WO2016051916A1 - Supercharger - Google Patents

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WO2016051916A1
WO2016051916A1 PCT/JP2015/070015 JP2015070015W WO2016051916A1 WO 2016051916 A1 WO2016051916 A1 WO 2016051916A1 JP 2015070015 W JP2015070015 W JP 2015070015W WO 2016051916 A1 WO2016051916 A1 WO 2016051916A1
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labyrinth seal
lubricating oil
head tank
seal plate
impeller
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Japanese (ja)
Inventor
平野　雄一郎
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/12—Arrangements for cooling other engine or machine parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/284—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/14—Lubrication of pumps; Safety measures therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/16—Sealings between pressure and suction sides
    • F04D29/161—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/162—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps of a centrifugal flow wheel

Definitions

  • An arc-shaped space is formed between the bearing housing and the labyrinth seal plate and extends in an arc shape along the labyrinth seal plate, and at least a part thereof communicates with the interior of the head tank.
  • the enlarged portion is formed with an arc space extending in a C shape inside.
  • the head tank 30 is provided in the bearing housing 24 and configured to store lubricating oil supplied to the radial bearing 26 and the thrust bearing 28.
  • the labyrinth seal 40 is provided between the impeller 18 and the bearing housing 24.
  • the labyrinth fin 44 disposed on the peripheral edge of the rear surface 18b of the impeller 18 and the labyrinth seal plate 42 integrally formed with the labyrinth fin 46 are provided. It consists of That is, it has the same configuration as that of the embodiment shown in FIG. 1 except for the later-described enlarged portion constituting the heat transfer promoting means.
  • the processing of the arcuate space Sr can be performed easily and at a lower cost than the case where the arcuate opening 60 is not provided. Further, since the annular fitting wall 42a integrated with the labyrinth seal plate 42 directly contacts the lubricating oil r introduced into the arcuate space Sr, heat transfer between the labyrinth seal plate 42 and the lubricating oil r can be promoted.

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

　This supercharger is provided with: a centrifugal compressor having an impeller linked to a rotating shaft; a bearing housing for accommodating a bearing for rotatably supporting the rotating shaft, the bearing housing facing the rear surface of the impeller; a head tank provided to the bearing housing and configured so as to store lubricating oil supplied to the bearing; a labyrinth seal provided between the rear surface of the impeller and the bearing housing, the labyrinth seal including an annular labyrinth seal plate and a labyrinth fin integrated with the labyrinth seal plate; and a heat-transfer-promoting means configured so as to promote heat transfer between the lubricating oil stored in the head tank and the labyrinth seal plate.

Description

過給機Turbocharger
　本開示は、回転中の羽根車の温度上昇を抑制可能な過給機に関する。 The present disclosure relates to a supercharger capable of suppressing a temperature increase of a rotating impeller.
　排気タービン過給機は内燃機関から排出される排ガスで駆動される排気タービンの動力で遠心圧縮機を回転させ、内燃機関に圧縮空気を送り込む装置である。遠心圧縮機の羽根車で圧縮された空気は高温となり、一部は羽根車の背面側に回り込む。これを防止するため、従来、羽根車の背面と軸受ハウジングの静止壁との間にラビリンスシールなどのシール部材を設けている。
　ラビリンスシールの狭隘な流路では、漏れ流れは軸受ハウジングの静止壁と回転する羽根車の背面とによって強いせん断力を受けて加熱され、さらに高温となる。これによって、ラビリンスシールが高温となり、ラビリンスシールの熱が羽根車に伝達し、羽根車の背面温度が上昇する。 An exhaust turbine supercharger is a device that rotates a centrifugal compressor with the power of an exhaust turbine driven by exhaust gas discharged from an internal combustion engine, and sends compressed air to the internal combustion engine. The air compressed by the impeller of the centrifugal compressor becomes high temperature, and part of the air goes around to the back side of the impeller. In order to prevent this, conventionally, a seal member such as a labyrinth seal is provided between the rear surface of the impeller and the stationary wall of the bearing housing.
In the narrow flow path of the labyrinth seal, the leakage flow is heated by receiving a strong shearing force by the stationary wall of the bearing housing and the back surface of the rotating impeller, and further increases in temperature. As a result, the labyrinth seal becomes hot, the heat of the labyrinth seal is transmitted to the impeller, and the back surface temperature of the impeller rises.
　羽根車の材料として、低コスト及び良好な切削性から一般にアルミ合金が用いられている。しかし、遠心圧縮機の高圧力比化が進んでいる現状では、羽根車の背面温度が上昇しており、羽根車には回転による遠心力が加わることで、羽根車のクリープ変形が進む懸念がある。 As an impeller material, an aluminum alloy is generally used because of its low cost and good machinability. However, in the current situation where centrifugal compressors are increasing in pressure ratio, the rear surface temperature of the impeller is rising, and there is a concern that creep deformation of the impeller may proceed due to the centrifugal force applied to the impeller by rotation. is there.
　そこで、従来、運転中に羽根車を冷却するための種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、羽根車の背面に配置されるコンプレッサインペラ側シールドプレートの
上部に冷却用潤滑油を吹き付ける手段と、コンプレッサインペラ側シールドプレート背面に形成された冷却空間に冷却用潤滑油を供給する構成とが開示されている。
　また、特許文献２には、羽根車の背面に対向する軸受ハウジングの部位に冷却水を流通させる冷却水路を円周方向に設けた構成が開示されている。
　さらに、特許文献３には、ラビリンスシールに冷却空気を供給する環状空間を形成した構成が開示されている。 Therefore, various proposals have been made for cooling the impeller during operation. For example, Patent Document 1 discloses a means for spraying cooling lubricant on the upper part of a compressor impeller side shield plate disposed on the back of an impeller, and a cooling lubricant in a cooling space formed on the back of the compressor impeller side shield plate. Is disclosed.
Patent Document 2 discloses a configuration in which a cooling water passage for circulating cooling water is provided in a circumferential direction through a portion of the bearing housing that faces the back surface of the impeller.
Furthermore, Patent Document 3 discloses a configuration in which an annular space for supplying cooling air to the labyrinth seal is formed.
特開２００８－２４８７０６号公報JP 2008-248706 A 特開２００９－２４３２９９号公報JP 2009-243299 A 特開２０１２－０８２６８９号公報JP 2012-082689 A
　特許文献１に開示された吹き付け手段では、排気タービン過給機に供給される冷却用潤滑油の一部がコンプレッサインペラ側シールドプレートの上部に吹き付けられるのみであり、コンプレッサインペラ側シールドプレートの上部を十分に冷却しようとした場合、多量の冷却用潤滑油を排気タービン過給機に供給する必要がある。
　また、特許文献２及び３に開示された手段は、軸受ハウジングやラビリンスシールに冷却空間を形成し、かつ該冷却空間に冷却水や冷却空気を供給するための通路を形成する必要がある。そのため、軸受ハウジングやラビリンスシールの形状が複雑になり、排気タービン過給機の製造が高コストとなる問題がある。 In the spraying means disclosed in Patent Document 1, only a part of the cooling lubricant supplied to the exhaust turbine supercharger is sprayed on the upper part of the compressor impeller side shield plate, and the upper part of the compressor impeller side shield plate is If sufficient cooling is desired, a large amount of cooling oil must be supplied to the exhaust turbine supercharger.
The means disclosed in Patent Documents 2 and 3 need to form a cooling space in the bearing housing and the labyrinth seal and form a passage for supplying cooling water and cooling air to the cooling space. For this reason, the shapes of the bearing housing and the labyrinth seal become complicated, and there is a problem that the production of the exhaust turbine supercharger is expensive.
　本発明の少なくとも一実施形態は、かかる従来技術の課題に鑑み、ヘッドタンクに一時貯留された潤滑油を利用することで、簡易かつ低コストな手段で、羽根車の温度上昇を防止することを目的とする。 In view of the problems of the prior art, at least one embodiment of the present invention uses a lubricating oil temporarily stored in a head tank to prevent an increase in the temperature of the impeller with simple and low-cost means. Objective.
　（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る過給機は、
　回転軸に連結された羽根車を有する遠心圧縮機と、
　前記回転軸を回転自在に支持する軸受を収容し、且つ、前記羽根車の背面に対向する軸受ハウジングと、
　前記軸受ハウジングに設けられて前記軸受に供給される潤滑油を貯留するように構成されたヘッドタンクと、
　前記羽根車の背面と前記軸受ハウジングとの間に設けられ、環状のラビリンスシール板及び該ラビリンスシール板と一体のラビリンスフィンを含むラビリンスシールと、
　前記ヘッドタンクに貯留された潤滑油と前記ラビリンスシール板との間の熱伝達を促進するように構成された熱伝達促進手段と、
を備える。 (1) A turbocharger according to at least one embodiment of the present invention is:
A centrifugal compressor having an impeller coupled to a rotating shaft;
A bearing housing that accommodates a bearing that rotatably supports the rotating shaft, and that faces a rear surface of the impeller;
A head tank provided in the bearing housing and configured to store lubricating oil supplied to the bearing;
A labyrinth seal provided between a rear surface of the impeller and the bearing housing and including an annular labyrinth seal plate and a labyrinth fin integrated with the labyrinth seal plate;
Heat transfer facilitating means configured to promote heat transfer between the lubricating oil stored in the head tank and the labyrinth seal plate;
Is provided.
　前記構成（１）によれば、熱伝達促進手段によってラビリンスシール板とヘッドタンクに貯留された潤滑油との間の熱伝達を促進することができる。ヘッドタンクには一時的に多量の潤滑油が貯留されており、多量の潤滑油を用いてラビリンスシールを冷却することができる。そのため、簡易かつ低コストな手段で、ラビリンスシールの温度上昇を抑制できる。これによって、羽根車の温度上昇を防止し、クリープ進展を抑止できる。
　ここで言う「ヘッドタンク」とは、レセス、空隙、通路とは異なり、過給機の軸受などの部位に供給され、これらの被冷却部位を冷却するのに十分な量の潤滑油を貯留可能な容量を有するものである。 According to the configuration (1), the heat transfer between the labyrinth seal plate and the lubricant 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 the labyrinth seal can be cooled using a large amount of lubricating oil. Therefore, the temperature rise of the labyrinth seal can be suppressed by simple and low-cost means. Thereby, the temperature rise of an impeller can be prevented and creep progress can be suppressed.
The "head tank" here is different from recesses, gaps, and passages, and can be supplied to parts such as bearings of the turbocharger and store a sufficient amount of lubricating oil to cool these parts to be cooled. It has a large capacity.
　また、ヘッドタンクに貯留される潤滑油とラビリンスシール板との間の熱伝達によりラビリンスシール板を冷却するようにしているので、冷却水や冷却空気の通路を設ける必要が無い。このため、簡易且つ低コストな手段で、ラビリンスシール及び羽根車の温度上昇を防止し、クリープ進展を抑止できる。
　更に、ヘッドタンクを有している過給機であれば、大幅に設計変更することなく、熱伝達促進手段を容易且つ低コストにて設けることができる。 Further, since the labyrinth seal plate is cooled by heat transfer between the lubricating oil stored in the head tank and the labyrinth seal plate, there is no need to provide a passage for cooling water or cooling air. For this reason, the temperature rise of a labyrinth seal and an impeller can be prevented by simple and low-cost means, and creep progress can be suppressed.
Furthermore, if it is a supercharger which has a head tank, a heat transfer promotion means can be provided easily and at low cost, without changing a design significantly.
　（２）幾つかの実施形態では、前記構成（１）において、
　前記ラビリンスシール板は前記ヘッドタンクに接するとともに、
　前記熱伝達促進手段は、
　前記ヘッドタンクの内面に形成された凹凸部によって構成されている。
　前記構成（２）によれば、ヘッドタンクの内面に凹凸部を形成することで、ラビリンスシール板が接したヘッドタンクの表面積を拡大し、該壁と潤滑油との間の熱伝達を促進できる。そのため、簡易かつ低コストな手段で、ラビリンスシール及び羽根車の温度上昇を抑制でき、羽根車のクリープ進展を抑止できる。 (2) In some embodiments, in the configuration (1),
The labyrinth seal plate is in contact with the head tank,
The heat transfer promoting means is
It is comprised by the uneven | corrugated | grooved part formed in the inner surface of the said head tank.
According to the configuration (2), by forming an uneven portion on the inner surface of the head tank, the surface area of the head tank in contact with the labyrinth seal plate can be increased, and heat transfer between the wall and the lubricating oil can be promoted. . Therefore, the temperature rise of the labyrinth seal and the impeller can be suppressed by simple and low-cost means, and the creep progress of the impeller can be suppressed.
　（３）幾つかの実施形態では、前記構成（２）において、
　前記凹凸部は、並列に配置された複数の線状突起によって構成され、
　前記複数の線状突起は、それぞれ水平方向に沿って延びている。
　前記構成（３）によれば、凹凸部が水平方向に延びる線状突起によって形成されており、流下する潤滑油が線状突起に当たり乱流を形成する。これによって、潤滑油が撹拌されるので、撹拌効果によってヘッドタンクの壁と潤滑油との間の熱伝達を促進できる。そのため、簡易かつ低コストな手段で、ラビリンスシール及び羽根車の温度上昇を抑制でき、羽根車のクリープ進展を抑止できる。 (3) In some embodiments, in the configuration (2),
The uneven portion is constituted by a plurality of linear protrusions arranged in parallel,
Each of the plurality of linear protrusions extends along the horizontal direction.
According to the configuration (3), the concavo-convex portion is formed by the linear protrusion extending in the horizontal direction, and the lubricant flowing down hits the linear protrusion to form a turbulent flow. Thus, the lubricating oil is agitated, and heat transfer between the head tank wall and the lubricating oil can be promoted by the agitation effect. Therefore, the temperature rise of the labyrinth seal and the impeller can be suppressed by simple and low-cost means, and the creep progress of the impeller can be suppressed.
　（４）幾つかの実施形態では、前記構成（２）において、
　前記凹凸部は、並列に配置された複数の線状突起によって構成され、
　前記複数の線状突起は、それぞれ上下方向に沿って延びている。
　前記構成（４）によれば、凹凸部が上下方向に延びる線状突起によって形成されているので、潤滑油は線状突起に沿ってスムーズに流下できるそのため、軸受などへの潤滑油の供給がスムーズに行われる。 (4) In some embodiments, in the configuration (2),
The uneven portion is constituted by a plurality of linear protrusions arranged in parallel,
Each of the plurality of linear protrusions extends along the vertical direction.
According to the configuration (4), since the concavo-convex portion is formed by the linear protrusions extending in the vertical direction, the lubricating oil can flow smoothly along the linear protrusions, so that the lubricating oil can be supplied to the bearings and the like. Performed smoothly.
　（５）幾つかの実施形態では、前記構成（１）において、
　前記熱伝達促進手段は、
　前記ラビリンスシール板と一体に形成され、前記ヘッドタンクの内部に突出して潤滑油と接する放熱部によって構成されている。
　前記構成（５）によれば、ラビリンスシール板と放熱部との間で熱伝導性を高くでき、そのため、ラビリンスシール板と潤滑油との間の熱伝達を促進できる。これによって、簡易かつ低コストな手段で、ラビリンスシール及び羽根車の温度上昇を抑制でき、羽根車のクリープ進展を抑止できる。 (5) In some embodiments, in the configuration (1),
The heat transfer promoting means is
It is formed integrally with the labyrinth seal plate, and is constituted by a heat radiating portion that protrudes into the head tank and contacts the lubricating oil.
According to the configuration (5), the thermal conductivity can be increased between the labyrinth seal plate and the heat radiating portion, and therefore, heat transfer between the labyrinth seal plate and the lubricating oil can be promoted. Thereby, the temperature rise of the labyrinth seal and the impeller can be suppressed by simple and low-cost means, and the creep progress of the impeller can be suppressed.
　（６）幾つかの実施形態では、前記構成（１）～（４）の何れか一つにおいて、
　前記ヘッドタンクに潤滑油を供給するための潤滑油供給管を更に備え、
　前記熱伝達促進手段は、
　前記ヘッドタンクの内部を延びる前記潤滑油供給管の部分に形成され、前記ヘッドタンクの壁に向けて開口した潤滑油供給口によって構成されている。
　前記構成（６）によれば、潤滑油供給管からヘッドタンク内に供給される潤滑油は、ラビリンスシール板が接したヘッドタンクの壁に衝突する。この潤滑油の衝突流がヘッドタンクの壁の表面に形成された潤滑油の温度境界層を破壊するため、ヘッドタンクの壁と潤滑油との間の熱伝達が促進される。そのため、簡易かつ低コストな手段で、ラビリンスシール及び羽根車の温度上昇を加熱を抑制でき、羽根車のクリープ進展を抑止できる。 (6) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (4),
A lubricant supply pipe for supplying lubricant to the head tank;
The heat transfer promoting means is
The lubricating oil supply pipe is formed in a portion of the lubricating oil supply pipe extending inside the head tank and is open toward the wall of the head tank.
According to the configuration (6), the lubricating oil supplied from the lubricating oil supply pipe into the head tank collides with the wall of the head tank in contact with the labyrinth seal plate. Since the collision flow of the lubricating oil destroys the temperature boundary layer of the lubricating oil formed on the surface of the head tank wall, heat transfer between the head tank wall and the lubricating oil is promoted. Therefore, heating can be suppressed and temperature creep of the labyrinth seal and the impeller can be suppressed by simple and low-cost means, and creep progress of the impeller can be suppressed.
　（７）本発明の少なくとも一実施形態に係る過給機は、
　回転軸に連結された羽根車を有する遠心圧縮機と、
　前記回転軸を回転自在に支持する軸受を収容し、且つ、前記羽根車の背面に対向する軸受ハウジングと、
　前記軸受ハウジングに設けられて前記軸受に供給される潤滑油を貯留するように構成されたヘッドタンクと、
　前記羽根車の背面と前記軸受ハウジングとの間に設けられ、環状のラビリンスシール板及び該ラビリンスシール板と一体のラビリンスフィンを含むラビリンスシールと、
　前記軸受ハウジングと前記ラビリンスシール板との間に形成されるとともに、内部に前記ラビリンスシール板に沿って円弧状に延びる円弧状空間が形成され、少なくとも一部がヘッドタンクの内部と連通する拡大部と、
を備える。 (7) The supercharger according to at least one embodiment of the present invention is:
A centrifugal compressor having an impeller coupled to a rotating shaft;
A bearing housing that accommodates a bearing that rotatably supports the rotating shaft, and that faces a rear surface of the impeller;
A head tank provided in the bearing housing and configured to store lubricating oil supplied to the bearing;
A labyrinth seal provided between a rear surface of the impeller and the bearing housing and including an annular labyrinth seal plate and a labyrinth fin integrated with the labyrinth seal plate;
An enlarged portion that 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 thereof communicates with the inside of the head tank. When,
Is provided.
　前記構成（７）によれば、前記拡大部に形成された円弧状空間に一時的に貯留された潤滑油とラビリンスシール板との間での熱伝達面積を拡大できるので、潤滑油とラビリンスシール板間の熱伝達を促進できる。そのため、簡易かつ低コストな手段で、ラビリンスシール及び羽根車の温度上昇を抑制でき、羽根車のクリープ進展を抑止できる。 According to the configuration (7), since the heat transfer area between the lubricating oil temporarily stored in the arc-shaped space formed in the enlarged portion and the labyrinth seal plate can be expanded, the lubricating oil and the labyrinth seal It can promote heat transfer between boards. Therefore, the temperature rise of the labyrinth seal and the impeller can be suppressed by simple and low-cost means, and the creep progress of the impeller can be suppressed.
　（８）幾つかの実施形態では、前記構成（７）において、
　前記軸受ハウジングと前記ラビリンスシール板との間に形成されるとともに、内部に前記ラビリンスシール板に沿って円弧状に延びる円弧状空間が形成され、少なくとも一部がヘッドタンクの内部と連通する。
　前記拡大部は、内部にＣ字形状に延びている円弧状空間が形成されている。
　前記構成（８）によれば、拡大部をＣ字形状に延設したことで、潤滑油とラビリンスシール板との間の熱伝達をさらに促進できる。 (8) In some embodiments, in the configuration (7),
An arc-shaped space is formed between the bearing housing and the labyrinth seal plate and extends in an arc shape along the labyrinth seal plate, and at least a part thereof communicates with the interior of the head tank.
The enlarged portion is formed with an arc space extending in a C shape inside.
According to the said structure (8), the heat transfer between lubricating oil and a labyrinth seal board can further be accelerated | stimulated by extending the enlarged part in C shape.
　（９）幾つかの実施形態では、前記構成（７）又は（８）において、
　前記ヘッドタンクに潤滑油を供給するための潤滑油供給管を更に備え、
　前記潤滑油供給管は、前記拡大部に接続されている。
　前記構成（９）によれば、外部から比較的低温の潤滑油が拡大部に供給されるので、潤滑油によるラビリンスシール板の冷却効果を更に高めることができる。 (9) In some embodiments, in the configuration (7) or (8),
A lubricant supply pipe for supplying lubricant to the head tank;
The lubricating oil supply pipe is connected to the enlarged portion.
According to the configuration (9), since the relatively low temperature lubricating oil is supplied to the enlarged portion from the outside, the cooling effect of the labyrinth seal plate by the lubricating oil can be further enhanced.
　（１０）幾つかの実施形態では、前記構成（７）～（９）の何れか一つにおいて、
　前記軸受ハウジングに形成され、前記拡大部と前記軸受との間に延びる連通路を備えている。
　前記構成（１０）によれば、前記連通路を設けたことで、拡大部を流れる潤滑油の流速を常に一定以上に保持できる。そのため、円弧状空間を流れる潤滑油とラビリンスシール板との間の熱伝達を促進でき、ラビリンスシール板の冷却効果を向上できる。 (10) In some embodiments, in any one of the configurations (7) to (9),
A communication passage formed in the bearing housing and extending between the enlarged portion and the bearing is provided.
According to the configuration (10), by providing the communication path, the flow velocity of the lubricating oil flowing through the enlarged portion can always be maintained at a certain level or higher. Therefore, heat transfer between the lubricating oil flowing in the arcuate space and the labyrinth seal plate can be promoted, and the cooling effect of the labyrinth seal plate can be improved.
　（１１）幾つかの実施形態では、前記構成（７）又は（８）において、
　前記拡大部は、前記羽根車の背面に対向する開口を有し、
　前記ラビリンスシール板は、前記拡大部の開口を閉塞している。
　前記構成（１１）によれば、拡大部が羽根車の背面に対向する開口を有することで、該開口がない場合と比べて拡大部の加工を容易かつ低コスト化できる。
　また、ラビリンスシール板が円弧状空間の壁面を形成するため、ラビリンスシール板が潤滑油と直接接触し、ラビリンスシール板と潤滑油との間の熱伝達をさらに促進できる。 (11) In some embodiments, in the configuration (7) or (8),
The enlarged portion has an opening facing the back surface of the impeller,
The labyrinth seal plate closes the opening of the enlarged portion.
According to the said structure (11), since an enlarged part has an opening which opposes the back surface of an impeller, the process of an enlarged part can be made easy and cost-reduced compared with the case where this opening is not provided.
Further, since the labyrinth seal plate forms the wall surface of the arcuate space, the labyrinth seal plate is in direct contact with the lubricating oil, and heat transfer between the labyrinth seal plate and the lubricating oil can be further promoted.
　本発明の少なくとも一実施形態によれば、簡易かつ低コストな手段で、ラビリンスシールの温度上昇を抑制できる。そのため、羽根車の温度上昇を抑制でき、羽根車のクリープ進展を抑制できる。 According to at least one embodiment of the present invention, the temperature increase of the labyrinth seal can be suppressed by simple and low-cost means. Therefore, the temperature rise of an impeller can be suppressed and creep progress of an impeller can be suppressed.
一実施形態に係る排気タービン過給機の斜視図である。It is a perspective view of an exhaust turbine supercharger concerning one embodiment. 一実施形態に係る熱伝達促進手段を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the heat transfer promotion means which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る熱伝達促進手段を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the heat transfer promotion means which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る熱伝達促進手段を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the heat transfer promotion means which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る熱伝達促進手段を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the heat transfer promotion means which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る熱伝達促進手段を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the heat transfer promotion means which concerns on one Embodiment. 図６中のＡ―Ａ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line in FIG. 一実施形態に係る熱伝達促進手段を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the heat transfer promotion means which concerns on one Embodiment. 図８中のＢ―Ｂ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the BB line in FIG. 一実施形態に係る熱伝達促進手段を示す一部拡大断面図である。It is a partially expanded sectional view which shows the heat transfer promotion means which concerns on one Embodiment.
　以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
　例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
　例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
　一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。 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 components 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.
For example, expressions expressing relative or absolute arrangements such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” are strictly In addition to such an arrangement, it is also possible to represent a state of relative displacement with an angle or a distance such that tolerance or the same function can be obtained.
For example, an expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also has a tolerance or a difference that can provide the same function. It also represents the existing state.
For example, expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes represent not only geometrically strict shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes, but also irregularities and chamfers as long as the same effects can be obtained. A shape including a part or the like is also expressed.
On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element are not exclusive expressions for excluding the existence of other constituent elements.
　本発明を舶用排気タービン過給機に適用した一実施形態を図１及び図２基づいて説明する。図１は本実施形態に係る排気タービン過給機１０の全体斜視図である。
　図１に示すように、排気タービン過給機１０は、遠心圧縮機１１、軸受部１２及び排気タービン１３で構成されている。
　遠心圧縮機１１は、コンプレッサハウジング１４と、ロータ軸１６に固定された状態でコンプレッサハウジング１４内に収容された羽根車１８とを有し、羽根車１８は放射状に設けられた複数の羽根１８ａを有している。
　排気タービン１３は、タービンハウジング２０と、ロータ軸１６に固定された状態でタービンハウジング２０内に収容されたタービンディスク２２とを有し、タービンディスク２２には放射状に複数のタービン翼２３が一体に設けられている。 An embodiment in which the present invention is applied to a marine exhaust turbine supercharger will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is an overall perspective view of an exhaust turbine supercharger 10 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the exhaust turbine supercharger 10 includes a centrifugal compressor 11, a bearing portion 12, and an exhaust turbine 13.
The centrifugal compressor 11 has a compressor housing 14 and an impeller 18 accommodated in the compressor housing 14 while being fixed to the rotor shaft 16. The impeller 18 includes a plurality of radially provided blades 18 a. Have.
The exhaust turbine 13 includes a turbine housing 20 and a turbine disk 22 housed in the turbine housing 20 in a state of being fixed to the rotor shaft 16, and a plurality of turbine blades 23 are radially integrated with the turbine disk 22. Is provided.
　軸受部１２は、軸受ハウジング２４と、軸受ハウジング２４の内部で遠心圧縮機１１側及び排気タービン１３側の２箇所でロータ軸１６を回転自在に支持するラジアル軸受２６と、遠心圧縮機１１側の１箇所でロータ軸１６を支持するスラスト軸受２８とを有している。 The bearing portion 12 includes a bearing housing 24, a radial bearing 26 that rotatably supports the rotor shaft 16 at two locations on the centrifugal compressor 11 side and the exhaust turbine 13 side inside the bearing housing 24, and a centrifugal compressor 11 side. And a thrust bearing 28 that supports the rotor shaft 16 at one location.
　コンプレッサハウジング１４は、ロータ軸１６の軸線上に開口する入口開口１４ａと、外周面で接線方向に開口する出口開口を有する出口ケーシング１４ｂを有している。
　タービンハウジング２０は、接線方向に開口する入口開口を有する入口ケーシング２０ａと、ロータ軸１６の軸線上に開口する出口開口２０ｂとを有している。
　入口ケーシング２０ａの入口開口から流入した排ガスｅはタービンディスク２２及びロータ軸１６を回転させ、出口開口２０ｂから流出する。
　ロータ軸１６の回転によって羽根車１８が回転し、羽根車１８の回転によって入口開口１４ａから空気ａが吸引され圧縮されて出口ケーシング１４ｂの出口開口から吐出する。 The compressor housing 14 has an inlet casing 14 b having an inlet opening 14 a that opens on the axis of the rotor shaft 16 and an outlet opening that opens in a tangential direction on the outer peripheral surface.
The turbine housing 20 has an inlet casing 20 a having an inlet opening that opens in a tangential direction, and an outlet opening 20 b that opens on the axis of the rotor shaft 16.
The exhaust gas e flowing in from the inlet opening of the inlet casing 20a rotates the turbine disk 22 and the rotor shaft 16 and flows out from the outlet opening 20b.
The impeller 18 is rotated by the rotation of the rotor shaft 16, and the air a is sucked and compressed from the inlet opening 14a by the rotation of the impeller 18, and is discharged from the outlet opening of the outlet casing 14b.
　ロータ軸１６より上方の軸受ハウジング２４の上側の部分に、潤滑油を一時貯留するように構成されたヘッドタンク３０が一体に設けられている。ヘッドタンク３０の上壁には潤滑油供給管３２が接続されている。例えば、排気タービン過給機１０の外部に、内燃機関本体（不図示）及び排気タービン過給機１０に供給する潤滑油を貯留する潤滑油貯槽（不図示）が設けられ、該潤滑油貯槽から給油系統を介して該内燃機関本体及び排気タービン過給機１０に潤滑油が供給される。排気タービン過給機１０に供給される潤滑油は、潤滑油供給管３２を介してヘッドタンク３０に供給され、ヘッドタンク３０に一時貯留される。 A head tank 30 configured to temporarily store lubricating oil is integrally provided in a portion on the upper side of the bearing housing 24 above the rotor shaft 16. A lubricating oil supply pipe 32 is connected to the upper wall of the head tank 30. For example, an external combustion engine main body (not shown) and a lubricating oil storage tank (not shown) for storing lubricating oil supplied to the exhaust turbine supercharger 10 are provided outside the exhaust turbine supercharger 10. Lubricating oil is supplied to the internal combustion engine main body and the exhaust turbine supercharger 10 via an oil supply system. The lubricating oil supplied to the exhaust turbine supercharger 10 is supplied to the head tank 30 through the lubricating oil supply pipe 32 and temporarily stored in the head tank 30.
　ヘッドタンク３０の底部には潤滑油通路３４が接続されている。潤滑油通路３４はラジアル軸受２６及びスラスト軸受２８を通り、軸受ハウジング２４の底部に形成された油溜り（不図示）に連通している。
　ヘッドタンク３０の底壁に形成された開口３０ａ（図２参照）を介して潤滑油通路３４に流下した潤滑油ｒはラジアル軸受２６及びスラスト軸受２８を通り、これら軸受の潤滑に供した後前記油溜りに流下する。該油溜りに流下した潤滑油は出口配管３６から前記潤滑油貯槽に戻され、その後冷却などの処理をして循環使用される。従って、ヘッドタンク３０に潤滑油ｒが一時的に貯留されるとは、潤滑油ｒが流動している状態も含むものとする。 A lubricating oil passage 34 is connected to the bottom of the head tank 30. The lubricating oil passage 34 passes through the radial bearing 26 and the thrust bearing 28, and communicates with an oil sump (not shown) formed at the bottom of the bearing housing 24.
The lubricating oil r flowing down to the lubricating oil passage 34 through the opening 30a (see FIG. 2) formed in the bottom wall of the head tank 30 passes through the radial bearing 26 and the thrust bearing 28 and is used for lubricating these bearings. Spill into oil sump. The lubricating oil that has flowed down to the oil sump is returned to the lubricating oil storage tank from the outlet pipe 36, and is then circulated and used after being cooled. Accordingly, the fact that the lubricating oil r is temporarily stored in the head tank 30 includes a state in which the lubricating oil r is flowing.
　ヘッドタンク３０は、ラジアル軸受２６及びスラスト軸受２８などの部位に供給され、これらの被冷却部位を冷却するのに十分な量の潤滑油を貯留可能な容量、例えば、１～９０リットル（Ｌ）の容量を有している。 The head tank 30 is supplied to parts such as the radial bearing 26 and the thrust bearing 28, and has a capacity capable of storing a sufficient amount of lubricating oil for cooling the parts to be cooled, for example, 1 to 90 liters (L). Have a capacity of
　次に、図２に基づいて、遠心圧縮機１１及びヘッドタンク３０付近の構成を説明する。
　羽根車１８のハブの外周面には複数の羽根１８ａが放射状に突設されている。羽根車１８の回転によって入口開口１４ａから流入した空気ａは、羽根１８ａ間を通過して圧縮された後、羽根１８ａより下流側の流路に設けられたディフューザ翼（不図示）によって減速され、流れの動圧が静圧の上昇に変換される。
　こうして高圧となった空気ａは出口ケーシング１４ｂの出口開口から吐出され、燃焼用空気として前記内燃機関本体に供給される。 Next, the configuration in the vicinity of the centrifugal compressor 11 and the head tank 30 will be described with reference to FIG.
A plurality of blades 18 a project radially from the outer peripheral surface of the hub of the impeller 18. The air a flowing in from the inlet opening 14a by the rotation of the impeller 18 is compressed by passing between the blades 18a, and then decelerated by a diffuser blade (not shown) provided in a flow path downstream from the blade 18a. The dynamic pressure of the flow is converted into an increase in static pressure.
The high-pressure air a is discharged from the outlet opening of the outlet casing 14b and supplied to the internal combustion engine body as combustion air.
　軸受ハウジング２４は、羽根車１８の背面１８ｂと隙間を存して対向する環状の隔壁を有し、ロータ軸１６は隔壁を貫通している。ヘッドタンク３０は羽根車１８と隣接して配置されており、羽根車１８側のヘッドタンク３０の壁３０ｂは、軸受ハウジング２４の環状の隔壁の一部を構成している。
　軸受ハウジング２４の隔壁と羽根車１８の間には、ラビリンスシール４０が配置されている。ラビリンスシール４０は、狭隘なラビリンス流路ｆｃを形成し、軸受ハウジング２４の隔壁と羽根車１８間に流入する漏れ流れを抑制する。 The bearing housing 24 has an annular partition wall facing the back surface 18b of the impeller 18 with a gap, and the rotor shaft 16 penetrates the partition wall. The head tank 30 is disposed adjacent to the impeller 18, and the wall 30 b of the head tank 30 on the impeller 18 side constitutes a part of an annular partition wall of the bearing housing 24.
A labyrinth seal 40 is disposed between the partition wall of the bearing housing 24 and the impeller 18. The labyrinth seal 40 forms a narrow labyrinth flow path fc and suppresses a leakage flow flowing between the partition wall of the bearing housing 24 and the impeller 18.
　ラビリンスシール４０は、羽根車１８の背面１８ｂの周縁部に配置されたラビリンスフィン４４を有する。ラビリンスフィン４４は、例えば、羽根車１８の背面１８ｂの周縁部に一体に形成され、径方向に相互に離間する複数の環状の突起により構成されている。
　また、ラビリンスシール４０は環状のラビリンスシール板４２を有している。ラビリンスシール板４２は、その背面がヘッドタンク３０の壁３０ｂを含む軸受ハウジング２４の隔壁に密着した状態で、軸受ハウジング２４の隔壁に固定されている。
　ラビリンスシール板４２には、ラビリンスフィン４６が一体に設けられている。ラビリンスフィン４６は、半径方向に相互に離間する複数の環状の突起によって構成され、ラビリンスフィン４４との間に狭隘なラビリンス流路ｆｃを形成している。 The labyrinth seal 40 has a labyrinth fin 44 disposed on the peripheral edge of the back surface 18 b of the impeller 18. The labyrinth fin 44 is formed by, for example, a plurality of annular protrusions that are integrally formed on the peripheral portion of the back surface 18b of the impeller 18 and that are spaced apart from each other in the radial direction.
The labyrinth seal 40 has an annular labyrinth seal plate 42. The labyrinth seal plate 42 is fixed to the partition wall of the bearing housing 24 with its back surface in close contact with the partition wall of the bearing housing 24 including the wall 30 b of the head tank 30.
A labyrinth fin 46 is integrally provided on the labyrinth seal plate 42. The labyrinth fin 46 is constituted by a plurality of annular protrusions spaced apart from each other in the radial direction, and forms a narrow labyrinth flow path fc between the labyrinth fin 44.
　さらに、ラビリンスシール板４２が固定されたヘッドタンク３０の壁３０ｂの内面に、ヘッドタンク３０に一時貯留された潤滑油ｒとの接触面積を拡大するための凹凸部を構成する複数の線状突起４８が形成されている。複数の線状突起４８は、それぞれ水平方向に延び、上下方向に間隔を置いて並列に配置されている。 Further, a plurality of linear protrusions constituting an uneven portion for expanding the contact area with the lubricating oil r temporarily stored in the head tank 30 on the inner surface of the wall 30b of the head tank 30 to which the labyrinth seal plate 42 is fixed. 48 is formed. The plurality of linear protrusions 48 extend in the horizontal direction and are arranged in parallel at intervals in the vertical direction.
　かかる構成において、ヘッドタンク３０には前記潤滑油貯槽から常温程度の潤滑油ｒが供給され一時的に貯留される。ラビリンス流路ｆｃを通る際に高温となった空気の熱はラビリンスシール板４２及び壁３０ｂを介してヘッドタンク３０に貯留された潤滑油ｒに伝達される。
　このとき、壁３０ｂの内面に凹凸部として線状突起４８が形成され、壁３０ｂと潤滑油ｒとの間の接触面積、換言すれば放熱面積が拡大されているため、壁３０ｂと潤滑油ｒとの間の熱伝達を促進できる。これによって、ラビリンスシール４０の温度上昇を防止し、羽根車１８の温度上昇を抑制できるので、羽根車１８のクリープ進展を抑制できる。
　特に、各線状突起４８は水平方向に沿って配置されているので、ヘッドタンク３０内を流下する潤滑油ｒが線状突起４８に当たり乱流を形成する。これによって、潤滑油ｒが撹拌される。その撹拌効果によって線状突起４８周辺の温度境界層が薄くなり、ヘッドタンク３０の壁３０ｂと潤滑油ｒとの間の熱伝達を促進できる。 In such a configuration, the head tank 30 is supplied with the lubricating oil r at a normal temperature from the lubricating oil storage tank and is temporarily stored. The heat of the air that has become hot when passing through the labyrinth flow path fc is transmitted to the lubricating oil r stored in the head tank 30 through the labyrinth seal plate 42 and the wall 30b.
At this time, the linear protrusion 48 is formed as an uneven portion on the inner surface of the wall 30b, and the contact area between the wall 30b and the lubricating oil r, in other words, the heat radiation area is enlarged. Therefore, the wall 30b and the lubricating oil r Can promote heat transfer between. Thereby, since the temperature rise of the labyrinth seal 40 can be prevented and the temperature rise of the impeller 18 can be suppressed, creep progress of the impeller 18 can be suppressed.
In particular, since each linear protrusion 48 is disposed along the horizontal direction, the lubricating oil r flowing down in the head tank 30 hits the linear protrusion 48 to form a turbulent flow. Thereby, the lubricating oil r is agitated. Due to the stirring effect, the temperature boundary layer around the linear protrusion 48 becomes thin, and heat transfer between the wall 30b of the head tank 30 and the lubricating oil r can be promoted.
　図３は前記実施形態の変形例を示している。この変形例では、壁３０ｂに設けられる複数の線状突起５０は、それぞれ上下方向に延び、水平方向に間隔を置いて並列に配置されている。その他の構成は前記実施形態と同一である。
　この変形例によれば、各線状突起５０が上下方向に沿って配置されているので、潤滑油ｒが線状突起５０と接触して両者間の熱伝達が促進されると共に、潤滑油ｒは線状突起５０に沿ってスムーズに流下できるので、潤滑油ｒのラジアル軸受２６及びスラスト軸受２８への供給がスムーズに行われる。 FIG. 3 shows a modification of the embodiment. In this modification, the plurality of linear protrusions 50 provided on the wall 30b extend in the vertical direction and are arranged in parallel at intervals in the horizontal direction. Other configurations are the same as those of the above embodiment.
According to this modification, since each linear protrusion 50 is arranged along the vertical direction, the lubricating oil r comes into contact with the linear protrusion 50 to promote heat transfer between them, and the lubricating oil r is Since it can flow smoothly along the linear protrusion 50, the lubricating oil r can be smoothly supplied to the radial bearing 26 and the thrust bearing 28.
　次に、本発明の別な実施形態を図４に基づいて説明する。本実施形態は、前述の線状突起４８又は５０の代わりに、壁３０ｂを貫通する貫通孔５２が形成され、かつラビリンスシール板４２の背面に、ラビリンスシール板４２と同一材料で一体に形成され、貫通孔５２からヘッドタンク３０の内部に突出した板状の放熱部５４が設けられている。板状の放熱部５４は水平方向に沿って配置されている。なお、壁３０ｂとラビリンスシール板４２の背面とは、貫通孔５２から潤滑油ｒがヘッドタンク３０の外部に漏れないように油密に密着している。その他の構成は前記実施形態と同一である。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a through hole 52 that penetrates the wall 30 b is formed instead of the linear protrusion 48 or 50 described above, and the back surface of the labyrinth seal plate 42 is integrally formed of the same material as the labyrinth seal plate 42. In addition, a plate-like heat radiating portion 54 protruding from the through hole 52 into the head tank 30 is provided. The plate-like heat radiating portion 54 is arranged along the horizontal direction. The wall 30b and the back surface of the labyrinth seal plate 42 are in close contact with each other so that the lubricating oil r does not leak from the through hole 52 to the outside of the head tank 30. Other configurations are the same as those of the above embodiment.
　本実施形態によれば、ラビリンスシール板４２と放熱部５４とが同一材料で一体に形成されているので、ラビリンスシール板４２と放熱部５４との間での熱伝導性を高くすることができ、ラビリンスシール板４２と潤滑油ｒとの間の伝熱効果を向上できる。また、放熱部５４はヘッドタンク３０の内部で水平方向に沿って配置されているため、潤滑油ｒが開口３０ａへ流下する際に放熱部５４に当たりながら流下するので、放熱部５４と潤滑油ｒとの間の伝熱効果を向上できる。
　なお、放熱部５４の形状及び大きさは適宜決定される。例えば、壁３０ｂに水平方向に延びる複数の貫通孔５２を形成すると共に、放熱部５４を複数の棒材で構成し、貫通孔５２に該複数の棒材を挿入するようにしてもよい。 According to this embodiment, since the labyrinth seal plate 42 and the heat radiating portion 54 are integrally formed of the same material, the thermal conductivity between the labyrinth seal plate 42 and the heat radiating portion 54 can be increased. The heat transfer effect between the labyrinth seal plate 42 and the lubricating oil r can be improved. Further, since the heat dissipating part 54 is arranged along the horizontal direction inside the head tank 30, when the lubricating oil r flows down to the opening 30a, it flows down while hitting the heat dissipating part 54. Therefore, the heat dissipating part 54 and the lubricating oil r Heat transfer effect between the two can be improved.
In addition, the shape and size of the heat radiation part 54 are determined as appropriate. For example, a plurality of through holes 52 extending in the horizontal direction may be formed in the wall 30 b, and the heat dissipating part 54 may be configured with a plurality of bar members, and the plurality of bar members may be inserted into the through holes 52.
　次に、本発明のさらに別な実施形態を図５に基づいて説明する。本実施形態において、ヘッドタンク３０の内部で、潤滑油供給管３２の先端は壁３０ｂと同一高さとなるまで導設されている。そして、潤滑油供給管３２の先端開口３２ａは壁３０ｂに向かって対向（正対）している。その他の構成は、線状突起４８を形成しない図１に示す実施形態の構成と同一である。
　かかる構成において、潤滑油供給管３２から供給される潤滑油ｒは壁３０ｂに吹き付けられる。この潤滑油ｒの衝突流によって、壁３０ｂの表面に形成された潤滑油ｒの温度境界層を薄くすることができるため、壁３０ｂと潤滑油ｒとの間の熱伝達を促進できる。そのため、ラビリンスシール板４２によるラビリンス流路ｆｃを通過する空気の冷却効果を高めることができる。 Next, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the tip of the lubricating oil supply pipe 32 is led inside the head tank 30 until it is flush with the wall 30b. And the front-end | tip opening 32a of the lubricating oil supply pipe | tube 32 is facing (facing directly) toward the wall 30b. Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIG. 1 in which the linear protrusion 48 is not formed.
In such a configuration, the lubricating oil r supplied from the lubricating oil supply pipe 32 is sprayed onto the wall 30b. Since the temperature boundary layer of the lubricating oil r formed on the surface of the wall 30b can be thinned by the collision flow of the lubricating oil r, heat transfer between the wall 30b and the lubricating oil r can be promoted. Therefore, the cooling effect of the air passing through the labyrinth flow path fc by the labyrinth seal plate 42 can be enhanced.
　なお、前記実施形態の変形例として、壁３０ｂに対向配置される潤滑油供給管３２の開口は、必ずしも潤滑油供給管３２の先端に形成される必要はない。例えば、潤滑油供給管３２の側面に１つ又は複数の開口を形成するようにしてもよい。 Note that, as a modification of the above embodiment, the opening of the lubricating oil supply pipe 32 disposed to face the wall 30 b is not necessarily formed at the tip of the lubricating oil supply pipe 32. For example, one or more openings may be formed on the side surface of the lubricating oil supply pipe 32.
　次に、本発明のさらに別な実施形態を図６及び図７に基づいて説明する。
　図６に示すように、本実施形態に係る排気タービン過給機は、図１に示す排気タービン過給機１０と同様に、遠心圧縮機１１、軸受部１２及び排気タービン１３で構成されている。
　遠心圧縮機１１は、コンプレッサハウジング１４と、ロータ軸１６に固定された状態でコンプレッサハウジング１４内に収容された羽根車１８とを有し、羽根車１８は放射状に設けられた複数の羽根１８ａを有している。 Next, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 6, the exhaust turbine supercharger according to this embodiment includes a centrifugal compressor 11, a bearing portion 12, and an exhaust turbine 13, similarly to the exhaust turbine supercharger 10 shown in FIG. 1. .
The centrifugal compressor 11 has a compressor housing 14 and an impeller 18 accommodated in the compressor housing 14 while being fixed to the rotor shaft 16. The impeller 18 includes a plurality of radially provided blades 18 a. Have.
　ヘッドタンク３０は、軸受ハウジング２４に設けられ、ラジアル軸受２６及びスラスト軸受２８に供給される潤滑油を貯留するように構成されている。ラビリンスシール４０は羽根車１８と軸受ハウジング２４との間に設けられ、羽根車１８の背面１８ｂの周縁部に配置されたラビリンスフィン４４と、ラビリンスフィン４６が一体に形成されたラビリンスシール板４２とで構成されている。即ち、熱伝達促進手段を構成する後述する拡大部以外は、図１の示す実施形態と同一の構成を有している。 The head tank 30 is provided in the bearing housing 24 and configured to store lubricating oil supplied to the radial bearing 26 and the thrust bearing 28. The labyrinth seal 40 is provided between the impeller 18 and the bearing housing 24. The labyrinth fin 44 disposed on the peripheral edge of the rear surface 18b of the impeller 18 and the labyrinth seal plate 42 integrally formed with the labyrinth fin 46 are provided. It consists of That is, it has the same configuration as that of the embodiment shown in FIG. 1 except for the later-described enlarged portion constituting the heat transfer promoting means.
　本実施形態における前記拡大部は、軸受ハウジング２４とラビリンスシール板４２との間に形成されると共に、内部にラビリンスシール板４２に沿って円弧状に延びる円弧状空間Ｓｒが形成され、円弧状空間Ｓｒの一部がヘッドタンク３０の内部と連通している。円弧状空間Ｓｒはヘッドタンク３０の厚肉の壁３０ｂ及び羽根車１８の背面１８ｂに対向した軸受ハウジング２４の厚肉の隔壁に形成され、ラビリンスシール板４２に沿って円弧状に延在している。 The enlarged portion in the present embodiment is formed between the bearing housing 24 and the labyrinth seal plate 42, and an arc-shaped space Sr extending in an arc shape along the labyrinth seal plate 42 is formed therein, and the arc-shaped space A part of Sr communicates with the inside of the head tank 30. The arc-shaped space Sr is formed in a thick partition wall of the bearing housing 24 facing the thick wall 30b of the head tank 30 and the rear surface 18b of the impeller 18, and extends in an arc shape along the labyrinth seal plate 42. Yes.
　図７に示すように、円弧状空間Ｓｒは、ロータ軸１６との直交断面にてＣ字形状を有しており、潤滑油供給管３２が円弧状空間Ｓｒの一端に連通し、円弧状空間Ｓｒの他端は連通孔５６を介してヘッドタンク３０に連通している。なお、前記実施形態と同様に、環状ラビリンスシール板４２の背面はヘッドタンク３０の壁３０ｂ及び軸受ハウジング２４の隔壁に密着配置されている。 As shown in FIG. 7, the arc-shaped space Sr has a C shape in a cross section orthogonal to the rotor shaft 16, and the lubricating oil supply pipe 32 communicates with one end of the arc-shaped space Sr. The other end of Sr communicates with the head tank 30 through the communication hole 56. Similar to the above-described embodiment, the back surface of the annular labyrinth seal plate 42 is disposed in close contact with the wall 30 b of the head tank 30 and the partition wall of the bearing housing 24.
　かかる構成において、潤滑油ｒは潤滑油供給管３２から円弧状空間Ｓｒに直接供給される。円弧状空間Ｓｒに供給された潤滑油ｒは円弧状空間Ｓｒを一周し、連通孔５６からヘッドタンク３０に流入する。 In such a configuration, the lubricating oil r is directly supplied from the lubricating oil supply pipe 32 to the arcuate space Sr. The lubricating oil r supplied to the arcuate space Sr goes around the arcuate space Sr and flows into the head tank 30 from the communication hole 56.
　本実施形態によれば、ヘッドタンク３０の本体に供給される前の比較的低温の潤滑油ｒを、ヘッドタンク３０の拡大部である円弧状空間Ｓｒに直接供給できるので、潤滑油によるラビリンスシール板４２の冷却効果を更に高めることができる。
　また、ラビリンスシール板４２の熱は、実質的に周方向全域で軸受ハウジング２４の隔壁を介して円弧状空間Ｓｒを流れる潤滑油ｒに伝達されるので、壁３０ｂ及び軸受ハウジング２４の隔壁との接触面積を拡大することができる。そのため、ラビリンスシール板４２と潤滑油ｒとの熱伝達を促進できる。 According to the present embodiment, the relatively low temperature lubricating oil r before being supplied to the main body of the head tank 30 can be directly supplied to the arc-shaped space Sr that is an enlarged portion of the head tank 30, so that the labyrinth seal with the lubricating oil is used. The cooling effect of the plate 42 can be further enhanced.
Further, the heat of the labyrinth seal plate 42 is transmitted to the lubricating oil r flowing through the arc-shaped space Sr through the partition wall of the bearing housing 24 in substantially the entire region in the circumferential direction, so that the wall 30b and the partition wall of the bearing housing 24 are in contact with each other. The contact area can be enlarged. Therefore, heat transfer between the labyrinth seal plate 42 and the lubricating oil r can be promoted.
　さらに、潤滑油ｒは潤滑油供給管３２から円弧状空間Ｓｒに流入し、連通孔５６を介してヘッドタンク３０の本体へと流出する。そのため、円弧状空間Ｓｒの潤滑油ｒはヘッドタンク３０内の潤滑油ｒより大きな流速をもっている。これによっても、ラビリンスシール板４２と潤滑油ｒとの間の熱伝達をさらに促進できる。 Further, the lubricating oil r flows from the lubricating oil supply pipe 32 into the arc-shaped space Sr and flows out to the main body of the head tank 30 through the communication hole 56. Therefore, the lubricating oil r in the arcuate space Sr has a larger flow velocity than the lubricating oil r in the head tank 30. Also by this, the heat transfer between the labyrinth seal plate 42 and the lubricating oil r can be further promoted.
　次に、本発明のさらに別な実施形態を図８及び図９に基づいて説明する。
　本実施形態は、図６及び図７に示す実施形態と同様に、ヘッドタンク３０の厚肉の壁３０ｂを含む軸受ハウジング２４の隔壁に、Ｃ字形状の円弧状空間Ｓｒが形成されている。また、ヘッドタンク３０の拡大部を構成する円弧状空間Ｓｒの一端が連通孔５６を介してヘッドタンク３０の本体に連通し、円弧状空間Ｓｒの他端は連通路５８を介して潤滑油通路３４に連通している。その他の構成は図６及び図７に示す実施形態と同一である。
　本実施形態では、ヘッドタンク３０の本体に供給された潤滑油ｒが、拡大部としての円弧状空間Ｓｒに流入し、円弧状空間Ｓｒをほぼ一周した後、連通路５８を介して潤滑油通路３４に流出される。 Next, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, a C-shaped arcuate space Sr is formed in the partition wall of the bearing housing 24 including the thick wall 30b of the head tank 30 as in the embodiments shown in FIGS. Further, one end of the arc-shaped space Sr constituting the enlarged portion of the head tank 30 communicates with the main body of the head tank 30 through the communication hole 56, and the other end of the arc-shaped space Sr passes through the communication path 58. 34 is communicated. Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIGS.
In the present embodiment, the lubricating oil r supplied to the main body of the head tank 30 flows into the arcuate space Sr as the enlarged portion, and after making a full circle around the arcuate space Sr, the lubricating oil passage is connected via the communication passage 58. 34 is discharged.
　本実施形態によれば、ヘッドタンク３０の本体に供給された潤滑油ｒを連通孔５６及び円弧状空間Ｓｒを介して潤滑油通路３４に流出させるようにしているので、円弧状空間Ｓｒを流れる潤滑油の流速を常に一定以上に保持できる。そのため、円弧状空間Ｓｒを流れる潤滑油とラビリンスシール板４２との熱伝達を促進でき、ラビリンスシール板４２の冷却効果を向上することができる。 According to the present embodiment, the lubricating oil r supplied to the main body of the head tank 30 is caused to flow out to the lubricating oil passage 34 through the communication hole 56 and the arc-shaped space Sr, and therefore flows in the arc-shaped space Sr. The flow rate of the lubricating oil can always be kept above a certain level. Therefore, heat transfer between the lubricating oil flowing through the arcuate space Sr and the labyrinth seal plate 42 can be promoted, and the cooling effect of the labyrinth seal plate 42 can be improved.
　次に、本発明のさらに別な実施形態を図１０に基づいて説明する。
　本実施形態では、円弧状空間Ｓｒはラビリンスシール板４２側に開口する環状開口６０を有している。ラビリンスシール板４２の背面から環状開口６０に嵌合する環状嵌合壁４２ａが突出している。本実施形態では、拡大部が環状嵌合壁４２ａをもって環状開口６０を閉塞している。
　即ち、環状嵌合壁４２ａはラビリンスシール板４２の背面に対して段差を有し、該背面に対して全域で同一厚さを有し、かつその表面は平面形状となっている。環状嵌合壁４２ａは環状開口６０に嵌合され、これらの間は油密状態となっている。その他の構成は図６及び図７に示す実施形態と同一である。 Next, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, the arcuate space Sr has an annular opening 60 that opens to the labyrinth seal plate 42 side. An annular fitting wall 42 a that fits into the annular opening 60 protrudes from the back surface of the labyrinth seal plate 42. In the present embodiment, the enlarged portion closes the annular opening 60 with the annular fitting wall 42a.
That is, the annular fitting wall 42a has a step with respect to the back surface of the labyrinth seal plate 42, has the same thickness throughout the entire surface of the back surface, and has a flat surface. The annular fitting wall 42a is fitted into the annular opening 60, and the space between them is oil-tight. Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIGS.
　本実施形態によれば、円弧状空間Ｓｒは環状開口６０を有しているので、円弧状空間Ｓｒの加工は、環状開口６０がない場合と比べて容易かつ低コスト化できる。
　また、円弧状空間Ｓｒに導入された潤滑油ｒにラビリンスシール板４２と一体となった環状嵌合壁４２ａが直接接触するので、ラビリンスシール板４２と潤滑油ｒとの熱伝達を促進できる。 According to the present embodiment, since the arcuate space Sr has the annular opening 60, the processing of the arcuate space Sr can be performed easily and at a lower cost than the case where the arcuate opening 60 is not provided.
Further, since the annular fitting wall 42a integrated with the labyrinth seal plate 42 directly contacts the lubricating oil r introduced into the arcuate space Sr, heat transfer between the labyrinth seal plate 42 and the lubricating oil r can be promoted.
　なお、円弧状空間Ｓｒを形成した幾つかの前記実施形態において、円弧状空間Ｓｒは必ずしも周方向全域にわたって延びていなくてもよい。少なくとも、円弧状空間Ｓｒを形成する拡大部がヘッドタンク３０の壁３０ｂに形成されていればよい。 In some of the above-described embodiments in which the arc space Sr is formed, the arc space Sr does not necessarily extend over the entire circumferential direction. It is only necessary that at least the enlarged portion forming the arcuate space Sr is formed on the wall 30b of the head tank 30.
　本発明の少なくとも一実施形態によれば、例えば舶用内燃機関に設けられる排気タービン過給機などにおいて、簡易かつ低コストな手段で、羽根車の背面に設けられたラビリンスシールの温度上昇を抑制できる。従って、羽根車の温度上昇を抑制し、羽根車のクリープ変形を抑制できる。 According to at least one embodiment of the present invention, for example, in an exhaust turbine supercharger provided in a marine internal combustion engine, a temperature increase of a labyrinth seal provided on the back surface of an impeller can be suppressed with simple and low-cost means. . Therefore, the temperature rise of the impeller can be suppressed and creep deformation of the impeller can be suppressed.
　１０　　　　　　　　　　　　　　　　排気タービン過給機
　１１　　　　　　　　　　　　　　　　遠心圧縮機
　１２　　　　　　　　　　　　　　　　軸受部
　１３　　　　　　　　　　　　　　　　排気タービン
　１４　　　　　　　　　　　　　　　　コンプレッサハウジング
　　１４ａ　　　　　　　　　　　　　　入口開口
　　１４ｂ　　　　　　　　　　　　　　出口ケーシング
　１６　　　　　　　　　　　　　　　　ロータ軸
　１８　　　　　　　　　　　　　　　　羽根車
　　１８ａ　　　　　　　　　　　　　　羽根
　　１８ｂ　　　　　　　　　　　　　　背面
　２０　　　　　　　　　　　　　　　　タービンハウジング
　２２　　　　　　　　　　　　　　　　タービンディスク
　２３　　　　　　　　　　　　　　　　タービン翼
　２４　　　　　　　　　　　　　　　　軸受ハウジング
　２６　　　　　　　　　　　　　　　　ラジアル軸受
　２８　　　　　　　　　　　　　　　　スラスト軸受
　３０　　　　　　　　　　　　　　　　ヘッドタンク
　　３０ａ　　　　　　　　　　　　　　底部開口
　　３０ｂ　　　　　　　　　　　　　　壁
　３２　　　　　　　　　　　　　　　　潤滑油供給管
　３４　　　　　　　　　　　　　　　　潤滑油通路
　３６　　　　　　　　　　　　　　　　出口配管
　４０　　　　　　　　　　　　　　　　ラビリンスシール
　４２　　　　　　　　　　　　　　　　ラビリンスシール板
　　４２ａ　　　　　　　　　　　　　　環状嵌合壁
　４４、４６　　　　　　　　　　　　　ラビリンスフィン
　４８、５０　　　　　　　　　　　　　突起
　５２　　　　　　　　　　　　　　　　貫通孔
　５４　　　　　　　　　　　　　　　　放熱部
　５６　　　　　　　　　　　　　　　　連通孔
　５８　　　　　　　　　　　　　　　　連通路
　６０　　　　　　　　　　　　　　　　環状開口
　Ｓｒ　　　　　　　　　　　　　　　　円弧状空間（拡大部）
　ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　空気
　ｅ　　　　　　　　　　　　　　　　　排ガス
　ｆｃ　　　　　　　　　　　　　　　　ラビリンスシール流路
　ｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　潤滑油 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Exhaust turbine supercharger 11 Centrifugal compressor 12 Bearing part 13 Exhaust turbine 14 Compressor housing 14a Inlet opening 14b Outlet casing 16 Rotor shaft 18 Impeller 18a Blade 18b Back surface 20 Turbine housing 22 Turbine disk 23 Turbine blade 24 Bearing housing 26 Radial bearing 28 Thrust bearing 30 Head tank 30a Bottom opening 30b Wall 32 Lubricating oil supply pipe 34 Lubricating oil passage 36 Outlet piping 40 Labyrinth seal 42 Labyrinth sea Steel plate 42a Annular fitting wall 44, 46 Labyrinth fins 48, 50 Protrusion 52 Through hole 54 Heat radiation part 56 Communication hole 58 Communication path 60 Annular opening Sr Arc-shaped space (enlarged part)
a air e exhaust gas fc labyrinth seal flow path r lubricating oil

Claims (11)

  1. 　回転軸に連結された羽根車を有する遠心圧縮機と、
    　前記回転軸を回転自在に支持する軸受を収容し、且つ、前記羽根車の背面に対向する軸受ハウジングと、
    　前記軸受ハウジングに設けられて前記軸受に供給される潤滑油を貯留するように構成されたヘッドタンクと、
    　前記羽根車の背面と前記軸受ハウジングとの間に設けられ、環状のラビリンスシール板及び該ラビリンスシール板と一体のラビリンスフィンを含むラビリンスシールと、
    　前記ヘッドタンクに貯留された潤滑油と前記ラビリンスシール板との間の熱伝達を促進するように構成された熱伝達促進手段と、
    を備える
    ことを特徴とする過給機。     A centrifugal compressor having an impeller coupled to a rotating shaft;
    A bearing housing that accommodates a bearing that rotatably supports the rotating shaft, and that faces a rear surface of the impeller;
    A head tank provided in the bearing housing and configured to store lubricating oil supplied to the bearing;
    A labyrinth seal provided between a rear surface of the impeller and the bearing housing and including an annular labyrinth seal plate and a labyrinth fin integrated with the labyrinth seal plate;
    Heat transfer facilitating means configured to promote heat transfer between the lubricating oil stored in the head tank and the labyrinth seal plate;
    A turbocharger comprising:
  2. 　前記ラビリンスシール板は前記ヘッドタンクに接するとともに、
    　前記熱伝達促進手段は、
    　前記ヘッドタンクの内面に形成された凹凸部によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の過給機。     The labyrinth seal plate is in contact with the head tank,
    The heat transfer promoting means is
    The supercharger according to claim 1, wherein the supercharger is configured by an uneven portion formed on an inner surface of the head tank.
  3. 　前記凹凸部は、並列に配置された複数の線状突起によって構成され、
    　前記複数の線状突起は、それぞれ水平方向に沿って延びている
    ことを特徴とする請求項２に記載の過給機。     The uneven portion is constituted by a plurality of linear protrusions arranged in parallel,
    The supercharger according to claim 2, wherein each of the plurality of linear protrusions extends along a horizontal direction.
  4. 　前記凹凸部は、並列に配置された複数の線状突起によって構成され、
    　前記複数の線状突起は、それぞれ上下方向に沿って延びている
    ことを特徴とする請求項２に記載の過給機。     The uneven portion is constituted by a plurality of linear protrusions arranged in parallel,
    The supercharger according to claim 2, wherein each of the plurality of linear protrusions extends along the vertical direction.
  5. 　前記熱伝達促進手段は、
    　前記ラビリンスシール板と一体に形成され、前記ヘッドタンクの内部に突出して潤滑油と接する放熱部によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の過給機。     The heat transfer promoting means is
    The supercharger according to claim 1, wherein the supercharger is formed integrally with the labyrinth seal plate and includes a heat radiating portion that protrudes into the head tank and contacts the lubricating oil.
  6. 　前記ヘッドタンクに潤滑油を供給するための潤滑油供給管を更に備え、
    　前記熱伝達促進手段は、
    　前記ヘッドタンクの内部を延びる前記潤滑油供給管の部分に形成され、前記ヘッドタンクの壁に向けて開口した潤滑油供給口によって構成されている
    ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の過給機。     A lubricant supply pipe for supplying lubricant to the head tank;
    The heat transfer promoting means is
    5. The lubricating oil supply port formed in a portion of the lubricating oil supply pipe extending inside the head tank and configured to open toward the wall of the head tank. The turbocharger according to item 1.
  7. 　回転軸に連結された羽根車を有する遠心圧縮機と、
    　前記回転軸を回転自在に支持する軸受を収容し、且つ、前記羽根車の背面に対向する軸受ハウジングと、
    　前記軸受ハウジングに設けられて前記軸受に供給される潤滑油を貯留するように構成されたヘッドタンクと、
    　前記羽根車の背面と前記軸受ハウジングとの間に設けられ、環状のラビリンスシール板及び該ラビリンスシール板と一体のラビリンスフィンを含むラビリンスシールと、
    　前記軸受ハウジングと前記ラビリンスシール板との間に形成されるとともに、内部に前記ラビリンスシール板に沿って円弧状に延びる円弧状空間が形成され、少なくとも一部がヘッドタンクの内部と連通する拡大部と、
    を備えることを特徴とする過給機。     A centrifugal compressor having an impeller coupled to a rotating shaft;
    A bearing housing that accommodates a bearing that rotatably supports the rotating shaft, and that faces a rear surface of the impeller;
    A head tank provided in the bearing housing and configured to store lubricating oil supplied to the bearing;
    A labyrinth seal provided between a rear surface of the impeller and the bearing housing and including an annular labyrinth seal plate and a labyrinth fin integrated with the labyrinth seal plate;
    An enlarged portion that 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 thereof communicates with the inside of the head tank. When,
    A turbocharger comprising:
  8. 　前記軸受ハウジングと前記ラビリンスシール板との間に形成されるとともに、内部に前記ラビリンスシール板に沿って円弧状に延びる円弧状空間が形成され、少なくとも一部がヘッドタンクの内部と連通する
    　前記拡大部は、内部にＣ字形状に延びている円弧状空間が形成されていることを特徴とする
    請求項７に記載の過給機。     An arc-shaped space is formed between the bearing housing and the labyrinth seal plate and extends in an arc shape along the labyrinth seal plate, and at least a part thereof communicates with the interior of the head tank. The supercharger according to claim 7, wherein the part is formed with an arc space extending in a C shape inside.
  9. 　前記ヘッドタンクに潤滑油を供給するための潤滑油供給管を更に備え、
    　前記潤滑油供給管は、前記拡大部に接続されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の過給機。     A lubricant supply pipe for supplying lubricant to the head tank;
    The supercharger according to claim 7 or 8, wherein the lubricating oil supply pipe is connected to the enlarged portion.
  10. 　前記軸受ハウジングに形成され、前記拡大部と前記軸受との間に延びる連通路を備える
    ことを特徴とする請求項７乃至９の何れか１項に記載の過給機。     The supercharger according to any one of claims 7 to 9, further comprising a communication passage formed in the bearing housing and extending between the enlarged portion and the bearing.
  11. 　前記拡大部は、前記羽根車の背面に対向する開口を有し、
    　前記ラビリンスシール板は、前記拡大部の開口を閉塞していることを特徴とする請求項７又は８に記載の過給機。     The enlarged portion has an opening facing the back surface of the impeller,
    The supercharger according to claim 7 or 8, wherein the labyrinth seal plate closes an opening of the enlarged portion.
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