JP6223852B2

JP6223852B2 - スラスト軸受装置

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Publication number: JP6223852B2
Application number: JP2014024337A
Authority: JP
Inventors: 西田　英朗; 英朗西田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2034-02-12
Also published as: JP2015152046A

Description

本発明は、回転軸をスラスト方向に支持するスラスト軸受装置に関するものである。

ガスタービン、蒸気タービン等の回転機械は、回転軸を回転させる機構である。このような回転軸を有する回転機械では、スラスト力を受けて、スラスト方向の回転軸に平行な方向の位置を規制するためにスラスト軸受を設けているものがある。

ここで、特許文献１に記載のスラスト軸受装置は、スラストカラーと対面する面に潤滑油を供給し、軸受の支持面が潤滑油を介してスラストカラーを支持している。また、特許文献１に記載のスラスト軸受装置は、潤滑油の温度を制御することが記載される。

特開２０１１−１２２５５７号公報

特許文献１に記載のスラスト軸受装置は、スラスト軸受が設置されている回転軸の回転数に応じて、潤滑油の温度を調整することで、エンジンの始動時やエンジン低負荷時等の低速時に軸受損失を低減することができ、回転軸を効率よく回転させることができる。スラスト軸受装置は、潤滑油の温度を調整し、潤滑油の流動性を調整することで軸受による損失（機械損失）を低減することができるが、改善の余地がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、効率よく回転軸を支持することができるスラスト軸受装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明のスラスト軸受装置は、径方向外側に突出したスラストカラーが形成された回転軸を支持するスラスト軸受装置であって、前記スラストカラーと対面し、前記スラストカラーの前記回転軸の軸方向に直交する面を支持面で支持するスラスト軸受と、前記支持面の前記スラストカラーとは反対側の面側から軸方向に前記スラスト軸受を支持する支持機構と、前記スラスト軸受に潤滑油を供給する給油装置と、前記回転軸の回転を検出する回転検出装置と、前記回転検出装置の結果から、前記給油装置の操作を制御する制御装置と、を有し、前記スラスト軸受は、前記給油装置から供給された前記潤滑油を前記支持面に供給する給油孔を有し、前記スラストカラーとの間に供給された前記潤滑油を介して、前記スラストカラーを支持し、前記制御装置は、前記回転検出装置の検出結果に基づいて、前記給油装置から前記スラストカラーに供給する潤滑油の量を制御し、前記回転軸の回転数が閾値よりも高い場合の前記潤滑油の供給量を、前記回転軸の回転数が閾値よりも低い場合の前記潤滑油の供給量よりも多くし、前記回転軸の回転数が閾値よりも高い場合に前記スラストカラーとの間で前記潤滑油が充填される領域を前記回転軸の回転数が閾値よりも低い場合に前記スラストカラーとの間で前記潤滑油が充填される領域よりも大きくすることを特徴とする。

また、前記スラスト軸受は、前記潤滑油を流通させる経路が複数系統設けられ、前記制御装置は、前記回転軸の回転数が閾値よりも高い場合に前記潤滑油を供給する前記スラスト軸受の系統の数を、前記回転軸の回転数が閾値よりも低い場合に前記潤滑油を供給する前記スラスト軸受の系統の数よりも多くすることが好ましい。

また、前記スラスト軸受は、前記スラストカラーと対面する面に、周方向に隣接して配置された複数のパッドを有し、前記パッドは、前記給油孔が回転方向の上流側に形成され、前記支持面が、前記回転方向の上流から前記回転方向の下流に向かうにしたがって、前記スラストカラーに近づく向きで傾斜していることが好ましい。

本発明のスラスト軸受装置は、回転軸の回転数に応じて、供給する潤滑油の量を制御することで、潤滑油が不足することや過剰になることを抑制することができ、スラストカラーをスラスト方向に支持しつつ、スラスト軸受による機械損失を低減することができる。これにより、効率よく回転軸を支持することができる。

図１は、スラスト軸受装置の一実施例を備える過給機の概略構成を示す模式図である。図２は、本実施例のスラスト軸受装置の概略構成を示す断面図である。図３は、本実施例のスラスト軸受装置の概略構成を示す正面図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。図５は、図３のＢ−Ｂ断面図である。図６は、スラスト軸受装置の動作の一例を示すフローチャートである。図７は、スラスト軸受装置の動作を説明するための説明図である。図８は、スラスト軸受装置の動作を説明するための説明図である。図９は、他の実施例のスラスト軸受装置の概略構成を示す模式図である。図１０は、他の実施例のスラスト軸受装置の動作の一例を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、本発明に係るスラスト軸受装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

以下の実施例では、本実施例にかかるスラスト軸受装置が、軸受ユニットが過給機の回転軸を支持する場合として説明する。なお、スラスト軸受装置が支持する機器は、過給機に限定されず、ガスタービンや、発電機、圧縮機、エンジン等、各種回転機械の軸受装置として用いることができる。

図１は、スラスト軸受装置の一実施例を備える過給機の概略構成を示す模式図である。過給機１は、排気ターボ過給機であり、図１に示すように、タービン部２と、コンプレッサ部３と、タービンシャフト４と、軸受ユニット５と、を備える。

タービン部２は、内燃機関（図示せず）から導かれた排気ガスによって駆動されるものである。タービン部２は、タービンケーシング２１を有している。タービンケーシング２１は、外周部に、渦巻状に形成されたスクロール２２が形成されている。このスクロール２２は、内燃機関の排気側に接続される。また、スクロール２２の中心部には、輻流型のタービンロータ２３が配置されている。タービンロータ２３は、タービンシャフト４に固定され、タービンシャフト４と共にタービンシャフト４の軸心廻りに回転可能に設けられている。また、タービンケーシング２１は、軸方向の一方の端部側の径方向外側の面に、内燃機関（図示せず）から導かれた排気ガスが供給される給気管が接続される排気ガス入口２４が設けられている。また、タービンケーシング２１は、コンプレッサ３と対面している面の径方向外側の面、つまりタービンケーシング２１の軸方向の他方の端部側の径方向外側の面に、排気管（図示せず）が接続される排気ガス出口２５が設けられている。

コンプレッサ部３は、タービン部２の駆動に伴って駆動されて内燃機関に外気を圧送する。コンプレッサ部３は、コンプレッサハウジング３１を有している。コンプレッサハウジング３１は、外周部に、渦巻状の空気通路３２が形成されている。この空気通路３２は、内燃機関の給気側に接続される。また、空気通路３２の中心部には、コンプレッサ３３が配置されている。コンプレッサ３３は、タービンシャフト４の一端に固定され、タービンシャフト４と共にタービンシャフト４の軸心廻りに回転可能に設けられている。また、コンプレッサハウジング３１は、軸方向の一方の端部側の径方向外側の面に、給気管（図示せず）が接続される空気入口３４が設けられている。また、コンプレッサハウジング３１は、タービン２と対面している面の径方向外側の面、つまりコンプレッサハウジング３１の軸方向の他方の端部側の径方向外側の面に、圧縮した空気を内燃機関に供給する給気管が接続された空気出口３５が設けられている。

タービンシャフト（回転軸）４は、タービン部２とコンプレッサ部３とに連結されており、タービン部２の回転をコンプレッサ部３に伝達する。これにより、タービン部２の回転部（タービンロータ２３）とコンプレッサ部３の回転部（コンプレッサ３３）とが一体で回転する。

軸受ユニット５は、タービン部２とコンプレッサ部３との間に介在し、タービンシャフト４をタービンケーシング２１及びコンプレッサ３３に対して、回転自在に支持している。軸受ユニット５は、ジャーナル軸受装置５１と、スラスト軸受装置５２と、を有する。ジャーナル軸受装置５１と、スラスト軸受装置５２と、は、過給機１のケーシング（タービンケーシング２１及びコンプレッサハウジング３１と一体で固定されている部分）に固定されている。

ジャーナル軸受機構５１は、過給機１のケーシングに固定されており、タービンシャフト４の径方向の荷重を受け、ケーシングに対するタービンシャフト４の径方向の移動を規制する。

スラスト軸受装置５２は、ケーシングに固定されており、タービンシャフト４の軸方向の荷重を受け、ケーシングに対するタービンシャフト４の軸方向の移動を規制する。
スラスト軸受装置５２は、回転軸をスラスト方向（回転軸の軸方向）に支持する機構であり、ケーシングと回転軸との間に配置されている。

次に、図１に加え、図２を用いて、スラスト軸受装置について説明する。図２は、本実施例のスラスト軸受装置の概略構成を示す断面図である。スラスト軸受装置５２は、軸受ユニット７２と、給油装置７４と、回転検出装置７５と、制御装置７６と、を有する。軸受ユニット７２は、図２に示すように、タービンシャフト４のスラストカラー７０ａ、７０ｂの軸方向の端面の両方と対面する２つのスラスト軸受１００ａ、１００ｂと、スラスト軸受１００ａ、１００ｂを支持する支持機構１０１と、を備える。支持機構１０１は、過給機１のケーシングに固定されている。

ここで、スラストカラー７０ａは、支持機構１０１よりもタービン部２側の部分のタービンシャフト４に固定され、支持機構１０１側の面が径方向（タービンシャフト４に直交する方向）に延在した板状の部材である。スラストカラー７０ａは、軸方向から見た外周の形状が円形となる。スラストカラー７０ｂは、支持機構１０１よりもコンプレッサ３側の部分のタービンシャフト４に固定され、支持機構１０１側の面が径方向（タービンシャフト４に直交する方向）に延在した板状の部材である。スラストカラー７０ｂは、軸方向から見た外周の形状が円形となる。

スラスト軸受１００ａは、支持機構１０１のスラストカラー７０ａと対面する面に固定されている。スラスト軸受１００ｂは、支持機構１０１のスラストカラー７０ｂと対面する面に固定されている。このように、スラスト軸受１００ｂは、スラストカラー７０ａと、スラストカラー７０ｂとにはさまれた位置に配置されている。スラスト軸受１００ｂは、給油装置７４からスラスト軸受１００ａに供給され、スラスト軸受１００ａから飛散した一部の潤滑油が供給される。スラスト軸受１００ｂは、スラスト軸受１００ａから飛散した一部の潤滑油によってスラストカラー７０ｂとの間に潤滑油の油膜を形成する。なお、過給機１は、スラストカラー７０ｂとスラスト軸受１００ｂとが近づく方向には大きな力が作用しない構造である。スラスト軸受１００ｂは、スラスト軸受１００ａと同じ構造としてもよい。スラスト軸受１００ａについては後述する。

給油装置７４は、スラスト軸受１００ａに潤滑油を供給する装置であり、スラスト軸受１００ａに潤滑油を供給し、スラスト軸受１００ａから排出された潤滑油を回収して、潤滑油を循環させる。また、スラスト軸受１００ａに供給される潤滑油は、一部が、スラスト軸受１００ａからスラスト軸受１００ｂに飛散して供給される。給油装置７４は、潤滑油タンク９０と、給油配管９１と、給油ポンプ９６と、回収容器９７と、回収配管９８と、を有する。潤滑油タンク９０は、潤滑油を貯留している。潤滑油タンク９０は、貯留している潤滑油を給油配管９１に供給する。給油配管９１は、スラスト軸受１００ａに供給される潤滑油が流れる配管である。給油ポンプ９６は、給油配管９１に配置されており、給油配管９１を流れる潤滑油を、潤滑油タンク９０からスラスト軸受１００ａに向けて送る。給油ポンプ９６は、潤滑油の供給量を調整することができる。回収容器９７は、スラスト軸受１００ａが配置されている位置の鉛直方向下側に配置され、鉛直方向上側が開放された容器である。回収容器９７は、スラスト軸受１００ａから排出され、鉛直方向下側に流れてきた潤滑油を貯留させる。回収容器９７には、回収配管９８が接続されている。回収配管９８は、スラスト軸受１００ａから排出され、回収された潤滑油が流れる配管である。回収配管９８は、回収容器９７に貯留された潤滑油を潤滑油タンク９０に搬送する。

給油装置７４は、給油ポンプ９６を駆動させることで、給油配管９１を介して、潤滑油タンク９０の潤滑油をスラスト軸受１００ａに供給する。また給油装置７４は、スラスト軸受１００ａから排出された潤滑油を回収容器９７で回収して、回収配管９８を介して潤滑油タンク９０に戻す。また、給油装置７４は、給油ポンプ９６の駆動を制御することで、スラスト軸受１００ａに供給する潤滑油の量を制御することができる。

回転検出装置７５は、エンコーダ、レゾルバ等、回転要素の回転を検出する装置であり、タービンシャフト４の回転を検出する。本実施形態では、回転検出装置７５は、タービンシャフト４の回転数を検出する。また、回転検出装置７５は、タービンシャフト４の回転方向における向き（回転角度）も検出するようにしてもよい。回転検出装置７５は、タービンシャフト４に回転を検出する際の指標となる被検出素子を設け、ケーシングに被検出素子を検出する検出素子を設け、検出素子で被検出素子を検出することで、タービンシャフト４の回転を検出する。回転検出装置７５は、検出素子が、反射光を検出するセンサで、被検出素子が光を反射する反射材等の組み合わせがある。また、回転検出装置７５には、検出素子が、磁気を検出するセンサで、被検出素子が磁石の組み合わせがある。

制御装置７６は、回転検出装置７５の検出結果に基づいて給油装置７４の動作を制御し、スラスト軸受１００ａに供給する潤滑油の量を制御する。制御装置７６の制御動作については、後述する。

次に、図１及び図２に加え、図３から図５を用いて、スラスト軸受について説明する。図３は、本実施例のスラスト軸受装置の概略構成を示す正面図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。図５は、図３のＢ−Ｂ断面図である。

スラスト軸受１００ａは、外側軸受１１０と、内側軸受１１２と、を有する。外側軸受１１０は、内側にタービンシャフト４が挿入され、タービンシャフト４よりも径が大きい穴が形成された円形の板状の部材（リング状の板状部材）であり、締結機構１１６によって、支持機構１０１に固定されている。締結機構１１６は、ねじ等であり、外側軸受１１０に形成されたねじ穴１４０と支持機構１０１に形成されたねじ穴にひねり込み嵌め合わされることで、外側軸受１１０を支持機構１０１に固定する。締結機構１１６は、外側軸受１１０の円形に周方向に所定の間隔で複数配置されている。

また、外側軸受１１０は、給油装置７４の給油配管９１と接続された給油路１３１と、給油路１３１と接続され、円形の外側軸受１１０と同心円状に形成されたリング状の給油路１３２と、給油路１３２と接続され、リング状の給油路１３２の内側で、径方向に延在する給油路１３３と、給油路１３３と接続され、内側軸受１１２に接続された給油路１３４と、が形成される。給油路１３３と、給油路１３４とは、内側軸受１１２の後述する給油孔１２０に対応して設けられている。外側軸受１１０は、給油路１３１、１３２、１３３、１３４を経由させ、給油配管９１から供給された潤滑油を内側軸受１１２に供給する。

内側軸受１１２は、外側軸受１１０のスラストカラー７０ａと対面する側の面に固定されている。内側軸受１１２は、図４に示すように、タービンシャフト４の軸方向において、最もスラストカラー７０ａに突出している。内側軸受１１２は、内側にタービンシャフト４が挿入され、タービンシャフト４よりも径が大きい穴が形成された円形の板状の部材（リング状の板状部材）である。内側軸受１１２は、スラストカラー７０ａ側の面に周方向に隣接した複数のパッド１１４が形成されている。パッド１１４は、給油孔１２０と、油溝１２４と、パッド面１２６と、を有する。給油孔１２０は、タービンシャフト４の回転方向１０２の上流側でかつ径方向の内側に形成されており、外側軸受１１０の給油路１３４と繋がっている。油溝１２４は、給油孔１２０と繋がっており、径方向に延在している。油溝１２４は、パッド１１４の他の部分よりもスラストカラー７０ａから離れた位置に形成されている。つまり、油溝１２４は、パッド１１４の他の部分よりも凹んでいる。パッド面１２６は、回転方向１０２において、油溝１２４よりも下流側の領域となる面である。パッド面１２６は、タービンシャフト４の軸方向に直交する面に対して傾斜している面である。具体的には、パッド面１２６は、回転方向１０２において、油溝１２４よりも下流側に向かうにしたがって、スラストカラー７０ａに近づく方向に傾斜している。パッド面１２６は、隣接するパッド１１４の油溝１２４に近い側の端部がスラストカラー７０ａに最も近くなる。

次に、図３及び図５に加え、図６から図８を用いて、スラスト軸受装置の動作について説明する。図６は、スラスト軸受装置の動作の一例を示すフローチャートである。図７及び図８は、それぞれ、スラスト軸受装置の動作を説明するための説明図である。まず、図６を用いて、制御装置７６により実行される制御について説明する。

制御装置７６は、回転検出装置７５によりタービンシャフト４の回転数を検出する（ステップＳ１２）。制御装置７６は、検出した回転数に基づいて供給油量を決定する（ステップＳ１４）。具体的には、制御装置７６は、図７に示す線分１５０または線分１５２の関係を用いて、回転数から供給する潤滑油の量を決定する。線分１５０、１５２は、回転数が多くなるほど、供給する油量が多くなる。また、線分１５２は、回転数Ａ_１まで回転数に応じて油量が増加し、その後、回転数Ａ_１から回転数Ａ_２まで一定の供給油量となる。給油装置７４で決定した油量の潤滑油をスラスト軸受１００ａに供給する（ステップＳ１６）。

図６の処理で潤滑油が供給されるスラスト軸受１００ａは、給油路１３４から供給された潤滑油が給油孔１２０から内側軸受１１２のスラストカラー７０ａと対面している面に供給される。給油孔１２０から供給された潤滑油は、スラストカラー７０ａの回転方向１０２の回転力によって、一部が油溝１２４に沿って径方向外側に移動し、一部が、回転方向１０２に移動する。回転方向１０２に移動した潤滑油はパッド面１２６に沿って移動する。パッド面１２６に沿って移動した潤滑油は、図８に示すように矢印１０４で示す遠心力で径方向外側に移動する力が作用し、径方向外側または隣接する油溝１２４まで移動する。

ここで、スラスト軸受装置５２は、図６に示す処理で図７に示す関係に基づいて、供給する潤滑油の量を調整することで、回転数が高い場合、例えば、線分１５２の関係を用いて、回転数が回転数Ａ_１よりも高い場合、潤滑油が多く供給される。これにより、図５及び図７に示すように潤滑油１６０がパッド面１２６の全面で、パッド面１２６とスラストカラー７０ａとの間に充填される。これにより、スラスト方向においてより大きい荷重を受けることができる。また、スラスト軸受装置５２は、図６に示す処理で図７に示す関係に基づいて、供給する潤滑油の量を調整することで、回転数が低い場合、例えば、線分１５２の関係を用いて、回転数が回転数Ａ_１よりも低い場合、潤滑油の供給量が少なくなる。これにより、図５及び図７に示すように潤滑油１６２がパッド面１２６の一部の面のみで、パッド面１２６とスラストカラー７０ａとの間に充填される。つまり、パッド面１２６にスラストカラー７０ａとの間に潤滑油１６２が充填されない領域が生じる。スラストカラー７０ａのうち潤滑油が接する面積が小さくなり、スラスト軸受装置５２が、タービンシャフト４の回転に与える抵抗を小さくすることができる。また、回転数が低い場合、スラスト方向の力が小さくなるため、パッド面１２６とスラストカラー７０ａとの間の一部に潤滑油が充填されていない状態でもスラスト方向においてより大きい荷重を受けることができる。以上より、スラスト軸受装置５２は、スラスト軸受装置５２で受けるタービンシャフト４からのスラスト力と、スラスト軸受装置５２でタービンシャフト４に与える機械損失とを、適切なバランスにすることができ、スラスト軸受としての機能を維持しつつ、タービンシャフトをより効率よく回転させることができる。また、スラスト軸受装置５２は、回転数に応じて供給する潤滑油の量を制御することで、高い応答性で軸受の特性を変更することができる。

ここで、上記実施例では、回転数に応じて、給油装置７４から供給する潤滑油の量を調整したが、これに限定されない。スラスト軸受装置は、回転数に応じて、供給する潤滑油の量を調整することができればよく、潤滑油を供給するパッドの数を変更してもよい。図９は、他の実施例のスラスト軸受装置の概略構成を示す模式図である。図１０は、他の実施例のスラスト軸受装置の動作の一例を示すフローチャートである。

図９に示すスラスト軸受装置５２ａの給油装置７４は、スラスト軸受１００ｃに潤滑油を供給する系統を２系統有する。給油装置７４は、潤滑油タンク９０ａ、９０ｂと、給油配管９１ａ、９１ｂと、給油ポンプ９６ａ、９６ｂと、回収容器９７、回収配管９８と、を有する。給油装置７４は、潤滑油タンク９０ａと、給油配管９１ａと、給油ポンプ９６ａと、回収容器９７と、回収配管９８とが、潤滑油を循環させる１つの系統となり、潤滑油タンク９０ｂと、給油配管９１ｂと、給油ポンプ９６ｂと、回収容器９７と、回収配管９８とが、潤滑油を循環させる１つの系統となる。給油装置７４は、それぞれの系統が、スラスト軸受１００ｃの異なる給油路に潤滑油を供給する。

また、スラスト軸受装置５２ａは、スラスト軸受１００ａに換えてスラスト軸受１００ｃを有する。スラスト軸受１００ｃは、外側軸受１１０に設けられた潤滑油を循環させる経路以外は、スラスト軸受１００ａと同様の構造である、外側軸受１１０は、給油装置７４の給油配管９１ａと接続された給油路１３１ａと、給油路１３１ａと接続され、円形の外側軸受１１０と同心円状に形成されたリング状の給油路１３２ａと、給油路１３２ａと接続され、リング状の給油路１３２ａの内側で、径方向に延在する給油路１３３ａと、給油路１３３ａと接続され、内側軸受１１２に接続された給油路１３４と、が形成される。また、外側軸受１１０は、給油装置７４の給油配管９１ｂと接続された給油路１３１ｂと、給油路１３１ｂと接続され、円形の外側軸受１１０と同心円状に形成されたリング状の給油路１３２ｂと、給油路１３２ｂと接続され、リング状の給油路１３２ｂの内側で、径方向に延在する給油路１３３ｂと、給油路１３３ｂと接続され、内側軸受１１２に接続された給油路１３４と、が形成される。給油路１３３ａと給油路１３３ｂとは、周方向において交互に配置されている。つまり、給油路１３３ａは、周方向において、１つおきのパッド１１４の給油孔１２０に対して設けられている。また、給油路１３３ｂも周方向において、１つおきのパッド１１４に対応して設けられている。スラスト軸受１００ｃは、独立して異なるパッドの給油孔１２０に接続された潤滑油の供給系統を備えている。

次に図１０を用いて、制御装置７６による制御の一例を説明する。制御装置７６は、回転数を検出し（ステップＳ２０）、回転数が閾値以上であるかを判定する。なお、閾値は、任意の回転数に設定することができる。制御装置７６は、回転数が閾値以上である（ステップＳ２２でＹｅｓ）と判定した場合、高回転モードの潤滑油を供給し（ステップＳ２４）、回転数が閾値未満である（ステップＳ２２でＮｏ）と判定した場合、低回転モードの潤滑油を供給する（ステップＳ２６）。

ここで、高回転モードの潤滑油の供給とは、給油ポンプ９６ａ、９６ｂの両方を駆動させ、２系統の両方から潤滑油を供給するモードである。低回転モードの潤滑油の供給とは、給油ポンプ９６ａ、９６ｂの一方のみ駆動させ、２系統のいずれかから潤滑油を供給するモードである。

スラスト軸受装置５２ａは、以上のように、潤滑油を供給する系統を複数設け、回転数によって潤滑油を供給する系統を変化させることで、具体的には、回転数が高くなるほど、潤滑油を供給するパッドの数を多くすることで、回転数が低くなるほど、潤滑油を供給するパッドの数を少なくすることで、スラスト軸受装置５２ａで受けるタービンシャフト４からのスラスト力と、スラスト軸受装置５２ａでタービンシャフト４に与える機械損失と、適切なバランスにすることができ、スラスト軸受としての機能を維持しつつ、タービンシャフトをより効率よく回転させることができる。

また、スラスト軸受装置５２ａは、潤滑油を供給する各系統が、周方向のパッドに交互となるように、つまり各系統が等間隔で潤滑油を供給するようにすることで、一部の系統のみで潤滑油を供給した場合も回転方向１０２における潤滑油の量の偏りを抑制することができる。また、図９のスラスト軸受装置５２は、循環油を供給する系統を２系統としたが３系統としてもそれ以上としてもよい。

また、スラスト軸受装置５２ａも、ポンプを複数段階で駆動する機構とし、図１０に示すように供給する潤滑油の量を複数段で切り換えてもよい。また、スラスト軸受のパッドの数は特に限定されない。また本実施例は、スラストカラーとの間に潤滑油を供給し、スラスト方向の力を受ける各種構造のスラスト軸受に適用することができる。

１過給機
２タービン部
２１タービンケーシング
２２スクロール
２３タービンロータ
２４排気ガス入口
２５排気ガス出口
３コンプレッサ部
３１コンプレッサハウジング
３２空気通路
３３コンプレッサ
３４空気入口
３５空気出口
４タービンシャフト（回転軸）
５軸受ユニット
５１ジャーナル軸受装置
５２スラスト軸受装置
７０ａ、７０ｂスラストカラー
７２軸受ユニット
７４給油装置
７５回転検出装置
７６制御装置
９０、９０ａ、９０ｂ潤滑油タンク
９１、９１ａ、９１ｂ給油配管
９６、９６ａ、９６ｂ給油ポンプ
９７回収容器
９８回収配管
１００ａ、１００ｂ、１００ｃスラスト軸受
１０１支持機構
１０２回転方向
１０４矢印
１１０外側軸受
１１２内側軸受
１１４パッド
１１６締結機構
１２０給油孔
１２４油溝
１２６パッド面
１３１、１３１ａ、１３１ｂ、１３２、１３２ａ、１３２ｂ、１３３、１３３ａ、１３３ｂ、１３４給油路
１５０、１５２、線分
１６０、１６２潤滑油

Claims

スラストカラーが形成された回転軸を支持するスラスト軸受装置であって、
前記スラストカラーと対面し、前記スラストカラーの前記回転軸の軸方向に直交する面を支持面で支持するスラスト軸受と、
前記支持面の前記スラストカラーとは反対側の面側から軸方向に前記スラスト軸受を支持する支持機構と、
前記スラスト軸受に潤滑油を供給する給油装置と、
前記回転軸の回転を検出する回転検出装置と、
前記回転検出装置の結果から、前記給油装置の操作を制御する制御装置と、を有し、
前記スラスト軸受は、前記給油装置から供給された前記潤滑油を前記支持面に供給する給油孔を有し、前記スラストカラーとの間に供給された前記潤滑油を介して、前記スラストカラーを支持し、
前記制御装置は、前記回転検出装置の検出結果に基づいて、前記給油装置から前記スラストカラーに供給する潤滑油の量を制御し、前記回転軸の回転数が閾値よりも高い場合の前記潤滑油の供給量を、前記回転軸の回転数が閾値よりも低い場合の前記潤滑油の供給量よりも多くし、前記回転軸の回転数が閾値よりも高い場合に前記スラストカラーとの間で前記潤滑油が充填される領域を前記回転軸の回転数が閾値よりも低い場合に前記スラストカラーとの間で前記潤滑油が充填される領域よりも大きくし、
前記給油孔は、前記支持面のうち、前記支持面の径方向の中央よりも内側に配置されることを特徴とするスラスト軸受装置。
前記スラスト軸受は、前記潤滑油を流通させる経路が複数系統設けられ、
前記制御装置は、前記回転軸の回転数が閾値よりも高い場合に前記潤滑油を供給する前記スラスト軸受の系統の数を、前記回転軸の回転数が閾値よりも低い場合に前記潤滑油を供給する前記スラスト軸受の系統の数よりも多くする請求項１に記載のスラスト軸受装置。
スラストカラーが形成された回転軸を支持するスラスト軸受装置であって、
前記スラストカラーと対面し、前記スラストカラーの前記回転軸の軸方向に直交する面を支持面で支持するスラスト軸受と、
前記支持面の前記スラストカラーとは反対側の面側から軸方向に前記スラスト軸受を支持する支持機構と、
前記スラスト軸受に潤滑油を供給する給油装置と、
前記回転軸の回転を検出する回転検出装置と、
前記回転検出装置の結果から、前記給油装置の操作を制御する制御装置と、を有し、
前記スラスト軸受は、前記給油装置から供給された前記潤滑油を前記支持面に供給する給油孔を有し、前記スラストカラーとの間に供給された前記潤滑油を介して、前記スラストカラーを支持し、
前記制御装置は、前記回転検出装置の検出結果に基づいて、前記給油装置から前記スラストカラーに供給する潤滑油の量を制御し、前記回転軸の回転数が閾値よりも高い場合の前記潤滑油の供給量を、前記回転軸の回転数が閾値よりも低い場合の前記潤滑油の供給量よりも多くし、前記回転軸の回転数が閾値よりも高い場合に前記スラストカラーとの間で前記潤滑油が充填される領域を前記回転軸の回転数が閾値よりも低い場合に前記スラストカラーとの間で前記潤滑油が充填される領域よりも大きく、
前記スラスト軸受は、前記潤滑油を流通させる経路が複数系統設けられ、
前記制御装置は、前記回転軸の回転数が閾値よりも高い場合に前記潤滑油を供給する前記スラスト軸受の系統の数を、前記回転軸の回転数が閾値よりも低い場合に前記潤滑油を供給する前記スラスト軸受の系統の数よりも多くすることを特徴とするスラスト軸受装置。
前記スラスト軸受は、前記スラストカラーと対面する面に、周方向に隣接して配置された複数のパッドを有し、
前記パッドは、前記給油孔が前記回転軸の回転方向の上流側に形成され、前記支持面が、前記回転軸の回転方向の上流から前記回転軸の回転方向の下流に向かうにしたがって、前記スラストカラーに近づく向きで傾斜している請求項１から３のいずれか一項に記載のスラスト軸受装置。