JP2013019375A - Method of repairing supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、過給機の補修方法に関するものである。 The present invention relates to a supercharger repair method.
過給機を一定期間使用した場合、特に起動時と停止時に軸受の内周面とロータ軸が接触することによってそれぞれが徐々に摩耗し、ロータ軸の回転安定性を保てなくなる場合がある。この場合、ロータ軸や軸受を交換することで、過給機全体を引き続き運用することが可能である。 When the turbocharger is used for a certain period of time, particularly when the inner peripheral surface of the bearing and the rotor shaft come into contact with each other at the time of starting and stopping, the rotor shaft gradually wears, and the rotational stability of the rotor shaft may not be maintained. In this case, the entire turbocharger can be continuously operated by exchanging the rotor shaft and the bearing.
この点において、下記の特許文献１においては、ジャーナル軸受に設けられた２つ以上のガス吐出孔を、シャフトとジャーナル軸受が接触してできる接触摩耗域よりも内側に設け、ジャーナル軸受が摩耗した後においてもガス吐出孔からのガス圧力低下を防ぐことによって、ジャーナル軸受の交換頻度を少なくすることを可能にしている。 In this regard, in the following Patent Document 1, two or more gas discharge holes provided in the journal bearing are provided on the inner side of a contact wear region formed by contact between the shaft and the journal bearing, and the journal bearing is worn. The journal bearing replacement frequency can be reduced by preventing the gas pressure drop from the gas discharge holes later.
上記特許文献１においては、ジャーナル軸受が摩耗した際においても、一定期間継続使用するための発明であるが、ロータ軸が摩耗した場合においては、回転安定性を回復するためにロータ軸の交換が行われていた。 In Patent Document 1, the journal bearing is an invention for continuous use even when the journal bearing is worn. However, when the rotor shaft is worn, the rotor shaft is replaced to recover the rotational stability. It was done.
特にロータ軸は高価であり、ジャーナル部が摩耗した際において毎回ロータ軸を交換することは、経済的負担が大きいといった問題を有していた。 In particular, the rotor shaft is expensive, and replacing the rotor shaft every time when the journal portion is worn has a problem that the economic burden is large.
本発明者は、上述の課題に着目して、本発明を創案した。即ち、本発明の目的は、過給機におけるロータ軸について、摩耗による交換頻度を抑え、運用コストを低減する過給機の補修方法を提供することにある。 The inventor of the present invention has created the present invention by paying attention to the above-mentioned problems. That is, an object of the present invention is to provide a supercharger repair method that suppresses the replacement frequency due to wear and reduces the operation cost of the rotor shaft in the supercharger.
上記目的を達成するため、本発明によると、軸受によって支持されたロータ軸を有する過給機の補修方法であって、
ロータ軸は、軸受によって支持されるジャーナル部を有し、
軸受は、ロータ軸のラジアル荷重を支持するためのラジアル軸受を有しており、
（Ａ）過給機の使用前におけるジャーナル部の外径及びラジアル軸受の内径を測定し、
（Ｂ）ジャーナル部の外径とラジアル軸受の内径の差を算出し、
（Ｃ）ラジアル軸受よりも内径が小さく、かつ、それぞれの内径が異なる複数の交換用ラジアル軸受を準備し、
（Ｄ）過給機の使用によってジャーナル部が摩耗した場合において、摩耗後におけるジャーナル部の外径を測定し、
（Ｅ）摩耗後におけるジャーナル部の外径とあらかじめ算出した前記差とを合計した値よりも小さく、かつ、前記合計した値に最も近い内径を有する交換用ラジアル軸受を選択し、
（Ｆ）摩耗後におけるジャーナル部の外径とあらかじめ算出した前記差とを合計した値と交換用ラジアル軸受の内径が等しくなるように、摩耗後におけるジャーナル部を研磨し、
（Ｇ）ラジアル軸受と交換用ラジアル軸受とを交換する、ことを特徴とする過給機の補修方法が提供される。
To achieve the above object, according to the present invention, there is provided a method of repairing a supercharger having a rotor shaft supported by a bearing, comprising:
The rotor shaft has a journal portion supported by a bearing,
The bearing has a radial bearing for supporting the radial load of the rotor shaft,
(A) Measure the outer diameter of the journal and the inner diameter of the radial bearing before using the turbocharger,
(B) Calculate the difference between the outer diameter of the journal and the inner diameter of the radial bearing,
(C) preparing a plurality of replacement radial bearings having an inner diameter smaller than that of the radial bearing and having different inner diameters;
(D) When the journal part is worn due to the use of a supercharger, measure the outer diameter of the journal part after wear,
(E) Select a replacement radial bearing that has an inner diameter that is smaller than the sum of the outer diameter of the journal portion after wear and the difference calculated in advance and that is closest to the sum,
(F) The journal portion after abrasion is polished so that the total value of the outer diameter of the journal portion after wear and the previously calculated difference is equal to the inner diameter of the replacement radial bearing,
(G) A method of repairing a supercharger, characterized in that a radial bearing and a replacement radial bearing are replaced.
また、本発明によれば、前記（Ｆ）において、研磨後におけるジャーナル部の外径がロータ軸におけるジャーナル部以外の部分の外径よりも大きい状態を維持している限り、前記交換を複数回行う。 According to the present invention, in (F), as long as the outer diameter of the journal portion after polishing is maintained larger than the outer diameter of the portion other than the journal portion in the rotor shaft, the replacement is performed a plurality of times. Do.
上述した本発明によると、ジャーナル部が摩耗した場合において、摩耗したジャーナル部の直径に合わせた内径を有する新たな軸受を設置することによって、摩耗による交換頻度を抑え、運用コストを低減することができる。
According to the present invention described above, when the journal portion is worn, by installing a new bearing having an inner diameter corresponding to the diameter of the worn journal portion, the replacement frequency due to wear can be suppressed and the operation cost can be reduced. it can.
本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図１は、本発明による過給機の全体構成図である。
過給機１０は、タービンインペラ３、ロータ軸５、コンプレッサインペラ６、軸受７、及びベアリングハウジング９を備える。タービンインペラ３は、流体から圧力を受けることによりエネルギーが与えられて流体中で回転する。ロータ軸５には、タービンインペラ３が固定されており、ロータ軸５はタービンインペラ３と一体的に回転する。軸受７は、ロータ軸５の軸に対するラジアル方向（半径方向）にロータ軸５から荷重を受ける。またロータ軸５と平行なスラスト方向においては、スラスト軸受８が荷重を受ける。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a supercharger according to the present invention.
The supercharger 10 includes a turbine impeller 3, a rotor shaft 5, a compressor impeller 6, a bearing 7, and a bearing housing 9. The turbine impeller 3 is energized by receiving pressure from the fluid and rotates in the fluid. A turbine impeller 3 is fixed to the rotor shaft 5, and the rotor shaft 5 rotates integrally with the turbine impeller 3. The bearing 7 receives a load from the rotor shaft 5 in a radial direction (radial direction) with respect to the shaft of the rotor shaft 5. In the thrust direction parallel to the rotor shaft 5, the thrust bearing 8 receives a load.
タービンインペラ３は、周方向に間隔をおいて設けられた複数の翼４を有し、エンジンからの排ガスにより回転駆動される。ロータ軸５の一端部には、タービンインペラ３が設けられ、ロータ軸５の他端部には、コンプレッサインペラ６が設けられている。コンプレッサインペラ６は、タービンインペラ３と一体的に回転することにより、吸入した空気を圧縮してエンジンへ送出する。 The turbine impeller 3 has a plurality of blades 4 provided at intervals in the circumferential direction, and is rotationally driven by exhaust gas from the engine. A turbine impeller 3 is provided at one end of the rotor shaft 5, and a compressor impeller 6 is provided at the other end of the rotor shaft 5. The compressor impeller 6 rotates integrally with the turbine impeller 3 to compress the sucked air and send it to the engine.
ベアリングハウジング９は、軸受７を内部に収容する。
この例では、タービンインペラ３を内部に収容するタービンハウジングと、コンプレッサインペラ６を内部に収容するコンプレッサハウジングの図示を省略している。
The bearing housing 9 accommodates the bearing 7 therein.
In this example, a turbine housing that houses the turbine impeller 3 and a compressor housing that houses the compressor impeller 6 are not shown.
タービンハウジングは、タービンインペラ４を回転可能に囲み、かつ、ベアリングハウジング９に連結されている。このタービンハウジングは、内部に外部から排ガスが導入されるスクロール室と、スクロール室からタービンインペラ３まで排ガスを案内する環状に形成された流路を有する。 The turbine housing rotatably surrounds the turbine impeller 4 and is connected to the bearing housing 9. This turbine housing has a scroll chamber into which exhaust gas is introduced from the outside, and an annular flow path that guides the exhaust gas from the scroll chamber to the turbine impeller 3.
ベアリングハウジング９は、ロータ軸５を軸受７によって回転可能に支持する。 The bearing housing 9 rotatably supports the rotor shaft 5 by a bearing 7.
コンプレッサハウジングは、コンプレッサインペラ６を回転可能に囲み、かつ、ベアリングハウジング９に連結されている。このコンプレッサハウジングは、内部に圧縮空気が導入されるスクロール室と、コンプレッサインペラ６からスクロール室まで圧縮空気を案内する環状に形成された流路を有する。 The compressor housing rotatably surrounds the compressor impeller 6 and is connected to the bearing housing 9. The compressor housing has a scroll chamber into which compressed air is introduced, and an annular flow path that guides the compressed air from the compressor impeller 6 to the scroll chamber.
図２は、本発明による過給機の軸受付近の拡大図である。
この図において、５ａは第１ジャーナル部、５ｂは第２ジャーナル部、７ａ，７ｂはラジアル軸受、８はスラスト軸受、８ａはスラストカラー、８ｂはスラストベアリングである。
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the bearing of the turbocharger according to the present invention.
In this figure, 5a is a first journal part, 5b is a second journal part, 7a and 7b are radial bearings, 8 is a thrust bearing, 8a is a thrust collar, and 8b is a thrust bearing.
第１ジャーナル部５ａ及び第２ジャーナル部５ｂは、ロータ軸５が回転する際において、ラジアル軸受７ａ，７ｂの内面と直接接触する部分である。
そのため、第１ジャーナル部５ａ及び第２ジャーナル部５ｂはロータ軸５における他の部分よりも径が大きく設定されている。
The first journal portion 5a and the second journal portion 5b are portions that are in direct contact with the inner surfaces of the radial bearings 7a and 7b when the rotor shaft 5 rotates.
Therefore, the diameters of the first journal portion 5a and the second journal portion 5b are set larger than those of other portions of the rotor shaft 5.
ラジアル軸受７ａ，７ｂは、回転中のロータ軸５における回転軸のアンバランスや振動を抑制するための軸受である。
スラスト軸受８は、ロータ軸５のコンプレッサ方向のスラスト荷重を受ける。
なお、スラスト軸受８は、ロータ軸５と共に回転する円板状の１対のスラストカラー８ａと、スラストカラー８ａの間に把持されベアリングハウジング９に固定されたスラストベアリング８ｂとからなる。
The radial bearings 7a and 7b are bearings for suppressing unbalance and vibration of the rotating shaft in the rotating rotor shaft 5.
The thrust bearing 8 receives a thrust load in the compressor direction of the rotor shaft 5.
The thrust bearing 8 includes a pair of disk-shaped thrust collars 8 a that rotate together with the rotor shaft 5, and a thrust bearing 8 b that is held between the thrust collars 8 a and fixed to the bearing housing 9.
図３は、本発明によるロータ軸が摩耗した場合の説明図である。
図３（Ａ）は、ロータ軸５とラジアル軸受７ａ，７ｂとの位置関係を表す図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の状態で一定期間使用した場合の図であり、図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）の状態からラジアル軸受７ａを交換した場合の図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram when the rotor shaft according to the present invention is worn.
FIG. 3A is a diagram showing the positional relationship between the rotor shaft 5 and the radial bearings 7a and 7b, and FIG. 3B is a diagram when used for a certain period in the state of FIG. 3A. FIG. 3C is a diagram when the radial bearing 7a is replaced from the state of FIG. 3B.
図３（Ａ）は、ロータ軸５とラジアル軸受７ａ，７ｂについての図であり、この例においては、ロータ軸５の外径とラジアル軸受７ａ，７ｂの内径との間に半径差がｅ１あって、この部分には回転摩擦を抑えるための潤滑油が流れている。なおこの図では半径差ｅ１を誇張して示している。
なお、この例においては、ロータ軸５は鉄系の金属で製造されており、軸受は銅合金等によって製造されている。
FIG. 3A is a diagram of the rotor shaft 5 and the radial bearings 7a and 7b. In this example, there is a radius difference e1 between the outer diameter of the rotor shaft 5 and the inner diameter of the radial bearings 7a and 7b. In this part, lubricating oil for suppressing rotational friction flows. In this figure, the radius difference e1 is exaggerated.
In this example, the rotor shaft 5 is made of an iron metal, and the bearing is made of a copper alloy or the like.
図３（Ａ）の状態で一定期間使用した場合、図３（Ｂ）に記載するようにロータ軸５及びラジアル軸受７ａは摩耗するため、ロータ軸５の外径とラジアル軸受７ａ，７ｂの内径の半径差（ｅ２）は徐々に大きくなっていく。 When used for a certain period in the state of FIG. 3A, the rotor shaft 5 and the radial bearing 7a wear as shown in FIG. 3B, so the outer diameter of the rotor shaft 5 and the inner diameter of the radial bearings 7a, 7b. The radius difference (e2) is gradually increased.
そのため、図３（Ｂ）の状態になると、ロータ軸５の外径とラジアル軸受７ａ，７ｂの内径の半径差（ｅ２）が大きくなりすぎるために、ロータ軸５の回転安定性を欠くことになる。
この状況において、ロータ軸５が、ラジアル軸受７ａ，７ｂ等と比較して非常に高価であることを鑑み、摩耗し、研磨したロータ軸５の外径に合わせた交換用ラジアル軸受７ｃ，７ｄを準備して交換を行う。
Therefore, in the state of FIG. 3B, the radial difference (e2) between the outer diameter of the rotor shaft 5 and the inner diameters of the radial bearings 7a and 7b becomes too large, so that the rotational stability of the rotor shaft 5 is lacking. Become.
In this situation, in consideration of the fact that the rotor shaft 5 is very expensive compared to the radial bearings 7a, 7b, etc., the replacement radial bearings 7c, 7d adapted to the worn and polished outer diameter of the rotor shaft 5 are provided. Prepare and replace.
この方法を採用することによって、高価なロータ軸５についての交換頻度を抑えることができるために、運用コストを低減することができる。 By adopting this method, the replacement frequency of the expensive rotor shaft 5 can be suppressed, so that the operation cost can be reduced.
具体的には、以下の手順で行う。
（１）予め、現在のラジアル軸受７ａ，７ｂの内径よりも小さく、かつ、それぞれの内径が異なる交換用ラジアル軸受７ｃ，７ｄを複数準備する。
（２）過給機１０の使用前においてロータ軸５のジャーナル部５ａ，５ｂの外径及びラジアル軸受７ａ，７ｂを測定し、これらの差（Ｄ）を算出しておく。
（３）その後、過給機１０の運用によって、ジャーナル部５ａ，５ｂが摩耗して外径が減少した場合において、摩耗後のジャーナル部５ａ，５ｂの外径を測定する。
（４）測定した摩耗後のジャーナル部５ａ，５ｂの外径と、（１）で予め算出しておいた差（Ｄ）を合計する。
（５）（４）で計算した合計値よりも小さく、かつ、合計値に近い内径を有する交換用ラジアル軸受７ｃ，７ｄを選択する
（６）（４）で計算した合計値と（５）で選択した交換用ラジアル軸受７ｃ，７ｄの内径が等しくなるように、ロータ軸５のジャーナル部５ａ，５ｂを研磨する。
（７）（５）で選択した交換用ラジアル軸受７ｃ，７ｄを摩耗したラジアル軸受７ａ，７ｂと交換して設置する。
Specifically, the following procedure is used.
(1) Prepare a plurality of replacement radial bearings 7c and 7d in advance that are smaller than the inner diameters of the current radial bearings 7a and 7b and have different inner diameters.
(2) Before using the supercharger 10, the outer diameters of the journal portions 5a and 5b of the rotor shaft 5 and the radial bearings 7a and 7b are measured, and the difference (D) between them is calculated.
(3) After that, when the journal portions 5a and 5b are worn and the outer diameter decreases due to the operation of the supercharger 10, the outer diameters of the journal portions 5a and 5b after wear are measured.
(4) The measured outer diameters of the journal portions 5a and 5b after wear and the difference (D) calculated in advance in (1) are summed up.
(5) Select replacement radial bearings 7c and 7d having an inner diameter smaller than the total value calculated in (4) and close to the total value. (6) Total value calculated in (4) and (5) The journal portions 5a and 5b of the rotor shaft 5 are polished so that the selected radial bearings for replacement 7c and 7d have the same inner diameter.
(7) Replace the replacement radial bearings 7c, 7d selected in (5) with worn radial bearings 7a, 7b and install them.
また、上記したロータ軸５に合わせたラジアル軸受７ａ，７ｂの交換は、１回に限らず、ロータ軸５の性能を損なわない限り複数回行うことが可能である。
例えば、ロータ軸５の外径が摩耗によって数十〜数百μｍ小さくなるごとに上記交換を行うことができる。
なお、ロータ軸５全体における剛性の確保のために、ロータ軸５における第１ジャーナル部５ａ及び第２ジャーナル部５ｂの外形が、ロータ軸５における他の部分の外径よりも大きい状態を維持できる範囲で上記交換を行う必要がある。
Further, the replacement of the radial bearings 7a and 7b in accordance with the rotor shaft 5 described above is not limited to once, and can be performed a plurality of times as long as the performance of the rotor shaft 5 is not impaired.
For example, the replacement can be performed every time the outer diameter of the rotor shaft 5 is reduced by several tens to several hundreds of μm due to wear.
In addition, in order to ensure the rigidity of the entire rotor shaft 5, it is possible to maintain a state in which the outer shape of the first journal portion 5 a and the second journal portion 5 b of the rotor shaft 5 is larger than the outer diameter of other portions of the rotor shaft 5. It is necessary to carry out the above exchanges within a range.
また、あらかじめラジアル軸受７ａ，７ｂよりも内径が小さく、かつ、内径の異なる交換用ラジアル軸受７ｃ，７ｄを準備しておき、過給機１０の運用中に摩耗状況を随時確認して、所定の閾値に達したときに交換を行うようにしてもよい。
所定の閾値は、例えば、摩耗したロータ軸５の外径と差（Ｄ）とを合計した値が、予め準備しておいた、複数の交換用ラジアル軸受７ｃ，７ｄのいずれかの内径と合致した場合に、交換するようにしてもよい。
Also, replacement radial bearings 7c and 7d having an inner diameter smaller than that of the radial bearings 7a and 7b and different inner diameters are prepared in advance, and the wear state is checked as needed during the operation of the turbocharger 10 to obtain a predetermined value. The replacement may be performed when the threshold is reached.
The predetermined threshold is, for example, a value obtained by summing the outer diameter of the worn rotor shaft 5 and the difference (D) matches the inner diameter of any of the plurality of replacement radial bearings 7c and 7d. In such a case, it may be exchanged.
本発明は上述した実施の形態に限定されず、以下のように本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention as follows.
３ タービンインペラ、４ 翼、
５ ロータ軸、５ａ 第１ジャーナル部、５ｂ 第２ジャーナル部、
６ コンプレッサインペラ、７ 軸受、
７ａ，７ｂ ラジアル軸受、７ｃ，７ｄ 交換用ラジアル軸受、
８ スラスト軸受、８ａ スラストカラー、８ｂ スラストベアリング、
９ ベアリングハウジング、１０ 過給機
3 turbine impeller, 4 blades,
5 rotor shaft, 5a first journal part, 5b second journal part,
6 Compressor impeller, 7 Bearing,
7a, 7b Radial bearings, 7c, 7d Replacement radial bearings,
8 Thrust bearing, 8a Thrust collar, 8b Thrust bearing,
9 Bearing housing, 10 Turbocharger
Claims (2)
ロータ軸は、軸受によって支持されるジャーナル部を有し、
軸受は、ロータ軸のラジアル荷重を支持するためのラジアル軸受を有しており、
（Ａ）過給機の使用前におけるジャーナル部の外径及びラジアル軸受の内径を測定し、
（Ｂ）ジャーナル部の外径とラジアル軸受の内径の差を算出し、
（Ｃ）ラジアル軸受よりも内径が小さく、かつ、それぞれの内径が異なる複数の交換用ラジアル軸受を準備し、
（Ｄ）過給機の使用によってジャーナル部が摩耗した場合において、摩耗後におけるジャーナル部の外径を測定し、
（Ｅ）摩耗後におけるジャーナル部の外径とあらかじめ算出した前記差とを合計した値よりも小さく、かつ、前記合計した値に最も近い内径を有する交換用ラジアル軸受を選択し、
（Ｆ）摩耗後におけるジャーナル部の外径とあらかじめ算出した前記差とを合計した値と交換用ラジアル軸受の内径が等しくなるように、摩耗後におけるジャーナル部を研磨し、
（Ｇ）ラジアル軸受と交換用ラジアル軸受とを交換する、ことを特徴とする過給機の補修方法。 A method of repairing a supercharger having a rotor shaft supported by a bearing, comprising:
The rotor shaft has a journal portion supported by a bearing,
The bearing has a radial bearing for supporting the radial load of the rotor shaft,
(A) Measure the outer diameter of the journal and the inner diameter of the radial bearing before using the turbocharger,
(B) Calculate the difference between the outer diameter of the journal and the inner diameter of the radial bearing,
(C) preparing a plurality of replacement radial bearings having an inner diameter smaller than that of the radial bearing and having different inner diameters;
(D) When the journal part is worn due to the use of a supercharger, measure the outer diameter of the journal part after wear,
(E) Select a replacement radial bearing that has an inner diameter that is smaller than the sum of the outer diameter of the journal portion after wear and the difference calculated in advance and that is closest to the sum,
(F) The journal portion after abrasion is polished so that the total value of the outer diameter of the journal portion after wear and the previously calculated difference is equal to the inner diameter of the replacement radial bearing,
(G) A method of repairing a supercharger, characterized by exchanging a radial bearing and a replacement radial bearing.
2. The process according to claim 1, wherein the exchange is performed a plurality of times as long as the outer diameter of the journal portion after polishing is maintained larger than the outer diameter of the portion other than the journal portion of the rotor shaft. How to repair the feeder.
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