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JP2934530B2 - 遠心圧縮機 - Google Patents

遠心圧縮機

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Publication number
JP2934530B2
JP2934530B2 JP3143231A JP14323191A JP2934530B2 JP 2934530 B2 JP2934530 B2 JP 2934530B2 JP 3143231 A JP3143231 A JP 3143231A JP 14323191 A JP14323191 A JP 14323191A JP 2934530 B2 JP2934530 B2 JP 2934530B2
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JP
Japan
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impeller
air
pressure
temperature
centrifugal compressor
Prior art date
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JP3143231A
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JPH04365997A (ja
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孝一郎 今給黎
啓一 白石
昌敬 木村
正義 田川
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Priority to DE69203293T priority patent/DE69203293T2/de
Priority to FI921758A priority patent/FI921758A7/fi
Priority to US07/897,794 priority patent/US5251576A/en
Priority to KR1019920010196A priority patent/KR950006873B1/ko
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08Sealings
    • F04D29/16Sealings between pressure and suction sides
    • F04D29/161Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/162Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps of a centrifugal flow wheel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/5846Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps cooling by injection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Thermal Sciences (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばエンジンの過給
機の圧縮機等に適用される遠心圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の遠心圧縮機の構造説明図、
図4はラビリンスシール部を拡大した作用説明図であ
る。図において、本遠心圧縮機の羽根車1背面にはケー
シング12との間にラビリンスパッキン5が配設され、
羽根車1出口と羽根車1背部に形成されたシール空間7
との間をシールしている。シール空間7は放風孔8を介
して外部と導通しており、ラビリンスパッキン5を通過
してシール空間7へ入る若干量の空気を外部へ放出して
シール空間7の圧力を低下させる。これにより、羽根車
1出口における高圧の空気が羽根車1背面に入ってロー
タ軸2を羽根車1入口の方向に押す推力の発生が阻止
れ、主スラスト軸受3の面圧を低下させて主スラスト軸
受3の負担を低減している。11はスラストカラー、4
は反スラスト軸受である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の遠
心圧縮機において、羽根車1出口における空気の温度は
遠心圧縮機の圧力比に応じて高くなっており、例えば常
温の空気を吸込んだ場合でも圧力比が約4.0程度であ
ると羽根車1出口における空気の温度は200℃以上に
達する。この高温の空気がラビリンスパッキン5を通過
すると、ラビリンスパッキン5及び羽根車1のフィンの
相対回転によって生じた摩擦熱によって上記空気がさら
に昇温し、かかる高熱によって羽根車1背面が加熱され
る。通常、このような大気を吸込む単段型の遠心圧縮機
においては、羽根車の材料としてアルミ合金が用いられ
ているが、羽根車1背面の空気により加熱されると、羽
根車1は、その温度が上昇して材料の強度が低下する。
このため、羽根車1がアルミ合金製の場合は高圧力比を
確保することが困難となる。また、羽根車1の温度上昇
は空気の温度上昇を招き、圧縮機効率が低下する要因と
なる。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に係る遠心圧縮機
は上記課題の解決を目的にしており、羽根車の背部に環
状多重に配設され、上記羽根車の出口と羽根車の背部に
形成される空間との間をシールするシール機構を備えた
遠心圧縮機において、上記シール機構の中間部に、上記
羽根車出口の圧力よりも高圧の冷気体を供給する供給口
を開口し、上記冷気体を上記供給口から上記シール機構
の外周側及び内周側へと流すように構成したことを特徴
としている。
【0005】
【作用】即ち、本発明に係る遠心圧縮機においては、羽
根車の背部にシール機構が環状多重に配設されて羽根車
出口と羽根車背面の空間との間をシールするとともに、
該シール機構の中間部に冷気体の供給口を開口し、該供
給口から羽根車出口における圧力よりも高圧の冷気体が
供給されるように構成しているので、高圧の冷気体は上
記シール機構に沿って、外周の羽根車出口側及び内周の
空間内に分流して流れるこの際において、上記冷気体
の圧力は羽根車出口における圧力よりも高圧であるの
で、羽根車出口の高温の気体がシール機構を経て冷気体
の供給口側へ流れることは無く、冷気体はシール機構に
沿って羽根車出口側へと抵抗なく流れて上記 高温の気体
をシールするとともに、羽根車背面を冷却する。 また、
上記冷気体はシール機構に沿って、内周側の空間へと流
れて気体のシールを行なうとともに、羽根車の内周側背
面を冷却する。これにより、上記供給口からシール機構
に供給される冷気体によって、羽根車出口側の気体のシ
ールが確実になされるとともに、羽根車背面が羽根車出
口における高温の気体で加熱されることがなく、上記供
給口から供給される冷気体により冷却され、羽根車の温
度上昇が抑制される。
【0006】
【実施例】図1は本発明の一実施例に係る遠心圧縮機の
構造説明図、図2は作用説明図である。図において、本
実施例に係る遠心圧縮機はエンジンの過給機の圧縮機
して使用されるものであり、図1に示すように、ロータ
軸2に固定された羽根車1の背面には、ケーシング12
との間にラビリンスパッキン15が半径方向において多
重に配設されている。そしてこのラビリンスパッキン1
5は、羽根車1出口と、羽根車1の背部に形成されたシ
ール空間7との間をシールしている。上記シール空間7
は放風孔8によって外部と導通しており、上記ラビリン
スパッキン15を通過して該シール空間7へ入る若干量
の空気を外部へ放出して該シール空間7の圧力を低下さ
せるようになっている。これにより、羽根車1出口にお
ける高圧の空気が羽根車1背面に入って、ロータ軸2を
羽根車1入口の方向に押す推力を発生するのを阻止し、
これによって主スラスト軸受3の面圧を低下させ、同主
スラスト軸受3の負担を低減している。尚、11はスラ
ストカラー、4は反スラスト軸受である。
【0007】羽根車1出口における空気の温度は遠心圧
縮機の圧力比に応じて高くなっており、例えば常温の空
気を吸込んだ場合でも圧力比が約4.0程度であると羽
根車1出口における空気の温度は200℃以上に達す
る。この高熱により羽根車1背面が加熱されるのを防止
するため、この実施形態に係る遠心圧縮機におけるラビ
リンスパッキン15はフィンが外側と内側の2群に分け
られ、その間つまりラビリンスパッキン15の中間部
環状空間6が形成されている。9は上記環状空間6に連
通される空気通路であり、該空気通路9には、低温で羽
根車1出口における圧力P1 よりも高い圧力P2 の空気
が外部から供給されるようになっている。この空気即ち
冷気体としては、例えば過給機から空気冷却器を経てエ
ンジンへ供給される低温高圧力の圧縮空気などのよう
に、羽根車1出口における空気の圧力P1 よりも高く、
かつ低温の空気を用い、かかる冷却空気を羽根車1背面
のラビリンスパッキン15へ導くようにする
【0008】上記のように構成された遠心圧縮機におい
て、過給機で高圧に加圧され空気冷却器にて冷却された
空気等の低温高圧の空気(冷気体)は、空気通路9から
環状空間6に入る。該環状空間6内に入った空気は環状
空間9から外周側と内周側の2方向に分かれてラビリン
スパッキン15を流れる。 この際において、上記空気の
圧力P 2 は羽根車1出口の圧力P 1 よりも高い圧力を有
するので、羽根車1出口の高温の気体がラビリンスパッ
キン15に流入することは無く、ラビリンスパッキン1
5には上記環状空間6を経た低温空気が流れ、この低温
空気によって羽根車1背部が冷却される一方、上記環
状空間6から内周側へ分流した低温空気はラビリンスパ
ッキン15の内周側部分を流れて羽根車1背部を冷却す
る。従来の遠心圧縮機における羽根車背面のラビリンス
パッキンでは、内側のシール空間内の空気を放出して圧
力を下げているので、羽根車出口における空気は若干量
がラビリンスパッキンを通過する。これに対して、この
実施形態に係る遠心圧縮機におけるラビリンスパッキン
15はフィンが外側と内側との2群に分かれており、そ
のフィン分割部にある環状空間6に、上記のように、
温で、羽根車1出口における圧力P1 よりも高い圧力P
2 の空気が供給される。供給された低温空気は羽根車1
出口における圧力P1 よりも高い圧力P2 を有している
ので、上記のように、羽根車1出口における高温空気が
ラビリンスパッキン15を通って環状空間6に流れるこ
とはなく、逆に環状空間6に供給された低温空気が羽根
車1出口側へ流れる。従って、この実施形態によれば、
羽根車1背面に高温の羽根車1出口における空気が流れ
込んで羽根車1背面が上記高温空気で加熱されることが
なく、空気通路9を介して外部から供給される低温空気
で冷却されることとなる。これにより、羽根車1の温度
上昇を抑えることができ、この温度上昇による羽根車1
の強度低下が防止される。なお、羽根車1の背部のシー
ル空間7と環状空間6との間はラビリンスパッキン15
によりシールされているが、シール空間7へ若干量の
記低温空気が流れ込むことがあっても、放風孔8から
の空気を放出してシール空間7内の圧力P3 を下げて
る。これにより、従来の遠心圧縮機と同様にスラスト力
がバランスすることとなり、主スラスト軸受3の負荷が
増大することはない。
【0009】
【発明の効果】本発明に係る遠心圧縮機は前記のように
構成されており、羽根車の背部に設けられたシール機構
の中間部に気体供給口から供給されて外周側及び内周側
へ分流する冷気体によって羽根車背面が冷却されるの
で、羽根車背面が羽根車出口からの高温気体で加熱され
ることがなく、羽根車の温度上昇が防止される。これに
より、羽根車の強度低下が防止され、該羽根車がアルミ
合金製の場合でも高圧力比を確保することができるとと
もに、羽根車により圧縮される気体の温度が降下するこ
とにより、圧縮機効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施例に係る遠心圧縮機の断
面図である。
【図2】図2はその作用説明図である。
【図3】図3は従来の遠心圧縮機の断面図である。
【図4】図4はその作用説明図である。
【符号の説明】
1 羽根車 2 ロータ軸 3 主スラスト軸受 4 反スラスト軸受 6 環状空間 7 シール空間 8 放風孔 9 空気通路 11 スラストカラー 12 ケーシング 15 ラビリンスパッキン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田川 正義 長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工業株 式会社長崎造船所内 (56)参考文献 特開 昭61−112737(JP,A) 特開 平2−245496(JP,A) 特開 昭50−208(JP,A) 実開 昭61−130726(JP,U) 実開 昭57−32258(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F04D 29/08 F01D 5/08 F02B 39/00 F04D 29/58

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】羽根車の背部に環状多重に配設され、上記
    羽根車の出口と羽根車の背部に形成される空間との間を
    シールするシール機構を備えた遠心圧縮機において、上
    記シール機構の中間部に、上記羽根車出口の圧力よりも
    高圧の冷気体を供給する供給口を開口し、上記冷気体を
    上記供給口から上記シール機構の外周側及び内周側へと
    流すように構成したことを特徴とする遠心圧縮機。
JP3143231A 1991-06-14 1991-06-14 遠心圧縮機 Expired - Lifetime JP2934530B2 (ja)

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