JP2001020748A - ターボ過給機 - Google Patents

ターボ過給機

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JP2001020748A
JP2001020748A JP2000184509A JP2000184509A JP2001020748A JP 2001020748 A JP2001020748 A JP 2001020748A JP 2000184509 A JP2000184509 A JP 2000184509A JP 2000184509 A JP2000184509 A JP 2000184509A JP 2001020748 A JP2001020748 A JP 2001020748A
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エスコ・ラウステラ
Karl-Heinz Rohne
ハインツ・ローネ カール−
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
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    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機の空気をガスで濃縮でき、ターボ過給
機のタービンの羽根車の温度が上昇しても遮断空気によ
り爆発の恐れを心配する必要がなく、更にガス混合物で
濃縮された遮断空気を周囲に放出することがないので環
境保護に有利であるターボ過給機を提供する。 【解決手段】 シャフト２と、導入導管３および排出導
管４を有しシャフト２に固定された圧縮機Ｖ1 と、導入
導管５および排出導管６を有しシャフト２に固定された
タービン羽根車Ｔ1 と、タービン羽根車Ｔ1 の遮断空気
供給部とを備えたターボ過給機１にあって、遮断空気供
給部が、シャフト２ａを有する小型ターボ過給機８と、
導入導管３ａおよび排出導管４ａを有しシャフト２ａに
固定された圧縮機Ｖ2 と、導入導管５ａおよび排出導管
６ａを有しシャフト２ａに固定されたタービン羽根車Ｔ
2 とを保有し、小型ターボ過給機８の圧縮機Ｖ2 の排出
導管４ａがターボ過給機１のタービン羽根車Ｔ1 の遮断
空気の入口に直接接続している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、シャフトと、導
入導管および排出導管を有しシャフトに固定された圧縮
機と、導入導管および排出導管を有しシャフトに固定さ
れたタービン羽根車と、タービン羽根車の遮断空気供給
部とを備えたターボ過給機に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、１９７１年のブラウン・ボベリ
（Brown Boveri) 報告、第４／５巻の別刷によりＲＲタ
ーボ過給機は周知である。良く理解するためこのターボ
過給機を図１に示す。このターボ過給機は羽根付きある
いは羽根のないディフューザーを有するラジアル圧縮機
とラジアルタービンとで構成されている。ターボ過給機
のロータは、一端にタービンの羽根車を、また他端に圧
縮機の羽根車を載せているシャフトで構成されている。
ターボ過給機のハウジングの中間部分にはシャフトが加
圧油潤滑された平軸受の上に支承されている。このハウ
ジングは例えば冷却されていないかあるいは液冷されて
いる。排ガスが軸受空間に侵入するのを防止するため、
圧縮機側から遮断空気をタービンのハブに通されてい
る。圧縮機からでる遮断空気の通路は図１に白い矢印で
示してある。この配置によりタービンの羽根車からシャ
フトを経由するロータ軸受への熱流が低減する。タービ
ン側の軸受部は遮断空気を供給することにより圧縮機側
の軸受部よりも高い温度を受けることはない。これによ
りモータを止めた後でも温度レベルは問題にならないの
で、潤滑油の望ましくない詰まりが生じない。軸受空間
が過圧にならないため、これ等の空間を軸受空間の両側
で通路を介して周囲に接続させる。軸受のハウジングは
遮断空気で冷却される中間壁によりタービンの空間の高
い温度に対して有効に保護される。しかし、圧縮機の空
気にガスが混合し、これが例えば生体的な醗酵ガスの圧
縮により生じるなら、この種の遮断空気の供給は、特に
不利に作用する。これは遮断空気に爆発的な組成を与
え、タービンのボスの高温の周囲で発火する。従って、
圧縮機から遮断空気を直接取り出すことは不可能にな
る。ガスで濃縮された遮断空気は周囲に達することもな
い。これは問題である。何故なら、必要な量の外部の空
気がしばしば存在しなく、別々に圧縮することは著しく
価格に不利となるからである。これは、特に幾何学形状
を可変できるターボ過給機（ＶＴＧ）に当てはまる。何
故なら、この過給機では遮断空気の需要が多いからであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は上記
の難点を克服することにある。この発明の課題は、圧縮
機の空気をガスで濃縮でき、ターボ過給機のタービンの
羽根車の温度が上昇しても遮断空気により爆発の恐れを
心配する必要のないターボ過給機を提供することにあ
る。更に、環境保護によりガス混合物で濃縮された遮断
空気を周囲に放出することを避けるべきである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、冒頭に述べた種類のターボ過給機にあって、遮
断空気供給部が、シャフトを有する小型ターボ過給機
と、導入導管および排出導管を有しシャフトに固定され
た圧縮機と、導入導管および排出導管を有しシャフトに
固定されたタービン羽根車とを保有し、小型ターボ過給
機の圧縮機の排出導管がターボ過給機のタービン羽根車
の遮断空気の入口に直接接続していることによって解決
されている。
【０００５】この発明による他の有利な構成は特許請求
の範囲の従属請求項に記載されている。
【０００６】
【発明の実施の形態】この発明によれば、シャフトと、
導入導管と排出導管を有するシャフトに固定された圧縮
機と、導入導管と排出導管を有するシャフトに固定され
たタービン羽根車と有する小型ターボ過給機は、この小
型ターボ過給機の圧縮機の排出導管が遮断空気を供給す
るためターボ過給機のタービンの羽根車に接続している
ように配置されている。
【０００７】遮断空気の供給が小型ターボ過給機の圧縮
機で行われるので、ターボ過給機の空気にガスを混合す
ると有利である。特に有利な実施例では、幾何学形状を
可変できるターボ過給機が大切である。何故なら、この
ターボ過給機が遮断空気の消費を高めるので優れている
からである。提案する配置によりターボ過給機の遮断空
気の圧力が独りでにタービン入口圧力に一致しているの
で有利である。更に、小型ターボ過給機の導入導管と排
出導管が一般的な制御部、つまり例えば絞りのような圧
力を低減する部材を介してターボ過給機の導入導管と排
出導管に有利に接続できる。
【０００８】
【実施例】以下、この発明にとって重要な部材のみ示す
図２に基づきこの発明をより詳しく説明する。
【０００９】図２にはこの発明によるターボ過給機１の
実施例が模式的に示してある。このターボ過給機１は、
従来の技術と同じように、原則的に一端に圧縮機Ｖ1 と
ターボン羽根車Ｔ1 のあるシャフト２で構成されてい
る。ハウジング、軸受装置および従来の技術により周知
の全ての部材は、見通しを良くするため省いてある。圧
縮機Ｖ1 は導入導管３と排出導管４に接続し、同様にタ
ービン羽根車には導入導管５と排出導管６が接続してい
る。特に有利な実施例では、ターボ過給機が幾何学形状
を可変できるターボ過給機である。何故なら、このター
ボ過給機は遮断空気の供給を高めるので優れているから
である。圧縮機Ｖ1 の空気は図示する実施例ではガスで
濃縮され、このため、ターボ羽根車Ｔ1 の遮断空気の供
給部として使用されない。何故なら、高温のターボ羽根
車Ｔ1 の近くで点火する爆発性のガス混合物が生じるか
らである。
【００１０】この発明によれば、ターボ過給機１の外
に、小型ターボ過給機８が配置されている。この小型タ
ーボ過給機も図２に単に模式的に示してある。この小型
ターボ過給機８は、その原理構造にあって、圧縮機Ｖ2
とタービン羽根車Ｔ2 の固定されているシャフト２ａで
構成されている。圧縮機Ｖ2 にもタービン羽根車Ｔ2 に
も導入導管３ａ，５ａと排出導管４ａ，６ａが接続して
いる。小型ターボ過給機８のタービン羽根車Ｔ2 の導入
導管５ａと排出導管６ａはそれぞれターボ過給機１のタ
ービン羽根車Ｔ1 の導入導管５と排出導管６に接続して
いる。遮断空気を調整するため、図示する実施例では、
導入導管５と導入導管５ａの間に絞り７もしくは圧力を
低減する他の部材が配置されている。ターボン過給機１
のタービン羽根車Ｔ1 の遮断空気の供給は、図２のよう
に小型ターボ過給機８の圧縮機Ｖ2の排出導管４ａによ
り行われる。この外、遮断空気は周知のように周囲に排
出されるが、これは図２に示してない。
【００１１】小型ターボ過給機８をターボン過給機１の
タービン羽根車の遮断空気供給部として配置すると種々
の利点がある。遮断空気は配慮なしに周囲に排出でき
る。何故なら、圧縮機Ｖ1 の圧縮空気とは異なり、ガス
の混合が含まれていないからである。他の利点は図２に
示す回路の遮断空気の圧力がタービンの入口圧力に独り
でに合う点にある。
【００１２】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明のター
ボ過給機により、圧縮機の空気をガスで濃縮でき、ター
ボ過給機のタービンの羽根車の温度が上昇しても遮断空
気により爆発の恐れを心配する必要がない。更に、ガス
混合物で濃縮された遮断空気を周囲に放出することはな
いので、環境保護に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 圧縮機からの空気でタービン羽根車に通常の
遮断空気を供給する従来の技術による周知のターボ過給
機の断面図、
【図２】 ターボ過給機の遮断空気を供給する小型ター
ボ過給機を使用したこの発明によるターボ過給機の回路
図である。
【符号の説明】
１ ターボ過給機 ２ ターボ過給機１のシャフト ２ａ 小型ターボ過給機８のシャフト ３ 圧縮機Ｖ1 の導入導管 ３ａ 圧縮機Ｖ2 の導入導管 ４ 圧縮機Ｖ1 の排出導管 ４ａ 圧縮機Ｖ2 の排出導管 ５ タービン羽根車Ｔ1 の導入導管 ５ａ タービン羽根車Ｔ2 の導入導管 ６ タービン羽根車Ｔ1 の排出導管 ６ａ タービン羽根車Ｔ2 の排出導管 ７ 絞り ８ 小型ターボ過給機 Ｔ1 ターボ過給機１のタービン羽根車 Ｔ2 小型ターボ過給機８のタービン羽根車 Ｖ1 ターボ過給機１の圧縮機 Ｖ2 小型ターボ過給機８の圧縮機

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シャフト（２）と、導入導管（３）およ
    び排出導管（４）を有しシャフト（２）に固定された圧
    縮機（Ｖ1 ）と、導入導管（５）および排出導管（６）
    を有しシャフト（２）に固定されたタービン羽根車（Ｔ
    1 ）と、タービン羽根車（Ｔ1 ）の遮断空気供給部とを
    備えたターボ過給機（１）において、 遮断空気供給部が、シャフト（２ａ）を有する小型ター
    ボ過給機（８）と、導入導管（３ａ）および排出導管
    （４ａ）を有しシャフト（２ａ）に固定された圧縮機
    （Ｖ2 ）と、導入導管（５ａ）および排出導管（６ａ）
    を有しシャフト（２ａ）に固定されたタービン羽根車
    （Ｔ2 ）とを保有し、小型ターボ過給機（８）の圧縮機
    （Ｖ2 ）の排出導管（４ａ）がターボ過給機（１）のタ
    ービン羽根車（Ｔ1 ）の遮断空気の入口に直接接続して
    いることを特徴とするターボ過給機（１）。
  2. 【請求項２】 ターボ過給機（１）は幾何学形状を可変
    できるターボ過給機であることを特徴とする請求項１に
    記載のターボ過給機（１）。
  3. 【請求項３】 小型ターボ過給機（８）のタービン羽根
    車（Ｔ2 ）の導入導管（５ａ）はタービン羽根車
    （Ｔ1 ）の導入導管（５）から分岐し、小型ターボ過給
    機（８）のタービン羽根車（Ｔ2 ）の排出導管（６ａ）
    はターボ過給機（１）のタービン羽根車（Ｔ1 ）の排出
    導管（６）に合流することを特徴とする請求項１または
    ２に記載のターボ過給機（１）。
  4. 【請求項４】 タービン羽根車（Ｔ2 ）の導入導管（５
    ａ）には圧力を低減する部材（７）が配置されているこ
    とを特徴とする請求項３に記載のターボ過給機（１）。
JP2000184509A 1999-06-24 2000-06-20 ターボ過給機 Withdrawn JP2001020748A (ja)

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