JP2006090273A - 流体シール機構を備えた流体機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 コンプレッサホイールからの空気出口通路にディフューザを備えた排気ターボ過給機において、前記ディフューザの端面と当接可能にされた環状のディスクを備えるとともに、該ディスクとケース部材との間に形成される隙間を環状のシール部材でシールし、隙間内に導入されたディフューザ出口の空気の圧力により前記ディスクとディフューザとを当接させてコンプレッサホイール出口空気のシールを行うように構成する。
【選択図】 図1
Description
図6(B)は、かかる排気ターボ過給機におけるディフューザ取付部の1例を示し、図において、110は軸受ハウジング106に固定されたディフューザで、コンプレッサホイール101(図6(A)参照)出口に通ずる空気通路111に配設されて該空気通路111の空気流を案内している。前記ディフューザ110の端面とコンプレッサハウジング103との間には熱伸び差等を考慮して最小寸法Sに設定された隙間020が形成されている。
この隙間020を通しての空気漏れによって、前記のような空気漏れが発生する。
かかる手段においては、前記ディフューザ110の端面と当接可能にされた当接面を有し、前記ディフューザ110側に移動可能にコンプレッサハウジング103に組み込まれた環状のディスク011を備え、該ディスク011の背面とコンプレッサハウジング103との間に複数のコイルばね023を介装して、該コイルばね023の弾力によって前記ディフューザ110の端面と該ディスク011の当接面とを常時当接させて、コンプレッサホイール101で圧縮された空気の漏れを抑制している。101aはコンプレッサホイール101の回転軸心である。
また、電動機駆動の回転体において、電動機の発熱によるロータ及びケーシングの熱膨張に伴う伸び差を考慮してロータとケーシングとの隙間を最小限にする手段が、特許文献1(特開2001−234706号公報)にて提供されている。
等の問題点を有している。
かかる発明において、前記シール部材は、ゴムあるいは樹脂製のOリングで構成するのが好ましい。
また、前記隙間内におけるディフューザ出口の高圧空気の圧力により前記ディスクとディフューザの端面とを当接させるので、エンジンの運転条件の変化に影響されることなく、常時シール部材により隙間とコンプレッサホイール出口側との間をシールされた状態で、前記隙間内におけるディフューザ出口の高圧空気の圧力とコンプレッサホイール出口の圧力との圧力差により前記空気漏れを確実に回避できる。
かかる発明において、前記シール部材は、弾性変形可能な金属製のOリングで構成するのが好ましい。
また、前記隙間内におけるタービンノズル入口の高圧ガスの圧力により前記ディスクとディフューザの端面とを当接させるので、エンジン等の運転条件の変化に影響されることなく、常時シール部材により前記隙間とタービンホイール入口側との間をシールされた状態で、前記隙間内におけるタービンノズル入口の高圧ガスの圧力とタービンホイール入口の圧力との圧力差により前記ガス漏れを確実に回避できる。
このように構成すれば、前記シール部材の取付部をディフューザの外周あるいは前記タービンノズルの外周よりも内側に配置することにより、高圧空気あるいは高圧ガスが導入される隙間の面積を最大限に採ることができて、ディスクとディフューザの端面との圧接力を最大値に保持できる。
このように構成すれば、前記隙間に導入される高圧空気あるいは高圧ガスの圧力とばねの弾力との合力により、前記ディスクの当接面と前記ディフューザの端面あるいは前記ディスクの当接面と前記タービンノズルの端面との間の圧接力を増大でき、ディフューザ出口側からコンプレッサホイール出口側への空気漏れ、及びタービンノズル入口側からタービンホイール入口側へのガス漏れの防止効果がさらに向上する。
図5において、104はタービンケーシング、109は該タービンケーシング104内の外周部に渦巻状に形成されたスクロール通路、113はタービンロータで膨張仕事をした排ガスを機外に送出するための排気ガス出口である。112は前記スクロール通路109から前記タービンホイール102のガス入口に通ずるガス入口通路である。103はコンプレッサハウジング、106は該コンプレッサハウジング103と前記タービンケーシング104とを連結する軸受ハウジングである。
102はタービンホイール、101はコンプレッサホイール、105は該タービンホイール102とコンプレッサホイール101とを連結するタービンシャフト、107、108は前記軸受ハウジング106に取り付けられて前記タービンシャフト105を支持する軸受である。101aは該タービンシャフト105の回転軸心である。
1は本発明の要旨をなすディスク機構である。
前記タービンホイール102の回転力はタービンシャフト105を介してコンプレッサホイール101に伝達され、該コンプレッサホイール101は空気入口通路130を通して吸入した空気を圧縮する。この圧縮空気はディフューザ110で案内され、コンプレッサハウジング103内部の通路を経てエンジンの給気ポート(図示省略)に送り込まれて燃焼に供される。
図1〜2において、101はコンプレッサホイール、103はコンプレッサハウジング、106は軸受ハウジングである。110は前記コンプレッサホイール101で圧縮された空気を案内する環状のディフューザであり、一端側を前記軸受ハウジング106に固定されてコンプレッサホイール101出口の空気通路に設置されている。111bは前記ディフューザ110の入口通路を形成するコンプレッサ出口空気通路、111aはディフューザ110の出口通路を形成するディフューザ出口空気通路である。
11は円環状に形成されたディスクで、前記ディフューザ110の端面110aと当接可能にされた当接面11a及び前記コンプレッサハウジング103に対向する背面11bを有しており、前記ディフューザ110側に移動可能に該コンプレッサハウジング103の取付溝103a内に組み込まれている。
20は前記ディスク11の背面11bと前記コンプレッサハウジング103の取付溝103aの底面との間に形成された隙間で、該隙間20の上部は前記ディフューザ出口空気通路111aに連通され、該隙間20内に前記ディフューザ出口空気通路111a内の高圧空気が導入されるようになっている。
前記シールリング12の取付径D2は前記ディフューザ110の内周径Dtよりも小さくなるように該シールリング12を配置している。
このように構成すれば、前記シールリング12の取付部をディフューザ110の内周よりも内周寄りに配置することにより、高圧空気が導入される隙間20の面積を最大限に採ることができて、ディスク11とディフューザ110の端面110aとの圧接力を最大値に保持できる。
D1=ディスク11の内周径、D2=シールリング12の取付径、D3=ディスク11の外周径、Dl=ディフューザ110の外周径、Dt=ディフューザ110の内周径とすると、
D3≧Dl
Dt≧D1
D2≦(D1+D3)/2 またはD2≦Dl
また、前記隙間20内におけるディフューザ出口空気通路111aからの高圧空気の圧力により前記ディスク11とディフューザ110の端面110aとを当接させるので、エンジンの運転条件の変化に影響されることなく、常時シールリング12により隙間20とコンプレッサ出口空気通路111b側との間をシールされた状態で、前記隙間20内におけるディフューザ110出口の高圧空気の圧力P1とコンプレッサホイール101出口の圧力P2との圧力差(P1−P2)により前記空気漏れを確実に回避できる。
この実施例においては、前記第1実施例に加えて、前記シールリング12よりも外周寄りの、前記ディスク11の背面11bと前記コンプレッサハウジング103の取付溝103aとの間に、前記ディスク11の当接面11aと前記ディフューザ110の端面110aとを押し付けるコイルばね23を介装する。尚、該コイルばね23に代えて板ばねを用いてもよい。
かかる第2実施例によれば、前記隙間20に導入される高圧空気の圧力P1とコイルばね23の弾力との合力により、前記ディスク11の当接面11aと前記ディフューザ110の端面110aとの間の圧接力を増大でき、ディフューザ出口空気通路111a側からコンプレッサ出口空気通路111b側への空気漏れの防止効果がさらに向上する。
その他の構成及び作用効果は、前記第1実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
図4において、102はタービンホイール、25はタービンノズル、104はタービンケーシング、106は軸受ハウジングである。112aはタービンノズル入口ガス通路、112bはタービンホイール入口ガス通路である。
11は円環状に形成されたディスクで、前記タービンノズル25の端面25aと当接可能にされた当接面11a及び前記タービンケーシング104に対向する背面11bを有しており、前記タービンノズル25側に移動可能に該タービンケーシング104の取付溝104a内に組み込まれている。
20は前記ディスク11の背面11bと前記タービンケーシング104の取付溝104aの底面との間に形成された隙間で、該隙間20の上部は前記タービンノズル入口ガス通路112aに連通され、該隙間20内に前記タービンノズル入口ガス通路112a内の高圧ガスが導入されるようになっている。
前記シールリング12の取付径は、前記タービンノズル25の内周径よりも小さくなるように該シールリング12を配置している。
このように構成すれば、前記シールリング12の取付部をタービンノズル25の内周よりも内周寄りに配置することにより、高圧空気が導入される隙間20の面積を最大限に採ることができて、ディスク11とタービンノズル25の端面25aとの圧接力を最大値に保持できる。
また、前記隙間20内におけるタービンノズル入口ガス通路112aからの高圧ガスの圧力により前記ディスク11とタービンノズル25の端面25aとを当接させるので、エンジンの運転条件の変化に影響されることなく、常時シールリング12により隙間20とタービンホイール入口ガス通路112bとの間をシールされた状態で、前記隙間20内におけるタービンノズル25入口の高圧ガスの圧力P3とタービンホイール102入口の圧力P4との圧力差(P3−P4)により前記ガス漏れを確実に回避できる。
102 タービンホイール
103 コンプレッサハウジング
104 タービンケーシング
106 軸受ハウジング
110 ディフューザ
111a ディフューザ出口空気通路
111b コンプレッサ出口空気通路、
112a タービンノズル入口ガス通路
112b タービンホイール入口ガス通路
1 ディスク機構
11 ディスク
12 シールリング
20 隙間
23 コイルばね
Claims (6)
- コンプレッサホイールからの空気出口通路に該コンプレッサホイールで圧縮された空気を案内するディフューザを備えた流体機械において、前記ディフューザの端面と当接可能にされた当接面及びケース部材に対向する背面を有して前記ディフューザ側に移動可能に該ケース部材に組み込まれた環状のディスクを備えるとともに、該ディスクの背面とケース部材との間に形成される隙間を前記ディフューザ出口の空気通路に連通し、さらに前記ディスクの背面とケース部材との間に前記隙間と前記コンプレッサホイール出口の空気通路との間をシールする弾性体からなる環状のシール部材を介装し、前記隙間内に導入されたディフューザ出口の空気の圧力により前記ディスクの当接面とディフューザの端面とを当接させてコンプレッサホイール出口空気のシールを行うように構成したことを特徴とする流体シール機構を備えた流体機械。
- 前記シール部材が、ゴムあるいは樹脂製のOリングで構成されたことを特徴とする請求項1記載の流体シール機構を備えた流体機械。
- タービンホイールへのガス入口通路にタービンノズルを備えた流体機械において、前記タービンノズルの端面と当接可能にされた当接面及びケース部材に対向する背面を有して前記タービンノズル側に移動可能に該ケース部材に組み込まれた環状のディスクを備えるとともに、該ディスクの背面と前記ケース部材との間に形成される隙間を前記タービンノズル入口のガス通路に連通し、さらに前記ディスクの背面とケース部材との間に前記隙間とタービンホイール入口のガス通路との間をシールする弾性体からなる環状のシール部材を介装し、前記隙間内に導入されたタービンノズル入口のガスの圧力により前記ディスクの当接面とタービンノズルの端面とを当接させてタービンホイール入口ガスのシールを行うように構成したことを特徴とする流体シール機構を備えた流体機械。
- 前記シール部材が、弾性変形可能な金属製のOリングで構成されたことを特徴とする請求項1記載の流体シール機構を備えた流体機械。
- 前記シール部材の取付径が前記ディフューザの外周径あるいは前記タービンノズルの外周径よりも小さくなるように該シール部材を配置してなることを特徴とする請求項1または3のいずれかの項に記載の流体シール機構を備えた流体機械。
- 前記シール部材よりも外周寄りの、前記ディスクの背面と前記ケース部材との間に、前記ディスクの当接面と前記ディフューザの端面あるいは前記ディスクの当接面と前記タービンノズルの端面とを押し付けるばねを介装したことを特徴とする請求項1または3のいずれかの項に記載の流体シール機構を備えた流体機械。
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