JP4359798B2

JP4359798B2 - 排気タービン過給機

Info

Publication number: JP4359798B2
Application number: JP31497499A
Authority: JP
Inventors: 隆弘狭間; 康行渋井
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2019-11-05
Also published as: JP2001132465A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気タービン過給機に係わり、更に詳しくは、インペラーのバースト対策を施した排気タービン過給機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気タービン過給機は、ガスタービンと圧縮機を同軸に直結し、エンジンの排気ガスでガスタービンを駆動し、その動力で圧縮機を駆動して給気を圧縮してエンジンに過給する装置である。
【０００３】
図２は、特公平６−５２０５３号に開示された「排気ガスタービン過給機の構造」を示す図である。この過給機は、危急停止状態の発生時でもタービン側ジャーナル軸受１の焼損を防止することを目的として、内蔵潤滑油ヘッドタンク３からの潤滑油通路を、ヘッドタンク内の油面が所定以上の油面位置にあるときにのみヘッドタンク内の潤滑油を少なくともタービン側ジャーナル軸受を含む複数の軸受のすべてに給油可能にされた主潤滑油通路４と、油面が少なくとも所定油面に達しない状態のときタービン側ジャーナル軸受のみに給油可能にされた副潤滑油通路５との２系統に分けたものである。なお、この図で、２は、コンプレッサ側ジャーナル軸受、６はロータディスク、７はタービン翼、８はコンプレッサインペラー、９はロータ軸である。
【０００４】
図３は、別の排気ガスタービン過給機の構造を示す図である。この図においても、排気ガスにより、ロータディスク６及びタービン翼７を回転駆動し、この回転をロータ軸９によりコンプレッサインペラー８に伝達し、給気を圧縮してエンジンに過給するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図２及び図３に例示した従来の排気ガスタービン過給機では、コンプレッサインペラー８がバーストした場合に、潤滑油ヘッドタンク３を破壊してオイル漏れを引き起こすおそれがあった。
【０００６】
すなわち、従来構造の排気ガスタービン過給機では、潤滑油ヘッドタンク３のオイル保持隔壁が一重構造であり、かつその隔壁が回転するインペラーの径方向に位置しているため、インペラーのオーバースピードや内部欠陥等により、インペラーの一部（例えば外周部）が遠心力で外方に飛散すると、激しい衝突エネルギーにより隔壁が破損し、内部のオイルが漏れだして下方に流下し、エンジン等で着火するおそれがあった。
【０００７】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、インペラーの一部が遠心力でバーストして外方に飛散した場合でも、潤滑油ヘッドタンクからのオイル漏れを防止することができ、かつ肉厚増加による重量増加を抑制することができる排気タービン過給機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、排気ガスによりタービン翼（７）を回転駆動し、この回転をロータ軸（９）によりコンプレッサインペラー（８）に伝達し、コンプレッサインペラーの回転により給気を圧縮する排気タービン過給機において、タービン翼を囲み排ガス流路を形成するタービンハウジング（１２）と、コンプレッサインペラーを囲み空気流路を形成するコンプレッサハウジング（１４）と、ロータ軸の回転を支持する軸受（１，２）を内蔵しかつタービンハウジングとコンプレッサハウジングを連結する軸受ハウジング（１６）とを備え、軸受ハウジングは、軸受（１，２）を潤滑する潤滑油を内蔵する潤滑油ヘッドタンク（１８）を内蔵し、該潤滑油ヘッドタンクは、タービン翼よりコンプレッサ側に位置するタービン側隔壁（１８ａ）と、コンプレッサインペラーよりタービン側に位置するコンプレッサ側隔壁（１８ｂ）とを有し、更に、コンプレッサ側隔壁からコンプレッサ側に間隔を隔てて位置する衝撃吸収隔壁（１９）を備え、該衝撃吸収隔壁は、前記ロータ軸の方向に関して、前記タービン側と前記コンプレッサ側のうち前記コンプレッサ側を向く壁面を有する、ことを特徴とする排気タービン過給機が提供される。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記衝撃吸収隔壁（１９）は、コンプレッサインペラーのバースト時の衝撃エネルギーを変形又は破損により吸収するように設定されており、かつ衝撃吸収隔壁とコンプレッサ側隔壁とが複数の剛性の低いリブ部材（２１）で一体に連結され、前記リブ部材は、前記ロータ軸の方向に関して、前記衝撃吸収隔壁と前記コンプレッサ側隔壁との間に位置する。
【００１０】
上記本発明の構成によれば、潤滑油ヘッドタンク（１８）のコンプレッサ側隔壁（１８ｂ）からコンプレッサ側に間隔を隔てて位置する衝撃吸収隔壁（１９）を備えているので、インペラーの一部が遠心力でバーストして外方に飛散した場合でも、バーストしたインペラーは、ヘッドタンクの隔壁（１８ｂ）よりコンプレッサ側に位置する衝撃吸収隔壁（１９）にまず衝突する。この衝突により衝撃吸収隔壁は、変形又は破損するが、これによりバーストの衝撃エネルギーを吸収するので、複数の剛性の低いリブ部材（２１）で間隔を隔てて位置するコンプレッサ側隔壁（１８ｂ）に伝達される衝撃エネルギーを大幅に低減することができ、その破損（亀裂等）を未然に防止し、内部の潤滑油の漏れだしを確実に防止することができる。
【００１１】
また、本発明の構成では、コンプレッサ側隔壁（１８ｂ）からコンプレッサ側に間隔を隔てて位置する衝撃吸収隔壁（１９）と剛性の低いリブ部材（２１）で衝撃エネルギー吸収するので、コンプレッサ側隔壁を単に厚くして強度を高める場合に比較して肉厚増加による重量増加を大幅に抑制することができる。
【００１２】
なお、タービン側隔壁（１８ａ）は、タービン翼よりコンプレッサ側に十分離して位置するので、タービン翼がバーストした場合でも、タービン側隔壁（１８ａ）の亀裂を確実に防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明による排気タービン過給機の全体断面図である。この図において、７はタービン翼、８はコンプレッサインペラー、９はロータ軸であり、排気ガスによりタービン翼７を回転駆動し、この回転をロータ軸９によりコンプレッサインペラー８に伝達し、コンプレッサインペラー８の回転により給気を圧縮して図示しないエンジンに過給するようになっている。
【００１４】
また、図１に示すように、本発明の排気タービン過給機１０は、タービンハウジング１２、コンプレッサハウジング１４及び軸受ハウジング１６を備えている。タービンハウジング１２は、タービン翼７を囲み排ガス流路を形成している。また、コンプレッサハウジング１４は、コンプレッサインペラー８を囲み空気流路を形成している。更に、軸受ハウジング１６は、ロータ軸９の回転を支持するタービン側ジャーナル軸受１とコンプレッサ側ジャーナル軸受２を内蔵し、かつタービンハウジング１２とコンプレッサハウジング１４を連結している。
【００１５】
また図１に示す本発明の排気タービン過給機１０の軸受ハウジング１４は、軸受１，２を潤滑する潤滑油を内蔵する潤滑油ヘッドタンク１８を内蔵している。この潤滑油ヘッドタンク１８は、タービン翼７及びロータディスク６よりコンプレッサ側（図で左側）に位置するタービン側隔壁１８ａと、コンプレッサインペラー８の少なくとも外周部分よりタービン側（図で右側）に位置するコンプレッサ側隔壁１８ｂとを有する。更に、潤滑油ヘッドタンク１８は、軸受１，２より上方に位置し、かつ軸方向に延びて底面を形成する下方隔壁１８ｃを有する。潤滑油ヘッドタンク１８を構成する１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，等の隔壁は、軸受ハウジング１４と一体に成形されている。従って、潤滑油ヘッドタンク１８は、タービン側隔壁１８ａ、コンプレッサ側隔壁１８ｂ、下方隔壁１８ｃ及び周方向隔壁で囲まれ、その内側に潤滑油を保有できるようになっている。この潤滑油は、潤滑油ヘッドタンク１８の上方から補給でき、潤滑油流路（図示せず）を通して、軸受１，２に適量を供給される。
【００１６】
本発明の排気タービン過給機１０では、更に、コンプレッサ側隔壁１８ｂからコンプレッサ側（左側）に間隔を隔てて位置する衝撃吸収隔壁１９を備える。この衝撃吸収隔壁１９は、コンプレッサインペラー８のバースト時の衝撃エネルギーを変形又は破損により吸収するように設定されている。また、衝撃吸収隔壁１９とコンプレッサ側隔壁１８ｂとが複数の剛性の低いリブ部材２１で一体に連結されている。
【００１７】
衝撃吸収隔壁１９の厚さは、バースト時の衝撃エネルギーを変形又は破損により吸収できる限りで薄く構成する。また、この衝撃吸収隔壁１９とコンプレッサ側隔壁１８ｂとの間隔は、衝撃吸収隔壁１９の変形又は破損が直接コンプレッサ側隔壁１８ｂに影響しない間隔に設定する。更に、この隙間には、コンプレッサによる圧縮空気が流入しないように構成する。また、リブ部材２１の剛性は、衝撃吸収隔壁１９がバースト時の衝撃エネルギーを受けても、コンプレッサ側隔壁１８ｂに伝達される衝撃エネルギーが十分小さくなるように薄く構成するのがよい。
【００１８】
上述した本発明の構成によれば、潤滑油ヘッドタンク１８のコンプレッサ側隔壁１８ｂからコンプレッサ側に間隔を隔てて位置する衝撃吸収隔壁１９を備えているので、インペラー８の一部が遠心力でバーストして外方に飛散した場合でも、バーストしたインペラー８は、ヘッドタンク１８の隔壁１８ｂよりコンプレッサ側に位置する衝撃吸収隔壁１９にまず衝突する。この衝突により衝撃吸収隔壁１９は、変形又は破損するが、これによりバーストの衝撃エネルギーを吸収するので、複数の剛性の低いリブ部材２１で間隔を隔てて位置するコンプレッサ側隔壁１８ｂに伝達される衝撃エネルギーを大幅に低減することができ、その破損（亀裂等）を未然に防止し、内部の潤滑油の漏れだしを確実に防止することができる。
【００１９】
また、本発明の構成では、衝撃吸収隔壁１９と剛性の低いリブ部材２１で衝撃エネルギー吸収するので、コンプレッサ側隔壁を単に厚くして強度を高める場合に比較して肉厚増加による重量増加を大幅に抑制することができる。
【００２０】
更に、タービン側隔壁１８ａは、タービン翼よりコンプレッサ側に十分離して位置するので、タービン翼がバーストした場合でも、タービン側隔壁１８ａの亀裂を確実に防止できる。
【００２１】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２２】
【発明の効果】
上述したように、本発明の排気タービン過給機は、インペラーの一部が遠心力でバーストして外方に飛散した場合でも、潤滑油ヘッドタンクからのオイル漏れを防止することができ、かつ肉厚増加による重量増加を抑制することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による排気タービン過給機の全体断面図である。
【図２】従来の排気タービン過給機の構造図である。
【図３】従来の排気タービン過給機の別の構造図である。
【符号の説明】
１タービン側ジャーナル軸受
２コンプレッサ側ジャーナル軸受
３内蔵潤滑油ヘッドタンク
４主潤滑油通路
５副潤滑油通路
６ロータディスク
７タービン翼
８コンプレッサインペラー
９ロータ軸
１０排気タービン過給機
１２タービンハウジング
１４コンプレッサハウジング
１６軸受ハウジング
１８潤滑油ヘッドタンク
１８ａタービン側隔壁
１８ｂコンプレッサ側隔壁
１９衝撃吸収隔壁
２１リブ部材

Claims

排気ガスによりタービン翼（７）を回転駆動し、この回転をロータ軸（９）によりコンプレッサインペラー（８）に伝達し、コンプレッサインペラーの回転により給気を圧縮する排気タービン過給機において、
タービン翼を囲み排ガス流路を形成するタービンハウジング（１２）と、コンプレッサインペラーを囲み空気流路を形成するコンプレッサハウジング（１４）と、ロータ軸の回転を支持する軸受（１，２）を内蔵しかつタービンハウジングとコンプレッサハウジングを連結する軸受ハウジング（１６）とを備え、
軸受ハウジングは、軸受（１，２）を潤滑する潤滑油を内蔵する潤滑油ヘッドタンク（１８）を内蔵し、該潤滑油ヘッドタンクは、タービン翼よりコンプレッサ側に位置するタービン側隔壁（１８ａ）と、コンプレッサインペラーよりタービン側に位置するコンプレッサ側隔壁（１８ｂ）とを有し、
更に、コンプレッサ側隔壁からコンプレッサ側に間隔を隔てて位置する衝撃吸収隔壁（１９）を備え、該衝撃吸収隔壁は、前記ロータ軸の方向に関して、前記タービン側と前記コンプレッサ側のうち前記コンプレッサ側を向く壁面を有する、ことを特徴とする排気タービン過給機。
前記衝撃吸収隔壁（１９）は、コンプレッサインペラーのバースト時の衝撃エネルギーを変形又は破損により吸収するように設定されており、かつ衝撃吸収隔壁とコンプレッサ側隔壁とが複数の剛性の低いリブ部材（２１）で一体に連結され、
前記リブ部材は、前記ロータ軸の方向に関して、前記衝撃吸収隔壁と前記コンプレッサ側隔壁との間に位置する、ことを特徴とする請求項１に記載の排気タービン過給機。