JP6896361B2 - Shaft seal system and exhaust gas turbocharger - Google Patents

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Description

本発明は、ターボ機械のシャフトシールシステム及び排ガスターボチャージャに関する。 The present invention relates to a turbomachine shaft seal system and an exhaust gas turbocharger.

排ガスターボチャージャ等のターボ機械におけるシャフトシールシステムは、軸受ハウジング内部空間とホイール側方空間（wheel lateral space）との間に延在する間隙を密封するという課題を有している。排ガスターボチャージャでは、それぞれの軸受ハウジング内部空間は、コンプレッサ側では吸気に対して、タービン側では排ガスに対して密封されている。このために、実践から知られたシャフトシールシステムはシール要素を含んでおり、当該シール要素は、ロータが稼働している際に、ホイール側方空間内に存在する圧力が、軸受ハウジング内部空間内に存在する圧力よりも大きい場合に、ホイール側方空間から軸受ハウジング内部空間への漏れ流れに抵抗する。ホイール側方空間から軸受ハウジング内部空間へ流れ得る残存する漏れ流れは、ブローバイとも呼ばれている。 A shaft seal system in a turbomachine such as an exhaust gas turbocharger has a problem of sealing an extending gap between an internal space of a bearing housing and a wheel lateral space. In the exhaust gas turbocharger, the internal space of each bearing housing is sealed to the intake air on the compressor side and to the exhaust gas on the turbine side. For this reason, the shaft seal system known in practice includes a seal element, which causes the pressure present in the wheel lateral space to be applied in the bearing housing internal space when the rotor is operating. Resists leak flow from the wheel lateral space to the bearing housing internal space when the pressure is greater than the pressure present in. The remaining leak flow that can flow from the wheel side space to the bearing housing interior space is also called blow-by.

特に大型エンジンでは、排ガスターボチャージャのタービン側ロータ及びコンプレッサ側ロータが停止している場合に、それぞれのホイール側方空間において、それぞれの軸受ハウジング内部空間に対して低圧が形成され得るので、シール要素が存在するにも関わらず、停止状態において、軸受ハウジング内部空間からホイール側方空間への漏れ流れが生じる危険が存在する。特に、コンプレッサ又はタービンの領域における最終冷却のために油が用いられる場合、停止状態における当該漏れ流れによって、油がホイール側方空間の領域に到達し、それによって、部材の温度が高くなる結果、ホイール側方空間の領域における油のコークス化がもたらされる。このようにコークス化した油は硬く、それぞれのロータのインペラの損傷につながる。 Especially in a large engine, when the turbine side rotor and the compressor side rotor of the exhaust gas turbocharger are stopped, a low pressure can be formed in each wheel side space with respect to the inner space of each bearing housing, so that the sealing element In spite of the existence of, there is a risk of leakage flow from the bearing housing internal space to the wheel lateral space in the stopped state. Especially when oil is used for final cooling in the area of the compressor or turbine, the leak flow in the stopped state causes the oil to reach the area of the wheel lateral space, thereby increasing the temperature of the member. It results in oil coking in the area of the wheel lateral space. The coked oil is hard and leads to damage to the impellers of each rotor.

特許文献１からは、排ガスターボチャージャのためのシャフトシールシステムが知られており、当該シャフトシールシステムは環状のシールウェブ（sealing web）を含んでおり、当該シールウェブは油排出管に設けられており、シールの間に配置されている。 From Patent Document 1, a shaft sealing system for an exhaust gas turbocharger is known, the shaft sealing system includes an annular sealing web, and the sealing web is provided in an oil discharge pipe. It is placed between the seals.

独国特許発明第１０２００４０５５４２９号明細書German Patent Invention No. 102004055529

ここから出発して、本発明の課題は、ターボ機械の新しいシャフトシールシステムを作り出すことにある。本課題は、請求項１に記載のシャフトシールシステムによって解決される。本発明によると、シャフトシールシステムは、第２のシール要素を含んでおり、この第２のシール要素は、特にロータ側部材が停止している際に、ホイール側方空間内に存在する圧力が、軸受ハウジング内部空間内に存在する圧力よりも小さい場合に、軸受ハウジング内部空間からホイール側方空間への漏れ流れに抵抗する。 Starting from here, an object of the present invention is to create a new shaft seal system for turbomachinery. This problem is solved by the shaft seal system according to claim 1. According to the present invention, the shaft sealing system includes a second sealing element, which provides pressure present in the wheel lateral space, especially when the rotor side member is stopped. When the pressure is smaller than the pressure existing in the bearing housing internal space, it resists the leakage flow from the bearing housing internal space to the wheel side space.

本発明に係るシャフトシールシステムでは、それぞれのホイール側方空間において、それぞれの軸受ハウジング内部空間に対して低圧が存在する場合に、軸受ハウジング内部空間からホイール側方空間への漏れ流れが生じる危険は存在しない。本発明に係る第２のシール要素は、この漏れ流れに抵抗する。したがって、ホイール側方空間におけるコークス化の危険に効果的に抵抗することが可能である。 In the shaft seal system according to the present invention, when a low pressure is present in each wheel side space with respect to each bearing housing internal space, there is a risk of leakage flow from the bearing housing internal space to the wheel side space. not exist. The second sealing element according to the present invention resists this leak flow. Therefore, it is possible to effectively resist the danger of coking in the wheel lateral space.

有利なさらなる構成によると、第２のシール要素は、膜様シール要素として形成されており、第２のシール要素は、ホイール側方空間内に存在する圧力が、軸受ハウジング内部空間内に存在する圧力よりも小さい場合に、ロータ側部材の平面に密封されて接しているようにステータ側部材に固定されており、第２のシール要素は、ホイール側方空間内に存在する圧力が、軸受ハウジング内部空間内に存在する圧力よりも大きい場合に、ロータ側部材の平面から外され、ホイール側方空間から軸受ハウジング内部空間へのブローバイを許容する。 According to an advantageous further configuration, the second sealing element is formed as a film-like sealing element, in which the pressure present in the wheel lateral space is present in the bearing housing internal space. When it is less than the pressure, it is fixed to the stator side member so that it is sealed and in contact with the flat surface of the rotor side member, and the second sealing element is that the pressure existing in the wheel side space is the bearing housing. When the pressure is greater than the pressure present in the internal space, it is removed from the flat surface of the rotor side member, allowing blow-by from the wheel lateral space to the bearing housing internal space.

このような膜様シール要素の使用は、単純な手段で、軸受ハウジング内部空間に対してホイール側方空間内に過圧が存在する場合に、ホイール側方空間から軸受ハウジング内部空間へのいわゆるブローバイを許容する。これに対して、軸受ハウジング内部空間に対してホイール側方空間内に低圧が存在する場合、軸受ハウジング内部空間からホイール側方空間への漏れ流れは効果的に防止される。 The use of such a film-like sealing element is a simple means of so-called blow-by from the wheel lateral space to the bearing housing internal space when there is an overpressure in the wheel lateral space relative to the bearing housing internal space. Tolerate. On the other hand, when a low pressure exists in the wheel side space with respect to the bearing housing internal space, leakage flow from the bearing housing internal space to the wheel side space is effectively prevented.

好ましくは、当該膜様シール要素は、第１の径方向外側部分で、ステータ側部材の軸受ハウジング内部空間に対向する平面に固定されている。当該膜様シール要素は、第２の径方向内側部分で、ホイール側方空間内に存在する圧力が軸受ハウジング内部空間内に存在する圧力よりも小さい場合に、軸受ハウジング内部空間に対向するロータ側部材の平面に密封するように接している。当該膜様シール要素の構成は、特に単純であり好ましい。 Preferably, the film-like sealing element is fixed to a plane facing the bearing housing internal space of the stator side member at the first radial outer portion. The film-like sealing element is the rotor side facing the bearing housing internal space in the second radial inner space when the pressure present in the wheel lateral space is less than the pressure existing in the bearing housing internal space. It is in contact with the flat surface of the member so as to be sealed. The structure of the film-like sealing element is particularly simple and preferable.

有利なさらなる構成によると、膜様シール要素がホイール側方空間内に存在する圧力が軸受ハウジング内部空間内に存在する圧力よりも小さい場合に接しているロータ側部材の平面は、ロータ側部材の肩（shoulder）によって区切られており、当該肩は、膜様シール要素がロータ側部材の平面に接している場合、第２のシール要素の径方向内側の縁部と共に間隙を画定している。これによって、膜様シール要素の密封効果がさらに改善され得る。 According to an advantageous additional configuration, the plane of the rotor side member in contact with the film-like sealing element when the pressure present in the wheel lateral space is less than the pressure present in the bearing housing internal space is the plane of the rotor side member. Separated by shoulders, the shoulders define a gap with the radially inner edge of the second seal element when the film-like seal element is in contact with the plane of the rotor side member. This can further improve the sealing effect of the film-like sealing element.

本発明の好ましいさらなる構成は、下位請求項及び以下の説明から明らかになる。本発明の実施例は、これに限定されることなく、図面を用いて詳細に説明される。示されているのは以下の図面である。 Preferred further configurations of the present invention will become apparent from the sub-claims and the following description. Examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings without limitation. The following drawings are shown.

第１の状態における本発明に係るシャフトシールシステムの概略図である。It is the schematic of the shaft seal system which concerns on this invention in the 1st state. 第２の状態における本発明に係るシャフトシールシステムの概略図である。It is the schematic of the shaft seal system which concerns on this invention in the 2nd state.

本発明は、ターボ機械、特に排ガスターボチャージャのシャフトシールシステムと、当該シャフトシールシステムを有する排ガスターボチャージャと、に関する。 The present invention relates to a turbomachine, particularly an exhaust gas turbocharger shaft seal system, and an exhaust gas turbocharger having the shaft seal system.

排ガスターボチャージャの基本的な構造は、当業者には知られている。排ガスターボチャージャは、タービン及びコンプレッサを備えており、タービン内では内燃機関の排ガスが膨張し、エネルギーが得られる。タービンの領域で排ガスの膨張の際に得られたエネルギーは、コンプレッサの領域において用いられ、内燃機関に供給されるべき給気が圧縮される。 The basic structure of an exhaust gas turbocharger is known to those skilled in the art. The exhaust gas turbocharger includes a turbine and a compressor, and the exhaust gas of the internal combustion engine expands in the turbine to obtain energy. The energy obtained during the expansion of the exhaust gas in the area of the turbine is used in the area of the compressor to compress the supply air that should be supplied to the internal combustion engine.

排ガスターボチャージャのタービンは、タービンロータ及びタービンハウジングを有しており、コンプレッサは、コンプレッサロータ及びコンプレッサハウジングを有している。タービンの領域にもコンプレッサの領域にも、いわゆる軸受ハウジング内部空間とホイール側方空間とが形成されており、軸受ハウジング内部空間とホイール側方空間との間には間隙が延在しており、軸受ハウジング内部空間とホイール側方空間との間において、当該間隙は、一方では、すなわち径方向外側では、それぞれのステータ側ハウジングによって、他方では、すなわち径方向内側では、それぞれのロータによって区切られている。 The turbine of the exhaust gas turbocharger has a turbine rotor and a turbine housing, and the compressor has a compressor rotor and a compressor housing. A so-called bearing housing internal space and a wheel side space are formed in both the turbine area and the compressor area, and a gap extends between the bearing housing internal space and the wheel side space. Between the bearing housing internal space and the wheel lateral space, the gap is separated by the respective stator side housings on the one hand, ie on the radial outside, and by the respective rotors on the other, ie on the radial medial side. There is.

図１及び図２は、タービンの領域における排ガスターボチャージャの詳細を著しく概略化して示している。図１では、一方ではステータ側部材１０としてタービンハウジングが、他方ではロータ側部材１１としてタービンロータが示されている。タービンロータ１１は、シャフト１２及びロータブレード１３を含んでいる。 1 and 2 show a remarkably schematic detail of the exhaust gas turbocharger in the area of the turbine. In FIG. 1, a turbine housing is shown as a stator-side member 10 on the one hand, and a turbine rotor is shown as a rotor-side member 11 on the other hand. The turbine rotor 11 includes a shaft 12 and a rotor blade 13.

図１及び図２によると、ステータ側部材１０とロータ側部材１１との間に間隙１４が形成されており、当該間隙は、軸受ハウジング内部空間１５とホイール側方空間１６との間に延在している。 According to FIGS. 1 and 2, a gap 14 is formed between the stator side member 10 and the rotor side member 11, and the gap extends between the bearing housing internal space 15 and the wheel side space 16. doing.

間隙１４を密封するために、第１のシール要素１７が存在しており、当該シール要素は、図示された実施例ではピストンリングシールとして形成されている。図示された実施例において、この第１のピストンリングシールとして形成されているシール要素１７は、図１及び図２によると、ロータ側部材１１の溝１８内に配置されており、間隙１４をステータ側部材１０に対して密封している。このような好ましくはピストンリングシールとして形成された第１のシール要素１７は、特に回転数がｎ＞０であるロータ側部材１１が稼働している際に、軸受ハウジング内部空間１５に対してホイール側方空間１６内により大きな圧力が存在している場合に、間隙１４を密封するのに特に有効である。しかしながら、この第１のシール要素１７は、ホイール側方空間１６から軸受ハウジング内部空間１５への、ブローバイとも呼ばれる残存する漏れ流れを許容する。 A first seal element 17 is present to seal the gap 14, which seal element is formed as a piston ring seal in the illustrated embodiment. In the illustrated embodiment, the seal element 17 formed as the first piston ring seal is arranged in the groove 18 of the rotor side member 11 according to FIGS. 1 and 2, and the gap 14 is set in the stator. It is sealed to the side member 10. The first seal element 17, preferably formed as such a piston ring seal, is a wheel with respect to the bearing housing internal space 15 particularly when the rotor side member 11 having a rotation speed of n> 0 is in operation. It is particularly effective in sealing the gap 14 when greater pressure is present in the lateral space 16. However, the first sealing element 17 allows a residual leak flow, also called blow-by, from the wheel side space 16 to the bearing housing internal space 15.

特にロータ側部材１１が停止している際（ｎ＝０）に、軸受ハウジング内部空間１５内にホイール側方空間１６内よりも大きな圧力が存在する場合、軸受ハウジング内部空間１５からホイール側方空間１６への漏れ流れを簡単な手段で安全かつ確実に防止するために、本発明に係るシャフトシールシステムは、第２のシール要素１９を含んでいる。この第２のシール要素１９は、ホイール側方空間１６内に存在する圧力が軸受ハウジング内部空間１５内に存在する圧力よりも小さい場合、軸受ハウジング内部空間１５からホイール側方空間１６への漏れ流れをストップさせる。したがって、ホイール側方空間１６が軸受ハウジング内部空間１５よりも低圧である場合に、例えば冷却に使用される油がホイール側方空間１６の領域に到達し、そこでコークス化する危険は存在しない。 In particular, when the rotor side member 11 is stopped (n = 0) and there is a larger pressure in the bearing housing internal space 15 than in the wheel side space 16, the bearing housing internal space 15 to the wheel side space 15 In order to safely and reliably prevent leakage to 16 by simple means, the shaft seal system according to the present invention includes a second seal element 19. When the pressure existing in the wheel side space 16 is smaller than the pressure existing in the bearing housing internal space 15, the second seal element 19 leaks from the bearing housing internal space 15 to the wheel side space 16. To stop. Therefore, when the wheel side space 16 has a lower pressure than the bearing housing internal space 15, there is no danger that, for example, the oil used for cooling will reach the area of the wheel side space 16 and coke there.

第２のシール要素１９は、好ましくは膜様シール要素である。シール膜とも表記され得る当該膜様シール要素１９は、ステータ側部材１０に固定されており、ホイール側方空間１６内に存在する圧力が軸受ハウジング内部空間１５内に存在する圧力よりも小さい場合には、ロータ側部材１１の平面２０に密封するように接している（図２を参照のこと）が、これに対して、当該膜様シール要素１９は、ホイール側方空間１６内に存在する圧力が軸受ハウジング内部空間１５内に存在する圧力よりも大きい場合には、ロータ側部材１１の平面２０から外され、ブローバイを許容する（図１を参照のこと）。 The second sealing element 19 is preferably a film-like sealing element. The film-like seal element 19, which may also be referred to as a seal film, is fixed to the stator side member 10, and when the pressure existing in the wheel side space 16 is smaller than the pressure existing in the bearing housing internal space 15. Is in contact with the flat surface 20 of the rotor side member 11 so as to be sealed (see FIG. 2), whereas the film-like sealing element 19 is the pressure existing in the wheel side space 16. If is greater than the pressure present in the bearing housing internal space 15, it is removed from the flat surface 20 of the rotor side member 11 to allow blow-by (see FIG. 1).

図示された好ましい実施例において、第２の膜様シール要素１９は、第１の径方向外の部分２１で、ステータ側部材１０の軸受ハウジング内部空間１５に対向する平面２２に固定されている。ホイール側方空間１６内に存在する圧力が軸受ハウジング内部空間１５内に存在する圧力よりも小さい場合、当該膜様シール要素は、第２の径方向内側部分２３で、同じく軸受ハウジング内部空間１５に対向しているロータ側部材１１の平面２０に、密封するように接している。これに対して、ホイール側方空間１６内に存在する圧力が軸受ハウジング内部空間１５内に存在する圧力よりも大きい場合、膜様の第２のシール要素１９の第２の径方向内側部分２３は、ロータ側部材１１の平面２０から外されている。 In the preferred embodiment shown, the second film-like sealing element 19 is fixed to a flat surface 22 facing the bearing housing internal space 15 of the stator side member 10 at a portion 21 outside the first radial direction. If the pressure present in the wheel side space 16 is less than the pressure present in the bearing housing internal space 15, the film-like sealing element is in the second radial inner portion 23, also in the bearing housing internal space 15. It is in contact with the flat surface 20 of the rotor side member 11 facing each other so as to be hermetically sealed. On the other hand, when the pressure existing in the wheel side space 16 is larger than the pressure existing in the bearing housing internal space 15, the second radial inner portion 23 of the film-like second sealing element 19 is , Is removed from the flat surface 20 of the rotor side member 11.

膜様シール要素１９の第１の径方向外側部分２１が固定されているステータ側部材１０の平面２２は、図１及び図２によると、ホイール側方空間１６内が低圧の場合に膜様シール要素１９の第２の径方向内側部分２３が接しているロータ側部材１１の平面２０と同じ軸方向位置に配置されている。このとき、ステータ側部材１０の平面２２は、ステータ側部材１１の平面２０の径方向外側に配置されている。 According to FIGS. 1 and 2, the flat surface 22 of the stator side member 10 to which the first radial outer portion 21 of the film-like seal element 19 is fixed is a film-like seal when the inside of the wheel side space 16 is low pressure. The second radial inner portion 23 of the element 19 is arranged at the same axial position as the plane 20 of the rotor side member 11 in contact with the inner portion 23. At this time, the plane 22 of the stator-side member 10 is arranged on the radial outside of the plane 20 of the stator-side member 11.

図示された好ましい実施例では、ホイール側方空間１６内に軸受ハウジング内部空間１５に対して低圧が存在する場合に膜様シール要素１９が接しているロータ側部材１１の平面２０は、ロータ側部材１１の肩２４によって区切られている。 In the preferred embodiment shown, the flat surface 20 of the rotor side member 11 in contact with the film-like seal element 19 when a low pressure is present in the wheel side space 16 with respect to the bearing housing internal space 15 is the rotor side member. It is separated by 11 shoulders 24.

膜様シール要素１９の第２の径方向内側部分２３がロータ側部材１１の平面２０に接している場合、膜様シール要素１９の径方向内側縁部２５が部分２４と共に間隙を区切っている。これによって、シャフトシールシステムの密封効果は、ホイール側方空間１６内が軸受ハウジング内部空間１５に対して低圧である場合、さらに改善され得る。 When the second radial inner portion 23 of the film-like seal element 19 is in contact with the plane 20 of the rotor side member 11, the radial inner edge 25 of the film-like seal element 19 separates the gap together with the portion 24. Thereby, the sealing effect of the shaft sealing system can be further improved when the inside of the wheel side space 16 has a low pressure with respect to the bearing housing internal space 15.

膜様シール要素１９を、プラスチック又は金属から形成することが可能であり、原材料は、シャフトシールシステムの領域の温度に合わせて設計されていればよい。膜様シール要素１９の厚さは、当該厚さが軸受ハウジング内部空間１５とホイール側方空間１６との間の圧力差に適応し、それによって、ホイール側方空間１６内が軸受ハウジング内部空間１５に対して低圧である場合に間隙１４が確実に密封され、ホイール側方空間１６内に軸受ハウジング内部空間１５に対して過圧が存在する場合にブローバイが許容されるように寸法が定められている。それによると、ホイール側方空間１６から軸受ハウジング内部空間１５内へのブローバイは、第２のシール要素１９によっては防止されず、ただ軸受ハウジング内部空間１５からホイール側方空間１６内への逆方向の漏れ流れが防止されるのみである。 The film-like sealing element 19 can be formed from plastic or metal, and the raw material may be designed for the temperature in the region of the shaft sealing system. The thickness of the film-like seal element 19 adapts to the pressure difference between the bearing housing internal space 15 and the wheel side space 16, whereby the inside of the wheel side space 16 is the bearing housing internal space 15. The clearance 14 is securely sealed when the pressure is low, and the dimensions are defined so that blow-by is allowed when there is an overpressure with respect to the bearing housing internal space 15 in the wheel side space 16. There is. According to it, the blow-by from the wheel side space 16 into the bearing housing internal space 15 is not prevented by the second sealing element 19, but only in the opposite direction from the bearing housing internal space 15 into the wheel side space 16. Leakage flow is only prevented.

本発明に係るシャフトシールシステムは、排ガスターボチャージャのタービンの領域でも、排ガスターボチャージャのコンプレッサの領域でも使用され得る。さらに、当該シャフトシールシステムを、その他のターボ機械、例えばいわゆるパワータービンで使用することも可能である。 The shaft seal system according to the present invention can be used in both the turbine area of the exhaust gas turbocharger and the compressor area of the exhaust gas turbocharger. Further, the shaft seal system can be used in other turbomachinery, for example, a so-called power turbine.

１０ 部材
１１ 部材
１２ シャフト
１３ インペラ
１４ 間隙
１５ 軸受ハウジング内部空間
１６ ホイール側方空間
１７ シール要素
１８ ノッチ
１９ シール要素
２０ 平面
２１ 部分
２２ 部分
２３ 平面
２４ 肩
２５ 縁部 10 member 11 member 12 shaft 13 impeller 14 gap 15 bearing housing internal space 16 wheel side space 17 seal element 18 notch 19 seal element 20 plane 21 part 22 part 23 plane 24 shoulder 25 edge

Claims (7)

軸受ハウジング内部空間（１５）とホイール側方空間（１６）との間に延在し、ロータ側部材（１１）及びステータ側部材（１０）によって区切られている間隙（１４）を、前記ロータ側部材（１１）が稼働している際に前記ホイール側方空間（１６）内に存在する圧力が前記軸受ハウジング内部空間（１５）内に存在する圧力よりも大きい場合に、前記ホイール側方空間（１６）から前記軸受ハウジング内部空間（１５）への漏れ流れに抵抗する、前記ロータ側部材（１１）の溝（１８）内の第１のシール要素（１７）で密封するための、ターボ機械のシャフトシールシステムにおいて、
第２のシール要素（１９）は、前記ロータ側部材（１１）が停止している際に、前記ホイール側方空間（１６）内に存在する圧力が前記軸受ハウジング内部空間（１５）内に存在する圧力よりも小さい場合に、前記軸受ハウジング内部空間（１５）から前記ホイール側方空間（１６）への漏れ流れに抵抗し、
前記第２のシール要素（１９）は膜様シール要素として形成されており、前記膜様シール要素は、前記ホイール側方空間（１６）内に存在する圧力が前記軸受ハウジング内部空間（１５）内に存在する圧力よりも小さい場合には、前記ロータ側部材（１１）の平面（２０）に密封するように接しており、前記ホイール側方空間（１６）内に存在する圧力が前記軸受ハウジング内部空間（１５）内に存在する圧力よりも大きい場合には、前記ロータ側部材（１１）の前記平面（２０）から外されているように前記ステータ側部材（１０）に固定されており、
前記ホイール側方空間（１６）内に存在する圧力が前記軸受ハウジング内部空間（１５）内に存在する圧力よりも小さい場合に、前記膜様シール要素（１９）が接している前記ロータ側部材（１１）の前記平面（２０）は、前記ロータ側部材（１１）の肩（２４）によって区切られており、
前記膜様シール要素（１９）が前記ロータ側部材（１１）の前記平面（２０）に接している場合に、前記肩（２４）は、前記第２のシール要素の径方向内側縁部（２５）と共に間隙を画定し、これによりシャフトシールシステムの密封効果は、前記ホイール側方空間（１６）内が前記軸受ハウジング内部空間（１５）に対して低圧である場合、さらに改善され得ることを特徴とするシャフトシールシステム。 The rotor side is provided with a gap (14) extending between the bearing housing internal space (15) and the wheel side space (16) and separated by the rotor side member (11) and the stator side member (10). When the pressure existing in the wheel side space (16) when the member (11) is operating is larger than the pressure existing in the bearing housing internal space (15), the wheel side space ( Of a turbomachine for sealing with a first sealing element (17) in a groove (18) of the rotor side member (11) that resists leakage flow from 16) to the bearing housing internal space (15). In the shaft seal system
In the second seal element (19), when the rotor side member (11) is stopped, the pressure existing in the wheel side space (16) exists in the bearing housing internal space (15). When the pressure is smaller than the pressure applied, the leakage flow from the bearing housing internal space (15) to the wheel side space (16) is resisted .
The second sealing element (19) is formed as a film-like sealing element, and in the film-like sealing element, the pressure existing in the wheel side space (16) is applied in the bearing housing internal space (15). When the pressure is smaller than the pressure existing in, the rotor side member (11) is in contact with the flat surface (20) so as to be sealed, and the pressure existing in the wheel side space (16) is inside the bearing housing. When the pressure is larger than the pressure existing in the space (15), the rotor side member (11) is fixed to the stator side member (10) so as to be removed from the plane (20).
When the pressure existing in the wheel side space (16) is smaller than the pressure existing in the bearing housing internal space (15), the rotor side member (19) in contact with the film-like sealing element (19). The plane (20) of 11) is separated by a shoulder (24) of the rotor side member (11).
When the film-like sealing element (19) is in contact with the plane (20) of the rotor side member (11), the shoulder (24) is the radial inner edge (25) of the second sealing element. ) define a gap with, thereby sealing effect of the shaft seal system, the case the wheel side space (16) inside is low relative to the bearing housing inner space (15), and the resulting Rukoto further improved Featuring shaft seal system. 前記膜様シール要素（１９）は、第１の径方向外側部分（２１）で、前記軸受ハウジング内部空間（１５）に対向する前記ステータ側部材（１０）の平面（２２）に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のシャフトシールシステム。 The film-like seal element (19) is fixed to the plane (22) of the stator side member (10) facing the bearing housing internal space (15) at the first radial outer portion (21). The shaft seal system according to claim 1. 前記膜様シール要素（１９）は、前記ホイール側方空間（１６）内に存在する圧力が前記軸受ハウジング内部空間（１５）内に存在する圧力よりも小さい場合に、第２の径方向内側部分（２３）で、前記軸受ハウジング内部空間（１５）に対向した前記ロータ側部材（１１）の前記平面（２０）に密封するように接していることを特徴とする請求項１又は２に記載のシャフトシールシステム。 The film-like sealing element (19) has a second radial inner portion when the pressure present in the wheel lateral space (16) is less than the pressure present in the bearing housing internal space (15). (23), the first or second aspect of claim 1 or 2, wherein the rotor side member (11) facing the bearing housing internal space (15) is in contact with the plane (20) so as to be sealed. Shaft seal system. 前記膜様シール要素（１９）の第２の径方向内側部分（２３）は、前記ホイール側方空間（１６）内に存在する圧力が前記軸受ハウジング内部空間（１５）内に存在する圧力よりも大きい場合に、前記軸受ハウジング内部空間（１５）に対向した前記ロータ側部材（１１）の前記平面（２０）から外されており、それによって前記ホイール側方空間（１６）から前記軸受ハウジング内部空間（１５）へのブローバイが許容されていることを特徴とする請求項３に記載のシャフトシールシステム。 In the second radial inner portion (23) of the film-like sealing element (19), the pressure existing in the wheel lateral space (16) is higher than the pressure existing in the bearing housing internal space (15). When it is large, it is removed from the plane (20) of the rotor side member (11) facing the bearing housing internal space (15), thereby causing the bearing housing internal space from the wheel side space (16). The shaft seal system according to claim 3 , wherein blow-by to (15) is permitted. 前記膜様シール要素（１９）はプラスチック又は金属から形成されており、その厚さは、前記軸受ハウジング内部空間（１５）と前記ホイール側方空間（１６）との間の圧力差に適応していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のシャフトシールシステム。 The film-like sealing element (19) is made of plastic or metal, the thickness of which adapts to the pressure difference between the bearing housing internal space (15) and the wheel lateral space (16). The shaft seal system according to any one of claims 1 to 4, wherein the shaft seal system is provided. 前記第１のシール要素（１７）は、ピストンリングシール又はブラシシール又はラビリンスシールとして構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シャフトシールシステム。 The shaft seal system according to any one of claims 1 to 5 , wherein the first seal element (17) is configured as a piston ring seal, a brush seal, or a labyrinth seal. タービンとコンプレッサとを有する排ガスターボチャージャであって、前記タービンはタービンロータとタービンハウジングとを有しており、前記コンプレッサはコンプレッサロータとコンプレッサハウジングとを有しており、前記タービンの領域でも前記コンプレッサの領域でも、それぞれのロータ及びそれぞれのハウジングによって間隙が区切られており、前記間隙は対応する軸受ハウジング内部空間と対応するホイール側方空間との間に延在し、シャフトシールシステムによって密封されている排ガスターボチャージャにおいて、
前記タービンのシャフトシールシステム及び／又は前記コンプレッサのシャフトシールシステムは、請求項１から６のいずれか一項にしたがって構成されていることを特徴とする排ガスターボチャージャ。 An exhaust gas turbocharger having a turbine and a compressor, wherein the turbine has a turbine rotor and a turbine housing, the compressor has a compressor rotor and a compressor housing, and the compressor also has a region of the turbine. Also in this area, gaps are separated by each rotor and each housing, which extends between the corresponding bearing housing internal space and the corresponding wheel side space and is sealed by the shaft seal system. In the exhaust gas turbocharger
An exhaust gas turbocharger, wherein the shaft seal system of the turbine and / or the shaft seal system of the compressor is configured according to any one of claims 1 to 6.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3693561A1 (en) * 2019-02-06 2020-08-12 ABB Turbo Systems AG Shaft seal system, turbomachine with shaft seal system, and method of sealing a shaft
CN112377412B (en) * 2020-11-12 2022-08-09 湖北同方高科泵业有限公司 Liquid ring vacuum pump shaft seal structure
CN112377411B (en) * 2020-11-12 2022-08-05 湖北同方高科泵业有限公司 Liquid ring type corrosion-resistant plastic vacuum pump

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH266731A (en) * 1948-08-11 1950-02-15 Siegfried Keller & Co Device to avoid loss of lubricant in high-speed turbo machines with a flying rotor arrangement.
US2646210A (en) * 1951-05-05 1953-07-21 Eberspaecher J Turbocompressor
JPH0447387Y2 (en) * 1986-09-03 1992-11-09
JPH0395032U (en) * 1990-01-19 1991-09-27
JP3622371B2 (en) * 1996-10-15 2005-02-23 株式会社豊田自動織機 Turbocharger device
EP1394451B1 (en) * 2002-09-02 2007-01-24 BorgWarner Inc. Shaft seal for turbocharger
EP1396612A1 (en) * 2002-09-04 2004-03-10 BorgWarner Inc. Sealing for a fluid energy machine
DE102004055429B3 (en) 2004-11-17 2006-08-10 Man B & W Diesel Ag Sealing device for a particularly lubricated at standstill bearing a rotor shaft
CN101506529B (en) * 2006-08-24 2011-02-02 Abb涡轮系统有限公司 Shaft seal
EP2166259A1 (en) * 2008-09-18 2010-03-24 ABB Turbo Systems AG Device for sealing a storage housing of a waste gas turbocharger
DE102010003796A1 (en) * 2010-04-09 2011-10-13 Abb Turbo Systems Ag shaft seal
DE102011051650B4 (en) * 2011-07-07 2020-04-30 Atlas Copco Energas Gmbh Turbo machine

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