JP4346708B2 - Turbine turbocharger - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は特許請求の範囲の請求項1の前文に記載のタービン式過給機に関する。
【0002】
まず従来におけるタービン式過給機を図4を参照して説明する。このタービン式過給機はガスタービン1および圧縮機2を有している。ガスタービン1のタービンランナ3および圧縮機2の圧縮機ランナ4はタービンロータ(軸)5上に配置されている。タービンロータ5は軸受6、7によって径方向に支持され、案内軸受(スラスト軸受)8が軸方向力を受けている。この案内軸受8の部分Vが図5に拡大して詳細に示されている。この案内軸受8はタービン式過給機のハウジングに固定された固定案内軸受9およびこの固定案内軸受9の両側においてタービンロータ5上に配置された回転リング10、11を有している。各回転リング10、11とタービンロータ5との結合は調整ばね12によって行われている。両回転リング10、11は間隔ブッシュ13によって固定案内軸受9の幅より軸方向遊隙sだけ大きな間隔を保たれている。この軸方向遊隙sは通常10分の数mmである。間隔ブッシュ13と固定案内軸受9の内周面14との間に油室15が形成されている。この油室15は固定案内軸受9と回転リング10、11との間の面16、17にそれぞれ通じている。これらの面16、17はタービンロータ5の軸方向力を受ける軸受面である。油室15に孔18、19を通って潤滑油が導入されている。
【0003】
タービン式過給機が高速回転する際に軸方向スラストの方向が逆転するので、運転状態に応じていずれか一方の面16あるいは面17が軸受面として機能する。従って固定案内軸受9のこれらの面16、17を含む両側に潤滑油を供給しなければならない。しかしタービンロータ5の軸方向力の方向に応じて固定案内軸受9の無負荷側に、図5に示されている運転状態においては面17に軸方向遊隙sに起因する隙間20が生ずるので、この隙間20を通って潤滑油が自由に流れ出てしまう。これにより油が大きな流量で流れ、また負荷側面(ここでは面16)への油の導入が制限され、その結果、摩擦損失が増大してしまう。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、タービン式過給機においてタービンロータの案内軸受を少ない潤滑油消費量で効果的に潤滑することができるようにすることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明によればこの課題は、特許請求の範囲の請求項1に記載の特徴事項を有するタービン式過給機によって解決される。
【0006】
潤滑油の入口室が固定案内軸受の非負荷側面に対して絞りによって閉じられているために、軸方向遊隙に基づく隙間、即ち固定案内軸受の非負荷側面における潤滑油の流出が防止される。これによって案内軸受に導入される潤滑油は十分に負荷側面に導かれる。従って、案内軸受の負荷側面は少ない油流量で良好に潤滑される。軸方向スラストの方向が逆転した際にタービンロータと固定案内軸受との接触個所が変化することに伴って、軸方向スラストの方向に応じて負荷される面への潤滑油の導入および発生する隙間に対する絞りが自動的に現れる。案内軸受の負荷側面の良好な潤滑はタービン式過給機の効率を向上させ、同時に排気ガス温度を低下させる。
【0007】
本発明の他の特徴および利点は従属請求項に関連して理解できる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下図に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。
【0009】
図1に示されている案内軸受8.1は幾つかの構造部品については図5に示されている案内軸受8と一致している。従ってこの実施例の場合およびこれ以後の実施例の場合において説明を単純化するために同一の構造部品に対して同一符号を利用する。変更された構造部品には添字例えば「.1」が付されている。図示された案内軸受8.1は固定軸受9.1を有し、この固定軸受9.1の両側にタービンロータ(軸)5上に配置された回転リング10、11が付設されている。なお回転リング11はラビリンスリングとして作用し、これは圧縮室を密封するためのラビリンスパッキンの一部としてラビリンスを含んでいる。図5における案内軸受8に類似して回転リング10、11は調整ばね12によってタービンロータ5にかみ合いトルク結合されている。更にタービンロータ5の軸方向力の方向に応じて軸受面として使われる面16、17が回転リング10、11と固定案内軸受9.1との間に存在している。
【0010】
図5の場合と異なって、固定案内軸受9.1の内周面14と間隔ブッシュ13.1との間に存在する油室15は入口室(流入室)21.1も含んでいる。この入口室21.1は有利には固定案内軸受9.1の内周面14にある周溝22.1によって形成され、間隔ブッシュ13.1のつば(鍔)23.1で境界づけられている。
【0011】
タービンロータ5が図示された位置にある場合、軸方向力は矢印R1の方向に作用している。この位置において固定案内軸受9.1と回転リング10との間の面16が軸受面として使用され、回転リング11と固定案内軸受9.1との間に軸方向遊隙sの幅の隙間20が生じている。間隔ブッシュ13.1のつば23.1の一方の縁は固定案内軸受9.1の内周面14と共に絞り24.1を形成し、つば23.1の他方の縁に固定案内軸受9.1の内周面14に対して幅bの出口(貫流)隙間25.1が生じている。このためにつば23.1はその長さが周溝22.1の幅より寸法bだけ短くされている。好適にはこの寸法bは隙間20の幅sと同じである。
【0012】
孔18、19を通して導入される潤滑油は入口室21.1に到達し、絞り24.1において継続して流れて隙間20を通して流出することは阻止される。しかしつば23.1の直径がその組立上の理由から固定案内軸受9.1の内周面14より小さくされているので、その経路を通って油が漏洩するが、これはほんの僅かであり問題とならない。従って、導入された潤滑油は出口隙間25.1を通って軸方向力で負荷される面16に導かれ、この面16が良好に潤滑される。
【0013】
タービンロータ5の軸方向スラストの方向が矢印R2の方向に逆転された際、タービンロータ5は軸方向遊隙sだけ右に移動され、これによって面17が接触し、軸方向力で負荷され、面16において隙間が形成される。同時に今までの出口隙間25.1の部分にタービンロータが変位することによりつば23.1が右に移動することによって絞りが生じ、今までの絞り24.1の部分に出口隙間が生ずる。そしていまや潤滑油は負荷側面17に導かれ、離間した面16への経路はしゃ断される。この位置は当該技術者にとって容易に理解できるので図示されていない。
【0014】
図2における案内軸受8.2はタービンロータ5、固定案内軸受9.2、回転リング10、11、調整ばね12、固定案内軸受9.2の内周面14、油室15および面16、17の位置については図1に示されている案内軸受8.1に非常に類似している。相違点は潤滑油の入口室21.2が主に間隔ブッシュ13.2の外周面にある周溝26.2に存在し、詳しくはそのつば23.2の部位に存在していることにある。つば23.2の両側端は絞り24.2および幅bの出口隙間25.2を形成するためにそのまま存在していなければならない。孔18、19を介して導入された潤滑油が出口隙間25.2に到達できるようにするために固定案内軸受9.2の内周面に浅い周溝22.2も設けられている。矢印R1の方向に軸方向スラストがかかる場合に油はそこから側面16に流入する。軸方向スラストが矢印R2の方向に逆転した場合、図1において上述した状態が生ずる。その説明は重複を避けるために省略する。
【0015】
図3における案内軸受8.3は分割構造の固定案内軸受9.3を有している。ここでもタービンロータ5、回転リング10、11、調整ばね12、固定案内軸受9.3の内周面14、油室15および面16、17の位置は上述の案内軸受に非常に類似している。固定案内軸受9.3が分割構造に形成されているために、間隔ブッシュ13.3はそのつば23.3が入口室21.3の場所を提供する深い周溝22.3の中に深く入り込んでいる。つば23.3の両側端は溝22.3の側壁と共に絞り24.3および幅bの出口隙間25.3を形成している。矢印R1の方向の軸方向力の場合に潤滑油は孔18、19を通って入口室21.3に導かれ、出口隙間25.3および油室15の右側部位を通って負荷面16に導かれる。軸方向スラストが矢印R2の方向に逆転した場合、図1において上述した状態が生ずる。その説明は重複を避けるために省略する。入口室21.3は間隔ブッシュ13.3のつば23.3の部位において周溝22.3の深さを非常に減少した状態で形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく案内軸受の一つの実施例の部分断面図。
【図2】本発明に基づく案内軸受の異なった実施例の部分断面図。
【図3】本発明に基づく案内軸受の更に異なった実施例の部分断面図。
【図4】従来におけるタービン式過給機の断面図。
【図5】図4の部分Vの拡大詳細断面図。
【符号の説明】
1 ガスタービン
2 圧縮機
3 タービンランナ
5 タービンロータ
8.1 案内軸受
9.1 固定案内軸受
13.1 間隔ブッシュ
15 油室
16、17 面
21.1 入口室(流入室)
23.1 つば
24.1 絞り
25.1 出口隙間(貫流隙間)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The invention relates to a turbine supercharger according to the preamble of claim 1 of the claims.
[0002]
First, a conventional turbocharger will be described with reference to FIG. This turbine supercharger has a gas turbine 1 and a compressor 2. A
[0003]
Since the direction of the axial thrust is reversed when the turbine supercharger rotates at high speed, either one of the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to enable the guide bearing of the turbine rotor to be effectively lubricated with a small amount of lubricating oil consumption in the turbocharger.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the invention, this problem is solved by a turbine supercharger having the features of claim 1.
[0006]
Since the lubricant inlet chamber is closed by the restriction with respect to the non-load side surface of the fixed guide bearing, the clearance based on the axial play, that is, the lubricant oil is prevented from flowing out on the non-load side surface of the fixed guide bearing. . As a result, the lubricating oil introduced into the guide bearing is sufficiently guided to the load side surface. Therefore, the load side surface of the guide bearing is well lubricated with a small oil flow rate. When the axial thrust direction is reversed, the clearance between the turbine rotor and the fixed guide bearing changes and the lubricant is introduced into the surface to be loaded in accordance with the axial thrust direction and the generated clearance. The aperture for automatically appears. Good lubrication of the load side of the guide bearing improves the efficiency of the turbocharger and at the same time lowers the exhaust gas temperature.
[0007]
Other features and advantages of the invention can be understood in connection with the dependent claims.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings.
[0009]
The guide bearing 8.1 shown in FIG. 1 corresponds to the guide bearing 8 shown in FIG. 5 for some structural parts. Therefore, the same reference numerals are used for the same structural parts in order to simplify the description in the case of this embodiment and the following embodiments. Subscripts such as “.1” are attached to the changed structural parts. The illustrated guide bearing 8.1 has a fixed bearing 9.1, and rotating
[0010]
Unlike the case of FIG. 5, the
[0011]
When the
[0012]
Lubricating oil introduced through the
[0013]
When the axial thrust direction of the
[0014]
The guide bearing 8.2 in FIG. 2 includes the
[0015]
The guide bearing 8.3 in FIG. 3 has a fixed guide bearing 9.3 having a divided structure. Here too, the positions of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial sectional view of one embodiment of a guide bearing according to the present invention.
FIG. 2 is a partial sectional view of a different embodiment of a guide bearing according to the invention.
FIG. 3 is a partial sectional view of a further different embodiment of the guide bearing according to the invention.
FIG. 4 is a sectional view of a conventional turbocharger.
FIG. 5 is an enlarged detailed cross-sectional view of a portion V in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas turbine 2
23.1 Collar 24.1 Restriction 25.1 Exit gap (through gap)
Claims (5)
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