円滑に転向
させることができ、出力タービンとガスゼネレータとを
車軸方向を違えて配置することが容易に行える。
【0010】出力軸は、基礎台の基準面に対して垂直な
ポンプ駆動軸と同心に、乃至は平行に位置するので、ガ
スタービンの出力軸とポンプ駆動軸とを傘歯車減速機を
介することなく接続することができ、従来の構成に比し
て、装置構成の簡素化および構成要素の減少による故障
率の低減ならび信頼性の向上を図ることができ、ガスタ
ービン自身が途中で屈曲して全長が短くなるので、設置
面積を縮小することができる。
【0011】また、運転時にはポンプ駆動軸に作用する
アクシャルスラストを高速減速機で受け止めるが、高速
減速機はポンプ本体を設置する土木構造物において支持
しているので、アクシャルスラストは土木構造物に作用
し、タービン配置架台上のタービン配置面には作用しな
い。依ってタービン配置架台の強度を不必要に大きくす
る必要がなくなり、ガスタービンの設置に伴うコストの
低減を図ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図1〜図3において、軸流ポンプ
1は基礎台2の水平な基準面Lに対してポンプ駆動軸3
が直角に立設しており、原動機としてのガスタービン4
は基礎台2上に基準面Lに沿って設置している。
【0013】ガスタービン4は二軸のフリーガスタービ
ンであり、高温高圧ガスGを発生させる前部のガスゼネ
レータ5と、ガスゼネレータ5に続いて上下方向に向け
て屈曲する後部の出力部6とからなる。ガスゼネレータ
5は、吸気口から流入する空気を圧縮機で圧力を高めて
燃焼室に導き、燃焼室で発生した高温高圧ガスGを動力
として圧縮機を駆動する圧縮機駆動用タービン(図示せ
ず)を回転駆動するものであり、ガスゼネレータの車軸
が基礎台2の基準面Lと平行となるように設けている。
【0014】出力部6には、出力タービン7が車軸をポ
ンプ駆動軸3と同心ないしは平行となるように設けてあ
り、出力タービン7の車軸をなす出力軸8は出力タービ
ン7の出口と反対方向において高速減速機9を介してポ
ンプ駆動軸3に連結している。ガスゼネレータ5の排気
口10から出力タービン7の翼列11までの間を連通す
るガス噴流路の途中には、ガスゼネレータ5の排気口1
0に続くスクロールケーシング12が設けてある。ガス
ゼネレータ5とスクロールケーシング12はガスゼネレ
ータ支持部13を境として分離可能な構造をなしてい
る。
【0015】スクロールケーシング12と出力タービン
7の車軸を囲んで環状に形成したスクロール流路SF
は、ガスゼネレータ5の車軸に沿った高温高圧ガスGの
流れを出力タービン7の車軸に沿った方向に転向させる
ものである。スクロール流路SFは、水平方向の一側に
開口する流入口Iがガスゼネレータ5の排気口に対向
し、流路断面形状の接線方向に向けて開口する流出口O
が出力タービン7の翼列11に対向する形状をなしてい
る。スクロールケーシング12は出力タービン支持部1
4で支持しており、スクロールケーシング12の下部に
は出力タービン軸受台15が設けてある。出力タービン
軸受台15の内側には、出力タービン作動により発生す
る推力に加えて出力タービン7および出力軸8の自重を
支持する軸受装置(図示せず)を内蔵している。スクロ
ールケーシング12の上部には排気ダクト16を設けて
いる。
【0016】以下、上記構成における作用を説明する。
ガスタービン4のガスゼネレータ5において発生する高
温高圧ガスGは、排気口10から水平方向に噴出し、流
入口Iからスクロールケーシング12のスクロール流路
SFに流入する。
【0017】スクロール流路SFに流入した高温高圧ガ
スGは、スクロール流路SFに沿って出力タービン7の
車軸の周囲に環状に広がるとともに、スクロール流路S
Fにおいて内周面形状に沿って流れながら出力タービン
7の車軸方向に向けて流れ方向を転じ、流出口Oから出
力タービン7の翼列11に向けて噴出し、出力タービン
7を回して出力軸8を駆動する。出力軸8は高速減速機
9を介してポンプ駆動軸3を回して軸流ポンプ1を駆動
する。
【0018】図4〜図5は本発明の他の実施形態を示す
ものである。図4〜図5において、ポンプピットを形成
する土木構造物21上にタービン配置架台22を設け、
ポンプピットに遠心ポンプや斜流ポンプ等のポンプ本体
23を設置している。タービン配置架台22上には基礎
台2を介して原動機としてのガスタービン4を設置し、
タービン配置架台22の下方に高速減速機9を配置して
いる。高速減速機9は支持フレーム24を介して土木構
造物21で支持している。
【0019】高速減速機9は、出力軸8に連結する減速
機入力軸25と、ポンプ駆動軸3に連結する減速機出力
軸26とを有し、減速機入力軸25と減速機出力軸26
の間に適当な減速比を与える歯車列27が設けてある。
減速機出力軸26はスラスト軸受28、ラジアル軸受2
9、スリーブベアリング30を介して減速機固定部材3
1で支持している。
【0020】したがって、運転時にはポンプ駆動軸3に
作用するアクシャルスラストを高速減速機9で受け止め
るが、高速減速機9はポンプ本体23を設置する土木構
造物21において支持しているので、アクシャルスラス
トは土木構造物21に作用し、タービン配置架台22上
のタービン配置面には作用しない。したがって、支持フ
レーム24がタービン配置架台22の脚部で接続されて
いる場合(図示せず)でも同様の効果が得られる。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、スク
ロール流路によって、ガスゼネレータで発生する高温高
圧ガスの流れ方向を円滑に転向させるので、出力タービ
ンとガスゼネレータとを車軸方向を違えて配置すること
が容易に行い得る。出力軸は、ポンプ駆動軸と同心に、
乃至は平行に位置するので、出力軸とポンプ駆動軸とを
傘歯車減速機を介することなく接続することができ、従
来の構成に比して、装置構成の簡素化および構成要素の
減少による故障率の低減ならび信頼性の向上を図ること
ができる。また、ガスタービン自身が途中で屈曲して全
長が短くなるので、設置面積を縮小することができる。
また、タービン配置架台の強度を不必要に大きくする必
要がなくなり、ガスタービンの設置に伴うコストの低減
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における出力軸立型ガスタ
ービン駆動ポンプを示す全体構成図である。
【図2】同実施例の出力軸立型ガスタービン駆動ポンプ
の平面図である。
【図3】同実施形態におけるスクロール流路を形成する
スクロールケーシングの斜視図である。
【図4】本発明の他の実施形態における出力軸立型ガス
タービン駆動ポンプを示す全体構成図である。
【図5】同実施形態における高速減速機の構成を示す模
式図である。
【符号の説明】
1 軸流ポンプ 2 基礎台 3 ポンプ駆動軸 4 ガスタービン 5 ガスゼネレータ 6 出力部 7 出力タービン 8 出力軸 9 高速減速機 10 排気口 11 翼列 12 スクロールケーシング 13 ガスゼネレータ支持部 21 土木構造物 22 タービン配置架台 23 ポンプ本体 24 支持フレーム 25 減速機入力軸 26 減速機出力軸 27 歯車列 28 スラスト軸受 29 ラジアル軸受 30 スリーブベアリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 信廣 大阪府枚方市中宮大池1丁目1番1号 株式会社クボタ枚方製造所内 (72)発明者 岩本 敏昭 兵庫県神戸市中央区東川崎町3丁目1番 1号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 中川 貴文 兵庫県神戸市中央区東川崎町3丁目1番 1号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (56)参考文献 特開 平7−102995(JP,A) 特開 平4−76231(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F04D 25/02 F02C 7/32

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基礎台上に設置した原動機としてのガス
    タービンにより、基礎台の基準面に対して垂直に配置し
    たポンプ駆動軸を回転駆動するポンプであって、ガスタ
    ービンのガスゼネレータをその車軸が基礎台の基準面と
    平行となるように設け、ガスタービンの出力タービンを
    その車軸がポンプ駆動軸と同心ないしは平行となるよう
    に設け、出力タービンの車軸をなす出力軸とポンプ駆動
    軸とを高速減速機を介して連結し、ガスゼネレータと出
    力タービンの双方の車室空間を連通するガス噴流路の途
    中に、ガスゼネレータの車軸に沿った高温高圧ガスの流
    れを出力タービンの車軸に沿った方向に転向させるスク
    ロール流路を設けてなり、スクロール流路は、出力ター
    ビンの車軸を囲んで環状をなし、水平方向の一側に開口
    する流入口がガスゼネレータの排気口に対向し、流路断
    面形状の接線方向に向けて開口する流出口が出力タービ
    ンの翼列に対向する出力軸立型ガスタービン駆動ポン
    プ。
  2. 【請求項2】 ポンプピットを形成する土木構造物上に
    タービン配置架台を設け、ポンプピットにポンプ本体を
    設置し、タービン配置架台上に基礎台を介して原動機と
    してのガスタービンを設置し、タービン配置架台の下方
    に土木構造物で支持して高速減速機を設置したことを特
    徴とする請求項1記載の出力軸立型ガスタービン駆動ポ
    ンプ。
JP18115595A 1995-07-18 1995-07-18 出力軸立型ガスタービン駆動ポンプ Expired - Lifetime JP2831301B2 (ja)

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JP3268261B2 (ja) * 1998-03-02 2002-03-25 三菱重工業株式会社 L字立形ガスタービン出力軸まわり冷却構造

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