JPH10103071A - 排気ガスタービン過給機 - Google Patents

排気ガスタービン過給機

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JPH10103071A
JPH10103071A JP4368697A JP4368697A JPH10103071A JP H10103071 A JPH10103071 A JP H10103071A JP 4368697 A JP4368697 A JP 4368697A JP 4368697 A JP4368697 A JP 4368697A JP H10103071 A JPH10103071 A JP H10103071A
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Koichiro Imakire
孝一郎 今給黎
Yoshiji Aono
義嗣 青野
Riyuuichi Ibushi
竜一 伊伏
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス入口ケーシング及びガス出口ケーシング
の仕様の変化があっても、1種類のガスバイパス通路で
対応でき、またガス入口ケーシングの分解、組立時にお
いては、ガスバイパス通路の格別な分解、組立作業を不
要とすることにより、部品点数が少なく、分解、組立工
数が低減されさらに、過給機の容量が増大してもガスバ
イパス通路における漏洩ガスの流動が円滑に行われ得る
排気ガスタービン過給機を提供する。 【解決手段】 タービンディスクとラビリンスパッキン
との間から漏洩したガスが貯留される空間とガス出口ケ
ーシングとを連通して上記漏洩ガスを上記出口通路に導
くガスバイパス通路を備えた排気ガスタービン過給機に
あって、上記ガスバイパス通路は、ガス出口案内筒に形
成されガス出口ケーシングの排気出口通路への放出口を
有する環状室とガス入口ケーシングに設けられて上記空
間と環状室とを連通する接続路とを備えてなる。また、
外側のガス入口ケーシングに設けたガイド部と内側のガ
ス入口ケーシングに設けた嵌合部とを嵌合することによ
り、接続空間を有するガスバイパス通路を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関用排気ガス
タービン過給機において、ラビリンス部からの漏洩ガス
を排気出口側へ導くためのガスバイパス装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図11には、従来のディーゼル機関用排
気ガスタービン過給機のタービン部分の縦断面図が示さ
れている。
【0003】図11において、1はガス入口ケーシン
グ、2はガス出口ケーシング、21はロータシャフト、
5はタービンディスク、4は同タービンディスク5の外
周に円周方向等間隔に固着されたタービン翼、3はノズ
ル、6は上記タービン翼4の外周と微小隙間を存して設
置されてタービン翼4出口の排気ガスを案内するガス出
口案内筒である。
【0004】7は上記タービンディスク5の側部と微小
隙間を存して設けられた漏洩ガスシール用のラビリンス
パッキンである。また22は上記ラビリンスパッキン7
の隙間から漏洩するガスが貯留される空間、8は同空間
22とガス出口ケーシング2の排気ガス出口室2bとを
接続する管状のガスバイパス通路である。
【0005】上記排気ガスタービン過給機の運転時にお
いて、ガス入口ケーシング1に入った排気ガスは、ノズ
ル3から噴出され、タービン翼4に作用してこれを駆動
した後、ガス出口案内筒6に案内されてガス出口ケーシ
ング2のガス出口通路2bを通って排気管内に排出され
る。
【0006】その際において、上記タービンディスク5
の側部とラビリンスパッキン7との隙間から漏洩したガ
スは、タービンディスク5の背部の上記空間22内に溜
まり、コンプレッサ(図示せず)側に向かう推力Bを発
生させる。
【0007】上記ガスバイパス通路8は、上記推力Bを
低減するために設けられたもので、上記空間22内の漏
洩ガスは、図11の矢印のように流れ、同バイパス通路
8を経て低圧になっている上記ガス出口ケーシング2の
ガス出口通路2b内に排出される。これにより、上記空
間22内に貯留される漏洩ガスの圧力上昇を抑制し、上
記推力Bを低減せしめている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】通常、上記排気ガスタ
ービン過給機においては、これが搭載されるディーゼル
機関の排気系の仕様によって、ガス入口ケーシング1の
入口フランジ1cの方向や大きさ、ガス出口ケーシング
2の出口フランジ2Aの方向や大きさが異なるため、ガ
ス入口ケーシング1とガス出口ケーシング2との組合せ
が多種類に亘り、このため上記ガスバイパス通路8も、
数種類準備して上記ガス入口ケーシング1及びガス出口
ケーシング2の仕様に対応したものを選択使用すること
を要する。
【0009】また、上記過給機の点検時においては、ガ
ス入口ケーシング1を取り外すが、この際において、ガ
スバイパス通路8はこれの中央部に設けられた接続フラ
ンジ8aを分解する等によって、ガス入口ケーシング1
とともに取り外す必要がある。このため、上記従来のガ
スバイパス通路8を備えた排気ガスタービン過給機は、
ガス入口ケーシング1及びガス出口ケーシング2の仕様
に対応した多数のガスバイパス通路を要するため部品点
数が多くなる。
【0010】また過給機の開放等において、上記ガスバ
イパス通路8は、ガス入口ケーシング1とともに取り外
すことを要するため、過給機の分解、組立工数が増大
し、整備性低下の要因にもなっている。
【0011】さらに、上記従来の過給機においては、過
給機の容量増大に伴ないロータシャフト21の径が大き
くなり、また、タービン翼4の長さが長くなった場合に
は、ガス出口ケーシングの外径の増大を抑制するため、
スペース面からガスバイパス通路8の通路面積を大きく
採ることができず、漏洩ガスの排出が円滑に行なわれな
くなるという不具合の発生をみることがある。
【0012】本発明の目的は、ガス入口ケーシング及び
ガス出口ケーシングの仕様の変化があっても、1種類の
ガスバイパス通路で対応でき、またガス入口ケーシング
の分解、組立時においてはガスバイパス通路の格別な分
解、組立作業を不要とすることにより、部品点数が少な
く、分解、組立工数が低減された排気ガスタービン過給
機を提供することにある。
【0013】また、本発明の他の目的は、過給機の容量
が増大してロータシャフトの径が大きくなり、あるいは
タービン翼の長さが長くなっても、ガスバイパス通路の
面積が狭くなることが無く、円滑な漏洩ガスの排出が保
持され得る排気ガスタービン過給機を提供することにあ
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するもので、その要旨とする第1の手段は、タービン
ディスクのノズル側側面に臨んで、同タービンディスク
とラビリンスパッキンとの間から漏洩したガスが貯留さ
れる空間が形成されるとともに、同空間とガス出口ケー
シングのガス出口通路とを連通して上記漏洩ガスを上記
出口通路に導くガスバイパス通路を備えた排気ガスター
ビン過給機において、上記ガスバイパス通路は、ガス出
口案内筒に形成され上記ガス出口ケーシングのガス出口
通路への放出口を有する環状室と、ガス入口ケーシング
に設けられて上記空間と環状室とを連通する接続路とを
備えてなることにある。
【0015】また、上記第1の手段において、具体的に
は、上記空間が上記ガス入口ケーシングの内周部に形成
され、上記ガス入口ケーシングの上記接続路の外側に形
成された嵌合部を上記ガス出口案内筒に形成されたガイ
ド部に嵌着して、実質的に密閉された上記ガスバイパス
通路を形成する。
【0016】さらに、上記ガス入口ケーシングの嵌合部
とガス出口案内筒のガイド部とは円周方向に相対移動可
能とされ、上記ガス入口ケーシングの入口フランジ及び
ガス出口ケーシングの出口フランジの向きを任意に設定
して上記嵌合部とガイド部とを嵌着可能に構成するのも
具体的手段の1つである。
【0017】上記手段によれば、ガス出口案内筒に設け
られた環状室と、ガス入口ケーシングに設けられた漏洩
ガス貯留用空間及び上記環状室と空間との接続路とによ
りガスバイパス通路を形成したので、従来のもののよう
な格別な管路を必要とせず、構造が簡単化され部品点数
が低減されるとともに、ガス入口ケーシング及びガス出
口ケーシングの相対的なフランジの向きが変わってもガ
スバイパス通路の変更を要さず、ガス入口ケーシング及
びガス出口案内筒の一部からなる1種類のガスバイパス
通路で以って種々のガス入口ケーシングとガス出口ケー
シングとの組合せに対応できる。
【0018】また、過給機の開放の際等においての分
解、組立等にガスバイパス通路の格別な分解、組立を必
要とせず、分解、組立工数が低減され整備性が向上す
る。
【0019】また、本発明の第2の手段は、ガス入口フ
ランジを有する外側のガス入口ケーシングと、同外側の
ガス入口ケーシングの内側に配置された内側のガス入口
ケーシングとを着脱可能に組合せてなるガス入口ケーシ
ングを備え、タービンディスクのノズル側側面に臨ん
で、同タービンディスクとラビリンスパッキンとの間か
ら漏洩したガスが貯留される空間が形成されるととも
に、同空間とガス出口ケーシングのガス出口通路とを連
通して上記漏洩ガスを上記出口通路に導くガスバイパス
通路を備えた排気ガスタービン過給機において、上記ガ
スバイパス通路は、ガス出口案内筒に形成され上記ガス
出口ケーシングのガス出口通路への放出口を有する環状
室と、上記内側のガス入口ケーシングに設けられて上記
空間と環状室とを連通する接続路とを備えるとともに、
上記内側のガス入口ケーシングの上記接続路の外側に形
成された嵌合部を、上記外側のガス入口ケーシングの内
周寄りに設けられたガイド部に嵌着して、実質的に密閉
されて構成されたことにある。
【0020】また上記第2の手段において、上記嵌合部
と上記ガイド部とは円周方向に相対移動可能とされ、上
記外側のガス入口ケーシングの入口フランジ及びガス出
口ケーシングの出口フランジの向きを任意に設定して上
記嵌合部とガイド部とを嵌着可能に構成するのが好適で
ある。
【0021】上記第2の手段によれば、ガス出口ケーシ
ングを変更することなく過給機の容量(出力)が増大さ
れた場合において、ロータシャフトの外径が大きくなる
とともにタービン翼の長さも長くなるため、ガス出口案
内筒の内周側の径が増大し漏洩ガスの通路となる環状室
の通路面積が縮小されるという問題点に対し、外径の大
きい外側のガス入口ケーシングにガイド部を設けて、こ
れに内側のガス入口ケーシングに設けた嵌合部を嵌合す
ることにより、環状室の入口に接続空間を形成すること
ができ、これによって、環状室の入口でガスバイパス通
路の通路面積が急激に縮小されるのを回避することがで
きる。従って、内周空間内へ導かれた漏洩ガスは、流動
抵抗を受けることなく円滑にガスバイパス通路を流動せ
しめられる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下図1〜図10を参照して本発
明の実施形態につき詳細に説明する。図1には本発明の
実施の第1形態に係るディーゼル機関用排気ガスタービ
ン過給機の縦断面図、図2には図1のA−A矢視図(ガ
ス入口ケーシングの正面図)、図3には図2のB矢視
図、図4には図2のC−C断面図(ガス入口ケーシング
1の縦断面図)、図5にはガス入口ケーシングの組立、
分解要領図、図6には向きの異なるガス入口、出口ケー
シングの側を示す正面外観図がそれぞれ示されている。
【0023】図1〜図6において、1は排気ガスが導入
されるガス入口ケーシング、2は作動後の排気が排出さ
れるガス出口ケーシング、21はロータシャフト、5は
タービンディスク、4は同タービンディスク5の外周に
円周方向等間隔に固着されたタービン翼、3はノズル、
6は上記タービン翼4の外周と微小隙間を存して設置さ
れてタービン翼4出口の排気ガスを案内するガス出口案
内筒である。7は上記タービンディスク5の側部と微小
隙間を存して設けられた漏洩ガスシール用のラビリンス
パッキンである。
【0024】22は上記ラビリンスパッキン7とタービ
ンディスク5との隙間から漏洩されたガスが貯留される
空間であり、同空間22は、図1,図4,図6に示され
るように、ガス入口ケーシング1の前部(タービンディ
スク5側)に同ケーシング1と一体に形成されている。
【0025】23は上記ガス出口案内筒6に、上記ター
ビン翼4の外周壁を隔てて形成された環状室であり、そ
の出口端にはガス出口ケーシング2のガス出口通路2b
に開口する放出口10が設けられている。91は上記空
間22と上記環状室23とを接続する接続路である。
【0026】ここで、上記ガス入口ケーシング1は、図
2に示されるように、ロータシャフト21の軸心に関し
て左右対称な形状となっており、流入した排気ガスは図
2のZ矢印のように左右に分流してノズル3へと入る
が、上部にはガス通路が形成されていない。そこで、こ
の実施形態においては、この上部に鋳物の製作段階で上
記接続路91を形成して、上記空間22と環状室23と
を接続するガスバイパス通路としている。このようにし
て、上記接続路91、環状室23及び放出口10からな
るガスバイパス通路9が形成される。
【0027】上記ガス出口案内筒6の外周後端部は、開
放されており、同後端部(ガス入口ケーシング1寄りの
部位)には円穴からなり、入口に案内勾配を有するガイ
ド部11が形成されるとともに、ガス入口ケーシング1
の前端部には円筒状の嵌合部12が形成され、該ガイド
部11内に嵌合部12を嵌合することにより、上記ガス
バイパス通路9の外周壁が形成されることとなる。
【0028】即ち、図5に示されるように、上記ガス出
口案内筒6のガイド部11の入口には案内勾配が形成さ
れ、これを案内としてガス入口ケーシング1の嵌合部1
2がスムースにインロー嵌合されることにより、ガス入
口ケーシング1とガス出口案内筒6とは最小隙間の状態
で以って強固に結合される。
【0029】また、上記のようにガス入口ケーシング1
の嵌合部12とガス出口案内筒6のガイド部11とが円
周方向に回動可能なインロー嵌合であって、上記ガスバ
イパス通路9がこの嵌合部の内側で環状に形成されるの
で、ガス入口ケーシングの入口フランジ1c及びガス出
口ケーシングの出口フランジ2Aの向きが図6の(A)
のようになっている場合においても、図6の(B)のよ
うになっている場合においても、上記ガスバイパス通路
9を変更することを要さず、1種類のガスバイパス通路
9で対応できる。
【0030】上記のように構成されたガスバイパス装置
を備えた排気ガスタービン過給機の運転時において、ガ
ス入口ケーシング1に入った排気ガスは、ノズル3から
噴出されタービン翼4に作用してこれを駆動した後、ガ
ス出口案内筒6に案内されてガス出口ケーシング2のガ
ス出口通路2bを通って排気管内に排出される。
【0031】その際において、上記タービンディスク5
の側部とラビリンスパッキン7との隙間から漏洩したガ
スは、タービンディスク5の背部の上記空間22内に一
旦溜まるが、このガスは図1の矢印のように接続路91
及び環状室23を通って放出口10から低圧のガス出口
通路2bに流出される。これにより上記空間22内のガ
ス圧力の上昇が抑制され、推力Bが低減される。
【0032】図7には本発明の実施の第2形態に係る排
気ガスタービン過給機が示されている。この実施形態に
おいてはガス入口ケーシング1の入口フランジ1cを図
1に示される第1形態よりも180°回転させて上側に
なるように配置している。この場合は、ガス入口ケーシ
ング1とガス出口案内筒6とは、ガイド部11と嵌合部
12とのインロー嵌合であるので、支障なくガス入口ケ
ーシング1を回転させることができ、これによって上記
接続路91は下方に位置することとなる。
【0033】図8〜図9には本発明の実施の第3形態に
係る排気ガスタービン過給機が示され、図8は図1に応
当する縦断面図、図9は図5に応当するガス入口ケーシ
ングの分解、組立要領図である。
【0034】この実施形態においては、外側のガス入口
ケーシングの前端部(ガス出口ケーシング側の端部)の
内周にガイド部を設け、このガイド部に内側のガス入口
ケーシングの接続路の外側に形成された嵌合部を嵌合し
てガスバイパス通路を形成し、さらにこのガスバイパス
通路のガス出口案内筒の入口部に接続空間を設けて、ロ
ータシャフト径の増大あるいはタービン翼長の増大に対
応可能としている。
【0035】即ち、図8〜図9において、外側のガス入
口ケーシング1Aの前端の、ガス出口ケーシング2との
接続部である接続フランジ16の内周側には、軸方向後
側への抜き出し容易な案内勾配を有するガイド部14が
形成されている。
【0036】一方、内側のガス入口ケーシング1Bの前
端部(ガス出口ケーシング2側端部)の外周には円筒状
の嵌合部13が形成されており、この嵌合部13は上記
ガイド部14に流体密に嵌合(インロー嵌合)されてい
る。
【0037】これによって、ガス出口案内筒6(このガ
ス出口案内筒6は図1〜図5に示す第1形態と同一形
状)の開放された外周側後面と内側のガス入口ケーシン
グ1Bの外周前端面との間に軸方向に一定長さを有する
接続空間15が形成される。
【0038】従って、上記過給機には、内周側の空間2
2に接続される接続路91、接続空間15、ガス出口案
内筒6に設けられた環状室23及び放出口10をこの順
に接続してなるガスバイパス通路9が形成されることと
なる。
【0039】その他の構成は図1〜図6に示される第1
形態と同様であり、これと同一の部材は同一の符号にて
示す。
【0040】上記第2形態において、ガス出口ケーシン
グ2を変更することなく過給機の容量(出力)を増大す
る際にはロータシャフト21の径が大きくなるとともに
タービン翼4の長さも長くなる。これによってタービン
翼4の翼端の外径が大きくなり、ガス出口案内筒6の環
状室23を構成する内壁側の径が大きくなり、これに伴
ない環状室23が半径方向に狭くなる。
【0041】このため、上記第1形態のように、ガス出
口案内筒6にガイド部11を設け、これにガス入口ケー
シングの嵌合部12を嵌合した構造の場合は、ガスバイ
パス通路9の、ガス出口案内筒6の入口、つまり環状室
23の入口の通路面積が狭くなり、必要な漏洩ガスの通
路面積が得られ難いことがある。
【0042】然るにこの実施形態においては、外径の大
きい外側のガス入口ケーシング1Aの前端にガイド部1
4を設け、このガイド部14に内側のガス入口ケーシン
グ1Bに設けた嵌合部13を嵌合することにより、ガス
出口案内筒6の環状室23の入口に臨んで接続空間15
を設けたので、上記環状室23の入口でガスバイパス通
路9の通路面積が急激に縮小するのが回避され、漏洩ガ
スはガスバイパス通路9内において円滑に流動せしめら
れる。
【0043】図10には本発明の実施の第4形態に係る
排気ガスタービン過給機が示されている。この実施形態
は図8〜図9に示される第3形態の過給機を図7に示す
第2形態のように、外側ガス入口ケーシング1Aの入口
フランジ1cを180°回転させて上側になるように配
置したものである。この場合は、外側のガス入口ケーシ
ング1Aと内側のガス入口ケーシング1Bとは、ガイド
部14と嵌合部13とのインロー嵌合であるので、支障
なく両入口ケーシングを相対回転させることができ、こ
れによって接続路91は下方に位置することとなる。
【0044】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
請求項1,2及び4の発明によれば、ガスバイパス通路
をガス入口ケーシングとガス出口案内筒の内部に環状に
形成したので、従来のもののような格別な管路を必要と
せず、構造が簡単化されて部品点数が低減され、低コス
トの過給機が得られる。
【0045】また請求項4のように構成すれば、外径の
大きい外側のガス入口ケーシングに設けたガイド部と内
側のガス入口ケーシングに設けた嵌合部とを嵌合するこ
とにより環状室の入口に接続空間を設けることにより、
ガス出口ケーシングを変更することなく過給機の容量が
増大してもガスバイパス通路が絞られることが回避さ
れ、漏洩ガスの円滑な流動を確保することができる。こ
れによって、過給機の小型、高出力化が実現可能とな
る。
【0046】さらに、請求項3あるいは5のように構成
すればガス入口ケーシングとガス出口ケーシングのあら
ゆる組合せに対しても、ガスバイパス通路の変更を要さ
ずに1種類のガスバイパス通路で対応できるので過給機
の分解、組立が容易であり、分解、組立工数が低減さ
れ、整備性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1形態に係る排気ガスタービ
ン過給機の縦断面図。
【図2】図1のA−A矢視図。
【図3】図2のB矢視図。
【図4】図2のC−C線断面図。
【図5】上記第1形態におけるガス入口ケーシングの組
立、分解要領図。
【図6】上記第1形態及び第3形態におけるケーシング
の組合せ例を示す正面図。
【図7】本発明の実施の第2形態を示す図1応当図。
【図8】本発明の実施の第3形態を示す図1応当図。
【図9】上記第3形態におけるガス入口ケーシング組
立、分解要領図(図5応当図)。
【図10】本発明の実施の第4形態を示す図1応当図。
【図11】従来の排気ガスタービン過給機を示す図1応
当図。
【符号の説明】
1 ガス入口ケーシング 1A 外側のガス入口ケーシング 1B 内側のガス入口ケーシング 1c 入口フランジ 2 ガス出口ケーシング 2a 出口フランジ 2b ガス出口通路 4 タービン翼 5 タービンディスク 6 ガス出口案内筒 7 ラビリンスパッキン 9 ガスバイパス通路 10 放出口 11,14 ガイド部 12,13 嵌合部 15 接続空間 21 ロータシャフト 22 空間 23 環状室 91 接続路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タービンディスクのノズル側側面に臨ん
    で、同タービンディスクとラビリンスパッキンとの間か
    ら漏洩したガスが貯留される空間が形成されるととも
    に、同空間とガス出口ケーシングのガス出口通路とを連
    通して上記漏洩ガスを上記出口通路に導くガスバイパス
    通路を備えた排気ガスタービン過給機であって、上記ガ
    スバイパス通路は、ガス出口案内筒に形成され上記ガス
    出口ケーシングのガス出口通路への放出口を有する環状
    室と、ガス入口ケーシングに設けられて上記空間と環状
    室とを連通する接続路とを備えてなることを特徴とする
    排気ガスタービン過給機。
  2. 【請求項2】 上記空間が上記ガス入口ケーシングの内
    周部に形成され、上記ガス入口ケーシングの上記接続路
    の外側に形成された嵌合部を上記ガス出口案内筒に形成
    されたガイド部に嵌着して、実質的に密閉された上記ガ
    スバイパス通路を形成してなる請求項1に記載の排気ガ
    スタービン過給機。
  3. 【請求項3】 上記ガス入口ケーシングの嵌合部とガス
    出口案内筒のガイド部とは円周方向に相対移動可能とさ
    れ、上記ガス入口ケーシングの入口フランジ及びガス出
    口ケーシングの出口フランジの向きを任意に設定して上
    記嵌合部とガイド部とを嵌着可能に構成した請求項2に
    記載の排気ガスタービン過給機。
  4. 【請求項4】 ガス入口フランジを有する外側のガス入
    口ケーシングと、同外側のガス入口ケーシングの内側に
    配置された内側のガス入口ケーシングとを着脱可能に組
    合せてなるガス入口ケーシングを備え、タービンディス
    クのノズル側側面に臨んで、同タービンディスクとラビ
    リンスパッキンとの間から漏洩したガスが貯留される空
    間が形成されるとともに、同空間とガス出口ケーシング
    のガス出口通路とを連通して上記漏洩ガスを上記出口通
    路に導くガスバイパス通路を備えた排気ガスタービン過
    給機であって、上記ガスバイパス通路は、ガス出口案内
    筒に形成され上記ガス出口ケーシングのガス出口通路へ
    の放出口を有する環状室と、上記内側のガス入口ケーシ
    ングに設けられて上記空間と環状室とを連通する接続路
    とを備えるとともに、上記内側のガス入口ケーシングの
    上記接続路の外側に形成された嵌合部を、上記外側のガ
    ス入口ケーシングの内周寄りに設けられたガイド部に嵌
    着して、実質的に密閉されて構成されたことを特徴とす
    る排気ガスタービン過給機。
  5. 【請求項5】 上記嵌合部と上記ガイド部とは円周方向
    に相対移動可能とされ、上記外側のガス入口ケーシング
    の入口フランジ及びガス出口ケーシングの出口フランジ
    の向きを任意に設定して上記嵌合部とガイド部とを嵌着
    可能に構成されてなる請求項4に記載の排気ガスタービ
    ン過給機。
JP09043686A 1996-08-02 1997-02-27 排気ガスタービン過給機 Expired - Fee Related JP3085916B2 (ja)

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