JP2623736B2 - Turbocharger shaft sealing device - Google Patents
Turbocharger shaft sealing deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ターボチャージャの軸シール装置に関す
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a shaft sealing device for a turbocharger.
（従来の技術） エンジンに備えられるターボチャージャの場合、軸受
に供給されるオイルが圧縮機に洩れ出すのを防止する軸
シール装置を備えている。(Prior Art) In the case of a turbocharger provided in an engine, a shaft seal device for preventing oil supplied to a bearing from leaking to a compressor is provided.
従来例えば実開昭60−116035号、61−166134号公報で
は、回転軸には圧縮機と軸受の間に２本のリングシール
を介装し、両リングシール間に空気を供給する通路を設
けている。Conventionally, for example, in Japanese Utility Model Laid-Open Nos. 60-116035 and 61-166134, two ring seals are interposed between a compressor and a bearing on a rotating shaft, and a passage for supplying air is provided between the two ring seals. ing.
この場合、両リングシール間とベアリングハウジング
との差圧を無くすことにより、オイルの洩れ出しを抑制
する。In this case, the leakage of oil is suppressed by eliminating the differential pressure between the two ring seals and the bearing housing.
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、エンジンのスロットルバルブを圧縮機
の上流側に設けた場合、スロットルバルブが閉じる運転
条件で圧縮機に大きな負圧が生じて、両リングシール間
からコンプレッサインペラ側へ吸い出される空気両が大
きくなるため、空気供給通路を流れる空気流の圧力損失
により、両側リングシール間の圧力が低下してベアリン
グハウジングからオイルが洩れ出すことがあった。(Problems to be Solved by the Invention) However, when the throttle valve of the engine is provided on the upstream side of the compressor, a large negative pressure is generated in the compressor under the operating condition in which the throttle valve is closed, and the compressor impeller is provided between both ring seals. Since the amount of air sucked to the side increases, the pressure between the ring seals on both sides decreases due to the pressure loss of the air flowing through the air supply passage, and oil may leak from the bearing housing.
本発明は、こうした従来の問題点を解決することを目
的とする。An object of the present invention is to solve such a conventional problem.
（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明では、圧縮機より上
流側の吸気通路にスロットルバルブを備え、圧縮機の回
転軸にはオイルを介して支持する軸受との間に２本のリ
ングシールを介装し、両リングシール間をスロットルバ
ルブより上流側の吸気通路に連通する供給通路を設け、
この供給通路の断面積Ａは、軸受側に配置されるリング
シールの最小シール性能ΔPmin、圧縮機側に配置される
リングシールの最大隙間Ｓに対して、Ｋを比熱比、Ｒを
空気のガス定数、γを空気の比重とするとき、 の関係が成立させた。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, according to the present invention, a throttle valve is provided in an intake passage upstream of a compressor, and a bearing supported via oil is provided on a rotating shaft of the compressor. A supply passage communicating between the two ring seals and an intake passage upstream of the throttle valve.
The cross-sectional area A of the supply passage is such that K is a specific heat ratio and R is an air flow rate with respect to the minimum sealing performance ΔP min of the ring seal arranged on the bearing side and the maximum gap S of the ring seal arranged on the compressor side. When the gas constant, γ, is the specific gravity of air, The relationship was established.
（作用） 上記構成に基づき、両リングシール間の空気がリング
シールの隙間から圧縮機に吸い出される運転条件でも、
供給通路を通して十分な空気量を確保することができ、
両リングシール間と軸受側（大気圧）との差圧がリング
シールの最小シール性能ΔPminを越えて低下することを
回避し、オイル消費を抑制できる。(Operation) Based on the above configuration, even under the operating condition in which the air between the two ring seals is sucked into the compressor through the gap between the ring seals,
A sufficient amount of air can be secured through the supply passage,
It is possible to prevent the pressure difference between the two ring seals and the bearing side (atmospheric pressure) from exceeding the minimum seal performance ΔPmin of the ring seal and to reduce oil consumption.
（実施例） 第１図に示すように、ターボチャージャ１の回転軸２
は圧縮機を構成するコンプレッサインペラ３と排気ガス
から回転力を取り出すタービンホイール４を同軸上に結
合し、ベアリングハウジング５にフロートメタル６を介
して軸受される。フロートメタル６には通路７を通して
エンジンの潤滑系から分流したオイルが供給される。(Embodiment) As shown in FIG.
Are coaxially coupled to a compressor impeller 3 constituting a compressor and a turbine wheel 4 for extracting a rotational force from exhaust gas, and are mounted on a bearing housing 5 via a float metal 6. The oil diverted from the lubrication system of the engine is supplied to the float metal 6 through the passage 7.
インペラ３を囲むコンプレッサハウジング８はバック
プレート９を介してベアリングハウジング５に連結され
る一方、回転軸４にはスラストスペーサ11が嵌装され、
このスラストスペーサ11はバックプレート９に回転自在
に挿入される。A compressor housing 8 surrounding the impeller 3 is connected to the bearing housing 5 via a back plate 9, while a thrust spacer 11 is fitted on the rotating shaft 4,
The thrust spacer 11 is rotatably inserted into the back plate 9.
スラストスペーサ11とバックプレート９の間には２本
のリングシール12,13が介装されて、ベアリングハウジ
ング５とコンプレッサハウジング８の間の密封が行われ
る。Two ring seals 12 and 13 are interposed between the thrust spacer 11 and the back plate 9 to seal between the bearing housing 5 and the compressor housing 8.
図中14は両リングシール12,13の間に位置して形成さ
れた空気室、15はこの空気室14を介してスロットルバル
ブ16より上流側の吸気通路17に連通する空気供給通路で
ある。スロットルバルブ16はインペラ３より上流側の吸
気通路17に配設されている。In the drawing, reference numeral 14 denotes an air chamber formed between the ring seals 12 and 13, and reference numeral 15 denotes an air supply passage communicating with the intake passage 17 upstream of the throttle valve 16 via the air chamber. The throttle valve 16 is disposed in an intake passage 17 upstream of the impeller 3.
空気室14からインペラ３側に吸い出される体積流量Ｑ
は最大でもチョーク流量であるから、リングシール13の
最大隙間面積Ｓに対して、Ｋを比熱比、ｇを重力加速
度、Ｒを空気のガス定数とするとき、 として表される。Volume flow Q sucked from the air chamber 14 to the impeller 3 side
Is the choke flow rate at the maximum, and for the maximum gap area S of the ring seal 13, when K is the specific heat ratio, g is the gravitational acceleration, and R is the gas constant of air, It is expressed as
空気室14からインペラ３側に漏れる空気流量は、リン
グシール13の両側に生じる隙間のうちの小さい方によっ
て規制され、すなわち第２図に示したようにスラストス
ペーサ11に形成された溝21とリングシール13の両側面と
の間の隙間をそれぞれx1,x2、リングシール13の内周径
をｒとするとき、min（x1,x2）・２πｒで表される面積
によって規制される。この面積が最大となるのは、x1＝
x2となるときであり、したがって前記の最大隙間Ｓはx1
＝x2のときの隙間面積＝x1・２πｒ（またはx2・２π
ｒ）として求められる。The flow rate of the air leaking from the air chamber 14 to the impeller 3 side is regulated by the smaller one of the gaps formed on both sides of the ring seal 13, that is, as shown in FIG. When the gaps between both sides of the seal 13 are x 1 and x 2 , and the inner diameter of the ring seal 13 is r, the gap is regulated by the area represented by min (x 1 , x 2 ) · 2πr. . This area is greatest when x 1 =
It is when the a x 2, therefore the maximum gap S of said x 1
= Gap area when the x 2 = x 1 · 2πr (or x 2 · 2 [pi
r).
一方、ベアリングハウジング５と空気室14の圧力差Δ
Ｐはリングシール12の最小シール性能ΔPminより小さく
しなければならない。ベアリングハウジング５と吸気通
路17のスロットルバルブ16より上流側がそれぞれ標準状
態として、供給通路15を通って流入される空気の流速ｖ
は、 として表される。On the other hand, the pressure difference Δ between the bearing housing 5 and the air chamber 14
P must be smaller than the minimum sealing performance ΔPmin of the ring seal 12. With the bearing housing 5 and the intake passage 17 upstream of the throttle valve 16 being in the standard state, the flow velocity v of the air flowing through the supply passage 15
Is It is expressed as
供給通路15ではこの流速ｖで上述した流量Ｑを流さな
くてはならないから、供給通路15を構成する通孔18の断
面積Ａは、Ｋを比熱比、Ｒを空気のガス定数、γを空気
の比重とするとき、（１）、（２）式から、 の関係を成立させる必要がある。In the supply passage 15, the flow rate Q described above must flow at the flow velocity v. Therefore, the cross-sectional area A of the through hole 18 constituting the supply passage 15 is such that K is a specific heat ratio, R is a gas constant of air, and γ is From the equations (1) and (2), It is necessary to establish the relationship
最小シール性能ΔPminは、ターボチャージャ１と同条
件で形成された治具を用い、ベアリンクハウジング側に
オイルミストを満たした状態で、軸を回転させながらリ
ングシールの前後差圧を変化させる実験を行い、オイル
ミストがリングシールを介して洩れ始める圧力値により
決定する。The minimum seal performance ΔPmin was determined by using a jig formed under the same conditions as the turbocharger 1 and changing the differential pressure across the ring seal while rotating the shaft with the bare link housing side filled with oil mist. It is determined by the pressure value at which the oil mist starts to leak through the ring seal.
このように構成してあり、次に作用について説明す
る。With such a configuration, the operation will be described below.
ベアリングハウジング５内にはタービンホイール４側
から排気ガスの洩れが若干あるもののほぼ大気圧に保た
れ、空気室14も供給通路15を介してスロットルバルブ16
より上流側の大気圧が導かれる。Although there is some leakage of exhaust gas from the turbine wheel 4 side in the bearing housing 5, the exhaust gas is maintained at substantially atmospheric pressure, and the air chamber 14 is also provided with a throttle valve 16 through a supply passage 15.
Atmospheric pressure on the more upstream side is led.
スロットルバルブ16が閉じる運転条件では、インペラ
３の背後も負圧となり、空気室14からインペラ３への空
気が吸い出され、インペラ３からエンジンに送られる吸
気量に対しては無視できるほど小さいが、このとき供給
通路15を流れる空気量がある値を越えて大きくなると、
供給通路15による圧力損失により空気室15が負圧とな
り、ベアリングハウジング５からリングシール12を介し
てオイル洩れが生じる。Under the operating condition in which the throttle valve 16 is closed, the pressure behind the impeller 3 is also negative, so that air is sucked from the air chamber 14 to the impeller 3 and the amount of intake air sent from the impeller 3 to the engine is negligibly small. At this time, if the amount of air flowing through the supply passage 15 exceeds a certain value,
The pressure loss in the supply passage 15 causes a negative pressure in the air chamber 15, causing oil leakage from the bearing housing 5 via the ring seal 12.
本発明は、供給通路15の面積を（３）式に基づき、空
気室14とベアリングハウジング５の圧力差がリングシー
ル12の最小シール性能ΔPminを越えて低下しないよう
に、リングシール13の洩れ量Ｑに応じて限定したため、
空気室14が負圧となることを回避し、リングシール12を
介してベアリングハウジング５からオイルが洩れ出すこ
とを確実に防止できる。According to the present invention, the leakage amount of the ring seal 13 is determined based on the formula (3) so that the pressure difference between the air chamber 14 and the bearing housing 5 does not decrease below the minimum sealing performance ΔPmin of the ring seal 12 based on the formula (3). Because we limited according to Q,
A negative pressure in the air chamber 14 can be avoided, and oil can be reliably prevented from leaking out of the bearing housing 5 via the ring seal 12.
（発明の効果） 以上の通り本発明によれば、圧縮機の回転軸に介装さ
れた２本のリングシールの間をスロットルバルブより上
流側に連通する供給通路を設け、この供給通路の断面積
を、両リングシール間とベアリングハウジングの差圧が
リングシールの最小シール性能ΔPminを越えないよう
に、インペラ側のリングシールの洩れ量Ｑに応じて最低
値を限定したため、インペラ側にオイルが吸い出される
ことを確実に防ぐことができ、その結果オイル消費を抑
制するとともに、排気ガス中に白煙が生じることを防止
できる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, a supply passage communicating between two ring seals interposed on a rotary shaft of a compressor on the upstream side of a throttle valve is provided. The minimum area was limited according to the leakage amount Q of the ring seal on the impeller side so that the differential pressure between the two ring seals and the bearing housing did not exceed the minimum seal performance ΔPmin of the ring seal. It is possible to reliably prevent the oil from being sucked out, thereby suppressing oil consumption and preventing the generation of white smoke in the exhaust gas.
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は要部
拡大図である。 １……ターボチャージャ、２……回転軸、３……インペ
ラ、５……ベアリングハウジング、12,13……リングシ
ール、14……空気室、15……供給通路、17……吸気通
路、16……スロットルバルブ。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Turbocharger, 2 ... Rotating shaft, 3 ... Impeller, 5 ... Bearing housing, 12, 13 ... Ring seal, 14 ... Air chamber, 15 ... Supply passage, 17 ... Intake passage, 16 …… Throttle valve.
Claims (1)
バルブを備え、圧縮機の回転軸にはオイルを介して支持
する軸受との間に２本のリングシールを介装し、両リン
グシール間をスロットルバルブより上流側の吸気通路に
連通する供給通路を設け、この供給通路の断面積Ａは、
軸受側に配置されるリングシールの最小シール性能ΔP
min、圧縮機側に配置されるリングシールの最大隙間Ｓ
に対して、Ｋを比熱比、Ｒを空気のガス定数、γを空気
の比重とするとき、 の関係が成立することを特徴とするターボチャージャの
軸シール装置。A throttle valve is provided in an intake passage upstream of a compressor, and two ring seals are interposed between a rotary shaft of the compressor and a bearing supported through oil. A supply passage communicating between the intake passage and the intake passage upstream of the throttle valve is provided.
Minimum seal performance of the ring seal placed on the bearing side ΔP
min , the maximum clearance S of the ring seal arranged on the compressor side
When K is the specific heat ratio, R is the gas constant of air, and γ is the specific gravity of air, The shaft seal device for a turbocharger, wherein the following relationship is established.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19388088A JP2623736B2 (en) | 1988-08-03 | 1988-08-03 | Turbocharger shaft sealing device |
| US07/388,045 US5076765A (en) | 1988-08-03 | 1989-08-01 | Shaft seal arrangement of turbocharger |
| DE68924512T DE68924512T2 (en) | 1988-08-03 | 1989-08-03 | Shaft sealing device for turbochargers. |
| EP89307943A EP0357246B1 (en) | 1988-08-03 | 1989-08-03 | Shaft seal arrangement of turbocharger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19388088A JP2623736B2 (en) | 1988-08-03 | 1988-08-03 | Turbocharger shaft sealing device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0245616A JPH0245616A (en) | 1990-02-15 |
| JP2623736B2 true JP2623736B2 (en) | 1997-06-25 |
Family
ID=16315276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19388088A Expired - Lifetime JP2623736B2 (en) | 1988-08-03 | 1988-08-03 | Turbocharger shaft sealing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2623736B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106441908B (en) * | 2016-10-26 | 2018-10-30 | 福州大学 | Applied to the air seal set and application method based on supercharger speed on turbocharger performance testing stand |
-
1988
- 1988-08-03 JP JP19388088A patent/JP2623736B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0245616A (en) | 1990-02-15 |
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