JP4936029B2 - Support structure for rotating machinery - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関のターボチャージャに対して同軸に連結した回転機械の支持構造に関する。 The present invention relates to a support structure for a rotary machine connected coaxially to a turbocharger of an internal combustion engine.
従来、ターボチャージャを備えた内燃機関があるが、このターボチャージャは、内燃機関の排ガスエネルギによって駆動されるタービンと、上記タービンによって駆動され、圧縮空気を送るコンプレッサを有する。その際、ターボチャージャに対し、そのコンプレッサ側軸端に回転機械が連結されている装置が知られている(特許文献1)。回転機械は、発電機又は電動機として運転される。 Conventionally, there is an internal combustion engine provided with a turbocharger. This turbocharger has a turbine driven by exhaust gas energy of the internal combustion engine and a compressor that is driven by the turbine and sends compressed air. At that time, a device is known in which a rotating machine is connected to the compressor side shaft end of the turbocharger (Patent Document 1). The rotating machine is operated as a generator or an electric motor.
図5は、特許文献1に開示されている従来の回転機械の支持構造を示す構成図である。
図5において、矢印Xは軸方向、Yは水平方向、Zは垂直方向を表す。ターボチャージャ2は、ターボチャージャ2に具備された固定脚12によって内燃機関上の設置床1に設置されている。ターボチャージャ2と回転機械7との間に吸気サイレンサ6が配置される。ターボチャージャ2は、コンプレッサ3とタービン4を有し、回転機械7は、回転子8、回転機械フレーム(以下、「フレーム」)9を有する。フレーム9は、ターボチャージャ2の吸気サイレンサ6の同芯位置にオーバハングしてフランジ部10で結合され、回転子8は、いずれか一方にスプラインを有する中間軸11を介してターボチャージャ回転軸5と連結されるか、又は伸縮可能な継手で連結される。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional support structure for a rotary machine disclosed in
In FIG. 5, an arrow X represents an axial direction, Y represents a horizontal direction, and Z represents a vertical direction. The
このような構成により、運転時において、高温の排ガスでタービン4が駆動されるターボチャージャ2に、固定脚12を基点として軸方向Xと垂直方向Zへの熱伸びが発生する。しかしながら、フレーム9は、ターボチャージャ2の吸気サイレンサ6の同芯位置にオーバハングしてフランジ部10で結合され、内燃機関上の設置床1には固定されていないので、フレーム9は、ターボチャージャ2に追従して軸方向と垂直方向に移動することができ、回転機械7は、ターボチャージャ2の熱伸びによる影響を受けない支持構造となっている。
With such a configuration, during operation, the
しかしながら、上記従来の回転機械7の支持構造は、回転機械7の重量によっては固定部である吸気サイレンサ6が変形し、ターボチャージャ2の軸芯と回転機械7の軸芯にずれが生じ、振動等の発生により、安定した運転ができなくなる可能性がある。また、吸気サイレンサ6の変形によりフランジ部10に過大な応力が発生し、やはり安定した運転ができなくなる可能性がある。また、内燃機関上の設置床1の振動により吸気サイレンサ6及び回転機械7の振動が大きくなることがあり、吸気サイレンサ6及び回転機械7の取付け部が破損する危険がある。
However, in the conventional support structure of the
本発明の目的は、内燃機関のターボチャージャの熱伸びに追従するように常に回転機械をその重量に相当する一定の力で支持し、ターボチャージャと回転機械を常に安定して運転することができる回転機械の支持構造を提供することにある。 An object of the present invention is to always support a rotating machine with a constant force corresponding to its weight so as to follow the thermal expansion of a turbocharger of an internal combustion engine, and to always stably operate the turbocharger and the rotating machine. The object is to provide a support structure for a rotating machine.
上記課題を解決するため、本発明の回転機械の支持構造は、設置床に第1の支持部材により固定された内燃機関のターボチャージャにオーバーハングして取付けられ、かつ同軸に連結した回転機械の支持構造において、前記設置床と前記回転機械との間に、前記回転機械を前記回転機械の重量に相当する一定の力で常に下から押圧し上下移動可能に支持する第2の支持部材を設けたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a rotating machine support structure according to the present invention is an overhang attached to a turbocharger of an internal combustion engine fixed to the installation floor by a first support member and is coaxially connected. In the support structure, a second support member is provided between the installation floor and the rotary machine so that the rotary machine is always pressed from below with a constant force corresponding to the weight of the rotary machine so as to be vertically movable. It is characterized by that.
本発明より、回転機械と設置床の間に、回転機械の重量を支える支持部材を設けることにより、内燃機関のターボチャージャの熱伸びに追従し、ターボチャージャと回転機械を常に安定して運転することが可能となる。 According to the present invention, by providing a support member that supports the weight of the rotating machine between the rotating machine and the installation floor, it is possible to follow the thermal expansion of the turbocharger of the internal combustion engine and always operate the turbocharger and the rotating machine stably. It becomes possible.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。従来の技術と同一の構成部分には同一符号を付け、説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same components as those in the conventional technology are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
(実施形態1)
図1aは、本実施形態における回転機械の支持構造を示した図であり、図1bは、支持部材付近を水平方向Yから見た詳細図である。
図1aにおいて、従来の技術と同様に、ターボチャージャ2は、第1の支持部材である固定脚12によって内燃機関上の設置床1に設置されている。回転機械7は、ターボチャージャ2に同軸で連結されている。フレーム9は、ターボチャージャ2の吸気サイレンサ6の同芯位置にフランジ部10により結合される。回転子8は、中間軸11を介してターボチャージャ回転軸5と連結される。
(Embodiment 1)
FIG. 1A is a view showing a support structure for a rotating machine in the present embodiment, and FIG. 1B is a detailed view of the vicinity of a support member as viewed from the horizontal direction Y. FIG.
In FIG. 1a, as in the prior art, the
本実施形態では、回転機械7は、内燃機関上の設置床1に第2の支持部材(以下、「支持部材」)13により垂直方向Zに支持されている。図1bにおいて、支持部材13は、流体により作動されるピストンとシリンダにより構成される。このように構成された支持部材13は、流体供給装置16から流体をシリンダ14内に供給し、ピストン15を垂直方向Z、すなわち、回転機械7を下方から上方に押し上げる機構を有している。回転機械7の重量をピストン15で支えるためには、ピストン15の断面積をS、回転機械7の重量をM、流体供給装置16からの流体の圧力をPとすると、次式の関係を満足させればよい。
M=P×S
In the present embodiment, the
M = P × S
すなわち、流体供給装置16から流体を常に一定の圧力Pとなるように供給することで、回転機械7が上下方向に移動した場合においても、ピストン15は、常に回転機械7の重量を支えながら垂直方向に追従して動くことが可能となる。
That is, by supplying the fluid from the
このような構成により、ターボチャージャ2の運転時に、ターボチャージャ2に熱伸びが発生した場合においても、回転機械7は、支持部材13によって重量を支えられながら、垂直方向Zの熱伸びに追従することができる。吸気サイレンサ6の強度に関係なくターボチャージャ2と回転機械7の軸芯は常に同芯に保たれ、安定した運転が可能となる。また、吸気サイレンサ16と回転機械7の取付け部に過大な応力が発生することがなく、安定した運転が可能となる。図1aでは、回転機械として発電機を図示しているが、電動機、減速機等としてもよい。
With such a configuration, even when thermal expansion occurs in the
(実施形態2)
図2aは、本実施形態における回転機械を連結したターボチャージャの支持構造を示す図であり、図2bは、支持部材付近を水平方向Yから見た詳細図、図2cは、支持部材付近を軸方向Xから見た詳細図である。
(Embodiment 2)
FIG. 2A is a view showing a support structure of a turbocharger connected to a rotating machine in this embodiment, FIG. 2B is a detailed view of the vicinity of the support member as viewed from the horizontal direction Y, and FIG. FIG. 5 is a detailed view seen from a direction X.
図2aにおいて、実施形態1に記載の支持構造に加えて、回転機械7の下部に取付けたレール状部材17に支持部材13のピストン15を接触させて回転機械7を支持する。図2b、図2cにおいて、支持部材13のピストン15の先端が、回転機械7に取付けたレール状部材17の凹部に嵌り、回転機械7の軸方向Xにスライドできる機構としている。ピストン15の先端は半球状にすると接触抵抗が小さくなり、より効果的であるが、形状を限定するものではない。また、レール状部材17をフレーム9に固定した別部材とせず、直接フレーム9に形成してもよい。
In FIG. 2 a, in addition to the support structure described in the first embodiment, the
このような構成により、ターボチャージャ2の運転時に、回転機械7は、支持部材13によって重量を支えられながら垂直方向Zに加え軸方向Xの熱伸びにも追従することができ、吸気サイレンサ6の強度に関係なく、ターボチャージャ2と回転機械7の軸芯は常に同芯に保たれ、安定した運転が可能となる。また、吸気サイレンサ6と回転機械7の取付け部に過大な応力が発生することなく、安定した運転が可能となる。
With such a configuration, during operation of the
(実施形態3)
図3aは、本実施形態における回転機械を連結したターボチャージャの支持構造を示した図であり、図3bは、支持部材付近を水平方向Yから見た詳細図である。
図3a、図3bにおいて、実施形態2における支持構造に加えて、空気のような流体を内在させたダンパ18を内燃機関上の設置床1と回転機械7との間で垂直方向Zに取付け、両端を固定或いは図示しない自在継手等を介して設置する。なお、実施形態2における回転機械の支持構造に適用した例を示しているが、実施形態1における回転機械の支持構造に適用してもよい。
(Embodiment 3)
FIG. 3A is a view showing a support structure of a turbocharger connected to a rotating machine in the present embodiment, and FIG. 3B is a detailed view of the vicinity of the support member as viewed from the horizontal direction Y.
3a and 3b, in addition to the support structure in the second embodiment, a
このような構成により、実施形態1又は2の効果に加え、ターボチャージャ2の運転時に、回転機械7の垂直方向Zの振動をダンパ18によって減衰させることができるので、更に安定した運転が可能となる。
With such a configuration, in addition to the effects of the first or second embodiment, the vibration in the vertical direction Z of the
(実施形態4)
図4aは、本実施形態における回転機械を連結したターボチャージャの支持構造を示した図であり、図4bは、回転機械を軸方向Xから見た詳細図である。
図4a、図4bにおいて、実施形態2における支持構造に加えて、内燃機関上の設置床1と回転機械7の間で、一対のダンパ18a,18bを、軸方向直角面内で設置床1に向けて傾斜するように取付け、両端を固定或いは図示しない自在継手等を介して設置する。すなわち、一対のダンパ18a,18bの各々は、水平方向Yに対して角度θ傾斜して取付けられる。なお、実施形態2における支持構造に適用した例を示したが、実施形態1における支持構造に適用してもよい。
(Embodiment 4)
FIG. 4A is a view showing a support structure of a turbocharger connected to a rotating machine in the present embodiment, and FIG. 4B is a detailed view of the rotating machine as viewed from the axial direction X.
4a and 4b, in addition to the support structure in the second embodiment, a pair of
このような構成により、機械装置の運転時において実施形態1又は2の効果に加え、垂直方向Zの振動に加え水平方向Yの振動も減衰させることができるので、更に安定した運転が可能となる。取付け角度θは垂直方向Zと水平方向Yの振動モードを勘案し、任意に設定すればよい。 With such a configuration, in addition to the effects of the first or second embodiment during operation of the mechanical device, vibration in the horizontal direction Y in addition to vibration in the vertical direction Z can be attenuated, and thus more stable operation is possible. . The attachment angle θ may be arbitrarily set in consideration of the vibration modes in the vertical direction Z and the horizontal direction Y.
1…内燃機関上の設置床、2…ターボチャージャ、3…コンプレッサ、4…タービン、5…ターボチャージャ回転軸、6…吸気サイレンサ、7…回転機械、8…回転子、9…フレーム、10…フランジ、11…中間軸、12…固定脚(第1の支持部材)、13…第2の支持部材、14…シリンダ、15…ピストン、16…流体供給装置、17…レール状部材、18,18a,18b…ダンパ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記設置床と前記回転機械との間に、前記回転機械を前記回転機械の重量に相当する一定の力で常に下から押圧し上下移動可能に支持する第2の支持部材を設けたことを特徴とする回転機械の支持構造。 In a support structure for a rotating machine that is attached to a turbocharger of an internal combustion engine that is fixed to an installation floor by a first support member in an overhanging manner and that is connected coaxially,
A second support member is provided between the installation floor and the rotary machine, the second support member supporting the rotary machine so that the rotary machine is always pressed from below with a constant force corresponding to the weight of the rotary machine so as to be movable up and down. Support structure for rotating machinery.
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