JPH0114738Y2

JPH0114738Y2 -

Info

Publication number: JPH0114738Y2
Application number: JP1983069872U
Authority: JP
Priority date: 1983-05-12
Filing date: 1983-05-12
Publication date: 1989-04-28
Also published as: JPS59175635U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は過給気のガス軸受部シール装置に係
り、特にタービン駆動用に供給した排ガスからガ
ス軸受部を保護するようにした過給機のガス軸受
部シール装置に関する。

ガス軸受ないし空気軸受は、通常の軸受におけ
る潤滑油の代わりに空気を媒体として用いる軸受
なので、潤滑油を使用した軸受に比べ、摩擦損失
が極めて少なく、かつ潤滑油に付随するトラブル
（カーボンブリツジ現象など）もなく、その技術
が確立されれば、排ガスタービン過給機の回転軸
など高速回転軸に対して極めて有効なものとな
る。ところで、空気軸受を過給機に使用する場
合、タービンと軸受および軸受とコンプレツサと
の間のシールは、潤滑油を使用した軸受のように
潤滑油がコンプレツサやタービンに流出する等の
問題がないので、ピストンリングやカーボンフエ
ースメカシールが不要であるが、反面、摺動摩擦
損失のない簡単な非接触形シールを使うことが多
く、その場合には完全なシールを得ることは不可
能である。

一方、過給機の空気軸受には、外部から空気を
供給することなく、軸の回転に伴なつて軸と軸受
面との間に生ずる空気流を減速させることによつ
て発生する動圧を利用して軸を支持する動圧形の
空気軸受が使用される。このため、エンジン負荷
が増大し、これより過給機のタービンに入る燃焼
排ガスの圧力が大きくなると、高温の燃焼排ガス
の一部がシール部を通つて軸受車室内（ほぼ大気
圧）に漏れ込んでくる。高温の燃焼排ガスには、
カーボンやスラツジが含まれているので、軸受車
室内に入つた排ガス中のカーボン、スラツジが軸
受面に付着すると、軸受クリアランスが微小であ
ることも手伝つて、軸受面が摩耗し易くなり、軸
受の寿命、耐久性が低下してしまう。

本考案は、以上の従来の問題点に着目してなさ
れたもので、本考案の目的は、タービンから軸受
車室への燃焼排ガスの漏れ込みを防止すると共に
漏れ込んだ燃焼排ガスを掃気させるようにし、燃
焼排ガス中のカーボン、スラツジからガス軸受面
を保護し、ガス軸受部の耐久性、信頼性を向上し
得る過給機のガス軸受部シール装置を提供するこ
とにある。

上記目的を達成するための本考案の構成は、タ
ービンとコンプレツサとを連結するシヤフトを軸
支するガス軸受部に、コンプレツサからの吐出圧
気の一部をシールガスとして供給する供給系を設
けると共に、軸受車室の両端部にガスの逃し口を
形成して、供給系から軸受車室のガス軸受部に供
給された圧気により軸受車室の圧力を高めてター
ビンから軸受車室への燃焼排ガスの漏れ込みを阻
止すると共に、漏れ込んだ燃焼排ガスを圧気とと
もに逃し口より掃気させるようにしたことを特徴
とする。

次に本考案の実施例を添付図面に従つて詳述す
る。

第１図は、過給機の外形図であり、第２図はそ
のシールガス系統図を示す。第１図において、１
はタービン車室、２はコンプレツサ車室であり、
これらの間は筒体状の軸受車室３より気密に連設
されている。タービン車室１、コンプレツサ車室
２には第２図に示すタービン４、コンプレツサ５
がそれぞれ収容されている。タービン４とコンプ
レツサ５とは同一のシヤフト６により連結されて
おり、タービン４の回転がシヤフト６を介してコ
ンプレツサ５に伝達される。シヤフト６は軸受け
車室３の軸芯に沿つて配設されており、シヤフト
６の中央にはシヤフト６に加わるスラスト荷重を
支えるスラストカラー７が設けられ、これをスラ
スト軸受８で支承している。また、シヤフト６の
スラストカラー７両側には、シヤフト６のラジア
ル荷重を支承するためにジヤーナル軸受９，９が
それぞれ設けられている。ジヤーナル軸受９は、
軸受車室３内壁よりスプリング１０およびピボツ
ト１１を介して支持されている。シヤフト６の両
端には、タービン車室１およびコンプレツサ車室
２と軸受車室３との間をそれぞれシールするため
のラビリンスパツキング１２，１２が設けられて
いる。

また、コンプレツサ車室２の吐出口またはスク
ロールの一部には、コンプレツサ５からの吐出空
気を微少量取り出すための取出口１３が形成され
ている。一方、この取出口１３から取り出された
吐出空気を軸受車室３に導入するために、軸受車
室３のスラスト軸受８部には、導入口１４が形成
されると共に、取出口１３と導入口１４との間を
連通すべく空気導入管１５が設けられている。空
気導入管１５は耐圧ホースからなり、空気導入管
１５には、コンプレツサ５からの吐出空気の抽出
量を調節するための絞り弁１６が設けられてい
る。絞り弁１６は計装用空気部品、例えば簡易手
動弁などを利用する。（なお、絞り弁１６に代え
て空気導入管１５にオリフイスを設けてもよく、
その場合にもオリフイスは計装用空気部品を用い
ればよい。）また軸受車室３の両側部には、室内
に導入された空気を逃すための開口部ないし逃し
口１７が設けられている。

タービン４には、これを駆動するために、エン
ジン等から高温高圧の燃焼排ガス１８が供給さ
れ、タービン４は回転駆動される。タービン４の
回転は、シヤフト６を介してコンプレツサ５に伝
達され、コンプレツサ５に導入された空気１９
は、圧縮され高圧の吐出空気２０が吐出口より吐
出され、エンジン等に供給される。シヤフト６
は、その回転によつてシヤフト６と軸受８，９面
との間に形成される高圧の空気膜ないし空気層に
より支持される。

ところで、エンジンの負荷が増大すると、エン
ジンからタービン４に導入される燃焼排ガス１８
の圧力が大きくなる。しかし、タービン車室１と
軸受車室３との間は、簡単な非接触形式のラビリ
ンスパツキング１２によりシールされているの
で、ラビリンスパツキング１２部を通つて燃焼排
ガス１８が軸受車室３内に漏れ込んでしまう。

ところが、本考案にあつては、コンプレツサ５
からの吐出空気２０の一部を軸受車室３に導入す
ることによつて上記排ガス１８の軸受車室３内へ
の漏れ込みを防止している。即ち、コンプレツサ
５から吐出された吐出空気２０は、その一部が取
出口１３から取り出され、空気導入管１５を通り
導入口１４から軸受車室３のスラスト軸受８部に
導入される。スラスト軸受８部に導入された空気
は、スラスト軸受８とスラストカラー７との間隙
を通り、更にジヤーナル軸受９部を通過して、軸
受車室３両側に設けられた逃し口１７，１７より
軸受車室３の外部に排気される。

このように、コンプレツサ５の吐出空気２０の
一部を軸受車室３内に導入しているため、軸受車
室３の室内圧が高まり、ラビリンスパツキング１
２からの排ガス１８の漏れ込みを阻止することが
できる。また、たとえ少量の排ガス１８が軸受車
室３内に漏れ込んだとしても、この排ガス１８は
軸受車室３に導入された空気とともに逃し口１７
から掃気される。従つて、軸受車室３内のスラス
ト軸受８やジヤーナル軸受９の軸受面に排ガス１
８中のカーボンまたはスラツジが付着する心配は
全くない。このため、カーボン等の軸受面付着に
よつて軸受面の摩耗が早められるおそれはなく、
スラスト軸受およびジヤーナル軸受９の寿命ない
し耐久性を維持し、その信頼性を高めることがで
きる。

更に、軸受８，９部に空気を導入することによ
り、軸受８，９を冷却できると共に、清浄に維持
できる。また、空気導入管１５に絞り弁を設け
て、コンプレツサ５から抽出される吐出空気２０
の量を軸受８，９部のシール等に必要な最小限に
調整しているので、コンプレツサ５の性能低下を
招くこともない。

なお、上記実施例は、ウエストゲート弁を有し
ない過給機であつたが、ウエストゲート弁付きの
過給機にも本考案を適用することができる。この
場合の例を第３図および第４図に示す。図示例で
は、空気導入管１５はウエストゲートアクチユエ
ータ２１への吐出空気の取出管２２に設けられた
Ｔピース２３から分岐されている。このようにす
ると、ウエストゲート空気ラインの一部を兼用で
き、本考案の装備を簡略化できる。なお、上記Ｔ
ピース２３をウエストゲートアクチユエータ２１
の一部に組み込んでもよい、また、導入口１４や
逃し口１７の取付け位置は、軸受車室３内部の軸
受構造によつて決定されるものであつて、上記実
施例に限定されるものでなく、軸受部が排ガスに
さらされることがないならば適当な他の位置に変
更しても勿論よい。

以上要するに本考案によれば次のような優れた
効果を発揮することができる。

(1) コンプレツサからの吐出圧気の一部を軸受車
室のガス軸受部に供給しているため、軸受車室
の室内圧が高くなり、タービン車室からラビリ
ンスパツキングを通つて軸受車室に排ガスが漏
れ込むのを防止できる。また。多少漏れ込んだ
としても、圧気が軸受車室中央のガス軸受部を
通り軸受車室端部の逃し口から排出されるの
で、この圧気に伴つて軸受車室に漏れ込んだ排
ガスが軸受車室外に掃気される。このため、排
ガス中のカーボンやスラツジのガス軸受面への
付着を阻止でき、ガス軸受部の摩耗、変質等を
回避できる。

(2) ガス軸受部へのコンプレツサからの圧気導入
により、軸受部を冷却し、また長く清浄状態を
維持できる。

(3) 上記(1)，(2)よりガス軸受部の耐久性を保持し
得、その信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係るシール装置が装着され
た過給機の一実施例を示す外形図、第２図は同過
給機のシールガス系統図、第３図はウエストゲー
ト弁付き過給機に本考案装置が設けられた例を示
す外形図、第４図は同過給機のシールガス系統図
である。図中、１はタービン車室、２はコンプレツサ車
室、３は軸受車室、４はタービン、５はコンプレ
ツサ、６はシヤフト、７はスラストカラー、８は
スラスト軸受、９はジヤーナル軸受、１２はラビ
リンスパツキング、１５は空気導入管、１６は絞
り弁、１７は逃し口、１８は燃焼排ガス、２０は
吐出空気、２１はウエストゲートアクチユエー
タ、２３はＴピースである。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

タービンと該タービンにより駆動され吸気を圧
縮して圧気を吐出供給するコンプレツサとをシヤ
フトを介して連結し、該シヤフトを軸受車室中央
のスラスト軸受とその両側のラジアル軸受とから
なるガス軸受部により軸支すると共に、軸受車室
とタービン車室およびコンプレツサ車室との間を
ラビリンスパツキンでシールした過給機におい
て、上記コンプレツサから吐出された圧気の一部
をシールガスとして上記軸受車室中央のガス軸受
部に供給するための絞り弁を有する空気導入管を
設けると共に、軸受車室の両端部に上記スラスト
軸受からラジアル軸受を通つた圧気の逃し口を形
成して、上記ガス軸受部に供給された圧気により
軸受車室内のガスを逃し口より掃気させるように
したことを特徴とする過給機のガス軸受部シール
装置。