JP2019049259A

JP2019049259A - ターボチャージャー

Info

Publication number: JP2019049259A
Application number: JP2018165128A
Authority: JP
Inventors: ルカーシュ・ボゼェク; Bozek Lukas; ペトル・ホリーク; Holik Petr
Original assignee: MAN Energy Solutions SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2018-09-04
Publication date: 2019-03-28
Also published as: DE102017120338A1; KR20190026579A; US10781719B2; CN109424377A; US20190071999A1; CH714152A2; CH714152B1

Abstract

【課題】新たなタイプのターボチャージャーを提供する。【解決手段】第１媒体を膨張させるためのタービンと、第２媒体を圧縮するための圧縮機と、軸受ハウジング（９）であって、タービンロータ（５）と圧縮機ロータとを連結するシャフトが、軸受ハウジング（９）内に取り付けられている軸受ハウジング（９）と、タービンに面する側において軸受ハウジング（９）を画定する軸受ハウジングキャップ（１６）と、軸受ハウジング（９）に面する側においてタービンを画定するタービンカバー（１７）であって、軸受ハウジングキャップ（１６）に続いており、所定のセクション（１７ａ）が軸受ハウジングキャップ（１６）の凹部（１６ａ）内に突出するタービンカバー（１７）とを有するターボチャージャー。軸受ハウジングキャップ（１６）におけるタービンロータ（５）に面する側に、オイル捕捉リップ（２２）が形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、ターボチャージャーに関する。

図１は、従来技術から公知のターボチャージャー１の基本構造を示す。ターボチャージャー１は、第１媒体を膨張させるため、特に内燃機関の排ガスを膨張させるためのタービン２を備えている。さらに、ターボチャージャー１は、第２媒体、特に過給空気を圧縮するための圧縮機３、すなわち第１媒体の膨張中にタービン２において得られたエネルギーを利用して第２媒体、特に過給空気を圧縮するための圧縮機３を備えている。

タービン２は、タービンハウジング４及びタービンロータ５を備えている。圧縮機３は、圧縮機ハウジング６及び圧縮機ロータ７を備えている。圧縮機ロータ７は、軸受ハウジング９内に取り付けられたシャフト８を介してタービンロータ５に連結され、軸受ハウジング９は、タービンハウジング４と圧縮機ハウジング６との間に位置決めされ、タービンハウジング４及び圧縮機ハウジング６双方に接続されている。図１は、圧縮機側のサイレンサー１０をさらに示す。

タービン２のタービンハウジング４は、流入ハウジング１１及び流出ハウジング１２を備えている。流入ハウジング１１により、タービン２の領域内で膨張させられる第１媒体が、タービンロータ５に供給される。流出ハウジング１２により、タービンロータ５の領域内で膨張させられた第１媒体は、タービン２から出ていく。

流入ハウジング１１及び流出ハウジング１２に加えて、ハウジング４は、インサート部品１３を備え、インサート部品１３は、特に流入ハウジング１１の領域内で延在し、すなわち径方向外側でタービンロータ５の運動ブレード１４に隣接してタービンロータ５と隣り合って延在する。

さらに、タービンハウジング４は、ノズルリング１５を備えている。ノズルリング１５は、タービンガイド装置とも称される。

図１は、流入ハウジング１１と軸受ハウジング９との接続領域において、軸受ハウジングキャップ１６及びタービンカバー１７をさらに示す。

図２及び図３は、軸受キャップ１６及びタービンカバー１７の領域での、従来技術から公知のターボチャージャーのさらなる細部を示し、軸受ハウジングキャップ１６は、軸方向において軸受ハウジング９を画定し、タービンカバー１７は、軸方向においてタービン２を画定し、タービンカバー１７は、軸方向において軸受ハウジングキャップ１６へ続いている。図２から、タービンカバー１７は、頂部において径方向外側では、セクション１７ａが軸受ハウジングキャップ１６の凹部１６ａ内に突出しており、タービンカバー１７のセクション１７ａは、径方向外側において軸受ハウジングキャップ１６のセクション１６ｂに続いており、セクション１６ｂは、径方向外側における軸受ハウジングキャップ１６の凹部１６ａを画定していることが明らかである。

ターボチャージャーの動作中に、オイルが、軸受ハウジング９から、すなわち軸受ハウジングキャップ１６、すなわち軸受ハウジングキャップ１６のセクション１６ｂと、軸受ハウジング９と、の間に形成されたシール間隙１８を介して漏れることがある。このシール間隙１８は、シール要素１９を介してシールされる。これにもかかわらず、オイルは、図２の矢印２０によって示されるように、このシール間隙１８を介して軸受ハウジング９からタービン２に向かって漏れることがある。

従来技術から公知のターボチャージャーでは、矢印２０によれば軸受ハウジングキャップ１６と軸受ハウジング９との間でシール間隙１８を介して流れるこのオイルは、まず、軸受ハウジングキャップ１６に沿って矢印２１の方向に流れ、次に、軸受ハウジングキャップ１６とタービンカバー１７との間の間隙に入り、その後、図３によれば、軸受ハウジングキャップ１６とタービンカバー１７との間の間隙を介して下方に流れ、最終的に周囲環境に入ることがある。これは、不利である。

ここからスタートして、本発明は、新たなタイプのターボチャージャーを作り出すという課題に基づいている。

この課題は、請求項１に記載のターボチャージャーを通じて解決される。本発明によれば、外側で軸受ハウジングキャップの凹部を画定する、軸受ハウジングキャップの所定のセクションであって、タービンカバーにおける軸受ハウジングキャップの凹部内に突出する所定のセクションに外側で続いている、所定のセクションには、軸受ハウジングキャップにおけるタービンロータに面する側に、オイル捕捉リップが形成されている。

オイル捕捉リップは、タービンに向かって軸受ハウジングキャップと軸受ハウジングとの間のシール間隙を介して流れるオイルを捕捉し、オイルが軸受ハウジングキャップとタービンカバーとの間の間隙に入ることを防止する。オイルは、タービンカバーにおけるタービンロータに面する側で維持され、タービン流れダクト内にガイドされ、タービン流れダクトにおいて燃焼される。オイルがターボチャージャーの周囲環境に入る危険性は、低減される。

優先的には、オイル捕捉リップは、突出部及び溝によって形成され、オイル捕捉リップの突出部は、オイル捕捉リップの溝よりもタービンロータから小さい間隔を有する。オイル捕捉リップのこの形態は、オイルの特に効果的な捕捉を可能にする。

優先的には、オイル捕捉リップの突出部は、タービンロータに向かって径方向に対して傾斜した位置で、軸受ハウジングキャップの所定のセクションから径方向内側に延在する。オイル捕捉リップの溝は、径方向内側に開いており、タービンカバーにおける軸受ハウジングキャップの凹部内に突出するセクションに面する。これは、オイルの特に効果的な捕捉を可能にする。

本発明の有利なさらなる発展によれば、オイル捕捉スロープが、タービンカバーにおけるタービンロータに面する側において、タービンカバーにおける軸受ハウジングキャップの凹部内に突出するセクションに形成されている。軸受ハウジングキャップのオイル捕捉リップは、オイルをタービンカバーのオイル捕捉スロープ上に導き、タービンカバーのオイル捕捉スロープは、タービン流れダクト内にオイルを導く。タービンカバー上のオイル捕捉スロープは、オイル捕捉リップの効果をサポートする。また、オイル捕捉スロープは、オイルが軸受ハウジングキャップとタービンカバーとの間の間隙に入ること、従ってこの間隙を介して周囲環境内に流出することを防止する。オイルは、タービンカバーにおけるタービンロータに面する側に維持され、タービン流れダクト内にガイドされ、タービン流れダクトにおいて燃焼される。

本発明の好ましいさらなる発展は、従属請求項及び以下の説明から得られる。本発明の例示的な実施形態は、図面に限定されることなく図面を用いてより詳細に説明される。

ターボチャージャーの断面図である。従来技術によるターボチャージャーの細部である。従来技術によるターボチャージャーのさらなる細部である。本発明によるターボチャージャーの細部である。本発明によるターボチャージャーのさらなる細部である。

本明細書に表される発明は、ターボチャージャーに関する。従来技術によるターボチャージャーの基本構造と、従来技術から公知のこのようなターボチャージャーの問題と、は、図１から図３を参照してすでに説明された。以下では、本発明によるターボチャージャーの細部のみが説明され、すなわち図４及び図５を参照して説明される。

図４及び図５は、本発明によるターボチャージャーの細部、すなわち位置が図２及び図３の細部に対応するセクションを示している。従って、図４は、特に、軸受ハウジングキャップ１６及びタービンカバー１７を示し、軸受ハウジングキャップ１６は、軸方向において軸受ハウジング９を画定し、タービンカバー１７は、軸方向においてタービン２を画定している。タービンカバー１７の径方向外側の上方セクション１７ａは、軸受ハウジングキャップ１６の凹部１６ａ内に突出し、この凹部１６ａは、径方向外側において軸受ハウジングキャップ１６のセクション１６ｂによって画定され、軸受ハウジングキャップ１６は、軸受ハウジング９とともにシール間隙１８を形成している。本発明によるターボチャージャーでは、軸受ハウジングキャップ１６の凹部１６ａを外側で画定する、軸受ハウジングキャップ１６のセクション１６ｂであって、タービンカバー１７における凹部１６ａ内に突出するセクション１７ｂに外側で続いている、セクション１６ｂには、オイル捕捉リップ２２が、形成されており、すなわちオイル捕捉リップ２２が、軸受キャップ１６におけるタービンロータ５又はタービンロータ５の運動ブレード１４に面する側に形成されていることが規定される。

図４によれば、このオイル捕捉リップ２２は、突出部２３及び溝２４によって形成され、突出部２３は、溝２４よりもタービンロータ５の運動ブレード１４から小さい間隔５を有する。

オイル捕捉リップ２２の突出部２３は、軸受ハウジングキャップ１６のセクション１６ｂから径方向内側に延在し、タービンロータ５に向かって径方向に対して傾斜して位置決めされている。オイル捕捉リップ２２の溝２４は、径方向内側に開いており、タービンカバー１７における軸受ハウジングキャップ１６の凹部１６ａ内に突出するセクション１７ａに面する。

タービンロータ５に向かって矢印２０に従って軸受ハウジング９と軸受ハウジングキャップ１６との間のシール間隙１８を通って流れるオイルは、オイル捕捉リップ２２に到達し、オイル捕捉リップ２２で捕捉され、すなわち突出部２３の領域と溝２４の領域との双方において捕捉される。これに起因して、オイルが、軸受ハウジングキャップ１６とタービンカバー１７との間の間隙に入ることを回避することができる。

本発明のさらなる発展では、タービンカバー１７における軸受ハウジングキャップ１６の凹部１６ａ内に突出するセクション１７ａには、オイル捕捉スロープ２５が、タービンロータ５又は運動ブレード１４に面する、タービンロータ５又は運動ブレード１４の側に形成され、オイル捕捉リップ２４は、オイル捕捉リップで捕捉されたオイルをオイル捕捉スロープ２５上に向けることが規定される。その後、オイル捕捉スロープ２５は、タービンカバー１７におけるタービンロータ５に面する側に沿って矢印２６に従ってオイルをガイドし、オイルをタービンのタービン流れダクト２７又はタービン２のタービンハウジング４の流入ハウジング１１のタービン流れダクト２７内に導く。タービン流れダクト２７において、オイルは、周囲環境に流出するリスクがないように、燃焼される。

図４によれば、オイル捕捉リップ２２は、少なくとも部分的に径方向外側でオイル捕捉スロープ２５を覆って突出し、すなわち径方向においてオイル捕捉スロープ２５と間隔を有して突出する。オイル捕捉スロープ２５は、軸方向で見ると、タービンカバー１７のセクション１７ａの外側先端がオイル捕捉リップ２２の突出部２３及び溝２４をどちらも覆うことがないように、斜角をつけられる。

オイル捕捉リップ２２で捕捉されたオイルは、妨害なくオイル捕捉スロープ２５に到達することができ、タービン流れダクト２７に向かって矢印２６に従ってオイル捕捉スロープ２５によってガイドされる。

軸方向で見ると、タービンカバー１７のセクション１７ａの径方向外側先端は、シールリップ２２よりも、すなわちオイル捕捉リップ２２の突出部２３及び溝２４よりも、タービンロータ５又はタービンロータ５の運動ブレード１４から大きい間隔を有する。

本発明により、シールカバー１６と軸受ハウジング９との間でシール間隙１８を介して軸受ハウジング９から流出するオイルは、タービンハウジング４の流入ハウジング１１のタービン流れダクト２７内に安全に放出され、タービン流れダクト２７で燃焼される。このようなオイルが軸受ハウジングキャップ１６とタービンカバー１７との間の間隙を介して周囲環境に入るリスクは、最小化される。

１ターボチャージャー、２タービン、３圧縮機、４タービンハウジング、５タービンロータ、６圧縮機ハウジング、７圧縮機ロータ、８シャフト、９軸受ハウジング、１０サイレンサー、１１流入ハウジング、１２流出ハウジング、１３インサート部品、１４運動ブレード、１５ノズルリング、１６軸受ハウジングキャップ、１６ａ凹部、１６ｂセクション、１７タービンカバー、１７ａセクション、１８シール間隙、１９シール、２０オイル、２１オイル、２２オイル捕捉リップ、２３突出部、２４溝、２５オイル捕捉スロープ、２６オイル、２７タービン流れダクト

Claims

第１媒体を膨張させるためのタービン（２）であって、タービンロータ（５）及びタービンハウジング（４）を備える、タービン（２）と、
前記第１媒体の膨張中に前記タービン（２）において得られたエネルギーを利用して第２媒体を圧縮するための圧縮機（３）であって、シャフト（８）を介して前記タービンロータ（５）に連結された圧縮機ロータ（７）と、圧縮機ハウジング（６）と、を備える、圧縮機（３）と、
軸受ハウジング（９）であって、前記タービンロータ（５）と前記圧縮機ロータ（７）とを連結する前記シャフト（８）が、前記軸受ハウジング（９）内に取り付けられている、軸受ハウジング（９）と、
前記タービン（２）に面する側において前記軸受ハウジング（９）を画定する軸受ハウジングキャップ（１６）と、
前記軸受ハウジング（９）に面する側において前記タービン（２）を画定するタービンカバー（１７）であって、前記軸受ハウジングキャップ（１６）に続いており、所定のセクション（１７ａ）が前記軸受ハウジングキャップ（１６）の凹部（１６ａ）内に突出する、タービンカバー（１７）と、
を有するターボチャージャー（１）において、
前記軸受ハウジングキャップ（１６）の前記凹部（１６ａ）を画定する、前記軸受ハウジングキャップ（１６）の所定のセクション（１６ｂ）であって、前記タービンカバー（１７）における前記軸受ハウジングキャップ（１６）の前記凹部（１６ａ）内に突出する前記所定のセクション（１７ａ）に外側で続いている、所定のセクション（１６ｂ）には、前記軸受ハウジングキャップ（１６）における前記タービンロータ（５）に面する側に、オイル捕捉リップ（２２）が形成されていることを特徴とするターボチャージャー。
前記オイル捕捉リップ（２２）が、突出部（２３）及び溝（２４）によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャー。
前記オイル捕捉リップ（２２）の前記突出部（２３）が、前記オイル捕捉リップ（２２）の前記溝（２４）よりも、前記タービンロータ（５）から小さい間隔を有することを特徴とする請求項２に記載のターボチャージャー。
前記オイル捕捉リップ（２２）の前記突出部（２３）が、前記タービンロータ（５）に向かって径方向に対して傾斜した位置で、前記軸受ハウジングキャップ（１６）の前記所定のセクション（１６ｂ）から径方向内側に延在していることを特徴とする請求項２又は３に記載のターボチャージャー。
前記オイル捕捉リップ（２２）の前記溝（２４）が、径方向内側に開いており、前記タービンカバー（１７）の前記所定のセクション（１７ａ）に面していることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のターボチャージャー。
前記タービンカバー（１７）における前記軸受ハウジングキャップ（１６）の前記凹部（１６ａ）内に突出する前記所定のセクション（１７ａ）には、オイル捕捉スロープ（２５）が、前記タービンロータ（５）に面する側に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のターボチャージャー。
前記オイル捕捉リップ（２２）が、前記オイル捕捉リップ（２２）と前記オイル捕捉スロープ（２５）との間に間隔を有して、外側で前記オイル捕捉スロープ（２５）を覆って突出していることを特徴とする請求項６に記載のターボチャージャー。
前記軸受ハウジングキャップ（１６）の前記オイル捕捉リップ（２２）が、オイルを前記タービンカバー（１７）の前記オイル捕捉スロープ（２５）上に向け、
前記タービンカバー（１７）の前記オイル捕捉スロープ（２５）が、オイルをタービン流れダクト（２７）内に向けることを特徴とする請求項６又は７に記載のターボチャージャー。