JPH07180563A - Turbine heat insulating device - Google Patents
Turbine heat insulating deviceInfo
- Publication number
- JPH07180563A JPH07180563A JP32548993A JP32548993A JPH07180563A JP H07180563 A JPH07180563 A JP H07180563A JP 32548993 A JP32548993 A JP 32548993A JP 32548993 A JP32548993 A JP 32548993A JP H07180563 A JPH07180563 A JP H07180563A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turbine
- impeller
- space
- heat shield
- air
- Prior art date
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、タービン遮熱装置に係
り、特に高温流体の流速を利用して回転するタービン
と、該タービンの回転力を駆動源として回転して低圧流
体を圧送するインペラとを背面合わせに備える過給機に
おいてタービン側の空間とインペラ側の空間とを遮熱す
るのに好適なタービン遮熱装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbine heat shield device, and more particularly to a turbine that rotates by utilizing the flow velocity of a high temperature fluid, and an impeller that rotates by using the rotational force of the turbine as a drive source to pump a low pressure fluid. The present invention relates to a turbine heat shield device suitable for shielding a turbine-side space and an impeller-side space in a supercharger that includes a rear face and a rear face.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば車両に搭載されるいわゆるターボ
チャージャ等の過給機は、内燃機関の排気ガスによりタ
ービンを高速回転させることにより、回転軸によりター
ビンと直結されたインペラを回転させ、その遠心効果に
よる空気圧縮で高圧空気を生成し、これを燃焼室に導入
する構成とされている。2. Description of the Related Art A supercharger such as a so-called turbocharger mounted on a vehicle rotates a turbine at high speed by exhaust gas of an internal combustion engine to rotate an impeller directly connected to the turbine by a rotating shaft and centrifuge the same. High-pressure air is generated by air compression due to the effect, and this is introduced into the combustion chamber.
【０００３】この場合、タービンを回転させるべく導か
れる排気ガスは一般に高温であるのに対し、インペラが
圧送する空気の温度は、燃焼室に供給する空気の密度を
高める観点より低温であることが望ましい。In this case, the exhaust gas guided to rotate the turbine is generally high in temperature, whereas the temperature of the air pumped by the impeller is low from the viewpoint of increasing the density of the air supplied to the combustion chamber. desirable.
【０００４】一方、タービンとインペラの配設位置は、
過給機を小型化する観点からは接近していることが望ま
しいが、両者を接近して配設するためには、かかる構成
を採用してなおタービン側の空間とインペラ側の空間と
を十分に遮熱し得るタービン遮熱装置が必要である。On the other hand, the arrangement positions of the turbine and the impeller are
From the viewpoint of downsizing the supercharger, it is desirable that they are close to each other, but in order to place them close to each other, such a configuration is adopted and the space on the turbine side and the space on the impeller side are still sufficient. There is a need for a turbine heat shield that can shield heat.
【０００５】このようなタービン遮熱装置としては、例
えば特願平５−２６２６０８号に開示された装置があ
る。図５は、かかる遮熱装置を内蔵するターボチャージ
ャ２０の全体構成図を示す。An example of such a turbine heat shield is disclosed in Japanese Patent Application No. 5-262608. FIG. 5 shows an overall configuration diagram of a turbocharger 20 incorporating such a heat shield device.
【０００６】同図に示すターボチャージャ２０は、ター
ビン１とインペラ２とを背面合わせに配設し、軸受３，
４によって片持ち支持する構成である。この場合、ター
ビン１は、その外周を巻いて導入される高温の排気ガス
あるいは燃焼ガスに晒される部材であり、ターボチャー
ジャ２０作動中は高温となる。従って、タービンディス
ク１ａの背面からは輻射熱が放射され、何ら処置が講じ
られていないとすれば、インペラ２、インペラディスク
２ａ、空気流路２ｂを流れる吸気が加熱され、、吸気密
度が低下するため、圧縮機（コンプレッサ）としての効
率低下を招くことになる。A turbocharger 20 shown in the figure has a turbine 1 and an impeller 2 arranged back to back, and bearings 3 and
4 is a cantilevered support. In this case, the turbine 1 is a member that is exposed to high temperature exhaust gas or combustion gas that is wound around the outer periphery of the turbine 1 and has a high temperature while the turbocharger 20 is operating. Therefore, radiant heat is radiated from the back surface of the turbine disk 1a, and if no measures are taken, the intake air flowing through the impeller 2, the impeller disk 2a, and the air flow path 2b is heated, and the intake air density decreases. However, the efficiency of the compressor will be reduced.
【０００７】このため、図５に示すターボヤージャ２０
においては、タービン１とインペラ２との間に遮熱プレ
ート２１を設けて輻射熱の遮熱を図っている。この遮熱
プレート２１は、インペラ２側に位置する第１の板状体
２２とタービン１側に位置する第２の板状体２３と、タ
ービンディスク１ａ及びインペラディスク２ａを連結す
る回転軸５に対向するラビリンス２４及びブレード２５
とより構成されている。For this reason, the turbocharger 20 shown in FIG.
In the above, the heat shield plate 21 is provided between the turbine 1 and the impeller 2 to shield the radiant heat. The heat shield plate 21 includes a first plate-shaped body 22 located on the impeller 2 side, a second plate-shaped body 23 located on the turbine 1 side, and a rotary shaft 5 connecting the turbine disk 1a and the impeller disk 2a. Opposing labyrinth 24 and blade 25
It is composed of
【０００８】板状体２２，２３は遮熱プレート２１の内
部に空隙部２６を形成するように接合されている。ま
た、板状体２２には、インペラディスク２ａ側の空間２
７と空隙部２６とを、インペラディスク２ａの最外径付
近で連通する第１の通気孔２２ａが形成されており、一
方、板状体２３には、タービンディスク１ａ側の空間２
８と空隙部２６とを、タービンディスク１ａの回転軸５
付近で連通する第２の通気孔２３ａが形成されている。The plate-like members 22 and 23 are joined inside the heat shield plate 21 so as to form a gap 26. In addition, the plate-like body 22 has a space 2 on the side of the impeller disk 2a.
A first vent hole 22a is formed that connects the air gap 7 and the void portion 26 to each other near the outermost diameter of the impeller disk 2a. On the other hand, in the plate-like body 23, the space 2 on the turbine disk 1a side is formed.
8 and the gap 26 to the rotary shaft 5 of the turbine disk 1a.
A second vent hole 23a communicating with the vicinity is formed.
【０００９】また、回転軸５は、その中央に回転軸中心
穴６を備えると共に、回転軸中心穴６と空間２７とを連
通する空気供給孔７、及び回転軸中心穴６と回転軸５に
嵌合されたラビリンスブレード８とを連通する空気排出
孔９とを備えている。更に、ラビリンスブレード８は、
インペラ２の上流側空間２ｄと連通して設けられてい
る。The rotary shaft 5 is provided with a rotary shaft center hole 6 in the center thereof, an air supply hole 7 for communicating the rotary shaft center hole 6 with the space 27, and the rotary shaft center hole 6 and the rotary shaft 5. It is provided with an air discharge hole 9 that communicates with the fitted labyrinth blade 8. Furthermore, the labyrinth blade 8
It is provided in communication with the upstream space 2d of the impeller 2.
【００１０】かかる構成においては、タービンディスク
１ａの回転に伴ってインペラディスク２ａが回転して空
間２７に高圧圧縮空気が生ずると、発生した高圧圧縮空
気は、空気流路２ｂに連通する内燃機関の吸気通路に導
入されると共に空間２７に導かれる。そして、遮熱プレ
ート２１の板状体２２の表面を流通し、又は第１の通気
孔２２ａ、空隙部２６、第２の通気孔２２ｂを経てター
ビンディスク１ａ背面と板状体２３との間に形成された
空間２８に流入する。これによって、タービンディスク
１ａが冷却されると共に、空隙部２６に断熱空気層が形
成されるように成っている。In such a structure, when the impeller disk 2a rotates with the rotation of the turbine disk 1a and high-pressure compressed air is generated in the space 27, the generated high-pressure compressed air is generated in the internal combustion engine communicating with the air passage 2b. It is introduced into the intake passage and guided to the space 27. Then, it circulates on the surface of the plate-shaped body 22 of the heat shield plate 21, or between the back surface of the turbine disk 1a and the plate-shaped body 23 via the first ventilation hole 22a, the void portion 26, and the second ventilation hole 22b. It flows into the formed space 28. As a result, the turbine disk 1a is cooled and a heat insulating air layer is formed in the gap 26.
【００１１】この場合、タービン１とインペラ２とが背
面合わせに設けられているにも関わらず、タービン１か
らインペラ２へ向かう輻射熱の放射が抑制され、ターボ
チャージャ２０においてコンプレッサとしての高い効率
を確保することができる。In this case, although the turbine 1 and the impeller 2 are provided back to back, the radiation of the radiant heat from the turbine 1 to the impeller 2 is suppressed, and the turbocharger 20 ensures high efficiency as a compressor. can do.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のタービン遮熱装置は、タービン１とインペラ２との
間に配設した遮熱プレート２１に対して、高圧圧縮空気
を供給する構成である。つまり、上記従来のタービン遮
熱装置においては、本来内燃機関の吸気圧を高めるため
に圧縮した高圧圧縮空気の一部が冷却用空気として消費
されることになり、ターボチャージャとしての圧縮効率
の低下を伴うものである。However, the above-described conventional turbine heat shield device is configured to supply high-pressure compressed air to the heat shield plate 21 disposed between the turbine 1 and the impeller 2. That is, in the conventional turbine heat shield device, part of the high-pressure compressed air that was originally compressed to increase the intake pressure of the internal combustion engine is consumed as cooling air, and the compression efficiency of the turbocharger is reduced. Is accompanied by.
【００１３】また、高圧圧縮空気は、圧縮前の低圧空気
に比べて圧縮昇温により高温となるため、常温の低圧空
気を遮熱プレート２１の冷却に用いる場合に比べて冷却
効率が悪いという問題も有している。Further, since the high-pressure compressed air becomes higher in temperature than the low-pressure air before compression due to the compression temperature rise, the cooling efficiency is lower than that when the low-pressure air at room temperature is used for cooling the heat shield plate 21. I also have.
【００１４】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、タービンとインペラとの間に遮熱プレートを設
け、この遮熱プレートをインペラにより圧縮される前の
空気で冷却することにより上記の課題を解決するタービ
ン遮熱装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and a heat shield plate is provided between a turbine and an impeller, and the heat shield plate is cooled by air before being compressed by the impeller. It is an object of the present invention to provide a turbine heat shield device that solves the above problems.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】上記の目的は、高温流体
の流速により回転するタービンと、該タービンを駆動源
として回転して低圧流体を圧送するインペラとを背面合
わせに備える過給機内で、前記タービン側の空間と前記
インペラ側の空間とを遮熱するタービン遮熱装置であっ
て、前記タービンと前記インペラとの間に配設される、
内部に空隙を有する遮熱プレートと、前記インペラの上
流側の第１の空間と前記遮熱プレートの空隙とを連通す
る冷却流体流入通路と、前記インペラの上流側の空間で
あって、前記インペラの回転中は前記第１の空間より低
圧となる第２の空間と前記遮熱プレートの空隙とを連通
する冷却流体排出通路とを備えるタービン遮熱装置によ
り達成される。SUMMARY OF THE INVENTION The above object is to provide a turbocharger having a turbine that rotates at a flow rate of a high-temperature fluid and an impeller that rotates by using the turbine as a driving source and pumps a low-pressure fluid in a back-to-back arrangement, A turbine heat shield device that shields the space on the turbine side and the space on the impeller side, and is arranged between the turbine and the impeller.
A heat shield plate having a void therein, a cooling fluid inflow passage communicating with the first space on the upstream side of the impeller and the gap of the heat shield plate, and a space on the upstream side of the impeller. This is achieved by a turbine heat shield device including a cooling fluid discharge passage that connects the second space, which has a lower pressure than the first space during rotation, with the gap of the heat shield plate.
【００１６】[0016]
【作用】本発明に係るタービン遮熱装置において、前記
遮熱プレートは前記タービンと前記インペラとの間に介
在して、前記タービンから放射される輻射熱が直接前記
インペラに伝達されるのを防止する。この際、前記遮熱
プレート内に設けられた空隙は、断熱空気層として作用
し、タービン側から遮熱プレートに供給された輻射熱が
インペラ側に伝達するのを遅らせるように機能する。In the turbine heat shield apparatus according to the present invention, the heat shield plate is interposed between the turbine and the impeller to prevent radiant heat emitted from the turbine from being directly transmitted to the impeller. . At this time, the air gap provided in the heat shield plate acts as an adiabatic air layer, and functions to delay the transfer of the radiant heat supplied from the turbine side to the heat shield plate to the impeller side.
【００１７】また、前記冷却流体流入通路は、前記イン
ペラの上流側の前記第１の空間に、前記冷却流体排出通
路は前記インペラの作動時に該第１の空間より低圧とな
る前記第２の空間にそれぞれ開口し、かつ前記遮熱プレ
ートの空隙を介して互いに連通している。The cooling fluid inflow passage is in the first space upstream of the impeller, and the cooling fluid discharge passage is in a lower pressure than the first space when the impeller is operating. Respectively, and communicate with each other through the gap of the heat shield plate.
【００１８】従って、前記インペラの作動中は、前記第
１の空間と前記第２の空間の差圧に起因して、前記冷却
流体流入通路から前記遮熱プレートの空隙を通って前記
冷却流体排出通路へ抜ける空気の流れが形成される。こ
の空気は、前記インペラの回転により昇圧された高圧圧
縮空気を消費するものではなく、また、比較的低温の常
圧空気であるため、過給機としての圧縮効率を低下させ
ることなく高い遮熱効果が得られることになる。Therefore, during operation of the impeller, due to the pressure difference between the first space and the second space, the cooling fluid is discharged from the cooling fluid inflow passage through the gap of the heat shield plate. A flow of air is formed that exits the passage. This air does not consume the high-pressure compressed air boosted by the rotation of the impeller, and since it is a relatively low-temperature normal-pressure air, it has a high heat shield without reducing the compression efficiency of the supercharger. The effect will be obtained.
【００１９】[0019]
【実施例】図１は、本発明の一実施例であるタービン遮
熱装置を内蔵するターボチャージャ３０の全体構成図を
示す。本実施例に係るタービン遮熱装置は、図５を用い
て説明したタービン遮熱装置と遮熱プレート周辺の構造
が異なるのみで他の構造はほぼ同一である。このため、
本実施例装置において上記図５と同一の構成部分には同
一の符号を付し、その説明を簡略化する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an overall configuration diagram of a turbocharger 30 incorporating a turbine heat shield device according to an embodiment of the present invention. The turbine heat shield according to this embodiment is substantially the same as the turbine heat shield described with reference to FIG. 5 except for the structure around the heat shield plate. For this reason,
In the apparatus of this embodiment, the same components as those shown in FIG. 5 are designated by the same reference numerals to simplify the description.
【００２０】本実施例に係るタービン遮熱装置が組み込
まれるターボチャージャ３０も、図５に示された従来の
ターボチャージャと同様にタービン１とインペラとを背
面合わせにすると共に、軸受３、４によって片持ち支持
する構造とされている。すなわち、タービンディスク１
ａとインペラディスク２ａとは回転軸５によって同軸に
嵌合されており、軸受け３，４に支持されて一体となっ
て回転する。In the turbocharger 30 in which the turbine heat shield apparatus according to this embodiment is incorporated, the turbine 1 and the impeller are back-to-back and the bearings 3 and 4 are used as in the conventional turbocharger shown in FIG. It has a cantilevered structure. That is, the turbine disk 1
The a and the impeller disk 2a are coaxially fitted by a rotary shaft 5, and are supported by bearings 3 and 4 to rotate integrally.
【００２１】ここで、ターボチャージャ３０は、例えば
内燃機関やガスタービンエンジン等に組み込まれ、排気
エネルギを利用して吸気系において高圧圧縮空気を発生
して内燃機関等の出力向上を実現する装置であり、ター
ビン１の外周に設けられた排気ガス導入通路３１には、
内燃機関等の排気ポート（以下、単に排気ポートと称
す）が連通されている。Here, the turbocharger 30 is a device incorporated in, for example, an internal combustion engine, a gas turbine engine, or the like, and uses exhaust energy to generate high-pressure compressed air in an intake system to improve the output of the internal combustion engine or the like. Yes, in the exhaust gas introduction passage 31 provided on the outer periphery of the turbine 1,
An exhaust port of an internal combustion engine or the like (hereinafter, simply referred to as an exhaust port) is connected.
【００２２】この排気ガス導入通路３１は、排気ポート
に近いほどその径が太く（図１中、下方）、すなわちタ
ービン１の外周を進むにつれてその径が細くなるように
形成してタービン１内に流入する排気ガスの流速を高め
る構成とされている。そして、タービン１内に流入した
排気ガスは、タービンディスク１ａを回転させた後、排
気通路３２へと流出する。The exhaust gas introduction passage 31 is formed in the turbine 1 so that the diameter thereof becomes larger as it gets closer to the exhaust port (downward in FIG. 1), that is, the diameter becomes smaller as it goes along the outer periphery of the turbine 1. It is configured to increase the flow velocity of the inflowing exhaust gas. Then, the exhaust gas that has flowed into the turbine 1 flows out to the exhaust passage 32 after rotating the turbine disk 1a.
【００２３】また、インペラ２を被うべく設けられたシ
ュラウドカバー３３は、その上流側に位置する吸気通路
３４に開口している。一方、インペラディスク２ａの回
転により高圧圧縮空気が生成される空気流路２ｂの出口
は、チャンネル部３５を備えるディフューザ３６とシュ
ラウドカバー３３とに形成されて内燃機関等の吸気ポー
ト（以下、単に吸気ポートと称す）に通じる通路に導か
れる。The shroud cover 33 provided so as to cover the impeller 2 is open to the intake passage 34 located upstream thereof. On the other hand, the outlet of the air flow path 2b in which the high-pressure compressed air is generated by the rotation of the impeller disk 2a is formed in the diffuser 36 having the channel portion 35 and the shroud cover 33 so that the intake port (hereinafter simply referred to as intake air) of an internal combustion engine or the like. It is led to the passage leading to the port).
【００２４】尚、チャンネル３５は、図１のII−II断面
である図２に示すように、ディフューザ３６の外周へ向
かうほどその幅を増大させる３角形状であり、インペラ
２により加圧された空気がディフューザ３６の外周へ進
行するにつれて減圧するのを防止する作用を果たしてい
る。As shown in FIG. 2 which is a II-II cross section of FIG. 1, the channel 35 has a triangular shape whose width increases toward the outer periphery of the diffuser 36, and is pressurized by the impeller 2. It serves to prevent the pressure from being reduced as the air travels to the outer circumference of the diffuser 36.
【００２５】図１に示すように、ターボチャージャ３０
のタービンディスク１ａとインペラディスク２ａとの間
には、両者間の遮熱を図る遮熱プレート３７が配設され
ている。この遮熱プレート３７は、前記した遮熱プレー
トに相当し、本実施例の要部を構成する。As shown in FIG. 1, a turbocharger 30 is provided.
A heat shield plate 37 is provided between the turbine disk 1a and the impeller disk 2a to shield the heat from the two. The heat shield plate 37 corresponds to the heat shield plate described above and constitutes a main part of the present embodiment.
【００２６】遮熱プレート３７は、インペラ２側に配置
される板状体３８とタービン側に配置される板状体３９
と、タービンディスク１ａの回転軸５と対向する部位に
設けられたラビリンス２４及びブレード２５とで構成さ
れる。ブレード２５は、波状の外形を形成するように複
数の突起を備えて構成され、それらの突起の作用でター
ビン１側の空間とインペラ２側の空間とのシールを非接
触で実現する部材である。The heat shield plate 37 includes a plate-shaped member 38 arranged on the impeller 2 side and a plate-shaped member 39 arranged on the turbine side.
And a labyrinth 24 and a blade 25 provided at a portion of the turbine disk 1a facing the rotating shaft 5. The blade 25 is a member that is provided with a plurality of protrusions so as to form a wavy outer shape, and is a member that realizes non-contact sealing between the space on the turbine 1 side and the space on the impeller 2 side by the action of these protrusions. .
【００２７】つまり、ブレード２５と回転軸５との間に
は、僅かな隙間が設けられている。従って、回転軸５が
高速で回転する場合でも、ブレード２５と回転軸５との
間に摺動が生ずることはなく、両者の経時変化を防止す
ることができる。一方、タービン１側の空間とインペラ
２側の空間との間に差圧が生じた場合、その差圧はブレ
ード２５に設けられた複数の突起により段階的な小さな
差圧に分解され、圧損として消費される。このため、タ
ービン１側の空間とインペラ２側の空間とが非接触にも
関わらず、実質的にシールされた状態になる。That is, a slight gap is provided between the blade 25 and the rotary shaft 5. Therefore, even when the rotary shaft 5 rotates at a high speed, sliding does not occur between the blade 25 and the rotary shaft 5, and it is possible to prevent both of them from changing with time. On the other hand, when a pressure difference is generated between the space on the turbine 1 side and the space on the impeller 2 side, the pressure difference is decomposed into a stepwise small pressure difference by a plurality of protrusions provided on the blade 25, and a pressure loss occurs. Consumed. Therefore, although the space on the turbine 1 side and the space on the impeller 2 side are not in contact with each other, the space is substantially sealed.
【００２８】板状体３８，３９の間には、前記した空隙
に相当する空隙部４０が構成されている。ここで、板状
体３８は、上記したようにチャンネルあるいはベーン
（以下、単にチャンネルと称す）３５を備えるディフュ
ーザ３６と一体に設けられており、またチャンネル３５
には図１及び図２に示すように空隙部４０に連通する冷
却流体流入通路４１、及び冷却流体排出通路４２が設け
られている。A void portion 40 corresponding to the above-described void is formed between the plate-like members 38 and 39. Here, the plate-like body 38 is integrally provided with the diffuser 36 including the channel or vane (hereinafter, simply referred to as channel) 35 as described above, and the channel 35.
As shown in FIGS. 1 and 2, a cooling fluid inflow passage 41 and a cooling fluid discharge passage 42, which communicate with the void portion 40, are provided therein.
【００２９】以下、図２中 III−III 断面部の拡大図で
ある図３、及び図２中IV−IV断面部の拡大図である図４
を参照して、冷却流体流入通路４１の周辺構成、及び冷
却流体排出通路４２の周辺構成について詳説する。Hereinafter, FIG. 3 is an enlarged view of the III-III cross section in FIG. 2, and FIG. 4 is an enlarged view of the IV-IV cross section in FIG.
The peripheral configuration of the cooling fluid inflow passage 41 and the peripheral configuration of the cooling fluid discharge passage 42 will be described in detail with reference to FIG.
【００３０】図３に示すように、冷却流体流入通路４１
は、その一端が空隙部４０に開口しており、他端がハウ
ジング４３に設けられたフィルタ４４を介して吸気通路
３４内シュラウドカバー３３根元に開口している。この
シュラウドカバー３３根元の空間は、インペラ２の上流
空間であってインペラ２作動時において比較的大気圧に
近い内圧が維持される空間であり、前記した第１の空間
に相当する。尚、フィルタ４４は、冷却流体吸入通路４
１内に異物が吸入して目詰まり、あるいはインペラ翼の
チッピングを起こすのを防止するために配設したもので
ある。As shown in FIG. 3, the cooling fluid inflow passage 41 is provided.
Has one end opened to the void 40 and the other end opened to the root of the shroud cover 33 in the intake passage 34 via a filter 44 provided in the housing 43. The space at the base of the shroud cover 33 is a space upstream of the impeller 2 and a space in which an internal pressure relatively close to the atmospheric pressure is maintained when the impeller 2 operates, and corresponds to the above-mentioned first space. The filter 44 is provided in the cooling fluid suction passage 4
It is arranged to prevent foreign matter from being sucked into the inside of the nozzle 1 and causing clogging or chipping of the impeller blade.
【００３１】一方、図４に示すように、冷却流体排出通
路４２は、その一端が空隙部４０に開口すると共に、他
端はハウジング４３とシュラウドカバー３３との間に設
けられた通気通路４５を介してシュラウドカバー３３内
インペラディスク２ａ直上流部に開口している。On the other hand, as shown in FIG. 4, one end of the cooling fluid discharge passage 42 is open to the cavity 40, and the other end thereof is provided with a ventilation passage 45 provided between the housing 43 and the shroud cover 33. The shroud cover 33 has an opening in the shroud cover 33 immediately upstream thereof.
【００３２】この通気通路４５が開口する空間は、イン
ペラ２の上流空間であると共に、インペラ２作動時に
は、吸気負圧が生ずる空間である。つまり、インペラ作
動時においてもほぼ大気圧が維持されるシュラウドカバ
ー３３根元の空間に比べて低圧となる空間である。この
意味で、シュラウドカバー３３内の当該空間は前記した
第２の空間に相当する。The space where the ventilation passage 45 opens is a space upstream of the impeller 2 and a space where negative pressure of intake air is generated when the impeller 2 operates. In other words, it is a space having a lower pressure than the space at the base of the shroud cover 33 in which the atmospheric pressure is maintained even when the impeller is operating. In this sense, the space inside the shroud cover 33 corresponds to the above-mentioned second space.
【００３３】かかる構成によれば、インペラ２が作動し
てシュラウドカバー３３内、インペラディスク直上流部
に負圧が生ずると、その負圧が通気通路４５を通じて冷
却流体排出通路４２に導かれ、更に空隙部４０を通って
冷却流体流入通路４１に導かれる。そして、冷却流体流
入通路４１から、吸気通路３４内の空気が吸引され、空
隙部４０内を流通してシュラウドカバー３３内に排出さ
れることになる。With this structure, when the impeller 2 operates and a negative pressure is generated in the shroud cover 33 and immediately upstream of the impeller disk, the negative pressure is guided to the cooling fluid discharge passage 42 through the ventilation passage 45, and further, It is guided to the cooling fluid inflow passage 41 through the space 40. Then, the air in the intake passage 34 is sucked from the cooling fluid inflow passage 41, flows through the gap 40, and is discharged into the shroud cover 33.
【００３４】ここで、上記した冷却流体流入通路４１と
冷却流体排出通路４２は、図２に示すようにほぼ１８０
°位相のずれたチャンネル３５について設けられてい
る。従って、冷却流体流入通路４１内に空気が流入して
冷却流体排出通路４２に向けて流通する場合、遮熱プレ
ート３７内にドーナツ状に設けられた空隙部４０には、
その全領域に流速が生ずることになる。Here, the cooling fluid inflow passage 41 and the cooling fluid discharge passage 42 described above are approximately 180 degrees in total, as shown in FIG.
It is provided for channels 35 that are out of phase. Therefore, when the air flows into the cooling fluid inflow passage 41 and flows toward the cooling fluid discharge passage 42, the gap 40 provided in the heat shield plate 37 in a donut shape is
The flow velocity is generated in the whole area.
【００３５】このため、インペラ２の作動中、すなわち
ターボチャージャ３０の作動中は、常時遮熱プレート３
７内全領域に吸気通路３４内の比較的低温の空気が導入
されることとなり、空隙部４０が有効に断熱層として機
能し、タービン１からインペラ２へ向かって放射される
輻射熱を適切に遮熱することが可能となる。Therefore, during operation of the impeller 2, that is, during operation of the turbocharger 30, the heat shield plate 3 is constantly operated.
The relatively low temperature air in the intake passage 34 is introduced into the entire area of the inside of the air conditioner 7, the void portion 40 effectively functions as a heat insulating layer, and the radiant heat radiated from the turbine 1 toward the impeller 2 is appropriately shielded. It becomes possible to heat.
【００３６】ところで、ターボチャージャにより過給を
行う内燃機関等では、ターボチャージャによる過給がさ
ほど要求されない低負荷時に、吸気通路内の比較的空気
の流れが停滞し易い部位（例えば本実施例においては冷
却流体流入通路４１が開口するシュラウドカバー３３の
根元付近）に高温の空気が滞留する場合がある。By the way, in an internal combustion engine or the like in which supercharging is performed by a turbocharger, at a low load where turbocharging is not required so much, a portion where the air flow in the intake passage is relatively likely to be stagnant (for example, in this embodiment). In some cases, high-temperature air may stay near the root of the shroud cover 33 where the cooling fluid inflow passage 41 opens.
【００３７】シュラウドカバー３３内に流入すべき空気
の量が少なく、その根元付近に流速が生じない状況が継
続すると、その部位に停滞する空気が長期間タービン１
の輻射熱に晒されることになるからである。If the amount of air that should flow into the shroud cover 33 is small and the flow velocity does not occur near the root of the shroud cover 33, the air stagnation at that portion will remain in the turbine 1 for a long period of time.
Because it will be exposed to the radiant heat of.
【００３８】かかる状況で吸入空気量が急増すると、滞
留していた高温の空気が一気にインペラ２内に吸入され
ることになるが、この場合、急激な吸気温度の上昇を伴
うことになり、ターボチャージャとしての圧縮効率の低
下、サージの発生等の原因となる他、インペラディスク
２ａの変形によるカバー等との接触、損傷の原因とな
る。When the amount of intake air suddenly increases in such a situation, the high-temperature air that has stagnated is sucked into the impeller 2 at once, but in this case, the intake air temperature rises rapidly, and the turbo This may cause a decrease in compression efficiency as a charger, the occurrence of a surge, and the like, as well as a contact with a cover or the like due to the deformation of the impeller disk 2a and a damage.
【００３９】これに対して本実施例のタービン冷却装置
は、上記したように吸気通路３４内シュラウドカバー３
３の根元から遮熱プレート冷却用空気を吸引する構成で
ある。従って、ターボチャージャの作動状態によって従
来は空気の滞留を起こしていた部位に常時流速が発生す
ることになり、高温空気の滞留による上述の問題をも解
決し得るという効果をも得ることができる。On the other hand, in the turbine cooling device of this embodiment, as described above, the shroud cover 3 in the intake passage 34 is used.
It is a configuration in which the air for cooling the heat shield plate is sucked from the root of No. 3. Therefore, depending on the operating state of the turbocharger, the flow velocity is always generated in the portion where air is conventionally accumulated, and the above-mentioned problem caused by the retention of high temperature air can be solved.
【００４０】このように、本実施例のタービン冷却装置
は、タービン１とインペラ２とを背面合わせに設けて小
型化を実現したターホチャージャにおいて、圧縮効率を
低下させることなく、十分な遮熱効果を確保し、かつ高
温空気の滞留による不具合を有効に防止することができ
るという優れた効果を有している。As described above, in the turbine cooling device of this embodiment, the turbine 1 and the impeller 2 are provided back-to-back with each other in a compact size to realize a compact size. It has an excellent effect that the effect can be secured and a problem due to retention of high temperature air can be effectively prevented.
【００４１】尚、本実施例においては、前記した第１の
空間及び第２の空間を、それぞれシュラウドカバー３３
の根元、及びシュラウドカバー３３の内部として構成し
ているが、これに限るものではなく、インペラの作動時
において差圧の生ずる２つの空間であればよい。In the present embodiment, the shroud cover 33 is used as the first space and the second space, respectively.
, And the inside of the shroud cover 33. However, the present invention is not limited to this, and may be two spaces where a differential pressure is generated when the impeller operates.
【００４２】[0042]
【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、タービン
とインペラとの間に配設した遮熱プレートを、インペラ
上流から取り込んだ低温の空気で冷却することから、過
給機としての圧縮効率を低下させることなく、かつ有効
に遮熱プレートを冷却して高い遮熱効果を得ることがで
きる。このため、本発明に係るタービン遮熱装置によれ
ば、従来の過給機に比べて高い圧縮能率を有し、かつ体
格の小さな過給機を実現することができるという特長を
有している。As described above, according to the present invention, the heat shield plate disposed between the turbine and the impeller is cooled by the low temperature air taken in from the upstream of the impeller, so that the compression as a supercharger is achieved. A high heat shield effect can be obtained by effectively cooling the heat shield plate without lowering the efficiency. Therefore, according to the turbine heat shield device of the present invention, it is possible to realize a supercharger having a higher compression efficiency and a smaller physical size than the conventional supercharger. .
【図１】本発明の一実施例であるタービン遮熱装置を内
蔵するターボチャージャの全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a turbocharger including a turbine heat shield device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本実施例のタービン遮熱装置の構成を表す一断
面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the turbine heat shield apparatus of this embodiment.
【図３】本実施例のタービン遮熱装置の要部構成を表す
拡大図（その１）である。FIG. 3 is an enlarged view (No. 1) showing the main configuration of the turbine heat shield apparatus of this embodiment.
【図４】本実施例のタービン遮熱装置の要部構成を表す
拡大図（その２）である。FIG. 4 is an enlarged view (No. 2) showing the main configuration of the turbine heat shield apparatus of this embodiment.
【図５】従来のタービン遮熱装置を内蔵するターボチャ
ージャの全体構成図である。FIG. 5 is an overall configuration diagram of a turbocharger including a conventional turbine heat shield device.
１ タービン １ａ タービンディスク ２ インペラ ２ａ インペラディスク ３，４ 軸受け ３０ ターボチャージャ ３３ シュラウドカバー ３４ 吸気通路 ３７ 遮熱プレート ３８，３９ 板状体 ４０ 空隙部 ４１ 冷却流体流入通路 ４２ 冷却流体排出通路 ４５ 通気通路 1 Turbine 1a Turbine disk 2 Impeller 2a Impeller disk 3,4 Bearing 30 Turbocharger 33 Shroud cover 34 Intake passage 37 Heat shield plate 38,39 Plate-like body 40 Void 41 Cooling fluid inflow passage 42 Cooling fluid discharge passage 45 Ventilation passage
Claims (1)
と、該タービンを駆動源として回転して低圧流体を圧送
するインペラとを背面合わせに備える過給機内で、前記
タービン側の空間と前記インペラ側の空間とを遮熱する
タービン遮熱装置であって、 前記タービンと前記インペラとの間に配設される、内部
に空隙を有する遮熱プレートと、 前記インペラの上流側の第１の空間と前記遮熱プレート
の空隙とを連通する冷却流体流入通路と、 前記インペラの上流側の空間であって、前記インペラの
回転中は前記第１の空間より低圧となる第２の空間と前
記遮熱プレートの空隙とを連通する冷却流体排出通路と
を備えることを特徴とするタービン遮熱装置。1. A turbine-side space and an impeller side in a supercharger provided with a turbine that rotates according to a flow velocity of a high-temperature fluid and an impeller that rotates by using the turbine as a drive source to pump a low-pressure fluid, in a back-to-back arrangement. And a heat shield plate having a void inside, which is arranged between the turbine and the impeller, and a first space on the upstream side of the impeller. A cooling fluid inflow passage communicating with a gap of the heat shield plate, a space on the upstream side of the impeller, the second space having a lower pressure than the first space during rotation of the impeller, and the heat shield. A turbine heat shield device, comprising: a cooling fluid discharge passage communicating with a gap of the plate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32548993A JP3399063B2 (en) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | Turbine heat shield |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32548993A JP3399063B2 (en) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | Turbine heat shield |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07180563A true JPH07180563A (en) | 1995-07-18 |
| JP3399063B2 JP3399063B2 (en) | 2003-04-21 |
Family
ID=18177453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32548993A Expired - Lifetime JP3399063B2 (en) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | Turbine heat shield |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3399063B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008146579A1 (en) | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Ihi Corporation | Gas turbine engine |
| JP2009144633A (en) * | 2007-12-17 | 2009-07-02 | Toyota Motor Corp | Turbine heat-shielding device |
| US7762083B2 (en) | 2003-11-19 | 2010-07-27 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine plant and gas turbine power generator plant |
| US20140341716A1 (en) * | 2011-12-30 | 2014-11-20 | Xi'an Jiaotong University | Cryogenic liquid turbine |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP32548993A patent/JP3399063B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7762083B2 (en) | 2003-11-19 | 2010-07-27 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine plant and gas turbine power generator plant |
| WO2008146579A1 (en) | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Ihi Corporation | Gas turbine engine |
| EP2148065A1 (en) * | 2007-05-22 | 2010-01-27 | IHI Corporation | Gas turbine engine |
| EP2148065A4 (en) * | 2007-05-22 | 2013-04-24 | Ihi Corp | Gas turbine engine |
| JP2009144633A (en) * | 2007-12-17 | 2009-07-02 | Toyota Motor Corp | Turbine heat-shielding device |
| US20140341716A1 (en) * | 2011-12-30 | 2014-11-20 | Xi'an Jiaotong University | Cryogenic liquid turbine |
| US9534576B2 (en) * | 2011-12-30 | 2017-01-03 | Xi'an Jiaotong University | Cryogenic liquid turbine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3399063B2 (en) | 2003-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1512844B1 (en) | Gas turbine installation and cooling air supplying method | |
| US3829235A (en) | Turbocharger compressor with dual collector chambers | |
| US6190123B1 (en) | Centrifugal compressor | |
| JP4399363B2 (en) | An electrically operated supercharged air compressor with integrated air cooling | |
| EP1128070B1 (en) | Compressor | |
| JP3624521B2 (en) | Turbocharger | |
| JP4503726B2 (en) | Centrifugal compressor | |
| CA2687800A1 (en) | Turbine cooling air from a centrifugal compressor | |
| US4177638A (en) | Single shaft gas turbine engine with radial exhaust diffuser | |
| JP4028923B2 (en) | Turbocharger with sliding member | |
| JP2013245655A (en) | Variable nozzle unit and variable displacement type supercharger | |
| JPH1162601A (en) | Supercharger for engine | |
| JPH07180563A (en) | Turbine heat insulating device | |
| WO2022105206A1 (en) | Multi-thrust-plate gas turbine capable of balancing axial force | |
| CN115726841A (en) | Novel seal gas circuit structure and turbine disc | |
| JP3829416B2 (en) | Turbo machine | |
| CN114483304A (en) | Novel variable-circulation turboshaft engine structure | |
| JPS5970830A (en) | Turbosupercharger | |
| JP3073348B2 (en) | Centrifugal compressor | |
| JPH0586901A (en) | Gas turbine | |
| JPH1113696A (en) | Turbomachinery | |
| JP2016148344A (en) | Variable nozzle unit and variable displacement supercharger | |
| CN221257170U (en) | Two-stage air-float air compressor | |
| JP3362643B2 (en) | Shaft end refrigerant flow type gas turbine | |
| CN220726662U (en) | Centrifugal blower |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 5 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080221 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090221 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100221 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 8 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110221 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 8 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110221 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120221 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 9 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120221 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130221 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130221 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140221 Year of fee payment: 11 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |