KR101873674B1 - Supercharger - Google Patents
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Abstract
회전축에 연결된 날개차를 갖는 원심 압축기와, 상기 회전축을 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 베어링을 수용하고, 또한 상기 날개차의 배면에 대향하는 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징에 형성되어 상기 베어링에 공급되는 윤활유를 저류시키도록 구성된 헤드 탱크와, 상기 날개차의 배면과 상기 베어링 하우징 사이에 형성되고, 환상의 래버린스 시일판 및 그 래버린스 시일판과 일체의 래버린스 핀을 포함하는 래버린스 시일과, 상기 헤드 탱크에 저류된 윤활유와 상기 래버린스 시일판 사이의 열 전달을 촉진시키도록 구성된 열 전달 촉진 수단을 구비한다. A centrifugal compressor having a bladed wheel connected to a rotating shaft, a bearing housing accommodating a bearing for supporting the rotating shaft so as to be freely rotatable, and opposed to a rear surface of the bladed wheel, A labyrinth seal formed between a back surface of the vane car and the bearing housing, the labyrinth seal including an annular labyrinth seal plate and a labyrinth seal plate integrally formed with the labyrinth seal plate; And heat transfer promoting means configured to promote heat transfer between the lubricant oil stored in the head tank and the labyrinth seal plate.
Description
본 개시는, 회전 중인 날개차의 온도 상승을 억제할 수 있는 과급기에 관한 것이다. The present disclosure relates to a supercharger capable of suppressing a temperature rise of a rotating vane car.
배기 터빈 과급기는 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스로 구동되는 배기 터빈의 동력으로 원심 압축기를 회전시켜, 내연 기관에 압축 공기를 이송하는 장치이다. 원심 압축기의 날개차에서 압축된 공기는 고온이 되고, 일부는 날개차의 배면측으로 돌아들어간다. 이것을 방지하기 위하여, 종래, 날개차의 배면과 베어링 하우징의 정지벽 사이에 래버린스 시일 등의 시일 부재를 형성하고 있다. The exhaust turbine turbocharger is a device for transferring compressed air to an internal combustion engine by rotating a centrifugal compressor by the power of an exhaust turbine driven by an exhaust gas discharged from an internal combustion engine. The compressed air in the centrifugal compressor blades becomes hot, and some of them return to the back side of the blades. In order to prevent this, a seal member such as a labyrinth seal is conventionally formed between the back surface of the vane car and the stop wall of the bearing housing.
래버린스 시일의 협애한 유로에서는, 누설 흐름은 베어링 하우징의 정지벽과 회전하는 날개차의 배면에 의해 강한 전단력을 받아 가열되고, 더욱 고온이 된다. 이로써, 래버린스 시일이 고온이 되고, 래버린스 시일의 열이 날개차에 전달되어, 날개차의 배면 온도가 상승한다. In the narrow passage of the labyrinth seal, the leakage flow is heated by a strong shearing force by the stop wall of the bearing housing and the rear surface of the rotating blades, and becomes higher in temperature. As a result, the labyrinth seal becomes hot, and the heat of the labyrinth seal is transferred to the blade wheel, thereby raising the temperature of the back surface of the blade wheel.
날개차의 재료로서, 저비용 및 양호한 절삭성에서 일반적으로 알루미늄 합금이 사용되고 있다. 그러나, 원심 압축기의 고압력비화가 진행되고 있는 현 상황에서는, 날개차의 배면 온도가 상승하고 있고, 날개차에는 회전에 의한 원심력이 가해짐으로써, 날개차의 크리프 변형이 진행될 우려가 있다. As the material of the wing car, aluminum alloy is generally used at low cost and good machinability. However, in the present situation in which the centrifugal compressor is under high pressure, the temperature of the back surface of the blades increases, and centrifugal force due to rotation is applied to the blades, which may cause creep deformation of the blades.
그래서, 종래, 운전 중에 날개차를 냉각시키기 위한 여러 가지의 제안이 이루어져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 날개차의 배면에 배치되는 컴프레서 임펠러측 실드 플레이트의 상부에 냉각용 윤활유를 분사하는 수단과, 컴프레서 임펠러측 실드 플레이트 배면에 형성된 냉각 공간에 냉각용 윤활유를 공급하는 구성이 개시되어 있다. Therefore, conventionally, various proposals have been made for cooling the blades during operation. For example, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2002-34870 discloses a structure in which a cooling lubricating oil is supplied to an upper portion of a compressor impeller-side shield plate disposed on the back surface of a vane car, and a cooling lubricating oil is supplied to a cooling space formed on a back surface of the compressor impeller- .
또, 특허문헌 2 에는, 날개차의 배면에 대향하는 베어링 하우징의 부위에 냉각수를 유통시키는 냉각수로를 원주 방향으로 형성한 구성이 개시되어 있다. Patent Document 2 discloses a configuration in which a cooling water passage for circulating cooling water is formed in a circumferential direction in a portion of a bearing housing opposed to a back surface of a vane car.
또한, 특허문헌 3 에는, 래버린스 시일에 냉각 공기를 공급하는 환상 (環狀) 공간을 형성한 구성이 개시되어 있다. Patent Document 3 discloses a configuration in which an annular space for supplying cooling air to a labyrinth seal is formed.
특허문헌 1 에 개시된 분사 수단으로는, 배기 터빈 과급기에 공급되는 냉각용 윤활유의 일부가 컴프레서 임펠러측 실드 플레이트의 상부에 분사될 뿐이고, 컴프레서 임펠러측 실드 플레이트의 상부를 충분히 냉각시키고자 한 경우, 다량의 냉각용 윤활유를 배기 터빈 과급기에 공급할 필요가 있다. In the injection means disclosed in Patent Document 1, when only a part of the cooling lubricating oil supplied to the exhaust turbine turbocharger is sprayed on the upper portion of the compressor impeller-side shield plate and the upper portion of the compressor impeller- It is necessary to supply the cooling lubricant to the exhaust turbine turbocharger.
또, 특허문헌 2 및 3 에 개시된 수단은, 베어링 하우징이나 래버린스 시일 에 냉각 공간을 형성하고, 또한 그 냉각 공간에 냉각수나 냉각 공기를 공급하기 위한 통로를 형성할 필요가 있다. 그 때문에, 베어링 하우징이나 래버린스 시일의 형상이 복잡해져, 배기 터빈 과급기의 제조가 고비용이 되는 문제가 있다. In the means disclosed in Patent Documents 2 and 3, it is necessary to form a cooling space in the bearing housing or the labyrinth seal, and to form a passage for supplying cooling water or cooling air to the cooling space. As a result, the shape of the bearing housing or the labyrinth seal becomes complicated, and the manufacturing of the exhaust turbine turbocharger becomes costly.
본 발명의 적어도 일 실시형태는, 이러한 종래 기술의 과제를 감안하여, 헤드 탱크에 일시 저류된 윤활유를 이용함으로써, 간이하고 또한 저비용의 수단으로, 날개차의 온도 상승을 방지하는 것을 목적으로 한다. At least one embodiment of the present invention aims to prevent the temperature rise of the impeller by means of a simple and low-cost means by using the lubricant temporarily stored in the head tank in view of the problems of the prior art.
(1) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 과급기는, (1) A supercharger according to at least one embodiment of the present invention,
회전축에 연결된 날개차를 갖는 원심 압축기와, A centrifugal compressor having a vane wheel connected to a rotating shaft,
상기 회전축을 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 베어링을 수용하고, 또한 상기 날개차의 배면에 대향하는 베어링 하우징과, A bearing housing accommodating a bearing for supporting the rotation shaft so as to be freely rotatable and opposed to a back surface of the vane;
상기 베어링 하우징에 형성되어 상기 베어링에 공급되는 윤활유를 저류시키도록 구성된 헤드 탱크와, A head tank formed in the bearing housing and configured to store a lubricating oil supplied to the bearing;
상기 날개차의 배면과 상기 베어링 하우징 사이에 형성되고, 환상의 래버린스 시일판 및 그 래버린스 시일판과 일체의 래버린스 핀을 포함하는 래버린스 시일과, A labyrinth seal formed between a back surface of the vane car and the bearing housing, the labyrinth seal including an annular labyrinth seal plate and a labyrinth seal plate integrally formed with the labyrinth seal plate,
상기 헤드 탱크에 저류된 윤활유와 상기 래버린스 시일판 사이의 열 전달을 촉진시키도록 구성된 열 전달 촉진 수단을 구비한다. And heat transfer promoting means configured to promote heat transfer between the lubricant oil stored in the head tank and the labyrinth seal plate.
상기 구성 (1) 에 의하면, 열 전달 촉진 수단에 의해 래버린스 시일판과 헤드 탱크에 저류된 윤활유 사이의 열 전달을 촉진시킬 수 있다. 헤드 탱크에는 일시적으로 다량의 윤활유가 저류되어 있고, 다량의 윤활유를 사용하여 래버린스 시일을 냉각시킬 수 있다. 그 때문에, 간이하고 또한 저비용의 수단으로, 래버린스 시일의 온도 상승을 억제할 수 있다. 이로써, 날개차의 온도 상승을 방지하고, 크리프 진전을 억제할 수 있다. According to the structure (1), heat transfer between the labyrinth seal plate and the lubricating oil stored in the head tank can be promoted by the heat transfer promoting means. A large amount of lubricating oil is temporarily stored in the head tank, and a large amount of lubricating oil can be used to cool the labyrinth seal. Therefore, the temperature rise of the labyrinth seal can be suppressed by a simple and low-cost means. Thus, the temperature rise of the blades can be prevented, and the creep progress can be suppressed.
여기서 말하는「헤드 탱크」란, 리세스, 공극, 통로와는 상이하게, 과급기의 베어링 등의 부위에 공급되어, 이들의 피냉각 부위를 냉각시키기에 충분한 양의 윤활유를 저류 가능한 용량을 갖는 것이다. The " head tank " as used herein has a capacity capable of storing a sufficient amount of lubricating oil to be supplied to parts such as bearings of the turbocharger, which are different from the recesses, air gaps and passages,
또, 헤드 탱크에 저류되는 윤활유와 래버린스 시일판 사이의 열 전달에 의해 래버린스 시일판을 냉각시키도록 하고 있기 때문에, 냉각수나 냉각 공기의 통로를 형성할 필요가 없다. 이 때문에, 간이하고 또한 저비용의 수단으로, 래버린스 시일 및 날개차의 온도 상승을 방지하고, 크리프 진전을 억제할 수 있다. In addition, since the labyrinth seal plate is cooled by the heat transfer between the lubricant oil stored in the head tank and the labyrinth seal plate, it is not necessary to form a passage for cooling water or cooling air. Therefore, it is possible to prevent the temperature of the labyrinth seal and the blades due to the simple and low-cost means from being raised, and to suppress creep propagation.
또한, 헤드 탱크를 갖고 있는 과급기이면, 대폭 설계 변경하는 일없이, 열 전달 촉진 수단을 용이하게 또한 저비용으로 형성할 수 있다. Further, in the case of a supercharger having a head tank, the heat transfer promoting means can be easily formed at a low cost without significantly changing the design.
(2) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 구성 (1) 에 있어서, (2) In some embodiments, in the above configuration (1)
상기 래버린스 시일판은 상기 헤드 탱크에 접함과 함께, The labyrinth seal plate contacts the head tank,
상기 열 전달 촉진 수단은, Wherein the heat transfer promoting means comprises:
상기 헤드 탱크의 내면에 형성된 요철부에 의해 구성되어 있다. And a concavo-convex portion formed on the inner surface of the head tank.
상기 구성 (2) 에 의하면, 헤드 탱크의 내면에 요철부를 형성함으로써, 래버린스 시일판이 접한 헤드 탱크의 표면적을 확대하여, 그 벽과 윤활유 사이의 열 전달을 촉진시킬 수 있다. 그 때문에, 간이하고 또한 저비용의 수단으로, 래버린스 시일 및 날개차의 온도 상승을 억제할 수 있고, 날개차의 크리프 진전을 억제할 수 있다. According to the structure (2), the surface area of the head tank contacted by the labyrinth seal plate can be enlarged by forming the concave-convex portion on the inner surface of the head tank, thereby promoting heat transfer between the wall and the lubricant. Therefore, the temperature rise of the labyrinth seal and the blades can be suppressed by the simple and low-cost means, and the creep progress of the blades can be suppressed.
(3) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 구성 (2) 에 있어서, (3) In some embodiments, in the above-mentioned configuration (2)
상기 요철부는, 병렬로 배치된 복수의 선상 돌기에 의해 구성되고, Wherein the concave-convex portion is constituted by a plurality of line-shaped projections disposed in parallel,
상기 복수의 선상 돌기는, 각각 수평 방향을 따라 연장되어 있다. The plurality of line-shaped projections each extend along a horizontal direction.
상기 구성 (3) 에 의하면, 요철부가 수평 방향으로 연장되는 선상 돌기에 의해 형성되어 있고, 유하되는 윤활유가 선상 돌기에 닿아 난류를 형성한다. 이로써, 윤활유가 교반되므로, 교반 효과에 의해 헤드 탱크의 벽과 윤활유 사이의 열 전달을 촉진시킬 수 있다. 그 때문에, 간이하고 또한 저비용의 수단으로, 래버린스 시일 및 날개차의 온도 상승을 억제할 수 있고, 날개차의 크리프 진전을 억제할 수 있다. According to the structure (3), the concavo-convex portion is formed by the line-shaped protrusions extending in the horizontal direction, and the lubricating oil to be lowered touches the line-shaped protrusions to form a turbulent flow. Thereby, since the lubricant is stirred, the heat transfer between the wall of the head tank and the lubricant can be promoted by the stirring effect. Therefore, the temperature rise of the labyrinth seal and the blades can be suppressed by the simple and low-cost means, and the creep progress of the blades can be suppressed.
(4) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 구성 (2) 에 있어서,(4) In some embodiments, in the configuration (2)
상기 요철부는, 병렬로 배치된 복수의 선상 돌기에 의해 구성되고, Wherein the concave-convex portion is constituted by a plurality of line-shaped projections disposed in parallel,
상기 복수의 선상 돌기는, 각각 상하 방향을 따라 연장되어 있다. The plurality of line-shaped protrusions extend in the vertical direction.
상기 구성 (4) 에 의하면, 요철부가 상하 방향으로 연장되는 선상 돌기에 의해 형성되어 있기 때문에, 윤활유는 선상 돌기를 따라 원활하게 유하될 수 있다. 그 때문에, 베어링 등에 대한 윤활유의 공급이 원활하게 실시된다. According to the structure (4), since the projections and depressions are formed by the line-shaped projections extending in the vertical direction, the lubricant can smoothly flow along the line-shaped projections. Therefore, lubricating oil is smoothly supplied to the bearing and the like.
(5) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 구성 (1) 에 있어서, (5) In some embodiments, in the above configuration (1)
상기 열 전달 촉진 수단은, Wherein the heat transfer promoting means comprises:
상기 래버린스 시일판과 일체로 형성되고, 상기 헤드 탱크의 내부로 돌출되어 윤활유와 접하는 방열부에 의해 구성되어 있다. And a heat radiating portion formed integrally with the labyrinth seal plate and protruding into the head tank and in contact with the lubricating oil.
상기 구성 (5) 에 의하면, 래버린스 시일판과 방열부 사이에서 열전도성을 높게 할 수 있고, 그 때문에, 래버린스 시일판과 윤활유 사이의 열 전달을 촉진시킬 수 있다. 이로써, 간이하고 또한 저비용의 수단으로, 래버린스 시일 및 날개차의 온도 상승을 억제할 수 있고, 날개차의 크리프 진전을 억제할 수 있다.According to the structure (5), the thermal conductivity between the labyrinth seal plate and the heat dissipating unit can be increased, thereby promoting heat transfer between the labyrinth seal plate and the lubricant. This makes it possible to suppress the temperature rise of the labyrinth seal and the bladed wheel by a simple and low-cost means, and to suppress the creep progress of the bladed wheel.
(6) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 구성 (1) ∼ (4) 중 어느 하나에 있어서, (6) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (4)
상기 헤드 탱크에 윤활유를 공급하기 위한 윤활유 공급관을 추가로 구비하고, Further comprising a lubricant supply pipe for supplying lubricant to the head tank,
상기 열 전달 촉진 수단은,Wherein the heat transfer promoting means comprises:
상기 헤드 탱크의 내부를 연장하는 상기 윤활유 공급관의 부분에 형성되고, 상기 헤드 탱크의 벽을 향하여 개구된 윤활유 공급구에 의해 구성되어 있다. And a lubricant supply port formed in a portion of the lubricant supply pipe extending inside the head tank and opened toward the wall of the head tank.
상기 구성 (6) 에 의하면, 윤활유 공급관으로부터 헤드 탱크 내에 공급되는 윤활유는, 래버린스 시일판이 접한 헤드 탱크의 벽에 충돌한다. 이 윤활유의 충돌류가 헤드 탱크의 벽의 표면에 형성된 윤활유의 온도 경계층을 파괴하기 때문에, 헤드 탱크의 벽과 윤활유 사이의 열 전달이 촉진된다. 그 때문에, 간이하고 또한 저비용의 수단으로, 래버린스 시일 및 날개차의 온도 상승을 가열을 억제할 수 있고, 날개차의 크리프 진전을 억제할 수 있다. According to the structure (6), the lubricating oil supplied from the lubricating oil supply pipe into the head tank collides with the wall of the head tank to which the labyrinth seal plate contacts. Since the impinging flow of the lubricant destroys the temperature boundary layer of the lubricant formed on the surface of the wall of the head tank, the heat transfer between the wall of the head tank and the lubricant is promoted. Therefore, heating can be suppressed by raising the temperature of the labyrinth seal and the blades by a simple and low-cost means, and the creep progress of the blades can be suppressed.
(7) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 과급기는,(7) The supercharger according to at least one embodiment of the present invention,
회전축에 연결된 날개차를 갖는 원심 압축기와, A centrifugal compressor having a vane wheel connected to a rotating shaft,
상기 회전축을 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 베어링을 수용하고, 또한 상기 날개차의 배면에 대향하는 베어링 하우징과, A bearing housing accommodating a bearing for supporting the rotation shaft so as to be freely rotatable and opposed to a back surface of the vane;
상기 베어링 하우징에 형성되어 상기 베어링에 공급되는 윤활유를 저류시키도록 구성된 헤드 탱크와, A head tank formed in the bearing housing and configured to store a lubricating oil supplied to the bearing;
상기 날개차의 배면과 상기 베어링 하우징 사이에 형성되고, 환상의 래버린스 시일판 및 그 래버린스 시일판과 일체의 래버린스 핀을 포함하는 래버린스 시일과, A labyrinth seal formed between a back surface of the vane car and the bearing housing, the labyrinth seal including an annular labyrinth seal plate and a labyrinth seal plate integrally formed with the labyrinth seal plate,
상기 베어링 하우징과 상기 래버린스 시일판 사이에 형성됨과 함께, 내부에 상기 래버린스 시일판을 따라 원호상으로 연장되는 원호상 공간이 형성되고, 적어도 일부가 헤드 탱크의 내부와 연통하는 확대부를 구비한다. And an enlarged portion which is formed between the bearing housing and the labyrinth seal plate and has an arc-shaped space extending in an arc shape along the labyrinth seal plate and at least a part of which communicates with the inside of the head tank .
상기 구성 (7) 에 의하면, 상기 확대부에 형성된 원호상 공간에 일시적으로 저류된 윤활유와 래버린스 시일판 사이에서의 열 전달 면적을 확대할 수 있으므로, 윤활유와 래버린스 시일판 간의 열 전달을 촉진시킬 수 있다. 그 때문에, 간이하고 또한 저비용의 수단으로, 래버린스 시일 및 날개차의 온도 상승을 억제할 수 있고, 날개차의 크리프 진전을 억제할 수 있다. According to the structure (7), since the heat transfer area between the lubricant oil temporarily stored in the arc-shaped space formed in the enlarged portion and the labyrinth seal plate can be enlarged, heat transfer between the lubricant and the labyrinth seal plate is promoted . Therefore, the temperature rise of the labyrinth seal and the blades can be suppressed by the simple and low-cost means, and the creep progress of the blades can be suppressed.
(8) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 구성 (7) 에 있어서,(8) In some embodiments, in the above configuration (7)
상기 베어링 하우징과 상기 래버린스 시일판 사이에 형성됨과 함께, 내부에 상기 래버린스 시일판을 따라 원호상으로 연장되는 원호상 공간이 형성되고, 적어도 일부가 헤드 탱크의 내부와 연통한다. An arc-shaped space extending in an arc shape along the labyrinth seal plate is formed in the inside of the bearing housing and the labyrinth seal plate, and at least a part of the arc-shaped space is communicated with the inside of the head tank.
상기 확대부는, 내부에 C 자 형상으로 연장되어 있는 원호상 공간이 형성되어 있다. The enlarged portion has an arc-shaped space extending in a C-shape inside.
상기 구성 (8) 에 의하면, 확대부를 C 자 형상으로 연장 형성함으로써, 윤활유와 래버린스 시일판 사이의 열 전달을 더욱 촉진시킬 수 있다. According to the constitution (8), by extending the enlarged portion in a C-shape, heat transfer between the lubricant and the labyrinth seal plate can be further promoted.
(9) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 구성 (7) 또는 (8) 에 있어서, (9) In some embodiments, in the configuration (7) or (8)
상기 헤드 탱크에 윤활유를 공급하기 위한 윤활유 공급관을 추가로 구비하고, Further comprising a lubricant supply pipe for supplying lubricant to the head tank,
상기 윤활유 공급관은, 상기 확대부에 접속되어 있다. The lubricating oil supply pipe is connected to the enlarged portion.
상기 구성 (9) 에 의하면, 외부로부터 비교적 저온의 윤활유가 확대부에 공급되므로, 윤활유에 의한 래버린스 시일판의 냉각 효과를 더욱 높일 수 있다. According to the structure (9), since the lubricating oil of a relatively low temperature is supplied from the outside to the enlarged portion, the cooling effect of the labyrinth seal plate by the lubricating oil can be further enhanced.
(10) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 구성 (7) ∼ (9) 중 어느 하나에 있어서, (10) In some embodiments, in any one of the constitutions (7) to (9)
상기 베어링 하우징에 형성되고, 상기 확대부와 상기 베어링 사이에 연장되는 연통로를 구비하고 있다. And a communication path formed in the bearing housing and extending between the enlarged portion and the bearing.
상기 구성 (10) 에 의하면, 상기 연통로를 형성함으로써, 확대부를 흐르는 윤활유의 유속을 항상 일정 이상으로 유지할 수 있다. 그 때문에, 원호상 공간을 흐르는 윤활유와 래버린스 시일판 사이의 열 전달을 촉진시킬 수 있고, 래버린스 시일판의 냉각 효과를 향상시킬 수 있다. According to the structure (10), by forming the communication path, the flow velocity of the lubricating oil flowing through the enlarged portion can always be maintained at a predetermined level or higher. Therefore, heat transfer between the lubricant flowing in the arc-shaped space and the labyrinth seal plate can be promoted, and the cooling effect of the labyrinth seal plate can be improved.
(11) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 구성 (7) 또는 (8) 에 있어서, (11) In some embodiments, in the configuration (7) or (8)
상기 확대부는, 상기 날개차의 배면에 대향하는 개구를 갖고, Wherein the enlarged portion has an opening facing the back surface of the vane car,
상기 래버린스 시일판은, 상기 확대부의 개구를 폐색하고 있다. The labyrinth seal plate covers the opening of the enlarged portion.
상기 구성 (11) 에 의하면, 확대부가 날개차의 배면에 대향하는 개구를 가짐으로써, 그 개구가 없는 경우와 비교하여 확대부의 가공을 용이하게 또한 저비용화할 수 있다. According to the structure (11), since the enlarged portion has the opening opposed to the back surface of the vane car, the enlarged portion can be easily processed at a lower cost as compared with the case where the opening is not provided.
또, 래버린스 시일판이 원호상 공간의 벽면을 형성하기 때문에, 래버린스 시일판이 윤활유와 직접 접촉하고, 래버린스 시일판과 윤활유 사이의 열 전달을 더욱 촉진시킬 수 있다. Further, since the labyrinth seal plate forms the wall surface of the arc-shaped space, the labyrinth seal plate is in direct contact with the lubricant oil, thereby further promoting the heat transfer between the labyrinth seal plate and the lubricant oil.
본 발명의 적어도 일 실시형태에 의하면, 간이하고 또한 저비용의 수단으로, 래버린스 시일의 온도 상승을 억제할 수 있다. 그 때문에, 날개차의 온도 상승을 억제할 수 있고, 날개차의 크리프 진전을 억제할 수 있다. According to at least one embodiment of the present invention, the temperature rise of the labyrinth seal can be suppressed by a simple and low-cost means. Therefore, the temperature rise of the impeller can be suppressed, and the creep progress of the impeller can be suppressed.
도 1 은 일 실시형태에 관련된 배기 터빈 과급기의 사시도이다.
도 2 는 일 실시형태에 관련된 열 전달 촉진 수단을 나타내는 종단면도이다.
도 3 은 일 실시형태에 관련된 열 전달 촉진 수단을 나타내는 종단면도이다.
도 4 는 일 실시형태에 관련된 열 전달 촉진 수단을 나타내는 종단면도이다.
도 5 는 일 실시형태에 관련된 열 전달 촉진 수단을 나타내는 종단면도이다.
도 6 은 일 실시형태에 관련된 열 전달 촉진 수단을 나타내는 종단면도이다.
도 7 은 도 6 중의 A-A 선을 따른 단면도이다.
도 8 은 일 실시형태에 관련된 열 전달 촉진 수단을 나타내는 종단면도이다.
도 9 는 도 8 중의 B-B 선을 따른 단면도이다.
도 10 은 일 실시형태에 관련된 열 전달 촉진 수단을 나타내는 일부 확대 단면도이다. 1 is a perspective view of an exhaust turbine supercharger according to one embodiment.
2 is a longitudinal sectional view showing a heat transfer promoting means according to one embodiment.
3 is a longitudinal sectional view showing the heat transfer promoting means according to one embodiment.
4 is a longitudinal sectional view showing the heat transfer promoting means according to one embodiment.
5 is a longitudinal sectional view showing a heat transfer promoting means according to an embodiment.
6 is a longitudinal sectional view showing a heat transfer promoting means according to one embodiment.
Fig. 7 is a cross-sectional view taken along line AA in Fig. 6. Fig.
8 is a longitudinal sectional view showing a heat transfer promoting means according to an embodiment.
Fig. 9 is a cross-sectional view taken along line BB in Fig. 8. Fig.
10 is a partially enlarged sectional view showing a heat transfer promoting means according to an embodiment;
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 몇 가지의 실시형태에 대해 설명한다. 단, 실시형태로서 기재되고 또는 도면에 나타내고 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 본 발명의 범위를 이것에 한정하는 취지가 아니며, 단순한 설명예에 지나지 않는다. 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 and are merely illustrative examples.
예를 들어,「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 거리로서 상대적으로 변위하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.For example, expressions representing relative or absolute arrangements such as "in any direction," "along any direction," "parallel," "orthogonal," "center," "concentric," or "coaxial" Not only the arrangement but also a state in which the tolerance or the relative displacement is obtained as an angle or a distance to the extent that the same function is obtained.
예를 들어,「동일」,「동등한」및「균질」등의 사물이 동등한 상태인 것을 나타내는 표현은, 엄밀하게 동등한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은 동일한 기능이 얻어지는 정도의 차가 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, 하나의 구성 요소를「갖춘다」,「지닌다」,「구비한다」,「포함한다」, 또는「갖는다」는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현이 아니다. On the other hand, the expression "having," "having," "having," "including," or "having" is not an exclusive expression excluding the existence of other elements.
본 발명을 선박용 배기 터빈 과급기에 적용한 일 실시형태를 도 1 및 도 2 에 기초하여 설명한다. 도 1 은 본 실시형태에 관련된 배기 터빈 과급기 (10) 의 전체 사시도이다. An embodiment in which the present invention is applied to a marine exhaust turbine turbocharger will be described with reference to Figs. 1 and 2. Fig. 1 is an overall perspective view of an
도 1 에 나타내는 바와 같이, 배기 터빈 과급기 (10) 는, 원심 압축기 (11), 베어링부 (12) 및 배기 터빈 (13) 으로 구성되어 있다. 1, the
원심 압축기 (11) 는, 컴프레서 하우징 (14) 과, 로터축 (16) 에 고정된 상태에서 컴프레서 하우징 (14) 내에 수용된 날개차 (18) 를 갖고, 날개차 (18) 는 방사상으로 형성된 복수의 날개 (18a) 를 갖고 있다. The centrifugal compressor (11) has a compressor housing (14) and a vane car (18) housed in the compressor housing (14) while being fixed to the rotor shaft (16) And has a
배기 터빈 (13) 은, 터빈 하우징 (20) 과, 로터축 (16) 에 고정된 상태에서 터빈 하우징 (20) 내에 수용된 터빈 디스크 (22) 를 갖고, 터빈 디스크 (22) 에는 방사상으로 복수의 터빈 날개 (23) 가 일체로 형성되어 있다. The
베어링부 (12) 는, 베어링 하우징 (24) 과, 베어링 하우징 (24) 의 내부에서 원심 압축기 (11) 측 및 배기 터빈 (13) 측의 2 개 지점에서 로터축 (16) 을 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 래디얼 베어링 (26) 과, 원심 압축기 (11) 측의 1 개 지점에서 로터축 (16) 을 지지하는 트러스트 베어링 (28) 을 갖고 있다. The bearing
컴프레서 하우징 (14) 은, 로터축 (16) 의 축선 상에 개구되는 입구 개구 (14a) 와, 외주면에서 접선 방향으로 개구되는 출구 개구를 갖는 출구 케이싱 (14b) 을 갖고 있다. The
터빈 하우징 (20) 은, 접선 방향으로 개구되는 입구 개구를 갖는 입구 케이싱 (20a) 과, 로터축 (16) 의 축선 상에 개구되는 출구 개구 (20b) 를 갖고 있다.The
입구 케이싱 (20a) 의 입구 개구로부터 유입된 배기 가스 (e) 는 터빈 디스크 (22) 및 로터축 (16) 을 회전시키고, 출구 개구 (20b) 로부터 유출된다. The exhaust gas e introduced from the inlet opening of the
로터축 (16) 의 회전에 의해 날개차 (18) 가 회전하고, 날개차 (18) 의 회전에 의해 입구 개구 (14a) 로부터 공기 (a) 가 흡인되고 압축되어 출구 케이싱 (14b) 의 출구 개구로부터 토출된다. The
로터축 (16) 보다 상방의 베어링 하우징 (24) 의 상측의 부분에, 윤활유를 일시 저류시키도록 구성된 헤드 탱크 (30) 가 일체로 형성되어 있다. 헤드 탱크 (30) 의 상벽에는 윤활유 공급관 (32) 이 접속되어 있다. 예를 들어, 배기 터빈 과급기 (10) 의 외부에, 내연 기관 본체 (도시 생략) 및 배기 터빈 과급기 (10) 에 공급하는 윤활유를 저류시키는 윤활유 저류조 (도시 생략) 가 형성되고, 그 윤활유 저류조로부터 급유 계통을 통하여 그 내연 기관 본체 및 배기 터빈 과급기 (10) 에 윤활유가 공급된다. 배기 터빈 과급기 (10) 에 공급되는 윤활유는, 윤활유 공급관 (32) 을 통하여 헤드 탱크 (30) 에 공급되고, 헤드 탱크 (30) 에 일시 저류된다. A
헤드 탱크 (30) 의 바닥부에는 윤활유 통로 (34) 가 접속되어 있다. 윤활유 통로 (34) 는 래디얼 베어링 (26) 및 트러스트 베어링 (28) 을 통과하여, 베어링 하우징 (24) 의 바닥부에 형성된 오일 고임부 (도시 생략) 에 연통되어 있다.A lubricating
헤드 탱크 (30) 의 바닥벽에 형성된 개구 (30a) (도 2 참조) 를 통하여 윤활유 통로 (34) 에 유하된 윤활유 (r) 는 래디얼 베어링 (26) 및 트러스트 베어링 (28) 을 통과하여, 이들 베어링의 윤활에 제공한 후 상기 오일 고임부에 유하된다. 그 오일 고임부에 유하된 윤활유는 출구 배관 (36) 으로부터 상기 윤활유 저류조로 되돌려지고, 그 후 냉각 등의 처리를 하여 순환 사용된다. 따라서, 헤드 탱크 (30) 에 윤활유 (r) 가 일시적으로 저류된다는 것은, 윤활유 (r) 가 유동하고 있는 상태도 포함하는 것으로 한다. The lubricating oil r that has fallen into the lubricating
헤드 탱크 (30) 는, 래디얼 베어링 (26) 및 트러스트 베어링 (28) 등의 부위에 공급되고, 이들의 피냉각 부위를 냉각시키기에 충분한 양의 윤활유를 저류 가능한 용량, 예를 들어, 1 ∼ 90 리터 (ℓ) 의 용량을 갖고 있다. The
다음으로, 도 2 에 기초하여, 원심 압축기 (11) 및 헤드 탱크 (30) 부근의 구성을 설명한다. Next, a configuration in the vicinity of the
날개차 (18) 의 허브의 외주면에는 복수의 날개 (18a) 가 방사상으로 돌출 형성되어 있다. 날개차 (18) 의 회전에 의해 입구 개구 (14a) 로부터 유입된 공기 (a) 는, 날개 (18a) 간을 통과하여 압축된 후, 날개 (18a) 보다 하류측의 유로에 형성된 디퓨저 날개 (도시 생략) 에 의해 감속되고, 흐름의 동압이 정압의 상승으로 변환된다. A plurality of
이렇게 하여 고압이 된 공기 (a) 는 출구 케이싱 (14b) 의 출구 개구로부터 토출되고, 연소용 공기로서 상기 내연 기관 본체에 공급된다. The high-pressure air (a) is discharged from the outlet opening of the
베어링 하우징 (24) 은, 날개차 (18) 의 배면 (18b) 과 간극을 갖고 대향하는 환상의 격벽을 갖고, 로터축 (16) 은 격벽을 관통하고 있다. 헤드 탱크 (30) 는 날개차 (18) 와 인접하여 배치되어 있고, 날개차 (18) 측의 헤드 탱크 (30) 의 벽 (30b) 은, 베어링 하우징 (24) 의 환상의 격벽의 일부를 구성하고 있다. The bearing
베어링 하우징 (24) 의 격벽과 날개차 (18) 사이에는, 래버린스 시일 (40) 이 배치되어 있다. 래버린스 시일 (40) 은, 협애한 래버린스 유로 (fc) 를 형성하고, 베어링 하우징 (24) 의 격벽과 날개차 (18) 간에 유입되는 누설 흐름을 억제한다. A labyrinth seal (40) is disposed between the partition wall of the bearing housing (24) and the impeller (18). The
래버린스 시일 (40) 은, 날개차 (18) 의 배면 (18b) 의 둘레 가장자리부에 배치된 래버린스 핀 (44) 을 갖는다. 래버린스 핀 (44) 은, 예를 들어, 날개차 (18) 의 배면 (18b) 의 둘레 가장자리부에 일체로 형성되고, 직경 방향으로 서로 이간되는 복수의 환상의 돌기에 의해 구성되어 있다. The
또, 래버린스 시일 (40) 은 환상의 래버린스 시일판 (42) 을 갖고 있다. 래버린스 시일판 (42) 은, 그 배면이 헤드 탱크 (30) 의 벽 (30b) 을 포함하는 베어링 하우징 (24) 의 격벽에 밀착한 상태에서, 베어링 하우징 (24) 의 격벽에 고정되어 있다. The
래버린스 시일판 (42) 에는, 래버린스 핀 (46) 이 일체로 형성되어 있다. 래버린스 핀 (46) 은, 반경 방향으로 서로 이간되는 복수의 환상 돌기에 의해 구성되고, 래버린스 핀 (44) 과의 사이에 협애한 래버린스 유로 (fc) 를 형성하고 있다. In the
또한, 래버린스 시일판 (42) 이 고정된 헤드 탱크 (30) 의 벽 (30b) 의 내면에, 헤드 탱크 (30) 에 일시 저류된 윤활유 (r) 와의 접촉 면적을 확대하기 위한 요철부를 구성하는 복수의 선상 돌기 (48) 가 형성되어 있다. 복수의 선상 돌기 (48) 는, 각각 수평 방향으로 연장되고, 상하 방향으로 간격을 두고 병렬로 배치되어 있다. The inner surface of the
이러한 구성에 있어서, 헤드 탱크 (30) 에는 상기 윤활유 저류조로부터 상온 정도의 윤활유 (r) 가 공급되어 일시적으로 저류된다. 래버린스 유로 (fc) 를 통과할 때에 고온이 된 공기의 열은 래버린스 시일판 (42) 및 벽 (30b) 을 통하여 헤드 탱크 (30) 에 저류된 윤활유 (r) 로 전달된다. In this configuration, the
이 때, 벽 (30b) 의 내면에 요철부로서 선상 돌기 (48) 가 형성되어, 벽 (30b) 과 윤활유 (r) 사이의 접촉 면적, 바꾸어 말하면 방열 면적이 확대되어 있기 때문에, 벽 (30b) 과 윤활유 (r) 사이의 열 전달을 촉진시킬 수 있다. 이로써, 래버린스 시일 (40) 의 온도 상승을 방지하고, 날개차 (18) 의 온도 상승을 억제할 수 있으므로, 날개차 (18) 의 크리프 진전을 억제할 수 있다. At this time, the line-shaped
특히, 각 선상 돌기 (48) 는 수평 방향을 따라 배치되어 있으므로, 헤드 탱크 (30) 내를 유하하는 윤활유 (r) 가 선상 돌기 (48) 에 닿아 난류를 형성한다. 이로써, 윤활유 (r) 가 교반된다. 그 교반 효과에 의해 선상 돌기 (48) 주변의 온도 경계층이 얇아져, 헤드 탱크 (30) 의 벽 (30b) 과 윤활유 (r) 사이의 열 전달을 촉진시킬 수 있다. Particularly, since the line-shaped
도 3 은 상기 실시형태의 변형예를 나타내고 있다. 이 변형예에서는, 벽 (30b) 에 형성되는 복수의 선상 돌기 (50) 는, 각각 상하 방향으로 연장되고, 수평 방향으로 간격을 두고 병렬로 배치되어 있다. 그 밖의 구성은 상기 실시형태와 동일하다. Fig. 3 shows a modification of the embodiment. In this modified example, the plurality of line-shaped
이 변형예에 의하면, 각 선상 돌기 (50) 가 상하 방향을 따라 배치되어 있으므로, 윤활유 (r) 가 선상 돌기 (50) 와 접촉하여 양자 간의 열 전달이 촉진됨과 함께, 윤활유 (r) 는 선상 돌기 (50) 를 따라 원활하게 유하할 수 있으므로, 윤활유 (r) 의 래디얼 베어링 (26) 및 트러스트 베어링 (28) 에 대한 공급이 원활하게 실시된다. According to this modified example, since the
다음으로, 본 발명의 다른 실시형태를 도 4 에 기초하여 설명한다. 본 실시형태는, 상기 서술한 선상 돌기 (48 또는 50) 대신에, 벽 (30b) 을 관통하는 관통공 (52) 이 형성되고, 또한 래버린스 시일판 (42) 의 배면에, 래버린스 시일판 (42) 과 동일 재료로 일체로 형성되고, 관통공 (52) 으로부터 헤드 탱크 (30) 의 내부로 돌출된 판상의 방열부 (54) 가 형성되어 있다. 판상의 방열부 (54) 는 수평 방향을 따라 배치되어 있다. 또한, 벽 (30b) 과 래버린스 시일판 (42) 의 배면은, 관통공 (52) 으로부터 윤활유 (r) 가 헤드 탱크 (30) 의 외부로 누설되지 않도록 유밀 (油密) 하게 밀착되어 있다. 그 밖의 구성은 상기 실시형태와 동일하다.Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. In this embodiment, a through
본 실시형태에 의하면, 래버린스 시일판 (42) 과 방열부 (54) 가 동일 재료로 일체로 형성되어 있기 때문에, 래버린스 시일판 (42) 과 방열부 (54) 사이에서의 열전도성을 높게 할 수 있고, 래버린스 시일판 (42) 과 윤활유 (r) 사이의 전열 효과를 향상시킬 수 있다. 또, 방열부 (54) 는 헤드 탱크 (30) 의 내부에서 수평 방향을 따라 배치되어 있기 때문에, 윤활유 (r) 가 개구 (30a) 에 유하될 때에 방열부 (54) 에 닿으면서 유하되므로, 방열부 (54) 와 윤활유 (r) 사이의 전열 효과를 향상시킬 수 있다. The thermal conductivity between the
또한, 방열부 (54) 의 형상 및 크기는 적절히 결정된다. 예를 들어, 벽 (30b) 에 수평 방향으로 연장되는 복수의 관통공 (52) 을 형성함과 함께, 방열부 (54) 를 복수의 봉재로 구성하고, 관통공 (52) 에 그 복수의 봉재를 삽입하도록 해도 된다. In addition, the shape and size of the
다음으로, 본 발명의 또 다른 실시형태를 도 5 에 기초하여 설명한다. 본 실시형태에 있어서, 헤드 탱크 (30) 의 내부에서, 윤활유 공급관 (32) 의 선단은 벽 (30b) 과 동일 높이가 될 때까지 도설 (導設) 되어 있다. 그리고, 윤활유 공급관 (32) 의 선단 개구 (32a) 는 벽 (30b) 을 향하여 대향 (정면으로 마주 대함) 하고 있다. 그 밖의 구성은, 선상 돌기 (48) 를 형성하지 않는 도 1 에 나타내는 실시형태의 구성과 동일하다. Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. In the present embodiment, in the inside of the
이러한 구성에 있어서, 윤활유 공급관 (32) 으로부터 공급되는 윤활유 (r) 는 벽 (30b) 으로 분사된다. 이 윤활유 (r) 의 충돌류에 의해, 벽 (30b) 의 표면에 형성된 윤활유 (r) 의 온도 경계층을 얇게 할 수 있기 때문에, 벽 (30b) 과 윤활유 (r) 사이의 열 전달을 촉진시킬 수 있다. 그 때문에, 래버린스 시일판 (42) 에 의한 래버린스 유로 (fc) 를 통과하는 공기의 냉각 효과를 높일 수 있다. In this configuration, the lubricating oil r supplied from the lubricating
또한, 상기 실시형태의 변형예로서, 벽 (30b) 에 대향 배치되는 윤활유 공급관 (32) 의 개구는, 반드시 윤활유 공급관 (32) 의 선단에 형성될 필요는 없다. 예를 들어, 윤활유 공급관 (32) 의 측면에 1 개 또는 복수의 개구를 형성하도록 해도 된다. As a modification of the above embodiment, the opening of the lubricating
다음으로, 본 발명의 또 다른 실시형태를 도 6 및 도 7 에 기초하여 설명한다. Next, another embodiment of the present invention will be described based on Fig. 6 and Fig.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 배기 터빈 과급기는, 도 1 에 나타내는 배기 터빈 과급기 (10) 와 마찬가지로, 원심 압축기 (11), 베어링부 (12) 및 배기 터빈 (13) 으로 구성되어 있다. 6, the exhaust turbine supercharger according to the present embodiment includes a
원심 압축기 (11) 는, 컴프레서 하우징 (14) 과, 로터축 (16) 에 고정된 상태에서 컴프레서 하우징 (14) 내에 수용된 날개차 (18) 를 갖고, 날개차 (18) 는 방사상으로 형성된 복수의 날개 (18a) 를 갖고 있다. The centrifugal compressor (11) has a compressor housing (14) and a vane car (18) housed in the compressor housing (14) while being fixed to the rotor shaft (16) And has a
헤드 탱크 (30) 는, 베어링 하우징 (24) 에 형성되고, 래디얼 베어링 (26) 및 트러스트 베어링 (28) 에 공급되는 윤활유를 저류시키도록 구성되어 있다. 래버린스 시일 (40) 은 날개차 (18) 와 베어링 하우징 (24) 사이에 형성되고, 날개차 (18) 의 배면 (18b) 의 둘레 가장자리부에 배치된 래버린스 핀 (44) 과, 래버린스 핀 (46) 이 일체로 형성된 래버린스 시일판 (42) 으로 구성되어 있다. 즉, 열 전달 촉진 수단을 구성하는 후술하는 확대부 이외에는, 도 1 이 나타내는 실시형태와 동일한 구성을 갖고 있다. The
본 실시형태에 있어서의 상기 확대부는, 베어링 하우징 (24) 과 래버린스 시일판 (42) 사이에 형성됨과 함께, 내부에 래버린스 시일판 (42) 을 따라 원호상으로 연장되는 원호상 공간 (Sr) 이 형성되고, 원호상 공간 (Sr) 의 일부가 헤드 탱크 (30) 의 내부와 연통되어 있다. 원호상 공간 (Sr) 은 헤드 탱크 (30) 의 후육의 벽 (30b) 및 날개차 (18) 의 배면 (18b) 에 대향한 베어링 하우징 (24) 의 후육의 격벽에 형성되고, 래버린스 시일판 (42) 을 따라 원호상으로 연장되어 있다.The enlarged portion in the present embodiment is formed between the bearing
도 7 에 나타내는 바와 같이, 원호상 공간 (Sr) 은, 로터축 (16) 과의 직교 단면에서 C 자 형상을 갖고 있고, 윤활유 공급관 (32) 이 원호상 공간 (Sr) 의 일단에 연통되고, 원호상 공간 (Sr) 의 타단은 연통공 (56) 을 통하여 헤드 탱크 (30) 에 연통되어 있다. 또한, 상기 실시형태와 마찬가지로, 환상 래버린스 시일판 (42) 의 배면은 헤드 탱크 (30) 의 벽 (30b) 및 베어링 하우징 (24) 의 격벽에 밀착 배치되어 있다. As shown in Fig. 7, the arc-shaped space Sr has a C-shape in the cross section perpendicular to the
이러한 구성에 있어서, 윤활유 (r) 는 윤활유 공급관 (32) 으로부터 원호상 공간 (Sr) 에 직접 공급된다. 원호상 공간 (Sr) 에 공급된 윤활유 (r) 는 원호상 공간 (Sr) 을 일주하고, 연통공 (56) 으로부터 헤드 탱크 (30) 에 유입된다.In this configuration, the lubricating oil r is directly supplied to the arc-shaped space Sr from the lubricating
본 실시형태에 의하면, 헤드 탱크 (30) 의 본체에 공급되기 전의 비교적 저온의 윤활유 (r) 를, 헤드 탱크 (30) 의 확대부인 원호상 공간 (Sr) 에 직접 공급할 수 있으므로, 윤활유에 의한 래버린스 시일판 (42) 의 냉각 효과를 더욱 높일 수 있다.According to the present embodiment, the relatively low-temperature lubricating oil r before being supplied to the main body of the
또, 래버린스 시일판 (42) 의 열은, 실질적으로 둘레 방향 전역에서 베어링 하우징 (24) 의 격벽을 통하여 원호상 공간 (Sr) 을 흐르는 윤활유 (r) 로 전달되므로, 벽 (30b) 및 베어링 하우징 (24) 의 격벽과의 접촉 면적을 확대할 수 있다. 그 때문에, 래버린스 시일판 (42) 과 윤활유 (r) 의 열 전달을 촉진시킬 수 있다.The heat of the
또한, 윤활유 (r) 는 윤활유 공급관 (32) 으로부터 원호상 공간 (Sr) 으로 유입되고, 연통공 (56) 을 통하여 헤드 탱크 (30) 의 본체로 유출된다. 그 때문에, 원호상 공간 (Sr) 의 윤활유 (r) 는 헤드 탱크 (30) 내의 윤활유 (r) 보다 큰 유속을 갖고 있다. 이로써도, 래버린스 시일판 (42) 과 윤활유 (r) 사이의 열 전달을 더욱 촉진시킬 수 있다. The lubricating oil r flows into the arc space Sr from the lubricating
다음으로, 본 발명의 또 다른 실시형태를 도 8 및 도 9 에 기초하여 설명한다. Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 8 and 9. Fig.
본 실시형태는, 도 6 및 도 7 에 나타내는 실시형태와 마찬가지로, 헤드 탱크 (30) 의 후육의 벽 (30b) 을 포함하는 베어링 하우징 (24) 의 격벽에, C 자 형상의 원호상 공간 (Sr) 이 형성되어 있다. 또, 헤드 탱크 (30) 의 확대부를 구성하는 원호상 공간 (Sr) 의 일단이 연통공 (56) 을 통하여 헤드 탱크 (30) 의 본체에 연통되고, 원호상 공간 (Sr) 의 타단은 연통로 (58) 를 통하여 윤활유 통로 (34) 에 연통되어 있다. 그 밖의 구성은 도 6 및 도 7 에 나타내는 실시형태와 동일하다. This embodiment is characterized in that, in the same manner as the embodiment shown in Figs. 6 and 7, the partition wall of the bearing
본 실시형태에서는, 헤드 탱크 (30) 의 본체에 공급된 윤활유 (r) 가, 확대부로서의 원호상 공간 (Sr) 에 유입되고, 원호상 공간 (Sr) 을 대략 일주한 후, 연통로 (58) 를 통하여 윤활유 통로 (34) 로 유출된다. In the present embodiment, the lubricating oil r supplied to the main body of the
본 실시형태에 의하면, 헤드 탱크 (30) 의 본체에 공급된 윤활유 (r) 를 연통공 (56) 및 원호상 공간 (Sr) 을 통하여 윤활유 통로 (34) 에 유출시키도록 하고 있기 때문에, 원호상 공간 (Sr) 을 흐르는 윤활유의 유속을 항상 일정 이상으로 유지할 수 있다. 그 때문에, 원호상 공간 (Sr) 을 흐르는 윤활유와 래버린스 시일판 (42) 의 열 전달을 촉진시킬 수 있고, 래버린스 시일판 (42) 의 냉각 효과를 향상시킬 수 있다. According to the present embodiment, since the lubricating oil r supplied to the main body of the
다음으로, 본 발명의 또 다른 실시형태를 도 10 에 기초하여 설명한다.Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to Fig.
본 실시형태에서는, 원호상 공간 (Sr) 은 래버린스 시일판 (42) 측에 개구되는 환상 개구 (60) 를 갖고 있다. 래버린스 시일판 (42) 의 배면으로부터 환상 개구 (60) 에 끼워맞춰지는 환상 끼워맞춤벽 (42a) 이 돌출되어 있다. 본 실시형태에서는, 확대부가 환상 끼워맞춤벽 (42a) 을 갖고 환상 개구 (60) 를 폐색하고 있다. In the present embodiment, the arc-shaped space Sr has an
즉, 환상 끼워맞춤벽 (42a) 은 래버린스 시일판 (42) 의 배면에 대해 단차를 갖고, 그 배면에 대해 전역에서 동일 두께를 갖고, 또한 그 표면은 평면 형상으로 되어 있다. 환상 끼워맞춤벽 (42a) 은 환상 개구 (60) 에 끼워맞춰져, 이들의 사이는 유밀 상태로 되어 있다. 그 밖의 구성은 도 6 및 도 7 에 나타내는 실시형태와 동일하다. That is, the annular
본 실시형태에 의하면, 원호상 공간 (Sr) 은 환상 개구 (60) 를 갖고 있으므로, 원호상 공간 (Sr) 의 가공은, 환상 개구 (60) 가 없는 경우와 비교하여 용이하게 또한 저비용화할 수 있다. According to the present embodiment, since the arc-shaped space Sr has the
또, 원호상 공간 (Sr) 에 도입된 윤활유 (r) 에 래버린스 시일판 (42) 과 일체로 된 환상 끼워맞춤벽 (42a) 이 직접 접촉되므로, 래버린스 시일판 (42) 과 윤활유 (r) 의 열 전달을 촉진시킬 수 있다. Since the annular
또한, 원호상 공간 (Sr) 을 형성한 몇 가지의 상기 실시형태에 있어서, 원호상 공간 (Sr) 은 반드시 둘레 방향 전역에 걸쳐서 연장되어 있지 않아도 된다. 적어도, 원호상 공간 (Sr) 을 형성하는 확대부가 헤드 탱크 (30) 의 벽 (30b) 에 형성되어 있으면 된다. In addition, in some of the above embodiments in which the arc-shaped space Sr is formed, the arc-shaped space Sr may not necessarily extend over the entire circumferential direction. At least, an enlarged portion forming the arc-shaped space Sr may be formed on the
산업상 이용가능성Industrial availability
본 발명의 적어도 일 실시형태에 의하면, 예를 들어 선박용 내연 기관에 형성되는 배기 터빈 과급기 등에 있어서, 간이하고 또한 저비용의 수단으로, 날개차의 배면에 형성된 래버린스 시일의 온도 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 날개차의 온도 상승을 억제하고, 날개차의 크리프 변형을 억제할 수 있다. According to at least one embodiment of the present invention, temperature rise of the labyrinth seal formed on the back surface of the vane car can be suppressed by a simple and low-cost means, for example, in an exhaust turbine turbocharger formed in an internal combustion engine for a ship . Therefore, it is possible to suppress the temperature rise of the impeller and suppress the creep deformation of the impeller.
10 : 배기 터빈 과급기
11 : 원심 압축기
12 : 베어링부
13 : 배기 터빈
14 : 컴프레서 하우징
14a : 입구 개구
14b : 출구 케이싱
16 : 로터축
18 : 날개차
18a : 날개
18b : 배면
20 : 터빈 하우징
22 : 터빈 디스크
23 : 터빈 날개
24 : 베어링 하우징
26 : 래디얼 베어링
28 : 트러스트 베어링
30 : 헤드 탱크
30a : 바닥부 개구
30b : 벽
32 : 윤활유 공급관
34 : 윤활유 통로
36 : 출구 배관
40 : 래버린스 시일
42 : 래버린스 시일판
42a : 환상 끼워맞춤벽
44, 46 : 래버린스 핀
48, 50 : 돌기
52 : 관통공
54 : 방열부
56 : 연통공
58 : 연통로
60 : 환상 개구
Sr : 원호상 공간 (확대부)
a : 공기
e : 배기 가스
fc : 래버린스 시일 유로
r : 윤활유10: exhaust turbine supercharger
11: Centrifugal compressor
12: Bearing part
13: Exhaust turbine
14: Compressor housing
14a: entrance opening
14b: outlet casing
16: Rotor shaft
18: Wing tea
18a: Wings
18b:
20: Turbine housings
22: Turbine disk
23: turbine blade
24: Bearing housing
26: Radial bearing
28: Thrust bearing
30: head tank
30a: bottom opening
30b: wall
32: Lube oil supply pipe
34: Lubricant passage
36: Exit piping
40: labyrinth seal
42: Labyrinth seal plate
42a: annular fitting wall
44, 46: labyrinth pin
48, 50:
52: Through hole
54:
56: communication hole
58:
60: annular opening
Sr: Circular arc space (enlarged part)
a: air
e: Exhaust gas
fc: labyrinth seal oil flow
r: lubricant
Claims (11)
상기 회전축을 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 베어링을 수용하고, 또한 상기 날개차의 배면에 대향하는 베어링 하우징과,
상기 베어링 하우징에 형성되어 상기 베어링에 공급되는 윤활유를 저류시키도록 구성된 헤드 탱크와,
상기 날개차의 배면과 상기 베어링 하우징 사이에 형성되고, 환상의 래버린스 시일판 및 그 래버린스 시일판과 일체의 래버린스 핀을 포함하는 래버린스 시일과,
상기 헤드 탱크에 저류된 윤활유와 상기 래버린스 시일판 사이의 열 전달을 촉진시키도록 구성된 열 전달 촉진 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 과급기.A centrifugal compressor having a vane wheel connected to a rotating shaft,
A bearing housing accommodating a bearing for supporting the rotation shaft so as to be freely rotatable and opposed to a back surface of the vane;
A head tank formed in the bearing housing and configured to store a lubricating oil supplied to the bearing;
A labyrinth seal formed between a back surface of the vane car and the bearing housing, the labyrinth seal including an annular labyrinth seal plate and a labyrinth seal plate integrally formed with the labyrinth seal plate,
And a heat transfer promoting means configured to promote heat transfer between the lubricant oil stored in the head tank and the labyrinth seal plate.
상기 래버린스 시일판은 상기 헤드 탱크에 접함과 함께,
상기 열 전달 촉진 수단은,
상기 헤드 탱크의 내면에 형성된 요철부에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 과급기.The method according to claim 1,
The labyrinth seal plate contacts the head tank,
Wherein the heat transfer promoting means comprises:
And an uneven portion formed on the inner surface of the head tank.
상기 요철부는, 병렬로 배치된 복수의 선상 돌기에 의해 구성되고,
상기 복수의 선상 돌기는, 각각 수평 방향을 따라 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 과급기.3. The method of claim 2,
Wherein the concave-convex portion is constituted by a plurality of line-shaped projections disposed in parallel,
And the plurality of line-shaped projections extend along a horizontal direction, respectively.
상기 요철부는, 병렬로 배치된 복수의 선상 돌기에 의해 구성되고,
상기 복수의 선상 돌기는, 각각 상하 방향을 따라 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 과급기.3. The method of claim 2,
Wherein the concave-convex portion is constituted by a plurality of line-shaped projections disposed in parallel,
And the plurality of line-shaped projections extend along the vertical direction, respectively.
상기 열 전달 촉진 수단은,
상기 래버린스 시일판과 일체로 형성되고, 상기 헤드 탱크의 내부로 돌출되어 윤활유와 접하는 방열부에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 과급기.The method according to claim 1,
Wherein the heat transfer promoting means comprises:
And a heat dissipating portion formed integrally with the labyrinth seal plate and protruding into the head tank and in contact with the lubricating oil.
상기 헤드 탱크에 윤활유를 공급하기 위한 윤활유 공급관을 추가로 구비하고,
상기 열 전달 촉진 수단은,
상기 헤드 탱크의 내부를 연장하는 상기 윤활유 공급관의 부분에 형성되고, 상기 헤드 탱크의 벽을 향하여 개구된 윤활유 공급구에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 과급기.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Further comprising a lubricant supply pipe for supplying lubricant to the head tank,
Wherein the heat transfer promoting means comprises:
And a lubricating oil supply port formed in a portion of the lubricating oil supply pipe extending inside the head tank and opened toward a wall of the head tank.
상기 회전축을 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 베어링을 수용하고, 또한 상기 날개차의 배면에 대향하는 베어링 하우징과,
상기 베어링 하우징에 형성되어 상기 베어링에 공급되는 윤활유를 저류시키도록 구성된 헤드 탱크와,
상기 날개차의 배면과 상기 베어링 하우징 사이에 형성되고, 환상의 래버린스 시일판 및 그 래버린스 시일판과 일체의 래버린스 핀을 포함하는 래버린스 시일과,
상기 베어링 하우징과 상기 래버린스 시일판 사이에 형성됨과 함께, 내부에 상기 래버린스 시일판을 따라 원호상으로 연장되는 원호상 공간이 형성되고, 적어도 일부가 헤드 탱크의 내부와 연통하는 확대부를 구비하는 것을 특징으로 하는 과급기.A centrifugal compressor having a vane wheel connected to a rotating shaft,
A bearing housing accommodating a bearing for supporting the rotation shaft so as to be freely rotatable and opposed to a back surface of the vane;
A head tank formed in the bearing housing and configured to store a lubricating oil supplied to the bearing;
A labyrinth seal formed between a back surface of the vane car and the bearing housing, the labyrinth seal including an annular labyrinth seal plate and a labyrinth seal plate integrally formed with the labyrinth seal plate,
And an enlarged portion which is formed between the bearing housing and the labyrinth seal plate and has an arc-shaped space extending in an arc shape along the labyrinth seal plate, and at least a part of which is in communication with the inside of the head tank Characterized in that it is a supercharger.
상기 베어링 하우징과 상기 래버린스 시일판 사이에 형성됨과 함께, 내부에 상기 래버린스 시일판을 따라 원호상으로 연장되는 원호상 공간이 형성되고, 적어도 일부가 헤드 탱크의 내부와 연통하는 상기 확대부는, 내부에 C 자 형상으로 연장되어 있는 원호상 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 과급기.8. The method of claim 7,
An enlarged portion formed between the bearing housing and the labyrinth seal plate and having an arc-shaped space extending in an arc shape along the labyrinth seal plate, the enlarged portion at least partially communicating with the inside of the head tank, And an arc-shaped space extending in a C-shape is formed inside the supercharger.
상기 헤드 탱크에 윤활유를 공급하기 위한 윤활유 공급관을 추가로 구비하고,
상기 윤활유 공급관은, 상기 확대부에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 과급기.9. The method according to claim 7 or 8,
Further comprising a lubricant supply pipe for supplying lubricant to the head tank,
And the lubricating oil supply pipe is connected to the enlarged portion.
상기 베어링 하우징에 형성되고, 상기 확대부와 상기 베어링 사이에 연장되는 연통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 과급기.9. The method according to claim 7 or 8,
And a communication passage formed in the bearing housing and extending between the enlarged portion and the bearing.
상기 확대부는, 상기 날개차의 배면에 대향하는 개구를 갖고,
상기 래버린스 시일판은, 상기 확대부의 개구를 폐색하고 있는 것을 특징으로 하는 과급기.9. The method according to claim 7 or 8,
Wherein the enlarged portion has an opening facing the back surface of the vane car,
And the labyrinth seal plate covers the opening of the enlarged portion.
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