KR101855610B1 - Labyrinth seal, centrifugal compressor, and supercharger - Google Patents

Labyrinth seal, centrifugal compressor, and supercharger Download PDF

Info

Publication number
KR101855610B1
KR101855610B1 KR1020167032861A KR20167032861A KR101855610B1 KR 101855610 B1 KR101855610 B1 KR 101855610B1 KR 1020167032861 A KR1020167032861 A KR 1020167032861A KR 20167032861 A KR20167032861 A KR 20167032861A KR 101855610 B1 KR101855610 B1 KR 101855610B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
convex portion
minimum clearance
centrifugal compressor
labyrinth seal
seal
Prior art date
Application number
KR1020167032861A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160147916A (en
Inventor
유이치로 히라노
Original Assignee
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 filed Critical 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Publication of KR20160147916A publication Critical patent/KR20160147916A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101855610B1 publication Critical patent/KR101855610B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08Sealings
    • F04D29/083Sealings especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08Sealings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/284Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/584Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps cooling or heating the machine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/44Free-space packings
    • F16J15/447Labyrinth packings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/20Three-dimensional
    • F05D2250/29Three-dimensional machined; miscellaneous
    • F05D2250/294Three-dimensional machined; miscellaneous grooved

Abstract

원심 압축기에 사용되는 래버린스 시일은, 유체가 반경 방향으로 흐르는 날개차와, 상기 날개차의 배면측에 형성되는 정지 부재를 구비한다. 또, 상기 래버린스 시일은, 상기 날개차의 배면 상의 복수의 반경 방향 위치에 있어서 둘레 방향을 따라 각각 형성되는 복수의 제 1 볼록부와, 인접하는 상기 제 1 볼록부 간에 선단부가 침입하도록 상기 정지 부재에 둘레 방향을 따라 형성되는 복수의 제 2 볼록부를 구비한다. 상기 날개차의 상기 배면과 상기 정지 부재 사이에는, 상기 제 1 볼록부와 상기 제 2 볼록부 사이에 형성되는 복수의 최소 클리어런스부를 포함하는 래비린스상의 유로가 상기 반경 방향을 따라 형성되어 있다. 상기 제 1 볼록부와 상기 제 2 볼록부 사이에 형성되는 최소 클리어런스부를 통과하는 누출 흐름의 흐름 방향에 있어서, 상기 최소 클리어런스부의 상류측에 상기 정지 부재가 위치하고, 상기 최소 클리어런스부의 하류측에 상기 날개차의 상기 배면이 위치한다.The labyrinth seal used in the centrifugal compressor includes a bladed wheel in which the fluid flows in the radial direction and a stop member formed on the back side of the bladed wheel. The labyrinth seal may include a plurality of first convex portions each formed along the circumferential direction at a plurality of radial positions on the back surface of the vane wheel and a plurality of second convex portions formed between the first convex portions and the second convex portion, And a plurality of second convex portions formed along the circumferential direction on the member. A flow path on a labyrinth path including a plurality of minimum clearance portions formed between the first convex portion and the second convex portion is formed between the back surface of the vane wheel and the stop member along the radial direction. Wherein the stop member is located on the upstream side of the minimum clearance portion in the flow direction of the leakage flow passing through the minimum clearance portion formed between the first convex portion and the second convex portion, The backside of the car is located.

Description

래버린스 시일, 원심 압축기 및 과급기{LABYRINTH SEAL, CENTRIFUGAL COMPRESSOR, AND SUPERCHARGER}[0001] LABORRINTH SEAL, CENTRIFUGAL COMPRESSOR, AND SUPERCHARGER [0002]

본 개시는, 원심 압축기의 반경 방향으로 연장되는 래버린스 시일, 그리고 이것을 구비한 원심 압축기 및 과급기에 관한 것이다.The present disclosure relates to a labyrinth seal extending in the radial direction of a centrifugal compressor, and to a centrifugal compressor and a supercharger having the labyrinth seal.

일반적으로, 과급기의 원심 압축기는, 원심 압축기에 유입되는 공기를 날개차에 의해 승압시키도록 구성되어 있다. 원심 압축기에서 승압된 공기는 엔진 실린더에 유도되어 연소되고, 연소에 의해 발생한 고온 고압의 연소 가스는, 과급기의 터빈을 통과함으로써 터빈에 접속된 축을 회전시켜, 축의 타단측에 형성된 원심 압축기를 구동하도록 되어 있다.Generally, the centrifugal compressor of the supercharger is configured to pressurize the air introduced into the centrifugal compressor by the impeller. The high-temperature and high-pressure combustion gas generated by the combustion is passed through the turbine of the supercharger to rotate the shaft connected to the turbine to drive the centrifugal compressor formed at the other end of the shaft .

이와 같은 원심 압축기에 있어서는, 날개차를 포함하는 회전 부재와 베어링 케이싱을 포함하는 정지 (靜止) 부재 사이에 래버린스 시일이 형성되는 경우가 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 배기 터빈 과급기의 원심 압축기의 임펠러 배벽 (背壁) 에 배치된 래버린스 시일이 기재되어 있다. 이 구성에 있어서는, 임펠러를 통과할 때에 압축된 압축 유체의 임펠러의 배면측을 통한 누출 흐름을 억제하도록 되어 있다.In such a centrifugal compressor, a labyrinth seal may be formed between a rotating member including a bladed wheel and a stationary member including a bearing casing. For example, Patent Document 1 describes a labyrinth seal disposed on an impeller rear wall of a centrifugal compressor of an exhaust turbine turbocharger. In this configuration, the leakage flow of the compressed fluid compressed when passing through the impeller through the back side of the impeller is suppressed.

통상적으로 래버린스 시일은, 협애한 영역과 유체 팽창 영역이 교대로 형성된 구성을 갖는다. 이로써, 원심 압축기로부터의 유체의 누출량을 억제할 수 있다. 또, 래버린스 시일에서 누출되는 유체는 서서히 압력이 저하되기 때문에, 날개차 배면의 압력을 낮출 수 있다. 원심 압축기를 구비하는 과급기에 있어서는, 과급기의 터빈에 작용하는 유체력에 의해 터빈측에서 압축기측을 향하는 트러스트가 작용하는 경우가 있고, 이 경우, 날개차 배면의 압력을 낮추는 것은 트러스트 밸런스를 적절히 유지하는 관점에서 바람직하다.Typically, the labyrinth seal has a configuration in which a narrowed region and a fluid expansion region are alternately formed. Thereby, the leakage amount of the fluid from the centrifugal compressor can be suppressed. In addition, since the fluid leaking from the labyrinth seal gradually decreases in pressure, the pressure on the back surface of the vane car can be lowered. In the supercharger equipped with the centrifugal compressor, there is a case where a thrust acting from the turbine side toward the compressor side acts by the hydraulic force acting on the turbine of the turbocharger. In this case, lowering the pressure on the vane car rear surface maintains the thrust balance appropriately .

일본 공개특허공보 평11-247618호Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-247618

그러나, 상기한 바와 같은 래버린스 시일에 있어서는, 협애한 유로에 있어서의 유체 마찰에 의해 누출 흐름의 온도가 상승하여, 날개차로의 전열량이 증가한다. 날개차는 회전에 의해 높은 원심 응력이 작용하는 부품으로서, 전열량에 의해 온도가 상승하면, 크리프에 의해 파단될 가능성이 높아진다. 그 때문에, 시일성이 높고, 또한 날개차로의 전열력이 작은 래버린스 시일이 요구되고 있다.However, in the labyrinth seal as described above, the temperature of the leakage flow rises due to the fluid friction in the narrowed flow path, and the amount of heat transferred to the blade lane increases. The wing car is a component that acts by high centrifugal stress due to rotation. When the temperature rises due to the amount of heat, the possibility of creep rupture increases. For this reason, there is a demand for a labyrinth seal having a high sealing property and a small heat transfer capability as a wing lid.

이 점과 관련하여, 특허문헌 1 의 래버린스 시일에 있어서는, 스로틀 지점 (협애한 영역) 의 하류측에 소용돌이실을 형성하고, 스로틀 지점을 통과한 유체 중 일부를 소용돌이실 내에서 소용돌이 운동시키고 나서 나머지 유체에 합류시키도록 되어 있다. 이로써, 날개차측으로의 입열을 어느 정도 억제하도록 되어 있다.Regarding this point, in the labyrinth seal of Patent Document 1, a swirl chamber is formed on the downstream side of the throttle point (narrowed region), and a part of the fluid passing through the throttle point is swirled in the swirl chamber To join the remaining fluids. Thus, heat input to the blade side is suppressed to some extent.

그러나, 원심 압축기의 효율 향상의 관점에서 압력비가 높아지는 경향이 있기 때문에, 날개차측으로의 입열을 더욱 억제하는 것이 요망되고 있다.However, since the pressure ratio tends to increase from the viewpoint of improving the efficiency of the centrifugal compressor, it is desired to further suppress the heat input to the blade side.

상기 서술한 사정을 감안하여, 본 발명의 적어도 일 실시형태는, 래버린스 시일을 통과하는 유체에서 날개차로의 입열량을 저감시킬 수 있는 래버린스 시일, 그리고 이것을 구비한 원심 압축기 및 과급기를 제공하는 것을 목적으로 한다.In view of the above-described circumstances, at least one embodiment of the present invention provides a labyrinth seal capable of reducing the amount of heat input into a blade from a fluid passing through the labyrinth seal, and a centrifugal compressor and a supercharger having the same. .

(1) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 래버린스 시일은,(1) A labyrinth seal according to at least one embodiment of the present invention,

유체가 반경 방향으로 흐르는 날개차와, 상기 날개차의 배면측에 형성되는 정지 부재를 구비하는 원심 압축기에 사용되는 래버린스 시일로서,A labyrinth seal for use in a centrifugal compressor comprising a bladed wheel in which a fluid flows in a radial direction and a stop member formed on a back side of the bladed wheel,

상기 날개차의 배면 상의 복수의 반경 방향 위치에 있어서 둘레 방향을 따라 각각 형성되는 복수의 제 1 볼록부와,A plurality of first convex portions formed along the circumferential direction at a plurality of radial positions on the back surface of the vane car,

인접하는 상기 제 1 볼록부 간에 선단부가 침입하도록 상기 정지 부재에 둘레 방향을 따라 형성되는 복수의 제 2 볼록부를 구비하고,And a plurality of second convex portions formed along the circumferential direction on the stop member so that the front end portion enters between the adjacent first convex portions,

상기 날개차의 상기 배면과 상기 정지 부재 사이에는, 상기 제 1 볼록부와 상기 제 2 볼록부 사이에 형성되는 복수의 최소 클리어런스부를 포함하는 래비린스상의 유로가 상기 반경 방향을 따라 형성되어 있고,A flow path on a labyrinth path including a plurality of minimum clearance portions formed between the first convex portion and the second convex portion is formed between the rear surface of the vane wheel and the stop member along the radial direction,

상기 제 1 볼록부와 상기 제 2 볼록부 사이에 형성되는 최소 클리어런스부를 통과하는 누출 흐름의 흐름 방향에 있어서, 상기 최소 클리어런스부의 상류측에 상기 정지 부재가 위치하고, 상기 최소 클리어런스부의 하류측에 상기 날개차의 상기 배면이 위치하는 것을 특징으로 한다.Wherein the stop member is located on the upstream side of the minimum clearance portion in the flow direction of the leakage flow passing through the minimum clearance portion formed between the first convex portion and the second convex portion, And the rear surface of the vehicle is positioned.

본 발명자들이 예의 검토한 결과, 종래의 래버린스 시일에 있어서의 날개차로의 입열의 원인 중 하나가, 최소 클리어런스부를 통과한 유속이 높은 유체가 정지 부재측의 벽면에 충돌하여 이 벽면에 흐를 때, 날개차측에서 보아 상대 전온 (全溫) 이 높은 정지 부재의 벽면 근방의 유체를 수반하여 날개차측으로 이송하는 점에 있는 것을 알아냈다.As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have found that when one of the causes of heat input to the blade of a conventional labyrinth seal is that a fluid having a high flow velocity passing through the minimum clearance portion collides against the wall surface of the stationary member side, And that the fluid in the vicinity of the wall surface of the stationary member having a relatively high total temperature as viewed from the wing car side is conveyed to the wing car side.

상기 (1) 의 구성은, 본 발명자들에 의한 이 지견에 기초하여 착상된 것으로서, 최소 클리어런스부를 통과하는 누출 흐름의 흐름 방향에 있어서, 최소 클리어런스부의 상류측에 정지 부재가 위치하고, 또한 최소 클리어런스부의 하류측에 날개차의 배면이 위치하도록 되어 있다. 이 때문에, 최소 클리어런스부를 통과할 때에 가속된 유체는, 정지 부재측이 아니라 날개차의 배면에 충돌한 후, 날개차의 배면을 따라 흐른다. 따라서, 날개차측에서 보아 상대 전온이 높은 정지 부재의 벽면 근방의 유체가, 최소 클리어런스부를 통과한 유속이 높은 유체에 수반되어 날개차측으로 이송되는 사태를 억제할 수 있다. 따라서, 래버린스 시일을 통과하는 유체에서 날개차로의 입열량을 저감시켜, 날개차의 온도 상승을 억제할 수 있다.The construction of the above (1) is based on this finding by the present inventors, and is characterized in that the stop member is located on the upstream side of the minimum clearance portion in the flow direction of the leakage flow passing through the minimum clearance portion, And the rear surface of the vane car is positioned on the downstream side. Therefore, the fluid accelerated when passing through the minimum clearance portion flows along the back side of the impeller after colliding against the back side of the impeller, not on the stationary member side. Therefore, it is possible to suppress the situation that the fluid in the vicinity of the wall surface of the stationary member having a relatively high relative temperature from the wing car side is conveyed to the blade side with the fluid having the high flow velocity passing through the minimum clearance portion. Therefore, the amount of heat input into the blades from the fluid passing through the labyrinth seal can be reduced, and the temperature rise of the blades can be suppressed.

(2) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (1) 의 구성에 있어서, 상기 래버린스 시일은, 상기 날개차의 상기 배면과 상기 정지 부재 사이에서 반경 방향의 내측을 향하는 상기 누출 흐름을 시일하도록 구성되고, 상기 최소 클리어런스부는, 상기 제 1 볼록부의 선단 또는 상기 제 1 볼록부의 상기 반경 방향의 내측의 면과 상기 제 2 볼록부 사이에 형성된다.(2) In some embodiments, in the configuration (1), the labyrinth seal is configured to seal the leakage flow directed radially inward between the back surface of the vane wheel and the stop member And the minimum clearance portion is formed between a tip of the first convex portion or a radially inward surface of the first convex portion and the second convex portion.

상기 (2) 의 구성에 의하면, 반경 방향 내측을 향하는 누출 흐름을 시일하는 래버린스 시일에 있어서, 최소 클리어런스부의 하류측에 있어서 유체의 날개차 배면을 향하는 흐름을 실현할 수 있다. 이로써, 래버린스 시일을 통과하는 유체에서 날개차로의 입열량을 저감시켜, 날개차의 온도 상승을 억제할 수 있다.According to the structure (2), it is possible to realize a flow toward the rear side of the impeller of the fluid on the downstream side of the minimum clearance portion in the labyrinth seal for sealing the leakage flow toward the radially inward side. Thereby, the amount of heat input into the blade of the fluid passing through the labyrinth seal can be reduced, and the temperature rise of the blade wheel can be suppressed.

(3) 일 실시형태에서는, 상기 (2) 의 구성에 있어서, 상기 제 2 볼록부의 선단에는 시일 끝쪽이 형성되어 있고, 상기 최소 클리어런스부는, 상기 제 1 볼록부의 상기 반경 방향의 내측의 면과 상기 제 2 볼록부의 상기 시일 끝쪽 사이에 형성된다.(3) In one embodiment, in the configuration of (2), a seal end is formed at the tip of the second convex portion, and the minimum clearance portion is formed in the radially inner surface of the first convex portion, And between the seal end of the second convex portion.

상기 (3) 의 구성에 의하면, 정지 부재측의 제 2 볼록부에 시일 끝쪽을 형성하였으므로, 최소 클리어런스부의 하류측에 있어서, 최소 클리어런스부를 통과한 유체의 흐름으로부터 정지 부재의 벽면 (제 2 볼록부의 벽면) 이 멀어져 있다. 이 때문에, 최소 클리어런스부를 통과한 유속이 높은 유체에 수반되어 날개차측으로 이송되는 사태를 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 래버린스 시일을 통과하는 유체에서 날개차로의 입열량을 효과적으로 저감시켜, 날개차의 온도 상승을 보다 더 억제할 수 있다.According to the structure (3), since the seal end is formed in the second convex portion on the stationary member side, it is possible to prevent the flow of fluid passing through the minimum clearance portion on the downstream side of the minimum clearance portion, Wall) is remote. Therefore, it is possible to effectively suppress the situation in which the fluid is conveyed to the blade side with a fluid having a high flow velocity passing through the minimum clearance portion. Therefore, the amount of heat input into the blades from the fluid passing through the labyrinth seal can be effectively reduced, and the temperature rise of the blades can be further suppressed.

(4) 일 실시형태에서는, 상기 (3) 의 구성에 있어서, 상기 제 1 볼록부의 상기 반경 방향의 내측의 면은, 상기 원심 압축기의 축 방향을 따라 연장되는 시일면을 형성하고 있고, 상기 제 2 볼록부는, 상기 날개차의 상기 배면측 또한 상기 반경 방향의 외측을 향하여 상기 정지 부재로부터 돌출되어 형성되어 있다.(4) In one embodiment, in the configuration (3), the radially inner surface of the first convex portion forms a sealing surface extending along the axial direction of the centrifugal compressor, 2 convex portion is formed so as to protrude from the stationary member toward the rear side and the radially outer side of the vane car.

상기 (4) 의 구성에 의하면, 최소 클리어런스부의 클리어런스 폭 방향이 반경 방향을 따르고 있기 때문에, 날개차가 축 방향으로 어긋나도, 최소 클리어런스부의 클리어런스 폭은 영향을 잘 받지 않는다. 따라서, 날개차의 축 방향 위치의 어긋남에 의한 시일 성능 저하를 억제할 수 있다.According to the structure (4), since the clearance width direction of the minimum clearance portion is along the radial direction, the clearance width of the minimum clearance portion is not affected well even if the blades are shifted in the axial direction. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the seal performance due to the displacement of the axial position of the impeller.

(5) 다른 실시형태에서는, 상기 (2) 의 구성에 있어서, 상기 제 1 볼록부의 선단에는 시일 끝쪽이 형성되어 있고, 상기 최소 클리어런스부는, 상기 제 1 볼록부의 상기 시일 끝쪽과 상기 제 2 볼록부의 상기 반경 방향의 외측의 면 사이에 형성된다.(5) In another embodiment, in the structure of (2), a seal end is formed at the tip of the first convex portion, and the minimum clearance portion is formed at a position between the seal end of the first convex portion and the second convex portion And is formed between the radially outer surfaces.

상기 (5) 의 구성에 의하면, 날개차측의 제 1 볼록부의 시일 끝쪽과 정지 부재의 제 2 볼록부의 직경 방향 외측의 면 사이에 형성되는 최소 클리어런스부를 통과한 유체를, 날개차 배면을 향하게 할 수 있다. 이로써, 래버린스 시일을 통과하는 유체에서 날개차로의 입열량을 저감시켜, 날개차의 온도 상승을 억제할 수 있다.According to the configuration (5), the fluid that has passed through the minimum clearance portion formed between the seal end of the first convex portion on the blade side and the surface on the radially outer side of the second convex portion of the stop member can be directed toward the blade side have. Thereby, the amount of heat input into the blade of the fluid passing through the labyrinth seal can be reduced, and the temperature rise of the blade wheel can be suppressed.

(6) 일 실시형태에서는, 상기 (5) 의 구성에 있어서, 상기 제 1 볼록부의 선단에는 시일 끝쪽이 형성되어 있고, 상기 최소 클리어런스부는, 상기 제 1 볼록부의 상기 시일 끝쪽과 상기 제 2 볼록부의 상기 반경 방향의 외측의 면 사이에 형성된다.(6) In one embodiment, in the configuration of (5), a seal end is formed at the tip end of the first convex portion, and the minimum clearance portion is formed at a position between the seal end of the first convex portion and the second convex portion And is formed between the radially outer surfaces.

상기 (6) 의 구성에 의하면, 최소 클리어런스부의 클리어런스 폭 방향이 반경 방향을 따르고 있기 때문에, 날개차가 축 방향으로 어긋나도, 최소 클리어런스부의 클리어런스 폭은 영향을 잘 받지 않는다. 따라서, 날개차의 축 방향 위치의 어긋남에 의한 시일 성능 저하를 억제할 수 있다.According to the configuration of (6), since the clearance width direction of the minimum clearance portion is along the radial direction, the clearance width of the minimum clearance portion is not affected even if the blades are shifted in the axial direction. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the seal performance due to the displacement of the axial position of the impeller.

(7) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 원심 압축기는,(7) A centrifugal compressor according to at least one embodiment of the present invention,

유체가 반경 방향으로 흐르는 날개차와,A wing car in which the fluid flows in the radial direction,

상기 날개차의 배면측에 형성되는 정지 부재와,A stationary member formed on the back side of the vane car,

상기 날개차의 상기 배면과 상기 정지 부재 사이에 형성되는 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 구성에 기재된 래버린스 시일을 구비하는 것을 특징으로 한다.And a labyrinth seal according to any one of (1) to (6), which is formed between the back surface of the vane wheel and the stop member.

상기 (7) 의 구성에 의하면, 래버린스 시일을 통과하는 유체에서 날개차로의 입열량을 저감시켜, 날개차의 온도 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 날개차의 고온화에서 기인한 크리프 수명의 저하를 억제할 수 있고, 원심 압축기의 고압력비화를 실현하는 것이 가능해진다.According to the structure (7), the amount of heat input into the vane lane from the fluid passing through the labyrinth seal can be reduced, and the temperature rise of the vane wheel can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the creep life due to the high temperature of the impeller, and it is possible to realize the high pressure of the centrifugal compressor.

(8) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 과급기는,(8) The supercharger according to at least one embodiment of the present invention,

상기 (7) 의 구성에 기재된 원심 압축기를 포함하여 구성되고, 내연 기관으로의 흡기를 압축하기 위한 압축기와,A compressor for compressing the intake air into the internal combustion engine and including a centrifugal compressor described in (7) above;

내연 기관의 배기 가스에 의해 구동되어, 상기 압축기를 구동하도록 구성된 터빈을 구비한다.And a turbine driven by the exhaust gas of the internal combustion engine and configured to drive the compressor.

상기 (8) 의 구성에 의하면, 래버린스 시일을 통과하는 유체에서 날개차로의 입열량을 저감시킴으로써, 원심 압축기의 고압력비화가 실현 가능해지고, 과급기의 성능을 향상시킬 수 있다.According to the structure (8), by reducing the amount of heat input into the blades from the fluid passing through the labyrinth seal, the high pressure of the centrifugal compressor can be realized and the performance of the supercharger can be improved.

본 발명의 적어도 일 실시형태에 의하면, 래버린스 시일을 통과하는 유체에서 날개차로의 입열량을 저감시켜, 날개차의 온도 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 날개차의 고온화에서 기인한 크리프 수명의 저하를 억제할 수 있다.According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to reduce the amount of heat input into the blades from the fluid passing through the labyrinth seal, thereby suppressing the temperature rise of the blades. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the creep life due to the high temperature of the impeller.

도 1 은 일 실시형태에 관련된 과급기의 전체 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2a 는 일 실시형태에 관련된 래버린스 시일을 나타내는 도면으로서, 날개차의 배면 주변의 종단면도이다.
도 2b 는 도 2a 에 나타내는 날개차를 배면 (A 방향) 으로부터 본 평면도이다.
도 3 은 일 실시형태에 관련된 래버린스 시일을 나타내는 도면으로서, 날개차 및 정지 부재의 개략 단면도이다.
도 4 는 도 3 에 나타내는 래버린스 시일의 확대 단면도이다.
도 5 는 다른 실시형태에 관련된 래버린스 시일의 확대 단면도이다.
도 6 은 래버린스 시일에 있어서의 유동 해석 결과 중 자오면 내 유속 분포를 나타내는 도면이다.
도 7 은 래버린스 시일에 있어서의 유동 해석 결과 중 상대 전온 분포를 나타내는 도면이다.
1 is a cross-sectional view showing an entire configuration of a supercharger according to an embodiment.
FIG. 2A is a longitudinal sectional view showing a labyrinth seal according to an embodiment, which is a rear periphery of a wing car. FIG.
Fig. 2B is a plan view of the vane wheel shown in Fig. 2A as viewed from the back (A direction).
3 is a schematic cross-sectional view of a wing car and a stationary member, showing a labyrinth seal according to one embodiment.
4 is an enlarged cross-sectional view of the labyrinth seal shown in Fig.
5 is an enlarged cross-sectional view of a labyrinth seal according to another embodiment.
6 is a view showing the distribution of velocity in the meridional plane among the flow analysis results in the labyrinth seal.
Fig. 7 is a view showing the relative temperature distribution in the results of the flow analysis in the labyrinth seal. Fig.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 몇 가지의 실시형태에 대해 설명한다. 단, 실시형태로서 기재되어 있거나 또는 도면에 도시되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 본 발명의 범위를 이것에 한정하는 취지가 아니라, 단순한 설명예에 불과하다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements and the like of the constituent parts described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention but are merely illustrative examples.

처음에, 도 1 을 참조하여, 본 실시형태에 관련된 래버린스 시일 (10) 이 적용되는 과급기 (1) 에 대해 설명한다. 동 도면에 있어서, 구체적으로 래버린스 시일 (10) 은, 과급기 (1) 의 원심 압축기 (3) 에 적용되어 있다. 또한, 래버린스 시일 (10) 의 적용처는 도시되는 원심 압축기 (3) 에 한정되는 것이 아니라, 다른 형태의 원심 압축기에 사용되어도 된다.First, referring to Fig. 1, a turbocharger 1 to which a labyrinth seal 10 according to the present embodiment is applied will be described. Fig. In the figure, specifically, the labyrinth seal 10 is applied to the centrifugal compressor 3 of the turbocharger 1. Further, the application of the labyrinth seal 10 is not limited to the illustrated centrifugal compressor 3, but may be applied to other types of centrifugal compressors.

도 1 은 일 실시형태에 관련된 과급기 (1) 의 전체 구성을 나타내는 단면도 (종단면도) 로서, 일례로서 선박용의 배기 터빈 과급기를 나타내고 있다.1 is a cross-sectional view (vertical cross-sectional view) showing an overall configuration of a supercharger 1 according to one embodiment, and shows an exhaust turbine supercharger for a ship as an example.

동 도면에 나타내는 바와 같이, 일 실시형태에 관련된 과급기 (1) 는, 내연 기관 (예를 들어 선박용 디젤 기관) 으로부터의 배기 가스에 의해 구동되도록 구성된 축류 터빈 (이하, 터빈이라고 한다) (2) 과, 이 터빈 (2) 에 의해 구동되고, 내연 기관에 공급되는 흡기를 압축하도록 구성된 원심 압축기 (3) 를 구비한다.As shown in the figure, a turbocharger 1 (hereinafter referred to as a turbine) configured to be driven by an exhaust gas from an internal combustion engine (for example, a marine diesel engine) , And a centrifugal compressor (3) driven by the turbine (2) and configured to compress the intake air supplied to the internal combustion engine.

구체적인 구성예로서, 터빈 (2) 과 원심 압축기 (3) 사이에는 베어링대 (4) 가 형성되어 있다. 터빈 (2) 의 터빈 케이싱 (21) 과 베어링대 (4) 와 원심 압축기 (3) 의 압축기 케이싱 (31) 은, 체결 부재 (예를 들어 볼트) 등의 연결 수단에 의해 일체적으로 구성된다. 베어링대 (4) 에는, 트러스트 베어링 (41) 과, 래디얼 베어링 (42, 43) 이 수용되어 있다. 이들 트러스트 베어링 (41) 및 래디얼 베어링 (42, 43) 에 의해, 로터 (5) 가 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다. 로터 (5) 의 일단측에는 터빈 (2) 의 동익 (動翼) (24) 이 연결되어 있고, 타단측에는 원심 압축기 (3) 의 날개차 (32) 가 연결되어 있다.As a specific configuration example, a bearing stand 4 is formed between the turbine 2 and the centrifugal compressor 3. [ The turbine casing 21 of the turbine 2, the bearing stand 4 and the compressor casing 31 of the centrifugal compressor 3 are integrally constituted by connecting means such as fastening members (e.g., bolts). The thrust bearing 41 and the radial bearings 42 and 43 are accommodated in the bearing base 4. The thrust bearing 41 and the radial bearings 42 and 43 support the rotor 5 so as to freely rotate. The rotor 5 is connected to the rotor 24 of the turbine 2 at one end and connected to the blades 32 of the centrifugal compressor 3 at the other end.

터빈 (2) 은, 내연 기관 (도시 생략) 의 배기 가스에 의해 구동되어, 원심 압축기 (3) 를 구동하도록 구성된다. 구체적으로, 터빈 (2) 은, 로터 (5) (실제로는 로터 (5) 의 일단측) 와, 로터 (5) 의 외주에 심어 형성된 복수의 동익 (24) 과, 로터 (5) 및 동익 (24) 의 외주측에 형성된 터빈 케이싱 (21) 을 포함한다. 터빈 케이싱 (21) 을 포함하는 정지계 부재에 의해, 배기 가스가 흐르는 입구 통로 (27) 와 축 방향 통로 (28) 와 출구 통로 (29) 가, 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 순서대로 형성되어 있다. 축 방향 통로 (28) 는, 입구 통로 (27) 와 출구 통로 (29) 사이에 위치하고, 로터 (5) 의 회전축 (O) 을 따라 연장된다. 이 축 방향 통로에 동익 (24) 이 형성되어 있다. 또, 동익 (24) 의 입구측에는 터빈 노즐 (정익 (靜翼)) (25) 이 형성되어 있다.The turbine 2 is configured to be driven by the exhaust gas of an internal combustion engine (not shown) to drive the centrifugal compressor 3. Specifically, the turbine 2 includes a rotor 5 (actually one end side of the rotor 5), a plurality of rotor blades 24 formed in the outer periphery of the rotor 5, And a turbine casing 21 formed on an outer peripheral side of the turbine casing. The inlet passage 27 and the axial passage 28 and the outlet passage 29 through which the exhaust gas flows are formed in order in the flow direction of the exhaust gas by the stop member including the turbine casing 21 . The axial passage 28 is located between the inlet passage 27 and the outlet passage 29 and extends along the rotational axis O of the rotor 5. A rotor 24 is formed in the axial passage. A turbine nozzle (stator blade) 25 is formed at the inlet side of the rotor 24.

이 터빈 (2) 에 있어서는, 내연 기관으로부터의 배기 가스가 입구 통로 (27) 로부터 도입되고, 축 방향 통로 (28) 를 흐르는 배기 가스에 의해 동익 (24) 에 연결된 로터 (5) 가 회전하도록 되어 있다. 동익 (24) 을 통과한 배기 가스는, 출구 통로 (29) 를 통과하여 배출된다.In this turbine 2, the exhaust gas from the internal combustion engine is introduced from the inlet passage 27 and the rotor 5 connected to the rotor 24 is rotated by the exhaust gas flowing through the axial passage 28 have. The exhaust gas that has passed through the rotor 24 passes through the outlet passage 29 and is discharged.

원심 압축기 (3) 는, 내연 기관 (도시 생략) 으로의 흡기를 압축하도록 구성되고, 로터 (5) (실제로는 로터 (5) 의 타단측) 와, 로터 (5) 의 외주에 형성된 날개차 (32) 와, 로터 (5) 및 날개차 (32) 의 외주측에 형성된 압축기 케이싱 (31) 을 포함한다. 압축기 케이싱 (31) 을 포함하는 정지계 부재에 의해, 공기 입구 (37) 및 출구 스크롤 (38) 이 형성되어 있다. 공기 입구 (37) 와 출구 스크롤 (38) 사이에는, 공기의 흐름 방향 (원심 압축기 (3) 의 반경 방향) 에 있어서 순서대로 날개차 (32) 와 디퓨저 (36) 가 배치되어 있다. 날개차 (32) 는, 로터 (5) 의 외주에 고정된 원반상의 허브 (33) 와, 허브 (33) 에 고정되고, 그 허브 (33) 에 대하여 방사상으로 배열된 복수의 날개 (베인) (34) 를 갖는다. 이 날개차 (32) 에는, 유체 (여기서는 공기) 가 반경 방향으로 흐르도록 되어 있다. 또한, 도 1 에는 단단 (單段) 의 원심 압축기에 대해 예시하였지만, 다단의 원심 압축기여도 된다.The centrifugal compressor 3 is configured to compress intake air into an internal combustion engine (not shown), and includes a rotor 5 (actually the other end of the rotor 5) And a compressor casing 31 formed on the outer circumferential side of the rotor 5 and the blades 32. An air inlet (37) and an outlet scroll (38) are formed by a stop member including a compressor casing (31). Between the air inlet 37 and the outlet scroll 38, the impeller 32 and the diffuser 36 are arranged in this order in the air flow direction (radial direction of the centrifugal compressor 3). The wing car 32 includes a disk-shaped hub 33 fixed to the outer periphery of the rotor 5 and a plurality of vanes (not shown) fixed to the hub 33 and arranged radially with respect to the hub 33 34). A fluid (here, air) flows in the vane wheel 32 in the radial direction. 1 illustrates a single-stage centrifugal compressor, it may also be a multi-stage centrifugal compressor.

이 원심 압축기 (3) 에 있어서, 공기 입구 (37) 로부터 도입된 공기는, 날개차 (32), 디퓨저 (36) 및 출구 스크롤 (38) 을 통과할 때에 승압되도록 되어 있다. 원심 압축기 (3) 에서 압축된 공기의 대부분은, 내연 기관의 엔진 실린더에 유도되고, 연소·팽창 행정으로 피스톤을 압하하는 일을 실시한다. 여기서 발생한 고온 고압의 연소 가스는, 터빈 (2) 에 이송되고, 터빈 (2) 에 의해 동축 상의 원심 압축기 (3) 를 구동하도록 되어 있다.In the centrifugal compressor 3, the air introduced from the air inlet 37 is pressurized when it passes through the impeller 32, the diffuser 36, and the outlet scroll 38. Most of the air compressed in the centrifugal compressor (3) is guided to the engine cylinder of the internal combustion engine and performs the operation of pressing down the piston by the combustion / expansion stroke. The high-temperature and high-pressure combustion gas generated here is sent to the turbine 2, and is driven by the turbine 2 to drive the coaxial centrifugal compressor 3.

베어링대 (4) 에는, 윤활유 공급 통로 (44) 가 형성되어 있다. 윤활유 공급 통로 (44) 의 일단측은 윤활유 공급부 (예를 들어 오일 탱크 및 오일 펌프) 에 접속되어 있다. 윤활유 공급 통로 (44) 의 타단측은 복수로 분기되어 있고, 분기 단부 (端部) 는 트러스트 베어링 (41) 및 래디얼 베어링 (42, 43) 에 각각 접속되어 있다. 그리고, 윤활유 공급 통로 (44) 를 통하여, 트러스트 베어링 (41) 및 래디얼 베어링 (42, 43) 에 각각 윤활유가 공급되도록 되어 있다.A lubricant supply passage 44 is formed in the bearing base 4. One end side of the lubricating oil supply passage 44 is connected to a lubricating oil supply portion (for example, an oil tank and an oil pump). The other end side of the lubricating oil supply passage 44 is branched into a plurality of branches and the branched ends are connected to the thrust bearing 41 and the radial bearings 42 and 43, respectively. Lubricating oil is supplied to the thrust bearing 41 and the radial bearings 42, 43 through the lubricating oil supply passage 44, respectively.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 과급기 (1) 에 있어서, 원심 압축기 (3) 와 베어링대 (4) 사이에는, 래버린스 시일 (10) 이 형성되어 있다. 구체적으로는, 래버린스 시일 (10) 은, 날개차 (32) 와 날개차 (32) 에 대면하는 베어링대 (4) 의 정지 부재 (46) 사이를 시일하도록 구성되어 있다.In the supercharger 1 having such a construction as described above, a labyrinth seal 10 is formed between the centrifugal compressor 3 and the bearing base 4. Specifically, the labyrinth seal 10 is configured to seal between the bladed wheel 32 and the stationary member 46 of the bearing base 4 facing the bladed wheel 32. As shown in Fig.

이 래버린스 시일 (10) 에 의해, 주로, 베어링대 (4) 의 내부의 윤활유를 포함하는 공기가 원심 압축기 (3) 의 압축 공기에 혼입되는 것을 방지하고 있다. 베어링대 (4) 의 내부 공간에는, 윤활유가 비산된 미스트가 가득 차 있는 경우가 있다. 이 미스트가 원심 압축기 (3) 의 압축 공기에 혼입되는 것을 방지하기 위해, 날개차 (32) 를 통과한 고압의 압축 공기의 일부를, 래버린스 시일 (10) 을 통하여 날개차 (32) 의 배면에 흐르게 함으로써, 원심 압축기 (3) 의 압축 공기의 유로와 베어링대 (4) 의 내부 공간 사이를 시일하고 있다.This labyrinth seal 10 mainly prevents the air containing the lubricating oil inside the bearing bush 4 from being mixed into the compressed air of the centrifugal compressor 3. [ There may be a case where the mist space in which the lubricant is scattered is filled in the inner space of the bearing base 4. A part of the high-pressure compressed air that has passed through the impeller 32 is supplied to the rear surface of the impeller 32 through the labyrinth seal 10 in order to prevent the mist from being mixed into the compressed air of the centrifugal compressor 3. [ The space between the flow path of the compressed air in the centrifugal compressor 3 and the inner space of the bearing base 4 is sealed.

또, 과급기 (1) 에 있어서, 날개차 (32) 로부터의 토출 공기의 일부는 배면으로 돌아 들어가, 베어링대 (4) 의 내부 공간으로 새어 들어가는 경우가 있다. 이 경우, 날개차 (32) 의 배면은 높은 압력이 되고, 로터 (5) 의 회전축 (O) 의 방향에 있어서 날개차 (32) 에는 배면측에서 날개차 (32) 의 입구측을 향하는 높은 트러스트력이 작용한다. 이 높은 트러스트력은, 트러스트 베어링 (41) 의 대형화나 높은 마찰 손실로 이어질 가능성이 있다. 그 때문에, 트러스트 밸런스의 관점에서도, 래버린스 시일 (10) 에 의해 날개차 (32) 의 배면의 압력을 낮추는 것이 바람직한 경우도 있다.In the supercharger 1, part of the discharged air from the bladed wheel 32 may go back to the back surface and may leak into the internal space of the bearing base 4 in some cases. In this case, the rear surface of the bladed wheel 32 becomes a high pressure, and the bladed wheel 32, in the direction of the rotation axis O of the rotor 5, A force acts. This high thrust force may lead to enlargement of the thrust bearing 41 and high friction loss. Therefore, also from the viewpoint of the balance of the trust, it is preferable to lower the pressure of the back surface of the vane wheel 32 by the labyrinth seal 10. [

여기서, 도 2a 및 도 2b ∼ 도 5 를 참조하여, 본 실시형태에 관련된 래버린스 시일 (10) 에 대해, 상세하게 설명한다. 또한, 도 2a 는 일 실시형태에 관련된 래버린스 시일 (10) 을 나타내는 도면으로서, 날개차 (32) 의 배면 주변의 종단면도이다. 도 2b 는 도 2a 에 나타내는 날개차 (32) 를 배면 (A 방향) (35) 측에서 본 평면도이다. 도 3 은 일 실시형태에 관련된 래버린스 시일 (10) 을 나타내는 도면으로서, 날개차 (32) 및 정지 부재 (46) 의 개략 단면도이다. 도 4 및 도 5 는 각 실시형태에 있어서의 래버린스 시일 (10) 의 확대 단면도이다.Hereinafter, the labyrinth seal 10 according to the present embodiment will be described in detail with reference to Figs. 2A and 2B to 5. 2A is a longitudinal cross-sectional view of a rear surface of a vane wheel 32 showing a labyrinth seal 10 according to an embodiment. Fig. 2B is a plan view of the vane wheel 32 shown in Fig. 2A when viewed from the back (A direction) 35 side. 3 is a schematic cross-sectional view of a wing car 32 and a stop member 46, showing a labyrinth seal 10 according to one embodiment. 4 and 5 are enlarged cross-sectional views of the labyrinth seal 10 in each embodiment.

도 2a 및 도 2b ∼ 도 5 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 래버린스 시일 (10) 은, 유체 (예를 들어 공기) 가 반경 방향으로 흐르는 날개차 (32) 와, 날개차 (32) 의 배면 (35) 측에 형성되는 정지 부재 (46) 를 구비하는 원심 압축기에 사용된다. 이 래버린스 시일 (10) 은, 날개차 (32) 의 배면 (35) 과 정지 부재 (46) 사이를, 원심 압축기의 반경 방향에 있어서 시일하도록 되어 있다.As shown in Figs. 2A and 2B to 5, the labyrinth seal 10 according to this embodiment includes a blade 32 in which a fluid (e.g., air) flows in a radial direction, And a stop member 46 formed on the back surface 35 side of the centrifugal compressor. The labyrinth seal 10 seals the space between the back surface 35 of the bladed wheel 32 and the stop member 46 in the radial direction of the centrifugal compressor.

몇 가지의 실시형태에 있어서, 래버린스 시일 (10) 은, 날개차 (32) 의 배면 (35) 에 형성된 복수의 제 1 볼록부 (11) 와, 정지 부재 (46) 에 형성된 복수의 제 2 볼록부 (12) 를 포함하고 있다. 제 1 볼록부 (11) 와 제 2 볼록부 (12) 사이에는, 래비린스상의 유로 (15) 가 반경 방향을 따라 형성되어 있다.In some embodiments, the labyrinth seal 10 includes a plurality of first convex portions 11 formed on the back surface 35 of the vane wheel 32, and a plurality of second convex portions 11 formed on the stop member 46. [ And includes a convex portion 12. Between the first convex portion 11 and the second convex portion 12, a flow passage 15 in the form of a labyrinth is formed along the radial direction.

복수의 제 1 볼록부 (11) 는, 날개차 (32) 의 배면 (35) 상의 복수의 반경 방향 위치에 있어서 둘레 방향을 따라 각각 형성되어 있다. 예를 들어 도 2b 에 나타내는 바와 같이, 복수의 제 1 볼록부 (11) 는, 로터 (5) 의 회전축 (O) 을 중심으로 하여 환상 (環狀) 으로 복수 형성되어 있다. 즉, 복수의 제 1 볼록부 (11) 가 동심원 상에 형성되어 있다.The plurality of first convex portions 11 are formed along the circumferential direction at a plurality of radial positions on the back surface 35 of the vane wheel 32. [ For example, as shown in Fig. 2B, a plurality of first convex portions 11 are formed annularly around the rotational axis O of the rotor 5 as a center. That is, a plurality of first convex portions 11 are formed concentrically.

복수의 제 2 볼록부 (12) 는, 인접하는 제 1 볼록부 (11) 간에 선단부가 침입하도록 정지 부재 (46) 에 둘레 방향을 따라 형성되어 있다. 예를 들어, 복수의 제 2 볼록부 (12) 는, 도 2b 에 나타내는 복수의 제 1 볼록부 (11) 에 대응하도록, 로터 (5) 의 회전축 (O) 을 중심으로 하여 환상으로 복수 형성되어 있다. 즉, 복수의 제 2 볼록부 (12) 가 동심원 상에 형성되어 있다.The plurality of second convex portions 12 are formed along the circumferential direction on the stopper member 46 so that the front end portions enter between the adjacent first convex portions 11. [ For example, a plurality of second convex portions 12 are formed annularly around the rotational axis O of the rotor 5 so as to correspond to the plurality of first convex portions 11 shown in Fig. 2B have. That is, the plurality of second convex portions 12 are formed concentrically.

도 2a 및 도 2b ∼ 도 5 에 있어서는, 반경 방향에 있어서 이웃하는 2 개의 제 1 볼록부 (11) 의 사이에 1 개의 제 2 볼록부 (12) 가 배치된 구성, 즉 반경 방향에 있어서 제 1 볼록부 (11) 와 제 2 볼록부 (12) 가 1 개씩 교대로 배치된 구성에 대해 예시하고 있다. 단, 이웃하는 2 개의 제 1 볼록부 (11) 의 사이에 적어도 1 개의 제 2 볼록부 (12) 가 배치되어 있으면 되며, 예를 들어, 반경 방향에 있어서 이웃하는 2 개의 제 1 볼록부 (11) 의 사이에 2 개의 제 2 볼록부 (12) 가 배치되어 있어도 된다.2A and 2B to 5, there is shown a configuration in which one second convex portion 12 is disposed between two neighboring first convex portions 11 in the radial direction, that is, A configuration in which the convex portion 11 and the second convex portion 12 are alternately arranged one by one is illustrated. However, it is sufficient that at least one second convex portion 12 is disposed between two neighboring first convex portions 11, for example, two adjacent first convex portions 11 in the radial direction The two second convex portions 12 may be disposed between the two convex portions 12.

또, 도 2a 및 도 2b ∼ 도 5 에 있어서는, 날개차 (32) 의 배면 (35) 이, 로터 (5) 의 회전축 (O) 에 직교하도록 형성되어 있다. 이 경우, 복수의 제 1 볼록부 (11) 의 반경 방향에 있어서의 배열 방향, 및 복수의 제 2 볼록부 (12) 의 반경 방향에 있어서의 배열 방향은, 모두 로터 (5) 의 회전축 (O) 에 직교하는 방향으로 되어 있다. 단, 복수의 제 1 볼록부 (11) 또는 복수의 제 2 볼록부 (12) 의 배열 방향은, 회전축 (O) 에 직교하는 면에 대하여 경사진 방향이어도 된다. 예를 들어, 복수의 제 1 볼록부 (11) 또는 복수의 제 2 볼록부는, 반경 방향 외측에서 내측을 향함에 따라, 축 방향에 있어서 날개차 (32) 의 입구측에서 멀어지도록 경사진 방향을 따라 배열되어 있어도 된다.2A and 2B to 5, the rear surface 35 of the vane wheel 32 is formed so as to be perpendicular to the rotational axis O of the rotor 5. In this case, the arranging direction of the plurality of first convex portions 11 in the radial direction and the arranging direction of the plurality of second convex portions 12 in the radial direction are all set to be equal to the rotational axis O of the rotor 5 In the direction orthogonal to the direction of the arrow A. The arrangement direction of the plurality of first convex portions 11 or the plurality of second convex portions 12 may be inclined with respect to a plane perpendicular to the rotation axis O. [ For example, the plurality of first convex portions 11 or the plurality of second convex portions may be inclined in a direction inclined so as to be distant from the inlet side of the vane wheel 32 in the axial direction from the radially outer side toward the inner side Or may be arranged along the same direction.

상기 구성을 구비하는 래버린스 시일 (10) 에 있어서, 유로 (15) 를 통과하는 유체에서 날개차 (32) 로의 입열량을 저감시키는 것을 목적으로 하여, 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 이하의 지견이 얻어졌다.The inventors of the present invention have made intensive studies to reduce the amount of heat input into the vane wheel 32 from the fluid passing through the flow path 15 in the labyrinth seal 10 having the above configuration. .

본 발명자들은, 비교예로서 래버린스 시일 (50) 을 사용하여 유동 해석을 실시하고, 래버린스 시일 (50) 의 유로 (51) 내에 있어서의 유속 분포와 온도 분포를 산출하였다.The inventors of the present invention performed a flow analysis using a labyrinth seal 50 as a comparative example to calculate a flow velocity distribution and a temperature distribution in the flow path 51 of the labyrinth seal 50.

도 6 은 래버린스 시일 (50) 에 있어서의 유동 해석 결과 중 자오면 내 유속 분포를 나타내는 도면이다. 도 7 은 래버린스 시일 (50) 에 있어서의 유동 해석 결과 중 상대 전온 분포를 나타내는 도면이다. 또한, 비교예인 래버린스 시일 (50) 은, 도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같이, 날개차 (32) 의 배면측의 제 1 볼록부 (52) 와 정지 부재 (46) 의 제 2 볼록부 (53) 가 반경 방향으로 교대로 배치되어 있다. 또, 제 1 볼록부 (52) 와 제 2 볼록부 (53) 사이의 유로 (51) 는, 제 1 볼록부 (52) 의 반경 방향의 외측의 면과 제 2 볼록부 (53) 의 선단부 사이에 최소 클리어런스부 (54) 가 형성되어 있다.6 is a view showing the flow velocity distribution in the meridian plane among the flow analysis results in the labyrinth seal 50. Fig. 7 is a view showing the relative temperature distribution among the results of the flow analysis in the labyrinth seal 50. Fig. 6 and 7, the labyrinth seal 50 of the comparative example has the first convex portion 52 on the back side of the vane wheel 32 and the second convex portion 52 of the stop member 46 53 are arranged alternately in the radial direction. The flow path 51 between the first convex portion 52 and the second convex portion 53 is located between the radially outer surface of the first convex portion 52 and the front end portion of the second convex portion 53 A minimum clearance portion 54 is formed.

도 6 에 나타내는 바와 같이, 유로 (51) 내의 유속 분포는, 최소 클리어런스부 (54) 에 있어서 유속이 가장 높아져 있다. 최소 클리어런스부 (54) 의 하류측에는, 이웃하는 제 2 볼록부 (53) 의 사이와 제 1 볼록부 (52) 의 선단부에 의해 형성되는 팽창 영역 (55) 이 위치한다. 일반적으로는, 최소 클리어런스부 (54) 에 있어서 고유속이 된 유체는, 팽창 영역 (55) 에 있어서 급감속된다. 이것을 반복함으로써, 유체의 압력이 서서히 저하되어 가는 것이 알려져 있다. 그러나, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 실제로는 최소 클리어런스부 (54) 를 통과한 유속이 높은 유체는 정지 부재 (46) 측의 벽면 (56) 에 충돌하여, 날개차 (32) 측으로 되돌아오는 일부의 유로에 있어서는 유속이 비교적 높은 채이다.As shown in Fig. 6, the flow velocity distribution in the flow path 51 has the highest flow velocity at the minimum clearance portion 54. As shown in Fig. On the downstream side of the minimum clearance portion 54, an expansion region 55 formed by the space between the adjacent second convex portions 53 and the front end of the first convex portion 52 is located. In general, the fluid that is inherently fluidized in the minimum clearance portion 54 is rapidly decelerated in the expansion region 55. By repeating this, it is known that the pressure of the fluid gradually decreases. 6, the fluid having a high flow rate that has actually passed through the minimum clearance portion 54 collides against the wall surface 56 on the side of the stop member 46 and is returned to the side of the vane car 32 In the case of the flow path, the flow rate is relatively high.

한편, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 유로 (51) 내에 있어서 상대 전온이 비교적 높은 영역은 정지 부재 (46) 측에 존재한다. 그 이유는, 정지 부재 (46) 부근의 유체는 절대계에 있어서의 유속이 작고, 날개차 (32) 와 함께 회전하는 회전 좌표계에 있어서의 유속이 큰 점에서, 정지 부재 (46) 부근의 유체는, 회전 벽면측 (날개차 (32) 의 배면측) 의 유체에 대하여 상대 전온이 높아지기 때문이다.On the other hand, as shown in Fig. 7, a region where the relative temperature is relatively high in the flow path 51 is present on the side of the stationary member 46. [ This is because the fluid in the vicinity of the stop member 46 has a small flow velocity in the absolute system and a large flow velocity in the rotating coordinate system rotating together with the vane wheel 32, , And the relative temperature increases with respect to the fluid on the side of the rotating wall surface (the back surface side of the vane wheel 32).

여기서, 도 6 으로 되돌아와, 비교예에 있어서의 래버린스 시일 (50) 에서는, 유로 (51) 내에 있어서, 최소 클리어런스부 (54) 를 통과한 유속이 높은 유체가 정지 부재 (46) 측의 벽면 (56) 에 충돌하여, 날개차 (32) 측으로 되돌아오는 비교적 고유속의 유로가 존재한다. 그 때문에, 최소 클리어런스부 (54) 를 통과한 유속이 높은 유체가 정지 부재 (46) 측의 벽면 (56) 에 충돌하여 이 벽면 (56) 에 흐를 때, 날개차 (32) 측에서 보아 상대 전온이 높은 정지 부재 (46) 의 벽면 (56) 근방의 유체를 수반하여 날개차 (32) 측으로 이송하는 것을 생각할 수 있다. 본 발명자들은, 이것이 래버린스 시일 (50) 에 있어서의 날개차 (32) 로의 입열 증대의 원인 중 하나임을 알아냈다.6, in the labyrinth seal 50 in the comparative example, a fluid having a high flow velocity that has passed through the minimum clearance portion 54 in the flow path 51 is supplied to the wall surface of the stop member 46 side There is a flow of a relatively intrinsic velocity that collides with the impeller body 56 and returns to the impeller 32 side. Therefore, when a fluid having a high flow rate that has passed through the minimum clearance portion 54 collides against the wall surface 56 on the side of the stop member 46 and flows on the wall surface 56, It is conceivable that the fluid in the vicinity of the wall surface 56 of the high static member 46 is conveyed to the side of the blades 32. The inventors of the present invention have found that this is one of the causes of increase in heat input to the blades 32 in the labyrinth seal 50.

도 4 및 도 5 를 참조하여, 본 실시형태에 관련된 래버린스 시일 (10) 은, 본 발명자들에 의한 상기 서술한 지견에 기초하여 착상된 것으로서, 이하의 구성을 추가로 구비한다.4 and 5, the labyrinth seal 10 according to the present embodiment is conceived based on the above-described knowledge by the inventors of the present invention, and further has the following configuration.

몇 가지의 실시형태에 있어서, 날개차 (32) 의 배면 (35) 과 정지 부재 (46) 사이에는, 제 1 볼록부 (11) 와 제 2 볼록부 (12) 사이에 형성되는 복수의 최소 클리어런스부 (16) 를 포함하는 래비린스상의 유로 (15) 가 반경 방향을 따라 형성되어 있다.A plurality of minimum clearances formed between the first convex portion 11 and the second convex portion 12 are formed between the back surface 35 of the vane wheel 32 and the stop member 46. In this embodiment, And a flow path 15 on the labyrinth containing the part 16 is formed along the radial direction.

또, 제 1 볼록부 (11) 와 제 2 볼록부 (12) 사이에 형성되는 최소 클리어런스부 (16) 를 통과하는 누출 흐름의 흐름 방향에 있어서, 최소 클리어런스부 (16) 의 상류측에 정지 부재 (46) 가 위치하고, 최소 클리어런스부 (16) 의 하류측에 날개차 (32) 의 배면 (35) 이 위치한다.In the flow direction of the leakage flow passing through the minimum clearance portion 16 formed between the first convex portion 11 and the second convex portion 12, And the back surface 35 of the vane car 32 is positioned on the downstream side of the minimum clearance portion 16. [

상기 실시형태에서는, 최소 클리어런스부 (16) 를 통과하는 누출 흐름의 흐름 방향에 있어서, 최소 클리어런스부 (16) 의 상류측에 정지 부재 (46) 가 위치하고, 또한 최소 클리어런스부 (16) 의 하류측에 날개차 (32) 의 배면 (35) 이 위치하도록 되어 있다. 이 때문에, 최소 클리어런스부 (16) 를 통과할 때에 가속된 유체는, 정지 부재 (46) 측이 아니라 날개차 (32) 의 배면 (35) 에 충돌한 후, 날개차 (32) 의 배면 (35) 을 따라 흐른다. 따라서, 날개차 (32) 측에서 보아 상대 전온이 높은 정지 부재 (46) 의 벽면 근방의 유체가, 최소 클리어런스부 (16) 를 통과한 유속이 높은 유체에 수반되어 날개차 (32) 측으로 이송되는 사태를 억제할 수 있다. 따라서, 래버린스 시일 (10) 을 통과하는 유체에서 날개차 (32) 로의 입열량을 저감시켜, 날개차 (32) 의 온도 상승을 억제할 수 있다.The stop member 46 is located on the upstream side of the minimum clearance portion 16 and the downstream side of the minimum clearance portion 16 is located on the downstream side of the minimum clearance portion 16 in the flow direction of the leakage flow passing through the minimum clearance portion 16. [ The back surface 35 of the vane wheel 32 is positioned. The fluid accelerated at the time of passing through the minimum clearance portion 16 collides against the back surface 35 of the bladed wheel 32 and not the back surface 35 of the bladed wheel 32 ). The fluid in the vicinity of the wall surface of the static member 46 having a relatively high relative temperature from the side of the impeller 32 is conveyed to the side of the impeller 32 accompanied by the fluid having the high flow velocity passing through the minimum clearance portion 16 The situation can be suppressed. Therefore, the amount of heat input from the fluid passing through the labyrinth seal 10 to the vane wheel 32 can be reduced, and the temperature rise of the vane wheel 32 can be suppressed.

일 실시형태에 있어서, 래버린스 시일 (10) 은, 날개차 (32) 의 배면 (35) 과 정지 부재 (46) 사이를 반경 방향의 내측을 향하는 누출 흐름을 시일하도록 구성되고, 최소 클리어런스부 (16) 는, 제 1 볼록부 (11) 의 선단 또는 제 1 볼록부 (11) 의 반경 방향의 내측의 면과 제 2 볼록부 (12) 사이에 형성되어도 된다.In one embodiment, the labyrinth seal 10 is configured to seal radially inward leakage flow between the back 35 of the vane 32 and the stop 46, and the minimum clearance portion 16 may be formed between the tip end of the first convex portion 11 or the inside surface in the radial direction of the first convex portion 11 and the second convex portion 12.

상기 구성에 의하면, 반경 방향 내측을 향하는 누출 흐름을 시일하는 래버린스 시일 (10) 에 있어서, 최소 클리어런스부 (16) 의 하류측에 있어서 유체의 날개차 (32) 의 배면 (35) 을 향하는 흐름을 실현할 수 있다. 이로써, 래버린스 시일 (10) 을 통과하는 유체에서 날개차 (32) 로의 입열량을 저감시켜, 날개차 (32) 의 온도 상승을 억제할 수 있다.According to the above configuration, in the labyrinth seal 10 for sealing the leakage flow toward the radially inward direction, the flow toward the back surface 35 of the fluid blades 32 on the downstream side of the minimum clearance portion 16 Can be realized. Thereby, the amount of heat input from the fluid passing through the labyrinth seal 10 to the impeller 32 can be reduced, and the temperature rise of the impeller 32 can be suppressed.

구체적으로는, 도 4 및 도 5 에 도시되는 바와 같이, 유로 (15) 내를 유체가 반경 방향 외측에서 내측을 향하여 흐르는 경우, 제 1 볼록부 (11) 에 있어서의 반경 방향의 내측의 면 또는 이 면측의 선단 (끝쪽) 과, 제 2 볼록부 (12) 에 있어서의 반경 방향의 외측의 면 또는 이 면측의 선단 (끝쪽) 에 의해, 최소 클리어런스부 (16) 가 형성된다. 유체가 반경 방향 외측에서 내측을 향하여 흐르는 경우, 제 1 볼록부 (11) 에 있어서의 반경 방향의 내측의 면, 또는 제 2 볼록부 (12) 에 있어서의 반경 방향의 외측의 면을 따라 흐르는 유체는, 정지 부재 (46) 측에서 날개차 (32) 측을 향하여 흐른다. 그 때문에, 정지 부재 (46) 측에서 날개차 (32) 측을 향하여 흐르는 유로 상에 최소 클리어런스부 (16) 를 형성함으로써, 날개차 (32) 측에서 보아 상대 전온이 높은 정지 부재 (46) 의 벽면 근방의 유체가, 최소 클리어런스부 (16) 를 통과한 유속이 높은 유체에 수반되어 날개차 (32) 측으로 이송되는 사태를 억제할 수 있다.Specifically, as shown in Figs. 4 and 5, when the fluid flows from the radially outer side to the inner side in the flow path 15, the inner side in the radial direction of the first convex portion 11 The minimum clearance portion 16 is formed by the front end (end side) of this surface side and the radially outer surface or the front end (end side) of the second convex portion 12. When the fluid flows from the radially outer side to the inner side, the fluid flowing along the radially inner surface of the first convex portion 11 or the radially outer surface of the second convex portion 12 Flows toward the vane wheel 32 side from the stop member 46 side. Therefore, by forming the minimum clearance portion 16 on the flow path that flows from the stationary member 46 side toward the vane wheel 32, the minimum clearance portion 16 is formed on the flow path of the stationary member 46 having a relatively high relative- It is possible to suppress the situation that the fluid in the vicinity of the wall surface is conveyed to the side of the blade 32 accompanied by the fluid having a high flow velocity which has passed through the minimum clearance portion 16.

또한, 래버린스 시일 (10) 은, 유로 (15) 내를 유체가 반경 방향 내측에서 외측을 향하여 흐르도록 구성되어도 된다. 그 경우, 제 1 볼록부 (11) 에 있어서의 반경 방향의 외측의 면 또는 이 면측의 선단 (끝쪽) 과, 제 2 볼록부 (12) 에 있어서의 반경 방향의 내측의 면 또는 이 면측의 선단 (끝쪽) 에 의해, 최소 클리어런스부 (16) 가 형성된다.Further, the labyrinth seal 10 may be configured so that the fluid flows in the flow path 15 from the radially inner side to the outer side. In this case, the radially outer surface of the first convex portion 11 or the front end (end side) of the radially outer surface of the first convex portion 11 and the radially inner surface of the second convex portion 12, (End side), the minimum clearance portion 16 is formed.

다음으로, 도 4 및 도 5 에 나타내는 각 실시형태의 구체적인 구성에 대해 각각 설명한다.Next, the specific configurations of the embodiments shown in Figs. 4 and 5 will be described, respectively.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 일 실시형태에 있어서, 래버린스 시일 (10) 의 제 2 볼록부 (12) 의 선단에는 시일 끝쪽 (12a) 이 형성되어 있다. 또, 최소 클리어런스부 (16) 는, 제 1 볼록부 (11) 의 반경 방향의 내측의 면과 제 2 볼록부 (12) 의 시일 끝쪽 (12a) 사이에 형성된다.As shown in Fig. 4, in one embodiment, the seal end 12a is formed at the tip of the second convex portion 12 of the labyrinth seal 10. The minimum clearance portion 16 is formed between the inner surface in the radial direction of the first convex portion 11 and the seal end 12a of the second convex portion 12.

구체적 구성예로서, 제 1 볼록부 (11) 의 반경 방향의 내측의 면은, 축 방향을 따라 형성되어 있다. 또, 제 1 볼록부 (11) 의 반경 방향의 외측의 면은, 축 방향에 대하여 경사져 형성되어 있다. 그 때, 제 1 볼록부 (11) 의 반경 방향의 외측의 면은, 반경 방향 외측에서 내측을 향함에 따라, 축 방향에 있어서 날개차 (32) 의 입구측에서 멀어지는 방향으로 경사져 있어도 된다. 제 1 볼록부 (11) 는, 날개차 (32) 의 배면 (35) 측의 기부보다 정지 부재 (46) 측의 선단부 쪽이, 반경 방향에 있어서의 폭이 크게 되어 있다. 또, 제 1 볼록부 (11) 는, 반경 방향에 있어서의 모서리부에 R 이 부여되어 있어도 되고, 모서리부가 테이퍼상으로 모따기되어 있어도 된다. 이로써, 경량화의 관점에서 알루미늄 합금 등의 재료로 형성되는 경우, 내구성을 향상시킬 수 있다.As a specific example, the inner surface in the radial direction of the first convex portion 11 is formed along the axial direction. The radially outer surface of the first convex portion 11 is formed to be inclined with respect to the axial direction. At this time, the radially outward surface of the first convex portion 11 may be inclined in the direction away from the inlet side of the vane roller 32 in the axial direction as it goes inward from the radial direction. The width of the first convex portion 11 in the radial direction is larger at the distal end portion on the side of the stop member 46 than the base portion on the back surface 35 side of the vane wheel 32. [ The first convex portion 11 may be provided with an R portion at a corner portion in the radial direction, or the corner portion may be chamfered in a tapered shape. Thus, in the case of being made of a material such as an aluminum alloy from the viewpoint of weight reduction, durability can be improved.

한편, 제 2 볼록부 (12) 는, 반경 방향의 내측의 면 및 외측의 면이 모두 축 방향에 대하여 경사져 형성되어 있고, 이들 면이 서로 평행이다. 이 때, 제 2 볼록부 (12) 의 반경 방향의 내측의 면 및 외측의 면은, 반경 방향 외측에서 내측을 향함에 따라, 축 방향에 있어서 날개차 (32) 의 입구측에서 멀어지는 방향으로 경사져 있어도 된다. 또, 제 2 볼록부 (12) 도, 반경 방향에 있어서의 모서리부에 R 이 부여되어 있어도 되고, 모서리부가 테이퍼상으로 모따기되어 있어도 된다.On the other hand, both the inner and outer surfaces in the radial direction of the second convex portion 12 are inclined with respect to the axial direction, and these surfaces are parallel to each other. At this time, the radially inner side surface and the outer side surface of the second convex portion 12 are inclined in the direction away from the inlet side of the impeller 32 in the axial direction from the radially outer side toward the inner side . Also, the second convex portion 12 may be provided with an R portion at an edge portion in the radial direction, or the edge portion may be chamfered in a tapered shape.

상기 구성에 의하면, 정지 부재 (46) 측의 제 2 볼록부 (12) 에 시일 끝쪽 (12a) 을 형성하였으므로, 최소 클리어런스부 (16) 의 하류측에 있어서, 최소 클리어런스부 (16) 를 통과한 유체의 흐름으로부터 정지 부재 (46) 의 벽면 (제 2 볼록부 (12) 의 벽면) 이 멀어져 있다. 이 때문에, 최소 클리어런스부 (16) 를 통과한 유속이 높은 유체에 수반되어 날개차 (32) 측으로 이송되는 사태를 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 래버린스 시일 (10) 을 통과하는 유체에서 날개차 (32) 로의 입열량을 효과적으로 저감시켜, 날개차 (32) 의 온도 상승을 보다 더 억제할 수 있다.The seal end portion 12a is formed in the second convex portion 12 on the side of the stop member 46. The seal portion 12 is formed on the downstream side of the minimum clearance portion 16, The wall surface of the stop member 46 (the wall surface of the second convex portion 12) is away from the flow of the fluid. Therefore, it is possible to effectively suppress the situation in which the fluid that has passed through the minimum clearance portion 16 and is conveyed with a fluid having a high flow velocity is conveyed to the blade 32 side. Therefore, the amount of heat input from the fluid passing through the labyrinth seal 10 to the impeller 32 can be effectively reduced, and the temperature rise of the impeller 32 can be further suppressed.

이 경우, 제 1 볼록부 (11) 의 반경 방향의 내측의 면은, 원심 압축기의 축 방향 (예를 들어 도 1 에 나타내는 회전축 (O) 의 방향) 을 따라 연장되는 시일면을 형성하고 있다. 또, 제 2 볼록부 (12) 는, 날개차 (32) 의 배면 (35) 측 또한 반경 방향의 외측을 향하여 정지 부재 (46) 로부터 돌출되어 형성되어 있다.In this case, the inner surface in the radial direction of the first convex portion 11 forms a sealing surface extending along the axial direction of the centrifugal compressor (for example, the direction of the rotation axis O shown in Fig. 1). The second convex portion 12 is formed so as to protrude from the stop member 46 toward the outer side in the radial direction on the back surface 35 side of the vane car 32 as well.

상기 구성에 의하면, 최소 클리어런스부 (16) 의 클리어런스 폭 방향이 반경 방향을 따르고 있기 때문에, 날개차 (32) 가 축 방향으로 어긋나도, 최소 클리어런스부 (16) 의 클리어런스 폭은 영향을 잘 받지 않는다. 따라서, 날개차 (32) 의 축 방향 위치의 어긋남에 의한 시일 성능 저하를 억제할 수 있다.According to the above configuration, the clearance width direction of the minimum clearance portion 16 follows the radial direction. Therefore, even if the vane roller 32 deviates in the axial direction, the clearance width of the minimum clearance portion 16 is not affected well . Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the seal performance due to the displacement of the vane roller 32 in the axial direction.

도 7 에 나타내는 바와 같이, 다른 실시형태에 있어서, 래버린스 시일 (10) 의 제 1 볼록부 (11) 의 선단에는 시일 끝쪽 (11a) 이 형성되어 있다. 또, 최소 클리어런스부 (16) 는, 제 1 볼록부 (11) 의 시일 끝쪽 (11a) 과 제 2 볼록부 (12) 의 반경 방향의 외측의 면 사이에 형성되어 있다.As shown in Fig. 7, in another embodiment, a seal end 11a is formed at the tip of the first convex portion 11 of the labyrinth seal 10. The minimum clearance portion 16 is formed between the seal end 11a of the first convex portion 11 and a radially outer surface of the second convex portion 12.

구체적 구성예로서, 제 1 볼록부 (11) 의 반경 방향의 내측의 면, 및 제 1 볼록부 (11) 의 반경 방향의 외측의 면은, 축 방향에 대하여 경사져 형성되어 있다. 그 때, 제 1 볼록부 (11) 의 반경 방향의 내측의 면, 및 제 1 볼록부 (11) 의 반경 방향의 외측의 면은, 반경 방향 외측에서 내측을 향함에 따라, 축 방향에 있어서 날개차 (32) 의 입구측에서 멀어지는 방향으로 경사져 있어도 된다. 또, 제 1 볼록부 (11) 의 반경 방향의 내측의 면과 제 1 볼록부 (11) 의 반경 방향의 외측의 면의 경사 각도는 상이해도 된다. 이 경우, 제 1 볼록부 (11) 는, 날개차 (32) 의 배면 (35) 측의 기부보다 정지 부재 (46) 측의 선단부 쪽이, 반경 방향에 있어서의 폭이 크게 되어 있다. 또, 제 1 볼록부 (11) 는, 반경 방향에 있어서의 모서리부에 R 가 부여되어 있어도 되고, 모서리부가 테이퍼상으로 모따기되어 있어도 된다. 이로써, 경량화의 관점에서 알루미늄 합금 등의 재료로 형성되는 경우, 내구성을 향상시킬 수 있다.As a specific configuration, the inner surface in the radial direction of the first convex portion 11 and the outer surface in the radial direction of the first convex portion 11 are formed to be inclined with respect to the axial direction. At this time, the inner surface in the radial direction of the first convex portion 11 and the outer surface in the radial direction of the first convex portion 11, as viewed from the radially outer side toward the inner side, Or may be inclined in a direction away from the entrance side of the car 32. The inclination angle of the inner surface in the radial direction of the first convex portion 11 and the outer surface in the radial direction of the first convex portion 11 may be different from each other. In this case, the distal end of the first convex portion 11 on the side of the stop member 46 is wider in the radial direction than the base portion on the rear surface 35 side of the vane wheel 32. [ Further, the first convex portion 11 may be provided with R at a corner portion in the radial direction, or the corner portion may be chamfered in a tapered shape. Thus, in the case of being made of a material such as an aluminum alloy from the viewpoint of weight reduction, durability can be improved.

한편, 제 2 볼록부 (12) 는, 반경 방향의 내측의 면 및 외측의 면이 모두 축 방향을 따라 형성되어 있고, 이들 면이 서로 평행이다. 또, 제 2 볼록부 (12) 도, 반경 방향에 있어서의 모서리부에 R 이 부여되어 있어도 되고, 모서리부가 테이퍼상으로 모따기되어 있어도 된다.On the other hand, both the inner and outer surfaces in the radial direction of the second convex portion 12 are formed along the axial direction, and these surfaces are parallel to each other. Also, the second convex portion 12 may be provided with an R portion at an edge portion in the radial direction, or the edge portion may be chamfered in a tapered shape.

상기 구성에 의하면, 날개차 (32) 측의 제 1 볼록부 (11) 의 시일 끝쪽 (11a) 과 정지 부재 (46) 의 제 2 볼록부 (12) 의 직경 방향 외측의 면 사이에 형성되는 최소 클리어런스부 (16) 를 통과한 유체를, 날개차 (32) 의 배면 (35) 을 향하게 할 수 있다. 이로써, 래버린스 시일 (10) 을 통과하는 유체에서 날개차 (32) 로의 입열량을 저감시켜, 날개차 (32) 의 온도 상승을 억제할 수 있다.The minimum distance between the seal end 11a of the first convex portion 11 on the side of the vane wheel 32 and the radially outer surface of the second convex portion 12 of the stationary member 46 The fluid that has passed through the clearance portion 16 can be directed toward the back surface 35 of the vane wheel 32. [ Thereby, the amount of heat input from the fluid passing through the labyrinth seal 10 to the impeller 32 can be reduced, and the temperature rise of the impeller 32 can be suppressed.

이 경우, 제 1 볼록부 (11) 의 선단에는 시일 끝쪽 (11a) 이 형성되어 있고, 최소 클리어런스부 (16) 는, 제 1 볼록부 (11) 의 시일 끝쪽 (11a) 과 제 2 볼록부 (12) 의 반경 방향의 외측의 면 사이에 형성된다.In this case, the seal end 11a is formed at the tip end of the first convex portion 11, and the minimum clearance portion 16 is formed at the seal end 11a of the first convex portion 11 and the second convex portion 11b 12 in the radial direction.

상기 구성에 의하면, 최소 클리어런스부 (16) 의 클리어런스 폭 방향이 반경 방향을 따르고 있기 때문에, 날개차 (32) 가 축 방향으로 어긋나도, 최소 클리어런스부 (16) 의 클리어런스 폭은 영향을 잘 받지 않는다. 따라서, 날개차 (32) 의 축 방향 위치의 어긋남에 의한 시일 성능 저하를 억제할 수 있다.According to the above configuration, the clearance width direction of the minimum clearance portion 16 follows the radial direction. Therefore, even if the vane roller 32 deviates in the axial direction, the clearance width of the minimum clearance portion 16 is not affected well . Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the seal performance due to the displacement of the vane roller 32 in the axial direction.

상기 서술한 바와 같이, 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 래버린스 시일 (10) 에 의하면, 래버린스 시일 (10) 을 통과하는 유체에서 날개차 (32) 로의 입열량을 저감시켜, 날개차 (32) 의 온도 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 날개차 (32) 의 고온화에서 기인한 크리프 수명의 저하를 억제할 수 있다.As described above, according to the labyrinth seal 10 according to at least one embodiment of the present invention, the amount of heat input from the fluid passing through the labyrinth seal 10 to the impeller 32 is reduced, 32 can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the creep life due to the high temperature of the vane wheel 32. [

또, 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 원심 압축기에 의하면, 래버린스 시일 (10) 을 통과하는 유체에서 날개차 (32) 로의 입열량을 저감시켜, 날개차 (32) 의 온도 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 날개차 (32) 의 고온화에서 기인한 크리프 수명의 저하를 억제할 수 있고, 원심 압축기의 고압력비화를 실현하는 것이 가능해진다.According to the centrifugal compressor according to at least one embodiment of the present invention, the amount of heat input from the fluid passing through the labyrinth seal 10 to the impeller 32 is reduced, and the temperature rise of the impeller 32 is suppressed . Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the creep life due to the high temperature of the vane pulley 32, and it is possible to realize the high-pressure spark of the centrifugal compressor.

또한, 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 과급기 (1) 에 의하면, 래버린스 시일 (10) 을 통과하는 유체에서 날개차 (32) 로의 입열량을 저감시킴으로써, 원심 압축기의 고압력비화가 실현 가능해지고, 과급기 (1) 의 성능을 향상시킬 수 있다.Further, according to the supercharger 1 according to at least one embodiment of the present invention, by reducing the amount of heat input from the fluid passing through the labyrinth seal 10 to the impeller 32, the centrifugal compressor can realize a high- , The performance of the supercharger 1 can be improved.

본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되지는 않으며, 상기 서술한 실시형태에 변형을 부가한 형태나, 이들 형태를 적절히 조합한 형태도 포함한다.The present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes a form in which a modification is added to the above-described embodiment, and a form in which these forms are appropriately combined.

상기 실시형태에서는 일례로서, 래버린스 시일 (10) 이 과급기 (1) 에 있어서의 원심 압축기 (3) 에 적용된 경우에 대해 설명하였지만, 래버린스 시일 (10) 의 적용처는 과급기의 원심 압축기 (3) 에 한정되는 것이 아니며, 다른 원심 압축기에 사용되어도 된다.The labyrinth seal 10 is applied to the centrifugal compressor 3 in the turbocharger 1 but the application of the labyrinth seal 10 is not limited to the centrifugal compressor 3 of the turbocharger, But may be used for other centrifugal compressors.

또, 상기 실시형태에서는 일례로서, 원심 압축기의 적용처로서 과급기 (1) 에 대해 설명하였지만, 본 실시형태에 관련된 원심 압축기의 적용처는 이것에 한정되는 것은 아니다.In the above embodiment, the supercharger 1 has been described as an application of the centrifugal compressor. However, the application of the centrifugal compressor according to the present embodiment is not limited to this.

예를 들어,「반경 방향」,「어느 방향으로」,「어느 방향을 따라」,「평행」,「직교」,「중심」,「동심」혹은「동축」등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은 동일한 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리로 상대적으로 변위된 상태도 나타내는 것으로 한다.For example, an expression that represents a relative or absolute arrangement such as "radial", "in either direction", "along any direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" Not only strictly indicate such an arrangement but also a state of being displaced relative to an angle or a distance to the extent that the tolerance or the same function is obtained.

예를 들어,「동일」,「동등한」및「균질」등의 사물이 동등한 상태임을 나타내는 표현은, 엄밀하게 동등한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은 동일한 기능이 얻어지는 정도의 차이가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.For example, expressions indicating that objects such as " same ", " equivalent ", and " homogeneous " are equivalent represent not only strictly equivalent states, but also tolerances, .

예를 들어, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 효과가 얻어지는 범위에서, 요철부나 모따기부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.For example, the expression indicating a shape such as a square shape or a cylinder shape not only shows a shape such as a square shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also includes a concave portion and a chamfer portion in a range in which the same effect can be obtained And the like.

한편, 일 구성 요소를「구비한다」,「포함한다」, 또는「갖는다」라는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.On the other hand, the expression " comprises, " " including, " or " having " an element is not an exclusive expression excluding the presence of other elements.

1 : 과급기
2 : 터빈
3 : 원심 압축기
4 : 베어링대
5 : 로터
10 : 래버린스 시일
11 : 제 1 볼록부
11a, 12a : 시일 끝쪽
12 : 제 2 볼록부
15 : 유로
16 : 최소 클리어런스부
21 : 터빈 케이싱
24 : 동익
31 : 압축기 케이싱
32 : 날개차
33 : 허브
35 : 배면
41 : 트러스트 베어링
42 : 래디얼 베어링
43 : 래디얼 베어링
44 : 윤활유 공급 통로
46 : 정지 부재
50 : 래버린스 시일
51 : 유로
52 : 제 1 볼록부
53 : 제 2 볼록부
54 : 최소 클리어런스부
55 : 팽창 영역
56 : 벽면
O : 회전축
1: supercharger
2: Turbine
3: Centrifugal compressor
4: Bearing stand
5: Rotor
10: Labyrinth seal
11: first convex portion
11a, 12a: end of the seal
12: second convex portion
15: Euro
16: Minimum clearance part
21: Turbine casing
24: rotor
31: Compressor casing
32: Wing car
33: Hub
35: back face
41: Thrust bearing
42: Radial bearing
43: Radial bearing
44: Lubricant supply passage
46: stop member
50: labyrinth seal
51: Euro
52: first convex portion
53: second convex portion
54: minimum clearance part
55: Expansion area
56: Wall
O:

Claims (7)

날개차와, 상기 날개차의 배면측에 형성되는 정지 부재를 구비하는 원심 압축기에 사용되는 래버린스 시일로서,
상기 날개차의 배면 상의 둘레 방향을 따라 각각 형성되는 복수의 제 1 볼록부와,
인접하는 상기 제 1 볼록부 간에 선단부가 침입하도록 상기 정지 부재에 둘레 방향을 따라 형성되는 복수의 제 2 볼록부를 구비하고,
상기 날개차의 배면과 상기 정지 부재 사이에는, 상기 제 1 볼록부와 상기 제 2 볼록부 사이에 형성되는 복수의 최소 클리어런스부를 포함하는 래비린스상의 유로가 형성되어 있고,
상기 제 1 볼록부와 상기 제 2 볼록부 사이에 형성되는 최소 클리어런스부를 통과하는 흐름의 흐름 방향에 있어서, 상기 최소 클리어런스부의 상류측에 상기 정지 부재가 위치하고, 상기 최소 클리어런스부의 하류측에 상기 날개차의 상기 배면이 위치함과 함께,
상기 래버린스 시일은, 상기 날개차의 상기 배면과 상기 정지 부재 사이를 반경 방향의 내측을 향하는 상기 흐름을 시일하도록 구성되고,
상기 최소 클리어런스부는, 상기 제 1 볼록부의 선단과 상기 제 2 볼록부 사이, 또는 상기 제 1 볼록부와 상기 제 2 볼록부의 선단 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 래버린스 시일.
CLAIMS 1. A labyrinth seal used in a centrifugal compressor having a bladed wheel and a stationary member formed on the back side of the bladed wheel,
A plurality of first convex portions each formed along the circumferential direction on the back surface of the vane;
And a plurality of second convex portions formed along the circumferential direction on the stop member so that the front end portion enters between the adjacent first convex portions,
A flow path on a labyrinth having a plurality of minimum clearance portions formed between the first convex portion and the second convex portion is formed between the back surface of the vane wheel and the stop member,
Wherein the stop member is positioned on the upstream side of the minimum clearance portion in the flow direction of the flow passing through the minimum clearance portion formed between the first convex portion and the second convex portion, And the rear surface of the light-
Wherein the labyrinth seal is configured to seal the flow radially inward between the back surface of the vane car and the stop member,
Wherein the minimum clearance portion is formed between a tip end of the first convex portion and the second convex portion or between a tip end of the first convex portion and a tip end of the second convex portion.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 볼록부의 선단에는 시일 끝쪽이 형성되어 있고,
상기 최소 클리어런스부는, 상기 제 1 볼록부와 상기 제 2 볼록부의 상기 시일 끝쪽 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 래버린스 시일.
The method according to claim 1,
And a sealing end is formed at the tip of the second convex portion,
Wherein the minimum clearance portion is formed between the seal end of the first convex portion and the seal end of the second convex portion.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 볼록부는, 상기 원심 압축기의 축 방향을 따라 연장되는 시일면을 형성하고 있고,
상기 제 2 볼록부는, 상기 날개차의 상기 배면측 또한 상기 반경 방향의 외측을 향하여 상기 정지 부재로부터 돌출되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 래버린스 시일.
3. The method of claim 2,
Wherein the first convex portion forms a sealing surface extending along the axial direction of the centrifugal compressor,
And the second convex portion is formed so as to protrude from the stationary member toward the outer side in the radial direction as well as the back side of the vane car.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 볼록부의 선단에는 시일 끝쪽이 형성되어 있고,
상기 최소 클리어런스부는, 상기 제 1 볼록부의 상기 시일 끝쪽과 상기 제 2 볼록부 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 래버린스 시일.
The method according to claim 1,
A seal end is formed at the tip of the first convex portion,
Wherein the minimum clearance portion is formed between the seal end of the first convex portion and the second convex portion.
제 4 항에 있어서,
상기 제 2 볼록부의 상기 반경 방향의 외측의 면은, 상기 원심 압축기의 축 방향을 따라 연장되는 시일면을 형성하고 있고,
상기 제 1 볼록부는, 상기 정지 부재측 또한 상기 반경 방향의 내측을 향하여 상기 날개차의 상기 배면으로부터 돌출되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 래버린스 시일.
5. The method of claim 4,
The radially outward surface of the second convex portion forms a sealing surface extending along the axial direction of the centrifugal compressor,
Wherein the first convex portion is formed so as to protrude from the back surface of the vane car toward the stationary member side and also to the inside in the radial direction.
유체가 반경 방향으로 흐르는 날개차와,
상기 날개차의 배면측에 형성되는 정지 부재와,
상기 날개차의 상기 배면과 상기 정지 부재 사이에 형성되는 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 래버린스 시일을 구비하는 것을 특징으로 하는 원심 압축기.
A wing car in which the fluid flows in the radial direction,
A stationary member formed on the back side of the vane car,
The centrifugal compressor according to any one of claims 1 to 5, further comprising a labyrinth seal formed between the back surface of the vane wheel and the stop member.
제 6 항에 기재된 원심 압축기와,
내연 기관의 배기 가스에 의해 구동되어, 상기 원심 압축기를 구동하도록 구성된 터빈을 구비하는 것을 특징으로 하는 과급기.
A centrifugal compressor according to claim 6;
And a turbine driven by the exhaust gas of the internal combustion engine to drive the centrifugal compressor.
KR1020167032861A 2014-10-17 2015-08-18 Labyrinth seal, centrifugal compressor, and supercharger KR101855610B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014212559A JP6225092B2 (en) 2014-10-17 2014-10-17 Labyrinth seal, centrifugal compressor and turbocharger
JPJP-P-2014-212559 2014-10-17
PCT/JP2015/073128 WO2016059866A1 (en) 2014-10-17 2015-08-18 Labyrinth seal, centrifugal compressor, and supercharger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160147916A KR20160147916A (en) 2016-12-23
KR101855610B1 true KR101855610B1 (en) 2018-05-04

Family

ID=55746414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167032861A KR101855610B1 (en) 2014-10-17 2015-08-18 Labyrinth seal, centrifugal compressor, and supercharger

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6225092B2 (en)
KR (1) KR101855610B1 (en)
CN (1) CN108026938B (en)
WO (1) WO2016059866A1 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2508921B (en) * 2012-12-17 2018-08-08 Valeo Air Man Uk Limited A compressing device with thermal protection
GB2568715B (en) 2017-11-24 2020-02-26 Jaguar Land Rover Ltd Pump assembly with tortuous flow path
KR102033355B1 (en) * 2018-02-07 2019-10-17 엘지전자 주식회사 Small Size Turbo Compressor
DE102019203009A1 (en) * 2019-03-06 2020-09-10 Robert Bosch Gmbh compressor
CN110145479A (en) * 2019-05-23 2019-08-20 大连海事大学 A kind of electric compressor of included rotor cooling system
CN110671157A (en) * 2019-11-22 2020-01-10 东方电气集团东方汽轮机有限公司 Radial steam seal structure for radial turbine and radial turbine
KR20220065923A (en) * 2020-11-13 2022-05-23 엘지전자 주식회사 Compressor and Chiller including the same
US11873816B2 (en) * 2021-12-14 2024-01-16 Regi U.S., Inc. Rotary vane device with longitudinally extending seals
CN115450949B (en) * 2022-11-08 2023-04-25 中国核动力研究设计院 Supercritical carbon dioxide compressor and coaxial power generation system
CN115450950B (en) * 2022-11-08 2023-03-03 中国核动力研究设计院 Gas compressor and supercritical carbon dioxide power generation system
KR102643218B1 (en) * 2023-05-02 2024-03-04 윤홍태 Horizontal pump for semiconductor production

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011111923A (en) 2009-11-24 2011-06-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method for estimating life of centrifugal compressor impeller

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5337567B2 (en) * 1974-04-04 1978-10-09
US4773823A (en) * 1984-11-13 1988-09-27 Tolo, Inc. Centrifugal pump having improvements in seal life
JP2934530B2 (en) * 1991-06-14 1999-08-16 三菱重工業株式会社 Centrifugal compressor
DE4125763A1 (en) * 1991-08-03 1993-02-04 Man B & W Diesel Ag Dynamic stabilising of radial compressor impeller - using circumferential ribs to control movement of leakage flow
EP0924386B1 (en) 1997-12-23 2003-02-05 ABB Turbo Systems AG Method and device to seal off the space between a rotor and a stator
EP0961034B1 (en) * 1998-05-25 2003-09-03 ABB Turbo Systems AG Radial compressor
CN100491740C (en) * 2007-08-31 2009-05-27 清华大学 High temperature gas cooled reactor centrifugal type helium gas compressor of pebble bed

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011111923A (en) 2009-11-24 2011-06-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method for estimating life of centrifugal compressor impeller

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160147916A (en) 2016-12-23
WO2016059866A1 (en) 2016-04-21
CN108026938A (en) 2018-05-11
CN108026938B (en) 2019-12-24
JP6225092B2 (en) 2017-11-01
JP2016079904A (en) 2016-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101855610B1 (en) Labyrinth seal, centrifugal compressor, and supercharger
EP1930551B1 (en) Turbine section and corresponding gas turbine engine
EP1926915B1 (en) Stationary seal ring for a centrifugal compressor
CN102678191B (en) For bucket damper pin and the link block layout of turbine bucket
EP1957800B1 (en) Impeller for a centrifugal compressor
JP6309651B2 (en) Turbo machine
US10677287B2 (en) Bearing structure and turbocharger
US9103223B2 (en) Shaft sealing device and rotating machine comprising same
US20120163960A1 (en) Gas turbine engine and variable camber vane system
US10066639B2 (en) Compressor assembly having a vaneless space
KR101935646B1 (en) Axial flow turbine and supercharger
KR20150081342A (en) Centrifugal compressor, supercharger with same, and method for operating centrifugal compressor
US11585230B2 (en) Assembly for a turbomachine
CN114526264A (en) Variable guide vane assembly with bushing ring and biasing member
CN110050115B (en) Exhaust gas turbocharger
US10428670B2 (en) Ingestion seal
US20210102471A1 (en) Turbine and turbocharger
US9011083B2 (en) Seal arrangement for a gas turbine
RU2728549C1 (en) Aerodynamic profile of compressor
WO2018128609A1 (en) Seal assembly between a hot gas path and a rotor disc cavity
JP7455706B2 (en) pump equipment
US20170089210A1 (en) Seal arrangement for compressor or turbine section of gas turbine engine
WO2022029932A1 (en) Impeller for centrifugal compressor, and centrifugal compressor
US20220389936A1 (en) Impeller of centrifugal compressor, centrifugal compressor, and turbocharger
CN116420005A (en) Turbine blade for an aircraft turbine engine comprising a platform provided with a passage for the main flow exiting towards an exhaust chamber

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right