JPS6081516A - 気体軸受装置 - Google Patents
気体軸受装置Info
- Publication number
- JPS6081516A JPS6081516A JP19013183A JP19013183A JPS6081516A JP S6081516 A JPS6081516 A JP S6081516A JP 19013183 A JP19013183 A JP 19013183A JP 19013183 A JP19013183 A JP 19013183A JP S6081516 A JPS6081516 A JP S6081516A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- housing
- shaft
- bearing
- gap
- turbine
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/23—Gas turbine engines
- F16C2360/24—Turbochargers
Landscapes
- Supercharger (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、気体軸受装置、例えば自動車用ターボチャー
ジャ、ガスタービン等に使用される気体軸受装置の改良
に関する。
ジャ、ガスタービン等に使用される気体軸受装置の改良
に関する。
（従来技術）
従来の気体軸受装置、特にターボ機械に使用される空気
軸受装置としては、例えば第１図に示すようなものがあ
る（「潤滑」第１５＠第９号ｐ、５９５〜ｐ、６０１、
十合普−著 ゛日本における気体軸受実用化の現況”１
９７０年刊行、参照）。このものは膨張タービンに静圧
空気軸受装置を通用した例であり、図中１はタービン、
はコンプレッサのインペラを示し、これらのタービン１
とインペラ２とは共通回転軸であるシャフト３により一
体に結合されている。また、４はタービンハウジングで
あり、５はコンプレッサハウジングを示し、両ハウジン
グ４．５はシャフト３が遊貫されたセンタハウジング６
により結合されている。センタハウジング６の内部には
、シャフト３との間にわずかな間隙を形成するジャーナ
ル軸受７と、インペラ２例のシャフト３端部に配される
スラスト軸受８と、が嵌合、固定されており、これらの
両軸受７．８にはそれぞれ絞り弁９．１０を有する圧縮
空気の給気孔１１．１２が形成されている。また、１３
はこれらの給気孔１１．１２に接続した給気管であり、
圧縮空気は供給源（図外）から給気管１３及び給気孔１
１，１２を通ってシャフト３あるいはインペラ２と軸受
７．８との間隙Ｇこ供給される。ずなわぢ、該空気軸受
装置は、圧縮空気（加圧空気）を回転体との軸受面に供
給することで、軸受部利から回転体（特にシャフト３）
を浮上させ、潤滑油による粘性抵抗に比して極めて小さ
な摩擦抵抗下で該回転体を回転自在に支持するものであ
る。
軸受装置としては、例えば第１図に示すようなものがあ
る（「潤滑」第１５＠第９号ｐ、５９５〜ｐ、６０１、
十合普−著 ゛日本における気体軸受実用化の現況”１
９７０年刊行、参照）。このものは膨張タービンに静圧
空気軸受装置を通用した例であり、図中１はタービン、
はコンプレッサのインペラを示し、これらのタービン１
とインペラ２とは共通回転軸であるシャフト３により一
体に結合されている。また、４はタービンハウジングで
あり、５はコンプレッサハウジングを示し、両ハウジン
グ４．５はシャフト３が遊貫されたセンタハウジング６
により結合されている。センタハウジング６の内部には
、シャフト３との間にわずかな間隙を形成するジャーナ
ル軸受７と、インペラ２例のシャフト３端部に配される
スラスト軸受８と、が嵌合、固定されており、これらの
両軸受７．８にはそれぞれ絞り弁９．１０を有する圧縮
空気の給気孔１１．１２が形成されている。また、１３
はこれらの給気孔１１．１２に接続した給気管であり、
圧縮空気は供給源（図外）から給気管１３及び給気孔１
１，１２を通ってシャフト３あるいはインペラ２と軸受
７．８との間隙Ｇこ供給される。ずなわぢ、該空気軸受
装置は、圧縮空気（加圧空気）を回転体との軸受面に供
給することで、軸受部利から回転体（特にシャフト３）
を浮上させ、潤滑油による粘性抵抗に比して極めて小さ
な摩擦抵抗下で該回転体を回転自在に支持するものであ
る。
しかしながら、このような従来の空気軸受装置にあって
は、高温（例えば８００°Ｃ）の排気ガスにさらされる
タービン７かも熱がシャフト３に伝達されシャフト３は
高温となるのに対して、外気にさらされるセンタハウジ
ング６及びこのハウジング６に固着されたジャーナル軸
受７は外気に熱が奪われてシャフト３に比較して低温と
なり、その結果、シャツＩ−３との熱膨張差により上記
シャフト３と軸受７との間隙が挟まり、高速回転時の振
動等によりシャフト３と軸受７とが摺接して、これらの
ＩＷ耗、焼イ」き、さらには、破損が生じるおそれがあ
った。
は、高温（例えば８００°Ｃ）の排気ガスにさらされる
タービン７かも熱がシャフト３に伝達されシャフト３は
高温となるのに対して、外気にさらされるセンタハウジ
ング６及びこのハウジング６に固着されたジャーナル軸
受７は外気に熱が奪われてシャフト３に比較して低温と
なり、その結果、シャツＩ−３との熱膨張差により上記
シャフト３と軸受７との間隙が挟まり、高速回転時の振
動等によりシャフト３と軸受７とが摺接して、これらの
ＩＷ耗、焼イ」き、さらには、破損が生じるおそれがあ
った。
（発明の目的）
そこで、本発明は、回転軸との間に所定間隙を形成する
ハウジングを、該回転軸と同等の温度に保持することに
より、該間隙を初期設定値に常に保持し、上記摩耗、焼
伺き、破損のおそれを未然に解消することをその目的と
している。
ハウジングを、該回転軸と同等の温度に保持することに
より、該間隙を初期設定値に常に保持し、上記摩耗、焼
伺き、破損のおそれを未然に解消することをその目的と
している。
（発明に構成）
本発明に係る気体軸受装置は、作動気体により回転駆動
される羽根車の回転軸がハウジング内に所定の間隙を有
して挿入され、この間隙に圧縮気体を充填して回転軸を
回転自在に支持するものにおいて、保温手段によって前
記ハウジングを所定温度に保持する構成を有している。
される羽根車の回転軸がハウジング内に所定の間隙を有
して挿入され、この間隙に圧縮気体を充填して回転軸を
回転自在に支持するものにおいて、保温手段によって前
記ハウジングを所定温度に保持する構成を有している。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第２図は本発明の一実施例を示すもので、ターボチャー
ジャに適用した静圧空気軸受装置である。すなわち、作
動気体としては機関の排気ガスが、圧縮気体としては圧
縮空気がそれぞれ用いられる。まず、構成から説明する
と、第２図において、２１ば機関の排気ガス（作動気体
）により回転駆動される排気タービン（羽根車）であり
、２２は吸気コンプレッサのホイール、すなわちインペ
ラである。これらのタービン２１とインペラ２２とは共
通回転軸、すなわちシャフト２３により結合されている
。また、上記タービン２１はタービンハウジング２４内
に、インペラ２２はコンプレッサハウジンク２５内に、
それぞれ回転自在にわずかな間隙を有し°ζ収容されて
おり、これらの両ハウジング２４．２５を連結するセン
タハウジング２６内には上記シャツ１〜２３が遊貫され
ている。詳細には、センタハウジング２Ｇの両端部は円
板状のスラスト軸受２７．２）３によ−って前記両ハウ
ジング２４．２５に結合され、該スラスト軸受２７．２
８の間には（センタハウジング２６の内部には）略円筒
状のジャーナル軸受２９が嵌合。
ジャに適用した静圧空気軸受装置である。すなわち、作
動気体としては機関の排気ガスが、圧縮気体としては圧
縮空気がそれぞれ用いられる。まず、構成から説明する
と、第２図において、２１ば機関の排気ガス（作動気体
）により回転駆動される排気タービン（羽根車）であり
、２２は吸気コンプレッサのホイール、すなわちインペ
ラである。これらのタービン２１とインペラ２２とは共
通回転軸、すなわちシャフト２３により結合されている
。また、上記タービン２１はタービンハウジング２４内
に、インペラ２２はコンプレッサハウジンク２５内に、
それぞれ回転自在にわずかな間隙を有し°ζ収容されて
おり、これらの両ハウジング２４．２５を連結するセン
タハウジング２６内には上記シャツ１〜２３が遊貫され
ている。詳細には、センタハウジング２Ｇの両端部は円
板状のスラスト軸受２７．２）３によ−って前記両ハウ
ジング２４．２５に結合され、該スラスト軸受２７．２
８の間には（センタハウジング２６の内部には）略円筒
状のジャーナル軸受２９が嵌合。
固定されている。また、該ジャーナル軸受２９及びスラ
スト軸受２７．２８と上記シャフト２３との間には所定
の（例えば１０μ）間隙３ｏが形成されている。さらに
、上記センタハウジング２６の外周部には円筒状の断熱
部材３１が嵌着されており、ごの断熱部材３１はセンタ
ハウジング２６が直接外気にさらされることを防止して
該ハウジング２６をシャフト２３と略同等の温度に保つ
保温手段を構成している。また、ジャーナル軸受２９に
は絞り３２．Ａを有する給気孔３２が複数個形成されて
おり、該軸受２９とシャフト２３との間の前記間隙３０
には、圧縮空気源（図外）に接続された給気管３３より
該給気孔３２を介して所定圧力の圧縮空気が供給される
。また、この給気管３３は上記各スラスト軸受２７．２
８に形成した給気孔３４．３５にも連通しており、圧縮
空気はこれらの給気孔３４．３５を通って各スラスト軸
受２７．２８と夕〜ビン２Ｉ、インペラ２２との間隙に
も所定圧力で供給される。
スト軸受２７．２８と上記シャフト２３との間には所定
の（例えば１０μ）間隙３ｏが形成されている。さらに
、上記センタハウジング２６の外周部には円筒状の断熱
部材３１が嵌着されており、ごの断熱部材３１はセンタ
ハウジング２６が直接外気にさらされることを防止して
該ハウジング２６をシャフト２３と略同等の温度に保つ
保温手段を構成している。また、ジャーナル軸受２９に
は絞り３２．Ａを有する給気孔３２が複数個形成されて
おり、該軸受２９とシャフト２３との間の前記間隙３０
には、圧縮空気源（図外）に接続された給気管３３より
該給気孔３２を介して所定圧力の圧縮空気が供給される
。また、この給気管３３は上記各スラスト軸受２７．２
８に形成した給気孔３４．３５にも連通しており、圧縮
空気はこれらの給気孔３４．３５を通って各スラスト軸
受２７．２８と夕〜ビン２Ｉ、インペラ２２との間隙に
も所定圧力で供給される。
なお、これらの給気孔３２．３４．３５にはそれぞれ校
り３２Ａ、３４Ａ、３５Ａが形成されている。３６は上
記間隙３０に接続された軸受圧縮空気の排気管である。
り３２Ａ、３４Ａ、３５Ａが形成されている。３６は上
記間隙３０に接続された軸受圧縮空気の排気管である。
次に作用について説明する。
ターボチャージャは、機関からの高温（約８００°Ｃ）
の排気カス（作動気体）によりタービン２１が回転駆動
されると、このタービン２１とシャフト２３で連結され
たインペラ２２も一体に回転して吸入外気を圧縮して機
関に供給する。この場合、シャフト２３の外周面の間隙
３０及びタービン２１、インペラ２２との間隙には、給
気管３３より各給気孔３２．３４．３５を通って所定圧
力の圧縮空気が供給される。その結果、タービン２トイ
ンペラ２２及びシャフト２３からなる回転体は各軸受面
より浮上して極めて低摩擦下に高速で回転する。また、
上記各間隙（３０等）は軸受としての負荷能力を増大す
るために例えば１０μ程度にまで微小に形成されている
。
の排気カス（作動気体）によりタービン２１が回転駆動
されると、このタービン２１とシャフト２３で連結され
たインペラ２２も一体に回転して吸入外気を圧縮して機
関に供給する。この場合、シャフト２３の外周面の間隙
３０及びタービン２１、インペラ２２との間隙には、給
気管３３より各給気孔３２．３４．３５を通って所定圧
力の圧縮空気が供給される。その結果、タービン２トイ
ンペラ２２及びシャフト２３からなる回転体は各軸受面
より浮上して極めて低摩擦下に高速で回転する。また、
上記各間隙（３０等）は軸受としての負荷能力を増大す
るために例えば１０μ程度にまで微小に形成されている
。
このとき、排気ガスの熱は、一方ではタービン２１かも
シャフト２３に伝達され、他方ではタービンハウジング
２４、スラスト軸受２７からセンタハウジング２６及び
ジャーナル軸受２９に伝達される。その結果、シャフト
２３、ジャーナル軸受２９及びセンタハウジング２６は
略同等の温度にまで（例えば４００℃）熱せられる。し
かし、本実施例にあっては、センタハウシング２６はＬ
ｔＩｉ熱部材３１により覆われて直接外気にはさらされ
ていないため、該ハウジング２６の温度がシャフト２３
のそれよりも極端に低下することはない。すなわち、セ
ンタハウジング２６、ジャーナル軸受２９及びシャフト
２３は常に一定の温度差を保持している。この結果、シ
ャフト２３と軸受２９との熱変位量は略同等となり、こ
れらの間隙３０は初期設定値１０μに常に保持される。
シャフト２３に伝達され、他方ではタービンハウジング
２４、スラスト軸受２７からセンタハウジング２６及び
ジャーナル軸受２９に伝達される。その結果、シャフト
２３、ジャーナル軸受２９及びセンタハウジング２６は
略同等の温度にまで（例えば４００℃）熱せられる。し
かし、本実施例にあっては、センタハウシング２６はＬ
ｔＩｉ熱部材３１により覆われて直接外気にはさらされ
ていないため、該ハウジング２６の温度がシャフト２３
のそれよりも極端に低下することはない。すなわち、セ
ンタハウジング２６、ジャーナル軸受２９及びシャフト
２３は常に一定の温度差を保持している。この結果、シ
ャフト２３と軸受２９との熱変位量は略同等となり、こ
れらの間隙３０は初期設定値１０μに常に保持される。
次に第３図は本発明の他の実施例を示している。本実施
例は、上記実施例におりる断熱部材３１に代えてセンタ
ハウジング２６の周囲に空気層４１を形成し、この空気
層４１を保温手段としたものである。すなわち、空気の
熱伝導率はハウジング２Ｇを形成する金属のそれに比べ
て弗素に小さいもので保温効果を奏するのである。この
空気層４１は円筒状部材（パイプ）４２をセンタハウジ
ング２６の外周面に嵌着することで、このパイプ４２と
ハウジング２６との間に形成される。その他の構成及び
作用は上記実施例と同様であり省略する。
例は、上記実施例におりる断熱部材３１に代えてセンタ
ハウジング２６の周囲に空気層４１を形成し、この空気
層４１を保温手段としたものである。すなわち、空気の
熱伝導率はハウジング２Ｇを形成する金属のそれに比べ
て弗素に小さいもので保温効果を奏するのである。この
空気層４１は円筒状部材（パイプ）４２をセンタハウジ
ング２６の外周面に嵌着することで、このパイプ４２と
ハウジング２６との間に形成される。その他の構成及び
作用は上記実施例と同様であり省略する。
また、第４図は本発明のさらに他の実施例を示している
。この実施例における保温手段は、センタハウジング２
Ｇの外周に機関の排気ガスを導入する構成で、この高温
の排気ガスによりセンタハウジング２６をタービン２１
と同等温度に、まで加熱し、シャフト２３及びジャーナ
ル軸受２９を同等温度に保持し、これらの間隙３ｏを一
定値に保っている。すなわち、センタハウジング２６の
外周にパイプ５０によって空間５Ｉを形成し、この空間
５１を導入管５２によりタービン２１」二流側排気路５
３と連通している。また、排気管５４によりこの空間５
１はタービン２１の下流側排気路とも連通している。そ
の他の構成及び作用は前記各実施例と同様であり、省略
する。
。この実施例における保温手段は、センタハウジング２
Ｇの外周に機関の排気ガスを導入する構成で、この高温
の排気ガスによりセンタハウジング２６をタービン２１
と同等温度に、まで加熱し、シャフト２３及びジャーナ
ル軸受２９を同等温度に保持し、これらの間隙３ｏを一
定値に保っている。すなわち、センタハウジング２６の
外周にパイプ５０によって空間５Ｉを形成し、この空間
５１を導入管５２によりタービン２１」二流側排気路５
３と連通している。また、排気管５４によりこの空間５
１はタービン２１の下流側排気路とも連通している。そ
の他の構成及び作用は前記各実施例と同様であり、省略
する。
（効果）
以上説明してきたように、本発明によれば、ハウジング
内で回転軸との間の圧縮気体が充填される間隙を富に初
ＩＭ設定値に保持でき、回転軸と軸受部との固体接触に
よる、これらの摩耗、焼付きさらには軸受装置自体の破
損を完全に防止できるという効果が得られる。
内で回転軸との間の圧縮気体が充填される間隙を富に初
ＩＭ設定値に保持でき、回転軸と軸受部との固体接触に
よる、これらの摩耗、焼付きさらには軸受装置自体の破
損を完全に防止できるという効果が得られる。
また、上記各実施例によれば、軸受装置の極め−Ｃ簡単
な改造により（わずかなコスト及び作業の増加で）、装
置自体の耐久性を向」二できる。
な改造により（わずかなコスト及び作業の増加で）、装
置自体の耐久性を向」二できる。
第１図は従来の気体軸受装置を示すその断面し１、第２
図は本発明に係る気体１１ｉｄ＋受装置の一実施例を示
すその断面図、第３図は本発明の他の実施例を示すその
断面図、第４図はさらに他の実施例を示すその断面図で
ある。 ２１−−−−−タービン（羽根車）、 ２３− シャフト（回転軸）、 ２６−−−〜−−センタハウジング、 ３０−−−−−一間隙、 ３１．４１．５］ −−−−保温手段。 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人弁理士 有我軍一部
図は本発明に係る気体１１ｉｄ＋受装置の一実施例を示
すその断面図、第３図は本発明の他の実施例を示すその
断面図、第４図はさらに他の実施例を示すその断面図で
ある。 ２１−−−−−タービン（羽根車）、 ２３− シャフト（回転軸）、 ２６−−−〜−−センタハウジング、 ３０−−−−−一間隙、 ３１．４１．５］ −−−−保温手段。 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人弁理士 有我軍一部
Claims (1)
- 作動気体により回転駆動される羽根車の回転軸がハウジ
ング内に所定の間隙を有して挿入され、この間隙に圧縮
気体を充填して前記回転軸を回転自在に支持する気体軸
受構造において、前記ハウジングを所定温度に保持する
保温手段を設けたことを特徴とする気体軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19013183A JPS6081516A (ja) | 1983-10-11 | 1983-10-11 | 気体軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19013183A JPS6081516A (ja) | 1983-10-11 | 1983-10-11 | 気体軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6081516A true JPS6081516A (ja) | 1985-05-09 |
Family
ID=16252904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19013183A Pending JPS6081516A (ja) | 1983-10-11 | 1983-10-11 | 気体軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6081516A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61190445U (ja) * | 1985-05-21 | 1986-11-27 | ||
| JP6318331B1 (ja) * | 2018-01-10 | 2018-04-25 | 村山 修 | 発電装置 |
-
1983
- 1983-10-11 JP JP19013183A patent/JPS6081516A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61190445U (ja) * | 1985-05-21 | 1986-11-27 | ||
| JP6318331B1 (ja) * | 2018-01-10 | 2018-04-25 | 村山 修 | 発電装置 |
| JP2019122181A (ja) * | 2018-01-10 | 2019-07-22 | 村山 修 | 発電装置 |
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