JPH06346749A - Exhaust turbo-supercharger - Google Patents
Exhaust turbo-superchargerInfo
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- JPH06346749A JPH06346749A JP16032793A JP16032793A JPH06346749A JP H06346749 A JPH06346749 A JP H06346749A JP 16032793 A JP16032793 A JP 16032793A JP 16032793 A JP16032793 A JP 16032793A JP H06346749 A JPH06346749 A JP H06346749A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、主機関からの排気ガス
により駆動される排気タービン過給機に関し、更に詳細
には、タービンディスクの一側面側に形成したシール空
間に供給されるシール空気に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust turbine supercharger driven by exhaust gas from a main engine, and more specifically, a seal air supplied to a seal space formed on one side surface of a turbine disk. Regarding
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３は、主機関からの排気ガスにより駆
動される従来の排気タービン過給機を示す配置図であ
る。排気タービン過給機１はロータ軸２の両端にそれぞ
れ取付けられたコンプレッサ３及びタービン４を備え、
タービン４に主機関５からの排気ガスが供給されて駆動
されるようになっている。そして、ディーゼル機関の負
荷運転中における過給機１のロータ軸２のスラスト力を
バランスさせ、また排気ガスの侵入や油の漏れを防止す
るため、従来は、コンプレッサ３の渦室の高い圧力の空
気をシール空気としてタービン４のディスク側面に供給
するようにしている。なお、６は掃気室二次側、７はク
ーラを示す。2. Description of the Related Art FIG. 3 is a layout diagram showing a conventional exhaust turbine supercharger driven by exhaust gas from a main engine. The exhaust turbine supercharger 1 includes a compressor 3 and a turbine 4 that are attached to both ends of a rotor shaft 2,
The exhaust gas from the main engine 5 is supplied to the turbine 4 to be driven. In order to balance the thrust force of the rotor shaft 2 of the supercharger 1 during the load operation of the diesel engine, and to prevent the invasion of exhaust gas and the leakage of oil, conventionally, the high pressure of the vortex chamber of the compressor 3 Air is supplied as seal air to the disk side surface of the turbine 4. In addition, 6 is a secondary side of the scavenging chamber, and 7 is a cooler.
【０００３】次に、図４は図３に示した従来の排気ター
ビン過給機の全体構成を示す断面図、図５はそのコンプ
レッサ側部分を拡大して詳細に示す図、図６はそのター
ビン側部分を拡大して詳細に示す図である。Next, FIG. 4 is a sectional view showing the overall construction of the conventional exhaust turbine supercharger shown in FIG. 3, FIG. 5 is an enlarged detailed view of the compressor side portion thereof, and FIG. 6 is its turbine. It is a figure which expands and shows a side part in detail.
【０００４】図４において、排気ガスタービン過給機１
の回転部は、コンプレッサ３の羽根車１１、タービン４
側のタービン翼１２及びタービンディスク１３と一体の
ロータ軸２から成り、これをコンプレッサ３側及びター
ビン４側でそれぞれジャーナル軸受１４により支持して
いる。そして、これら２つのジャーナル軸受１４の中間
に軸推力を受けるために、コンプレッサ側スラスト軸受
１５とタービン側スラスト軸受１６とが設けられ、これ
らの軸受へは、外部給油方式により、過給機内蔵ヘッド
タンク１７から軸受台１８の潤滑油通路を経て給油さ
れ、排出通路１９から排油している。各ジャーナル軸受
１４の外側には、潤滑油漏えい防止のために、コンプレ
ッサ側油ラビリンス２０とタービン側油ラビリンス２１
とが設けられている。In FIG. 4, an exhaust gas turbine supercharger 1
The rotating part of the is the impeller 11 of the compressor 3, the turbine 4
Side rotor blade 12 and turbine disk 13 are integrally formed with a rotor shaft 2, which is supported by journal bearings 14 on the compressor 3 side and the turbine 4 side, respectively. A compressor-side thrust bearing 15 and a turbine-side thrust bearing 16 are provided between the two journal bearings 14 in order to receive the axial thrust, and these bearings are provided with a supercharger built-in head by an external oil supply method. Oil is supplied from the tank 17 through the lubricating oil passage of the bearing base 18, and is discharged from the discharge passage 19. On the outside of each journal bearing 14, a compressor side oil labyrinth 20 and a turbine side oil labyrinth 21 are provided to prevent leakage of lubricating oil.
And are provided.
【０００５】また、図５に示すように、コンプレッサ３
側の部分においては、空気ラビリンスパッキン２２が羽
根車１１の背面外周部と軸受台１８との間に設けられ、
羽根車出口の圧力をシールし、シール空間２３を形成し
ている。そして、軸受台１８には、スラストバランス調
整用の放風孔２４が開けられ、スラスト軸受１５又は１
６にかかる荷重（面圧）が常用運転中十分許容レベルに
なるようその孔径の大きさを調整し、シール空間２３の
空気の一部を外部へ放出して、シール空間２３の圧力を
下げている。Further, as shown in FIG.
In the side portion, the air labyrinth packing 22 is provided between the outer periphery of the back surface of the impeller 11 and the bearing base 18,
The pressure at the outlet of the impeller is sealed to form a seal space 23. Then, the bearing stand 18 is provided with a blow hole 24 for adjusting the thrust balance, and the thrust bearing 15 or 1
The size of the hole diameter is adjusted so that the load (contact pressure) applied to 6 becomes a sufficiently permissible level during normal operation, and part of the air in the seal space 23 is discharged to the outside to lower the pressure in the seal space 23. There is.
【０００６】更に、図６に示すように、タービン４側の
部分においては、タービンディスク１３の外周部にガス
ラビリンスパッキン２５が設けられ、軸受台１８とター
ビンディスク１３の側面との間には、空間２６が形成さ
れており、この空間２６は、軸受台１８とタービンディ
スク１３とを結合するガスラビリンスパッキン２５及び
タービン側油ラビリンス２１によってシールされてい
る。Further, as shown in FIG. 6, in the portion on the turbine 4 side, a gas labyrinth packing 25 is provided on the outer peripheral portion of the turbine disk 13, and between the bearing base 18 and the side surface of the turbine disk 13, A space 26 is formed, and the space 26 is sealed by a gas labyrinth packing 25 that connects the bearing base 18 and the turbine disk 13 and a turbine side oil labyrinth 21.
【０００７】しかして、前述したように、ディーゼル機
関の負荷運転中における過給機１のロータ軸２のスラス
ト力をバランスさせ、また排気ガスの侵入や油の漏れを
防止するため、コンプレッサ渦室２７の高い圧力の空気
をシール空気通路２８，２９，３０を通してタービンデ
ィスク１３側面のシール空間２６に供給するようにして
いる。However, as described above, in order to balance the thrust force of the rotor shaft 2 of the supercharger 1 during the load operation of the diesel engine and prevent the invasion of exhaust gas and the leakage of oil, the compressor vortex chamber The high pressure air 27 is supplied to the seal space 26 on the side surface of the turbine disk 13 through the seal air passages 28, 29 and 30.
【０００８】なお、シール空気通路２８，２９は図４に
示されるように管によって構成されたり、又は図５に示
されるように孔によって構成される。また、図４及び図
５において、３１は空気案内ケーシング、３２はサポー
ト、３３はスラストカラーである。The seal air passages 28 and 29 are formed of tubes as shown in FIG. 4 or holes as shown in FIG. 4 and 5, 31 is an air guide casing, 32 is a support, and 33 is a thrust collar.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】最近は、４サイクル機
関の高出力化の傾向にあり、タービン入口ガス温度とし
て、約６５０℃前後（従来は約５８０℃）が要求されて
いる。現用タービン翼材（１２Ｃｒ系耐熱鋼）及びロー
タディスク材（ニッケル、クロム、モリブデン鋼）で、
このような機関に適用した場合、温度上昇のため、ター
ビン翼及びロータディスクの強度が低下し、信頼性の低
下が予想される。また、材料仕様の変更で高温適用化し
た場合、材料のコストアップ、製作加工のコストアップ
等により、従来よりコストアップになるという問題点が
ある。Recently, there is a tendency toward higher output of a 4-cycle engine, and a turbine inlet gas temperature of about 650 ° C. (conventionally about 580 ° C.) is required. Currently used turbine blade material (12Cr heat resistant steel) and rotor disk material (nickel, chromium, molybdenum steel)
When applied to such an engine, the strength of the turbine blades and the rotor disk is lowered due to the temperature rise, and the reliability is expected to be lowered. In addition, when high temperature is applied by changing the material specifications, there is a problem that the cost will be higher than before due to the cost increase of the material and the cost of manufacturing process.
【００１０】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するためになされたもので、材料仕様を変更すること
なく、タービン翼の高温適用化を可能とする排気タービ
ン過給機を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art, and provides an exhaust turbine supercharger capable of applying high temperature to a turbine blade without changing the material specifications. The purpose is to
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、シール空気をタービンディスクの一側
面側に形成したシール空間に供給するようにした排気タ
ービン過給機において、主機関掃気室二次側の空気をシ
ール空気として前記シール空間に導入するようにしたも
のである。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention mainly provides an exhaust turbine supercharger in which seal air is supplied to a seal space formed on one side surface of a turbine disk. The air on the secondary side of the engine scavenging chamber is introduced into the seal space as seal air.
【００１２】[0012]
【作用】主機関掃気室二次側の空気は約４０℃〜５０℃
でコンプレッサ渦室の空気よりも約１００℃〜１５０℃
低いものである。したがって、この主機関掃気室二次側
の低温空気をコンプレッサ渦室の空気に代えシール空気
としてタービンディスク側面のシール空間に供給するこ
とにより、主機関掃気室二次側の空気は、本来の機能
（スラストバランス、油シール及びガスシール）に加
え、タービン翼及びタービンディスク部を冷却し、温度
上昇を抑える。[Function] Air on the secondary side of the main engine scavenging chamber is about 40 ° C to 50 ° C
Is about 100 ℃ -150 ℃ than the air in the compressor vortex chamber
It is low. Therefore, by supplying the low-temperature air on the secondary side of the main engine scavenging chamber to the seal space on the side surface of the turbine disk as seal air instead of the air in the compressor vortex chamber, the air on the secondary side of the main engine scavenging chamber has its original function. In addition to (thrust balance, oil seal and gas seal), the turbine blade and turbine disk are cooled to suppress temperature rise.
【００１３】また、シール空気圧力は、コンプレッサ渦
室部より空気導入した場合よりも主機関掃気室二次側か
ら空気導入した方が静圧化され、動圧分が減少し、静圧
分が高くなるので、シール空気圧力も高くなり、スラス
トフォースが軽減される。Further, the seal air pressure becomes static when the air is introduced from the secondary side of the main engine scavenging chamber as compared with the case where air is introduced from the compressor vortex chamber, the dynamic pressure is reduced, and the static pressure is reduced. Since it becomes higher, the sealing air pressure also becomes higher and the thrust force is reduced.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、図１及び図２を参照して本発明の実施
例について詳細に説明する。図１は本発明に係る排気タ
ービン過給機の一実施例を示す配置図、図２はそのコン
プレッサ側部分を詳細に示す断面図であり、それぞれ従
来例を示した図３、図５に相当するので、同一の部分に
は同一の符号を付して重複する説明は省略する。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. FIG. 1 is a layout view showing an embodiment of an exhaust turbine supercharger according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing in detail a compressor side portion thereof, which correspond to FIGS. 3 and 5 showing a conventional example, respectively. Therefore, the same portions will be denoted by the same reference numerals and redundant description will be omitted.
【００１５】これらの図１、図２に示すように、本発明
によれば、主機関掃気室二次側６の空気が、例えば軸受
台１８に形成された孔の形のシール空気通路２９及び３
０を通して、タービンディスク１３側面のシール空間２
６（図６参照）に供給されるようになっている。このた
め、従来、コンプレッサ渦室２８の空気をシール空気通
路２９へ流すシール空気通路２８（図５参照）は軸受台
１８に形成されていない。As shown in FIGS. 1 and 2, according to the present invention, the air in the secondary side 6 of the main engine scavenging chamber is sealed with a seal air passage 29 in the form of a hole formed in, for example, the bearing base 18. Three
0 through the seal space 2 on the side of the turbine disk 13
6 (see FIG. 6). Therefore, conventionally, the seal air passage 28 (see FIG. 5) that allows the air in the compressor vortex chamber 28 to flow to the seal air passage 29 is not formed in the bearing base 18.
【００１６】しかして、主機関掃気室二次側６から過給
機シール空気通路２９，３０へ導入されるシール空気温
度は、約４０〜５０℃で、従来のコンプレッサ渦室２７
から導入されるシール空気温度に比べ、約１００℃〜１
５０℃低いものである。したがって、本発明によれば、
タービンディスク１３側面のシール空間２６に、主機関
掃気室二次側６の低温度で、タービン翼１２の出口側よ
り高い圧力の空気が供給されるため、タービン翼１２の
出口側のガスは前記シール空間２６へは流れず、逆にシ
ール空間２６の空気がタービン翼１２の出口側へ流れ、
タービンディスク１３の背面が冷却される。その結果、
タービン翼１２及びタービンディスク１３の部分の温度
上昇が抑えられるので、材料の強度低下を防ぐことがで
きる。However, the temperature of the seal air introduced from the secondary side 6 of the main engine scavenging chamber to the supercharger seal air passages 29 and 30 is about 40 to 50 ° C., and the conventional compressor vortex chamber 27 is used.
Compared with the seal air temperature introduced from
It is 50 ° C lower. Therefore, according to the present invention,
Air having a higher pressure than the outlet side of the turbine blade 12 is supplied to the seal space 26 on the side surface of the turbine disk 13 at a low temperature on the secondary side 6 of the main engine scavenging chamber. The air in the seal space 26 does not flow into the seal space 26, but conversely flows into the outlet side of the turbine blade 12,
The back surface of the turbine disk 13 is cooled. as a result,
Since the temperature rise of the turbine blade 12 and the turbine disk 13 is suppressed, it is possible to prevent the strength of the material from decreasing.
【００１７】なお、主機関掃気室二次側６からタービン
ディスク１３側面のシール空間２６に供給された空気
は、前述したタービン翼１２及びタービンディスク１３
を冷却する機能に加え、本来の機能すなわちロータ軸２
のスラスト力のバランス、タービン側油ラビリンス２１
部の油もれ防止及びガスラビリンスパッキン２５部のガ
スもれ防止の機能を果すものである。The air supplied from the secondary side 6 of the main engine scavenging chamber to the seal space 26 on the side surface of the turbine disk 13 is the turbine blade 12 and the turbine disk 13 described above.
In addition to the function of cooling the
Thrust force balance, turbine side oil labyrinth 21
It serves to prevent the oil leakage of the part and the gas leakage of the gas labyrinth packing 25 part.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、シ
ール空気をタービンディスクの一側面側に形成したシー
ル空間に供給するようにした排気タービン過給機におい
て、主機関掃気室二次側の空気をシール空気として前記
シール空間に導入するようにしたことにより、ほぼ従来
構造のままで、シール空気は本来の機能（スラストバラ
ンス、油シール及びガスシール）に加えて、タービン翼
及びタービンディスク部を冷却し、温度上昇を抑えるこ
とができる。したがって、タービン翼の高温適用化に関
して、従来材で対応できるガス温度レベルをアップで
き、これにより、材料仕様を変更し、高価な材料で対応
した場合に比べ、材料コスト及び製作加工コストを低減
できる。As described above, according to the present invention, in the exhaust turbine supercharger in which the sealing air is supplied to the sealing space formed on one side surface of the turbine disk, the main engine scavenging chamber secondary Since the air on the side is introduced as the seal air into the seal space, the seal air has a substantially conventional structure, and the seal air has the original function (thrust balance, oil seal, and gas seal) and the turbine blade and the turbine. The disk part can be cooled and the temperature rise can be suppressed. Therefore, regarding the high temperature application of turbine blades, the gas temperature level that can be handled with conventional materials can be increased, which can reduce the material cost and manufacturing processing cost compared to the case where the material specifications are changed and expensive materials are used. .
【００１９】また、シール空気圧力は、コンプレッサ渦
室部より空気導入した場合よりも主機関掃気室二次側か
ら空気導入した方が静圧化され、動圧分が減少し、静圧
分が高くなるので、シール空気圧力も従来より高くな
り、スラストフォースを軽減できる。Further, the seal air pressure becomes static when the air is introduced from the secondary side of the main engine scavenging chamber as compared with the case where air is introduced from the compressor vortex chamber, the dynamic pressure is reduced, and the static pressure is reduced. Since it becomes higher, the sealing air pressure also becomes higher than before, and thrust force can be reduced.
【図１】本発明に係る排気タービン過給機の一実施例を
示す配置図である。FIG. 1 is a layout view showing an embodiment of an exhaust turbine supercharger according to the present invention.
【図２】図１に示した排気タービン過給機のコンプレッ
サ側部分を詳細に示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing in detail a compressor side portion of the exhaust turbine supercharger shown in FIG.
【図３】従来の排気タービン過給機を示す配置図であ
る。FIG. 3 is a layout view showing a conventional exhaust turbine supercharger.
【図４】図３に示した排気タービン過給機の全体構成を
示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the exhaust turbine supercharger shown in FIG.
【図５】図４に示した排気タービン過給機のコンプレッ
サ側部分を拡大して詳細に示す図である。5 is an enlarged detailed view of a compressor side portion of the exhaust turbine supercharger shown in FIG. 4. FIG.
【図６】図４に示した排気タービン過給機のタービン側
部分を拡大して詳細に示す図である。6 is an enlarged detailed view of a turbine-side portion of the exhaust turbine supercharger shown in FIG.
１ 過給機 ２ ロータ軸 ３ コンプレッサ ４ タービン ５ 主機関 ６ 掃気室二次側 ７ クーラ １２ タービン翼 １３ タービンディスク ２６ シール空間 ２９ シール空気通路 ３０ シール空気通路 1 Supercharger 2 Rotor shaft 3 Compressor 4 Turbine 5 Main engine 6 Scavenging chamber secondary side 7 Cooler 12 Turbine blade 13 Turbine disk 26 Seal space 29 Seal air passage 30 Seal air passage
Claims (1)
に形成したシール空間に供給するようにした排気タービ
ン過給機において、主機関掃気室二次側の空気をシール
空気として前記シール空間に導入するようにしたことを
特徴とする排気タービン過給機。1. An exhaust turbine supercharger in which seal air is supplied to a seal space formed on one side surface of a turbine disk, and air on the secondary side of a main engine scavenging chamber is introduced into the seal space as seal air. An exhaust turbine supercharger characterized in that
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16032793A JPH06346749A (en) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | Exhaust turbo-supercharger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16032793A JPH06346749A (en) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | Exhaust turbo-supercharger |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06346749A true JPH06346749A (en) | 1994-12-20 |
Family
ID=15712572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16032793A Withdrawn JPH06346749A (en) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | Exhaust turbo-supercharger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06346749A (en) |
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-
1993
- 1993-06-04 JP JP16032793A patent/JPH06346749A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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