KR100275382B1 - Oil seal arrangement of the shaft - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A device for sealing oil of a rotating shaft is provided to prevent leakage of oil by introducing a part of high-pressure air of an air discharge part of a compressor impeller. CONSTITUTION: A device for sealing oil of the rotating shaft includes a rotating shaft(21), a compressor, a sealing member(23), a bearing member(24) and an oil blocking part(200). The compressor is mounted on the rotating shaft and has an impeller(22) having a blade(22a) along an outer surface of the compressor. The sealing member is formed on an outer surface of the rotating shaft at a position near to the compressor to prevent leakage of gas. The bearing member rotatably supports the rotating shaft. The oil blocking part induces a part of high-pressure air compressed from the compressor to supply to the bearing side.

Description

회전축의 오일밀봉장치{Oil seal arrangement of the shaft}Oil seal arrangement of the shaft

본 발명은 회전축의 오일밀봉장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 오일이 엔진으로 누출되는 것을 방지하도록 구조가 개선된 회전축의 오일밀봉장치에 관한 것이다.The present invention relates to an oil sealing device of a rotating shaft, and more particularly to an oil sealing device of a rotating shaft whose structure is improved to prevent oil from leaking into the engine.

통상적으로, 가스터어빈엔진은 항공기용 엔진이나 산업용 엔진 등으로 사용되며, 압축기에 의해 압축된 공기에 연료를 혼합한 후 연소시킴으로써 추진력 또는 동력을 얻는다. 이러한 가스터어빈엔진은 회전축의 회전시 베어링의 마찰열등을 냉각시키기 위하여 오일을 주입하게 된다.Typically, a gas turbine engine is used as an aircraft engine or an industrial engine, and the like, and obtains propulsion force or power by mixing fuel with air compressed by a compressor and then burning it. The gas turbine engine injects oil to cool the frictional heat of the bearing when the rotating shaft rotates.

도 1은 종래의 회전축(11)의 오일밀봉장치를 개략적으로 도시한 것이다.Figure 1 schematically shows a conventional oil sealing device of the rotating shaft (11).

도면을 참조하면, 터어빈 엔진에는 회전축(11)이 마련되고, 상기 회전축(11)에는 외주면에 블레이드(12a)가 형성된 압축기 임펠러(12)가 회전가능하게 결합된다.Referring to the drawings, the turbine engine is provided with a rotary shaft 11, and the rotary shaft 11 is rotatably coupled to the compressor impeller 12 having a blade 12a formed on an outer circumferential surface thereof.

그리고, 상기 회전축(11)의 외주면에는 래버린스 밀봉부(13)가 형성되는데, 이것은 상기 임펠러(12)로부터 압축된 공기의 일부가 다른 부위로 누설되는 것을 방지하기 위해서이다.And the labyrinth sealing part 13 is formed in the outer peripheral surface of the rotating shaft 11, in order to prevent a part of air compressed from the impeller 12 from leaking to another site | part.

한편, 상기 회전축(11) 상에는 베어링 부재(14)가 회전가능하게 지지되고, 상기 베어링 부재(14)의 일측으로는 오일을 주입하는 오일 주입관(15)이 설치된다. 그리고, 부호 16은 주지하는 바대로 압축기 하우징부(미도시)에 형성된 공기 토출구를 가리킨다.On the other hand, the bearing member 14 is rotatably supported on the rotating shaft 11, the oil injection pipe 15 for injecting oil is provided on one side of the bearing member (14). Reference numeral 16 denotes an air discharge port formed in the compressor housing part (not shown) as well known.

상기와 같이 구성된 종래의 회전축(11)의 오일밀봉장치는, 회전축(11)이 회전함에 따라 상기 임펠러(12)가 회전하게 된다. 상기 임펠러(12)가 회전하게 되면, 압축기 하우징부와 임펠러(12) 사이에 형성된 유로를 따라서 공기가 유동할 수 있는 경로가 축소되어 공기는 급속하게 압축되고, 이 압축된 공기는 공기 토출구(16) 를 통하여 배출하게 된다.In the oil sealing device of the conventional rotating shaft 11 configured as described above, the impeller 12 rotates as the rotating shaft 11 rotates. When the impeller 12 rotates, a path through which air flows along the flow path formed between the compressor housing part and the impeller 12 is reduced, so that the air is rapidly compressed, and the compressed air discharges the air outlet 16 To be discharged.

이때, 상기 회전축(11)의 외주면에는 래버린스 밀봉부(13)가 설치되어, 상기 밀봉부(13)의 선단부가 회전축 하우징부(18)와 접촉하면서 누설되는 공기의 압력 강하를 다단으로 가져오게 되므로 상기 임펠러(12)로부터 기체가 다른 부위로 누설되는 것을 방지하게 된다.At this time, a labyrinth seal 13 is installed on the outer circumferential surface of the rotary shaft 11 so that the tip portion of the seal 13 comes in contact with the rotary shaft housing 18 to bring the pressure drop of air leaked in multiple stages. Therefore, the gas from the impeller 12 is prevented from leaking to other parts.

또한, 회전축(11) 상에는 베어링 부재(14)가 회전가능하게 지지되어, 일측에 설치된 오일 주입관(15)으로부터 오일이 분사되어 회전축(11)과의 마찰열을 감소시켜 준다. 이 오일은 상기 베어링 부재(14)의 윤활 작용을 원할하게 하기 위하여 오일 저장부(17)에 일시적으로 머무르게 된다.In addition, the bearing member 14 is rotatably supported on the rotary shaft 11, and oil is injected from the oil injection pipe 15 provided on one side to reduce frictional heat with the rotary shaft 11. This oil temporarily stays in the oil reservoir 17 in order to smooth the lubrication of the bearing member 14.

그런데, 종래의 회전축(11)의 오일밀봉장치는 터어빈 엔진의 시동시나 정지시에는 상기 래버린스 밀봉부(13)의 근접한 위치에 낮은 압력의 공기가 유동하게 되고, 이와 반대로 베어링 부재(14)에는 상대적으로 높은 압력이 걸린 상태이므로 상기 오일 주입관(15)으로부터 베어링 부재(14)에 공급되는 오일중 일부가 상기 래버린스 밀봉부(13)를 통과하여 엔진의 내부로 누출되는 현상이 발생할 수 있다.By the way, in the conventional oil seal device of the rotary shaft 11, when the turbine engine starts or stops, air of low pressure flows to a position close to the labyrinth seal 13, and conversely, the bearing member 14 Since a relatively high pressure is applied, some of the oil supplied from the oil inlet pipe 15 to the bearing member 14 may pass through the labyrinth seal 13 to leak into the engine.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 압축기의 공기 토출구측 고압의 공기중 일부를 일부를 유도하여 오일의 누설을 방지하도록 구조가 변경된 회전축의 오일밀봉장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, to provide a part of the high pressure air of the air discharge port side of the compressor to provide a part of the oil sealing device of the rotating shaft whose structure is changed to prevent the leakage of oil. have.

도 1은 종래의 회전축의 오일밀봉장치를 개략적으로 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional oil sealing device of a rotating shaft,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전축의 오일밀봉장치를 개략적으로 도시한 단면도.Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing an oil sealing device of a rotating shaft according to an embodiment of the present invention.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명＞<Simple explanation of the code | symbol about the main part of drawing>

11,31. 회전축 12,22. 압축기 임펠러11,31. Axis of rotation 12,22. Compressor impeller

12a,22a. 블레이드 13,23. 래버린스 밀봉부12a, 22a. Blade 13,23. Labyrinth seal

14,24. 베어링 부재 15,25. 오일 주입관14,24. Bearing members 15,25. Oil filling tube

16,26. 공기 토출구 17,27. 오일 저장부16,26. Air outlet 17,27. Oil reservoir

18,28. 회전축 하우징부 200. 오일 차단부18,28. Rotating shaft housing part 200.Oil cutoff part

210. 공기 유입공 220. 공기 유출공210. Air inlet hole 220. Air outlet hole

230. 공기 공급관 240. 밸브230. Air supply line 240. Valve

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 회전축의 오 일밀봉장치는,Oil sealing device of the rotating shaft according to an aspect of the present invention to achieve the above object,

회전축;Rotation axis;

상기 회전축상에 설치되고, 외면을 따라 블레이드가 형성된 임펠러가 설치된 압축기;A compressor installed on the rotating shaft, the impeller having blades formed along an outer surface thereof;

상기 압축기의 근접한 위치의 회전축 외주면에 형성되어 기체가 누설되는 것을 방지하는 밀봉 부재;A sealing member formed on an outer circumferential surface of the rotating shaft at a position close to the compressor to prevent leakage of gas;

상기 회전축을 회전가능하게 지지하는 베어링 부재; 및A bearing member rotatably supporting the rotating shaft; And

상기 압축기로부터 압축된 고압의 공기 일부를 유도하여 상기 베어링 부재측으로 공급하는 오일 차단부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And an oil cut-off part which guides a part of the compressed high-pressure air from the compressor and supplies it to the bearing member side.

게다가, 상기 오일 차단부는 상기 압축기의 공기 토출구측에 형성되어 압축된 고압의 공기일부가 유입되는 공기 유입공과, 상기 밀봉 부재측에 형성되어 고압의 공기를 배출하는 공기 유출공과, 상기 공기 유입공 및 공기 유출공을 상호 연통시키는 공기 공급관을 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the oil cut-off portion is formed in the air discharge port side of the compressor and the air inlet hole in which the compressed high-pressure air portion is introduced, the air outlet hole formed in the sealing member side to discharge the high pressure air, and the air inlet hole and And an air supply pipe for communicating air outlet holes with each other.

나아가, 상기 공기 공급관에는 상기 압축기측의 압력이 베어링 부재측의 압력보다 높을 경우에는 상기 공기 유입공으로부터 유입되는 고압의 공기를 선택적으로 차단하기 위한 밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.Further, the air supply pipe is characterized in that the valve for selectively blocking the high-pressure air flowing from the air inlet hole is provided when the pressure on the compressor side is higher than the pressure on the bearing member side.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 회전축의 오일밀봉장치를 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, an oil sealing device of a rotating shaft according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전축(21)의 오일밀봉장치를 개략적으로 도시한 것이다.Figure 2 schematically shows an oil sealing device of the rotating shaft 21 according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 터어빈 엔진에는 회전축(21)이 마련되고, 상기 회전축(21)에는 외주면에 블레이드(22a)가 형성된 압축기 임펠러(22)가 회전가능하게 결합되어 있다.Referring to the drawings, the turbine engine is provided with a rotating shaft 21, and the rotating shaft 21 is rotatably coupled to the compressor impeller 22 having a blade 22a formed on an outer circumferential surface thereof.

그리고, 상기 회전축(21)에서 상기 임펠러(22)의 중앙부에 근접한 위치에는 압축되는 공기가 다른 부위로 누설되지 않게 래버린스 밀봉부(23)가 형성되어 있다. 이것은 상기 회전축(21)의 외주면을 따라 환형으로 형성되고, 그 단부가 회전축 하우징부(28)에 접근하여 누설되는 공기가 상기 래버린스 밀봉부(23)와 회전축 하우징부(28) 사이의 틈새를 통과하면서 기체의 압력을 강하시켜 기체의 누설을 방지하는 역할을 한다.In addition, the labyrinth seal 23 is formed at a position close to the central portion of the impeller 22 in the rotation shaft 21 so that the compressed air does not leak to other portions. It is formed in an annular shape along the outer circumferential surface of the rotary shaft 21, and the air leaked by the end thereof approaching the rotary shaft housing portion 28 fills the gap between the labyrinth seal 23 and the rotary shaft housing portion 28. As it passes, it lowers the pressure of the gas to prevent leakage of the gas.

그리고, 상기 회전축(21) 상에는 베어링 부재(24)가 설치되어 회전축(21)을 회전가능하게 지지한다. 또한, 상기 베어링 부재(24)의 일측에는 베어링 부재(24)가 회전축(21)에 회전시 발생되는 마찰력으로 인하여 생기는 마찰열 등을 냉각시키고, 원할한 회전이 가능하도록 윤활 작용을 하기 위하여 오일을 주입할 수 있는 오일 주입관(25)이 설치된다. 이 오일은 상기 베어링 부재(24)의 윤활 작용을 원할하게 하기 위하여 오일 저장부(27)에 일시 머무르게 된다. 그리고, 부호 26은 압축기 하우징부(미도시)에 형성된 공기 토출구를 가리킨다.In addition, a bearing member 24 is installed on the rotation shaft 21 to rotatably support the rotation shaft 21. In addition, one side of the bearing member 24 cools the frictional heat generated due to the frictional force generated when the bearing member 24 rotates on the rotating shaft 21, and injects oil to lubricate a smooth rotation. The oil injection pipe 25 which can be installed is installed. This oil is temporarily suspended in the oil reservoir 27 to smooth the lubrication of the bearing member 24. Reference numeral 26 denotes an air discharge port formed in the compressor housing part (not shown).

여기서, 상기 회전축(21) 상에는 오일 차단부(200)가 설치된다.Here, the oil blocking unit 200 is installed on the rotation shaft 21.

즉, 상기 압축기 임펠러(22)에는 압축된 고압의 공기중 일부가 유입되도록 상기 공기 토출구(26)측에 공기 유입공(210)이 형성된다.That is, the air inlet 210 is formed in the air outlet 26 so that some of the compressed high pressure air is introduced into the compressor impeller 22.

그리고, 공기 유출공(220)이 상기 래버린스 밀봉부(23)와 근접하게 설치되는 회전축 하우징부(28)를 관통하여 상기 밀봉부(23)로 고압의 공기를 배출하도록 형성된다.In addition, the air outlet hole 220 is formed to discharge the high pressure air through the rotating shaft housing part 28 installed in close proximity to the labyrinth sealing part 23.

또한, 상기 공기 유입공(210)으로부터 유입되는 고압의 공기를 상기 공기 유출공(220)을 통하여 배출시키는 공기 통로부를 제공하기 위하여 상기 공기 유입공(210)과 공기 유출공(220)을 상호 연통시키는 공기 공급관(230)이 설치된다.In addition, the air inlet 210 and the air outlet 220 to communicate with each other to provide an air passage for discharging the high-pressure air flowing from the air inlet 210 through the air outlet 220. Air supply pipe 230 to be installed.

이때, 상기 공기 공급관(230)의 소정 부위에는 상기 베어링 부재(24) 측의 공기압보다 임펠러(22) 중앙부의 공기의 압력이 높을 경우에 공기의 유입을 선택적으로 차단하기 위하여 밸브 스프링으로 차폐되는 밸브(240)가 설치된다.At this time, the predetermined portion of the air supply pipe 230 is a valve that is shielded by a valve spring to selectively block the inflow of air when the air pressure of the central portion of the impeller 22 is higher than the air pressure of the bearing member 24 side 240 is installed.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 회전축(21)의 오일밀봉장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the action of the oil sealing device of the rotating shaft 21 according to the present invention configured as described above are as follows.

상기 회전축(21)이 회전함에 따라 임펠러(22)도 회전하게 된다. 이어서, 외부로부터 유입된 공기는 압축기 하우징부와 임펠러(22) 사이의 유로를 따라서 공기가 유동할 수 있는 경로가 축소되어 공기는 급속하게 압축되고, 이 압축된 공기는 공기 토출구(26)를 통하여 배출하게 된다.As the rotary shaft 21 rotates, the impeller 22 also rotates. Subsequently, the air introduced from the outside is reduced in the path through which air can flow along the flow path between the compressor housing part and the impeller 22, so that the air is rapidly compressed, and the compressed air is passed through the air discharge port 26. Will be discharged.

이때, 상기 회전축(21)의 외주면에는 래버린스 밀봉부(23)가 설치되며, 이것은 상기 회전축 하우징부(28)에 그 선단부가 근접하게 설치되므로 누설되는 공기가 틈새부를 지나면서 다단으로 압력 강하가 일어나 상기 임펠러(22)로부터 공기가 누설되는 것을 방지하게 된다.At this time, a labyrinth seal 23 is installed on the outer circumferential surface of the rotary shaft 21, and since the tip thereof is installed in close proximity to the rotary shaft housing portion 28, the leaked air passes through the gap and the pressure drop is increased in multiple stages. This prevents air from leaking from the impeller 22.

또한, 상기 회전축(21) 상에 회전가능하게 설치된 베어링 부재(24)는 오일 주입관(25)으로부터 주입되는 오일에 의하여 회전축(21)의 윤활 작용을 돕게 된다.In addition, the bearing member 24 rotatably installed on the rotation shaft 21 assists the lubrication of the rotation shaft 21 by the oil injected from the oil injection pipe 25.

여기서, 상기 임펠러(22) 측으로 유입되는 공기의 압력이 낮고, 베어링 부재(24)측에 가해지는 압력이 상대적으로 높을 경우에는 오일이 상기 래버린스 밀봉부(23) 측으로 유입될 가능성이 있으므로, 이러한 현상을 방지하기 위하여 오일 차단부(200)가 작동하게 된다.In this case, when the pressure of the air flowing into the impeller 22 side is low and the pressure applied to the bearing member 24 side is relatively high, oil may flow into the labyrinth sealing 23 side. In order to prevent the phenomenon, the oil blocking unit 200 is operated.

즉, 상기 임펠러(22)의 블레이드(22a)로부터 압축된 공기는 상기 공기 토출구(26)로 배출하게 되는데, 이 압축된 고압의 공기중 일부는 공기 토출구(26)와 연결된 공기 유입공(210)으로 유입된다.That is, the compressed air from the blade 22a of the impeller 22 is discharged to the air outlet 26, and some of the compressed high pressure air is air inlet 210 connected to the air outlet 26. Flows into.

이 공기는, 상기 공기 공급관(230)을 통하여 회전축 하우징부(28)를 따라서 공기 유출공(220)으로 배출되어 상기 래버린스 밀봉부(23)에 공급하게 된다. 이에 따라, 상기 베어링 부재(24)로 인한 공기압보다 높은 압력의 공기가 공급되므로 상기 베어링 부재(24)로부터 래버린스 밀봉부재(23)로 오일이 유입되는 것을 차단할 수가 있다.The air is discharged to the air outlet hole 220 along the rotating shaft housing part 28 through the air supply pipe 230 and supplied to the labyrinth sealing part 23. Accordingly, since the air having a pressure higher than the air pressure due to the bearing member 24 is supplied, it is possible to block oil from flowing into the labyrinth sealing member 23 from the bearing member 24.

그리고, 상기 임펠러(22) 중앙부측의 압력이 회전축(21)의 회전으로 인하여 베어링 부재(24)로 인한 압력보다 높을 경우에는 밸브(240)가 밸브 스프링에 의하여 상기 공기 유입공(210)으로 유입되는 고압의 공기를 차단하게 된다.In addition, when the pressure at the central portion of the impeller 22 is higher than the pressure caused by the bearing member 24 due to the rotation of the rotary shaft 21, the valve 240 flows into the air inlet hole 210 by a valve spring. To shut off the high pressure air.

이상의 설명에서와 같이 본 발명의 회전축의 오일 밀봉 장치는 압축기 임펠러의 공기 토출구측에 배출되는 고압의 공기중 일부를 유도하여 베어링 부재에 걸리는 압력에 대비하여 공급됨으로써, 베어링 부재에 공급되는 오일의 누출을 방지할 수 있다.As described above, the oil sealing device of the rotary shaft of the present invention induces a part of the high pressure air discharged to the air discharge port side of the compressor impeller and is supplied in preparation for the pressure applied to the bearing member, thereby leaking oil supplied to the bearing member. Can be prevented.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (3)

회전축;Rotation axis; 상기 회전축상에 설치되고, 외면을 따라 블레이드가 형성된 임펠러가 설치된 압축기;A compressor installed on the rotating shaft, the impeller having blades formed along an outer surface thereof; 상기 압축기의 근접한 위치의 회전축 외주면에 형성되어 기체가 누설되는 것을 방지하는 밀봉 부재;A sealing member formed on an outer circumferential surface of the rotating shaft at a position close to the compressor to prevent leakage of gas; 상기 회전축을 회전가능하게 지지하는 베어링 부재; 및A bearing member rotatably supporting the rotating shaft; And 상기 압축기로부터 압축된 고압의 공기 일부를 유도하여 상기 베어링 부재측으로 공급하는 오일 차단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전축의 오일밀봉장치.And an oil cut-off part for guiding a part of the compressed high-pressure air from the compressor and supplying the compressed air to the bearing member side. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 오일 차단부는 상기 압축기의 공기 토출구측에 형성되어 압축된 고압의 공기일부가 유입되는 공기 유입공과, 상기 밀봉 부재측에 형성되어 고압의 공기를 배출하는 공기 유출공과, 상기 공기 유입공 및 공기 유출공을 상호 연통시키는 공기 공급관을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전축의 오일밀봉장치.The oil cut-off part is formed at the air discharge port side of the compressor, the air inlet hole is a portion of the compressed high-pressure air inlet, the air outlet hole formed on the sealing member side to discharge the high-pressure air, the air inlet hole and air outlet An oil sealing device of a rotating shaft comprising an air supply pipe for communicating the ball with each other. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 공기 공급관에는 상기 압축기측의 압력이 베어링 부재측의 압력보다 높을 경우에는 상기 공기 유입공으로부터 유입되는 고압의 공기를 선택적으로 차단하기 위한 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 회전축의 오일밀봉장치.And a valve for selectively blocking the high-pressure air flowing from the air inlet when the air supply pipe is higher than the pressure on the bearing member side.
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