JPH0413389Y2

JPH0413389Y2 -

Info

Publication number: JPH0413389Y2
Application number: JP1985085020U
Authority: JP
Priority date: 1985-06-05
Filing date: 1985-06-05
Publication date: 1992-03-27
Also published as: JPS61200425U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）この考案は、ガスタービンあるいは排気ターボ
チヤージヤのように高温ガス流の供給により回転
力を発生するタービン装置の軸受部を加熱する装
置に関する。

（従来の技術）高温のガス流を作動エネルギー源とするタービ
ン装置の軸受構造として、例えば第３図に示した
ようなものが知られている。

これは内燃機関の排気によつて駆動される半径
流型のタービンを有するターボチヤージヤの例で
あるが、図示したようにタービンロータ１を一体
的に固着したタービン軸２がブツシユ３（フロー
テイングメタル）を介してケーシング４に可回転
支持されている。また、図示しないがコンプレツ
サタービンが取り付けられるタービン軸２の他方
の端部側にも同じようにブツシユ３を挿入した軸
受部が設けられている。ケーシング４には、前記
軸受部に機関からの潤滑油を導入するための潤滑
油通路５が形成されており、この潤滑油通路５を
介して軸受部に潤滑油を強制循環させることによ
りケーシング４に対しタービン軸２とブツシユ３
とをフローテイング支持してタービンロータ１の
高速回転を可能としている。なお、図中６はター
ビンロータ１に機関排気を導入するタービンハウ
ジング、７はケーシング４とタービンハウジング
６との間の気密を図るためにタービン軸２に嵌装
されたリングシールである。（この種のタービン
装置の公知文献としては、例えば特開昭58−
124024号公報を参照。）（考案が解決しようとする問題点）ところで、このように潤滑油により軸受部を潤
滑する構成のタービン装置では、作動ガスの高温
にさらされるタービンロータ及びハウジングから
軸受部への大量の熱伝導に対処するために潤滑油
は軸受の潤滑のみならず冷却をも担つており、そ
の冷却熱量と軸受部に流れ込む熱量とのバランス
で決まる温度条件において適切な性能を発揮する
ように潤滑油の特性が選択されることになる。し
かしながら、このことからタービン装置及び潤滑
油の温度がある程度上昇するまでは所期の潤滑性
能が得られないという問題が生じる。すなわち、
タービンハウジングから軸受部に至る伝熱経路は
高負荷運転時にあつても軸受部が過熱しないよう
にできるだけ熱が伝わりにくいように構成されて
おり、しかも潤滑油は機関の運転開始とともに循
環し始めるので暖機運転時は軸受部の温度がなか
なか上昇しない。このため低温状態から運転を開
始した当初は潤滑油の粘度が高くて軸受部の摩擦
抵抗が大きく、従つて機械的効率が低下するので
ある。

この考案はこうした問題点に着目してなされた
もので、低温時にタービン軸受部の温度を速やか
に上昇させることを目的としている。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するためにこの考案では、ター
ビン軸を支持するケーシングの軸受部に潤滑油通
路を介して潤滑油を循環供給する潤滑系統を有す
るタービン装置において、入口部がタービンロー
タ背面部に面してケーシングに開口するとともに
出口部がタービンロータよりも下流の排気通路に
接続するガス導入通路を設け、このガス導入通路
はその一部をケーシングの軸受部及び潤滑油通路
に沿つて形成し、その途中に該導入通路を開閉す
る制御弁を介装した。

（作用）上記構成において、低温下での運転開始時に制
御弁が開いた状態にあると、タービンの高温作動
ガスがタービンロータ背面側に開口した入口部か
らガス導入通路へと導入される。ガス導入通路は
軸受部及び該軸受部へと潤滑油を供給する潤滑油
通路の近傍に高温の作動ガスを導入するためター
ビンロータやケーシングからの消極的な伝熱の場
合に比較して軸受部は急速に加熱され、これによ
り潤滑油の粘度が低下して摩擦抵抗が減少する。
従つて、低温運転時におけるタービン装置の機械
効率及び応答性、燃費が改善される。また、ター
ビン装置及び潤滑油の温度がある程度上昇した後
は制御弁を閉ざしてガス導入通路への作動ガスの
導入を停止するが、その後は従来と同様にタービ
ンロータ等からの伝熱に基づいて軸受部の温度が
所定の温度に保たれることになる。なお、前述し
たような制御弁の開閉制御は、例えばタービンハ
ウジングの温度に応動する自動制御装置、あるい
は温度変化に基づいて駆動力を発揮する形状記憶
合金等の感温材料を利用して容易に実現すること
ができる。

以下、この考案をターボチヤージヤに適用した
実施例を図面に基づいて説明するが、第３図と実
質的に同一の部分には同一の符号を付して示すこ
とにする。

（実施例）第１図において、１１はガス導入通路、１２は
ガス導入通路１１を開閉する制御弁、１３は制御
弁１２を開閉駆動するアクチユエータである。

制御弁１２は茸弁形状をしており、ガス導入通
路１１の途中に形成されたシート部１４に対して
接離するように、ケーシング４のバルブガイド孔
４Ａに摺動自由に保持されている。また、この制
御弁１２を駆動するアクチユエータ１３は、例え
ばエンジンの吸気管負圧に基づいて作動するダイ
アフラム装置、あるいは電磁ソレノイドなど、周
知の駆動手段により構成される。なお、制御弁１
２の駆動制御については後述する。

ガス導入通路１１は潤滑油通路５に沿うように
ケーシング４に形成されており、第２図に示した
ように軸方向から見ると上記シート部１４の下方
の部分では互いに対称な形状の２つの通路１１
Ａ，１１Ｂに分割構成され、各通路１１Ａ，１１
Ｂはそれぞれタービンロータ１（第１図）の背面
部に面して開口した入口部１５Ａ，１５Ｂからタ
ービン軸受部１６に沿つてほぼ半周したのち合流
するように形成されている。また、ガス導入通路
１１の出口部１７はタービンロータ１よりも下流
の低圧側にてエンジンの排気通路１８に接続して
いる。従つて制御弁１２が開かれた状態では、タ
ービン作動ガスとしての高温の排気はその一部が
タービンロータ１背面の入口部１５Ａ，１５Ｂか
ら２つの通路１１Ａ，１１Ｂへと流入し、各通路
１１Ａ，１１Ｂを軸受部１６及び潤滑油通路５に
沿つて流れ、この間に軸受部１６及びこの軸受部
１６へと向かう潤滑油を加熱したのち制御弁１２
の直前で合流して排気通路１８に流れ出る。この
とき、加熱用の排気はタービンロータ１の背面側
に位置する入口部１５Ａ，１５Ｂを介してガス導
入通路１１へと導入されるため、タービンロータ
１の前後で排気の流れに悪影響を及ぼすようなこ
とがない。また、このようにタービンロータ１の
背面側に入口部１５Ａ，１５Ｂが開口している
と、排気中のカーボン等の異物がガス導入通路１
１へと侵入しにくくなるので、異物によるガス導
入通路１１の詰まりや制御弁１２の作動不良が防
止される。この状態から制御弁１２が閉ざされる
と、ガス導入通路１１への排気の流入が不可能と
なるので軸受加熱は終了し、以後はタービンロー
タ１とタービン軸２またはケーシング４からの伝
熱により軸受部１６または潤滑油の温度が保持さ
れることになる。

このようにして、ガス導入通路１１に導入され
る高温の排気により直接的に軸受部１６及びこの
軸受部１６へと潤滑油を供給する潤滑油通路５の
一部が加熱される構成であることから、低温条件
下であつても軸受部１６及びその部分の潤滑油の
温度は速やかに上昇する。従つて、低温始動時な
いし冷間時には、エンジン本体及びターボチヤー
ジヤの暖機が完了するまでのあいだ制御弁１２を
開いておくことによりタービン軸受部１６の摩擦
抵抗を減少してその機械効率や加速応答性の低下
を抑えられる。

なお、このような温度条件に応じた制御弁１２
の開閉制御は、例えば潤滑油、軸受部１６、ある
いはエンジン冷却水の温度を温度センサで検出
し、この温度検出値が所定値以下のときに制御弁
１２を開き、あるいは温度検出値が所定値を越え
たときは制御弁１２を閉ざすようにアクチユエー
タ１３を駆動する電気電子的な制御回路を構成し
て容易に行うことができる。また、実施例として
は排気ターボチヤージヤを示していたが、この考
案は原動機としてのガスタービンなど、他のター
ビン装置にも適用可能であることは言うまでもな
い。

（考案の効果）以上の通りこの考案によれば、タービン装置の
作動ガスあるいはエンジン排気等の高温ガスをタ
ービン軸受部及びこの軸受部へと潤滑油を供給す
る潤滑油通路の近傍に流通させることにより軸受
部を急速に加熱するようにしたので、低温下での
軸受部の摩擦抵抗を減少してタービン装置の機械
効率を向上させることができ、またその加速応答
性や燃料消費率を改善することができるという効
果を生じる。

また、この考案ではタービンロータ背面部に面
して開口させた入口部を介してガス導入通路へと
タービン作動ガスを導入するようにしたので、外
部配管を要することなく高温の作動ガスを直接的
に軸受部及び潤滑油通路付近に導入でき、従つて
上記軸受部の加熱を効率よく行うことができる。
さらに、このように構成したことからタービンロ
ータ前後での作動ガスの流れを乱してタービン効
率を悪化させるようなことがなく、またガス導入
通路への作動ガス中のカーボン等の異物の混入を
回避してガス導入通路の詰まりや制御弁の作動不
良を防止できるという利点も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の要部縦断面図、
第２図はそのＡ矢視図である。第３図は従来周知
のターボチヤージヤの要部縦断面図である。１……タービンロータ、２……タービン軸、３
……ブツシユ、４……ケーシング、５……潤滑油
通路、６……タービンハウジング、７……リング
シール、１１……ガス導入通路、１２……制御
弁、１３……アクチユエータ、１４……制御弁の
シート部、１６……軸受部、１８……エンジン排
気通路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

タービン軸を支持するケーシングの軸受部に潤
滑油通路を介して潤滑油を循環供給する潤滑系統
を有するタービン装置において、入口部がタービ
ンロータ背面部に面してケーシングに開口すると
ともに出口部がタービンロータよりも下流の排気
通路に接続するガス導入通路を設け、このガス導
入通路はその一部をケーシングの軸受部及び潤滑
油通路に沿つて形成し、その途中に該導入通路を
開閉する制御弁を介装したことを特徴とするター
ビン軸受の過熱装置。