JPH03246305A - ターボ機械の軸構造 - Google Patents
ターボ機械の軸構造Info
- Publication number
- JPH03246305A JPH03246305A JP4261790A JP4261790A JPH03246305A JP H03246305 A JPH03246305 A JP H03246305A JP 4261790 A JP4261790 A JP 4261790A JP 4261790 A JP4261790 A JP 4261790A JP H03246305 A JPH03246305 A JP H03246305A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wheel
- compressor wheel
- compressor
- turbine
- cavity
- Prior art date
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- Pending
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- Supercharger (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
この発明は、ガスタービン、ターボチャージャ等ターボ
機械の軸構造に関する。
機械の軸構造に関する。
（従来の技術）
従来のターボ機械の軸構造としては第４図に示すものが
知られている（ＳＡＥｐａｐｅｒ７１０５６６参照）。
知られている（ＳＡＥｐａｐｅｒ７１０５６６参照）。
これは１軸式のガスタービンであり、機体フレーム１０
１に、ホイール軸１０３が左右のボールベアリング１０
５，１０７によって軸支され、タービンホイール１０９
はホイール軸１０３と一体に形成され、このホイール軸
１０３にコンプレッサホイール１１１が嵌合、固定され
ている。ホイール軸１０３には、発電子ロータ１１３、
サンギヤ１１５などが嵌合され、これらはナツト１１７
て締付けられている。
１に、ホイール軸１０３が左右のボールベアリング１０
５，１０７によって軸支され、タービンホイール１０９
はホイール軸１０３と一体に形成され、このホイール軸
１０３にコンプレッサホイール１１１が嵌合、固定され
ている。ホイール軸１０３には、発電子ロータ１１３、
サンギヤ１１５などが嵌合され、これらはナツト１１７
て締付けられている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、このような従来のターボ機械の軸構造で
は、タービンホイール１０９を駆動する燃焼ガスの熱が
、タービンホイール１０９の背面部１１９とホイール軸
１０３とを経てコンプレッサホイール１１１へ伝熱され
るため、コンプレッサホイール１１１の温度上昇が大き
くなり、１１０００００ｒｐ前後の高速回転を行うコン
プレッサホイール１１１は、長時間の運転においてその
ときの遠心力によりクリープが発生してコンプレッサホ
イール１１１の嵌合穴径が増大し、嵌合が緩むこととな
る。嵌合が緩むと、コンプレッサホイール１１１に芯ず
れが発生し、回転アンバランスを生じて振動が発生する
という問題がある。
は、タービンホイール１０９を駆動する燃焼ガスの熱が
、タービンホイール１０９の背面部１１９とホイール軸
１０３とを経てコンプレッサホイール１１１へ伝熱され
るため、コンプレッサホイール１１１の温度上昇が大き
くなり、１１０００００ｒｐ前後の高速回転を行うコン
プレッサホイール１１１は、長時間の運転においてその
ときの遠心力によりクリープが発生してコンプレッサホ
イール１１１の嵌合穴径が増大し、嵌合が緩むこととな
る。嵌合が緩むと、コンプレッサホイール１１１に芯ず
れが発生し、回転アンバランスを生じて振動が発生する
という問題がある。
この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
もので、タービンホイールの熱がコンプレッサホイール
へ伝熱され難くなるようにしてコンプレッサホイールの
嵌合部の緩みゃ振動が解消されるターボ機械を提供する
ことを目的とする。
もので、タービンホイールの熱がコンプレッサホイール
へ伝熱され難くなるようにしてコンプレッサホイールの
嵌合部の緩みゃ振動が解消されるターボ機械を提供する
ことを目的とする。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
前記課題を解決するためにこの発明は、ホイール軸にタ
ービンホイールが一体に形成され、コンプレッサホイー
ルはこのホイール軸に嵌合、固定されているターボ機械
の軸構造において、前記ホイール軸とコンプレッサホイ
ールとの間に空洞部を形成し、この空洞部は、その一方
側となるタービンホイール側を断熱材にて塞ぐと共に、
他方側をコンプレッサホイールに設けた連通孔によりコ
ンプレッサホイールへの空気入口部に連通させる構成と
した。
ービンホイールが一体に形成され、コンプレッサホイー
ルはこのホイール軸に嵌合、固定されているターボ機械
の軸構造において、前記ホイール軸とコンプレッサホイ
ールとの間に空洞部を形成し、この空洞部は、その一方
側となるタービンホイール側を断熱材にて塞ぐと共に、
他方側をコンプレッサホイールに設けた連通孔によりコ
ンプレッサホイールへの空気入口部に連通させる構成と
した。
（作用）
タービンホイールは燃焼ガスに接して高い温度となり、
タービンホイールと一体のホイール軸も高温となる。と
ころが、コンプレッサホイールは、これとホイール軸と
の間に形成されている空洞部によって直接的な受熱が減
少する。しかも、空洞部のタービンホイール側は断熱材
によって遮熱され、またコンプレッサホイールの遠心作
用によって連通孔から空洞部の空気が吸い出されるので
、空洞部の温度上昇は充分に抑えられ、タービンホイー
ルおよびホイール軸からコンプレッサホイールへの伝熱
量は一層減少する。
タービンホイールと一体のホイール軸も高温となる。と
ころが、コンプレッサホイールは、これとホイール軸と
の間に形成されている空洞部によって直接的な受熱が減
少する。しかも、空洞部のタービンホイール側は断熱材
によって遮熱され、またコンプレッサホイールの遠心作
用によって連通孔から空洞部の空気が吸い出されるので
、空洞部の温度上昇は充分に抑えられ、タービンホイー
ルおよびホイール軸からコンプレッサホイールへの伝熱
量は一層減少する。
（実施例）
次にこの発明の実施例を図に基づいて説明する。
第１図は第１の実施例を示す断面図である。ホイール軸
１の右端部にタービンホイール３か一体に形成され、ホ
イール軸１はボールベアリング５によって機体フレーム
７に軸支される。コンプレッサホイール１１は、ホイー
ル軸１に嵌合、固定されるが、嵌合部のタービンホイー
ル３に近い側におけるホイール軸１とコンプレッサホイ
ール１１との間には、コンプレッサホイール１１側に大
径孔１２を形成することで、薄肉円筒状の第１の空洞部
１３を形成している。第１の空洞部１３の左側端部付近
は、コンプレッサホイール１１に設けた複数の連通孔１
１ａによって空気入口部１゜に連通している。
１の右端部にタービンホイール３か一体に形成され、ホ
イール軸１はボールベアリング５によって機体フレーム
７に軸支される。コンプレッサホイール１１は、ホイー
ル軸１に嵌合、固定されるが、嵌合部のタービンホイー
ル３に近い側におけるホイール軸１とコンプレッサホイ
ール１１との間には、コンプレッサホイール１１側に大
径孔１２を形成することで、薄肉円筒状の第１の空洞部
１３を形成している。第１の空洞部１３の左側端部付近
は、コンプレッサホイール１１に設けた複数の連通孔１
１ａによって空気入口部１゜に連通している。
コンプレッサホイール１１の左側部分は、ホイール軸１
に小径部１ａを形成することでホイール軸１との間に第
２の空洞部１４を形成しである。
に小径部１ａを形成することでホイール軸１との間に第
２の空洞部１４を形成しである。
この第２の空洞部１４と前記第１の空洞部１３との間に
、ホイール軸１とコンプレッサホイール１１とが嵌合さ
れる嵌め合い部１５が形成される。
、ホイール軸１とコンプレッサホイール１１とが嵌合さ
れる嵌め合い部１５が形成される。
第１の空洞部１３の右端部には、ジルコニア等からなる
リング状の断熱材１７が設けられ、この断熱材１７を介
してコンプレッサホイール１１の右側部分はホイール軸
１に嵌合されている。さらに、タービンホイール３の背
面部１９には、ジルコニア等からなるリング状の断熱材
２１が嵌合され、この断熱材２１はコンプレッサホイー
ル１１の背面部２３に所定の面圧を□もって接している
。
リング状の断熱材１７が設けられ、この断熱材１７を介
してコンプレッサホイール１１の右側部分はホイール軸
１に嵌合されている。さらに、タービンホイール３の背
面部１９には、ジルコニア等からなるリング状の断熱材
２１が嵌合され、この断熱材２１はコンプレッサホイー
ル１１の背面部２３に所定の面圧を□もって接している
。
第１図の■−■線断面を第２図に示したが、断熱材１７
には、軸方向に沿って切欠き１７ａが形成され、２つの
断熱材１７と２１との間に形成される空間部２５を、こ
の切欠き１７ａによって第１の空洞部１３に連通させて
いる。
には、軸方向に沿って切欠き１７ａが形成され、２つの
断熱材１７と２１との間に形成される空間部２５を、こ
の切欠き１７ａによって第１の空洞部１３に連通させて
いる。
タービンホイール３を囲んでいるタービンハウジング２
７によって燃焼ガス入口部２９が形成され、コンプレッ
サホイール１１を囲んているコンプレッサハウジング３
１によって空気出口部３３が形成されている。
７によって燃焼ガス入口部２９が形成され、コンプレッ
サホイール１１を囲んているコンプレッサハウジング３
１によって空気出口部３３が形成されている。
次にこの実施例の作用を説明する。
燃焼ガス入口部２９から燃焼ガスが第１図の矢印Ｇのよ
うに供給されると、タービンホイール３はホイール軸１
を中心に回転し、コンプレッサホイール１１も回転して
空気入口部１０から矢印Ａのように取込まれた空気は、
コンブレッサホイ−ル１１によって圧縮されて空気出口
部３３を経て流出する。このときタービンホイール３は
燃焼ガスに接して温度が上昇し、ホイール軸１にもター
ビンホイール３の熱か伝導される。ここで温度上昇した
ホイール軸１とタービンホイール３の背面部１９とから
、コンプレッサホイール１１に熱が伝導される二とにな
る。
うに供給されると、タービンホイール３はホイール軸１
を中心に回転し、コンプレッサホイール１１も回転して
空気入口部１０から矢印Ａのように取込まれた空気は、
コンブレッサホイ−ル１１によって圧縮されて空気出口
部３３を経て流出する。このときタービンホイール３は
燃焼ガスに接して温度が上昇し、ホイール軸１にもター
ビンホイール３の熱か伝導される。ここで温度上昇した
ホイール軸１とタービンホイール３の背面部１９とから
、コンプレッサホイール１１に熱が伝導される二とにな
る。
ホイール軸１からのコンプレッサホイール１１の受熱は
、受熱面の小さい嵌合部１５および断熱材１７を介して
のほかは、第１の空洞部１３内の空気を介しての対流現
象によって行われるので、前記従来の広い嵌合面による
伝熱に比べて僅かとなっている。特に、高温となるター
ビンロータ３側は断熱材１７によって断熱されるので、
伝熱量は少いものとなる。しかも、第１の空洞部１３内
の空気は、コンプレッサホイール１１の高速回転による
遠心作用により連通孔１１ａがら空気入口部１０へ吸い
出されるので、この第１の空洞部１３および切欠き１７
ａを介して連通している空間部２５の内部は真空に近い
状態となって第１の空洞部１３内での空気対流によるコ
ンプレッサホイール１１への受熱は極めて僅かなものと
なる。タービンホイール３の背面部１９からの受熱は、
コンプレッサホイール１１の背面部２３との間に介在す
る断熱材２１によって極めて僅かなものとなる。
、受熱面の小さい嵌合部１５および断熱材１７を介して
のほかは、第１の空洞部１３内の空気を介しての対流現
象によって行われるので、前記従来の広い嵌合面による
伝熱に比べて僅かとなっている。特に、高温となるター
ビンロータ３側は断熱材１７によって断熱されるので、
伝熱量は少いものとなる。しかも、第１の空洞部１３内
の空気は、コンプレッサホイール１１の高速回転による
遠心作用により連通孔１１ａがら空気入口部１０へ吸い
出されるので、この第１の空洞部１３および切欠き１７
ａを介して連通している空間部２５の内部は真空に近い
状態となって第１の空洞部１３内での空気対流によるコ
ンプレッサホイール１１への受熱は極めて僅かなものと
なる。タービンホイール３の背面部１９からの受熱は、
コンプレッサホイール１１の背面部２３との間に介在す
る断熱材２１によって極めて僅かなものとなる。
この結果、コンプレッサホイール１１の温度上昇が低く
抑えられ、高速回転時の遠心作用による大径孔１２の孔
径の拡大を引き起こすクリープ現象も防止される。大径
孔１２の孔径拡大が減少するので、コンプレッサホイー
ル１１の回転芯すれおよびこれに起因する回転アンバラ
ンスによる振動発生が防止される。
抑えられ、高速回転時の遠心作用による大径孔１２の孔
径の拡大を引き起こすクリープ現象も防止される。大径
孔１２の孔径拡大が減少するので、コンプレッサホイー
ル１１の回転芯すれおよびこれに起因する回転アンバラ
ンスによる振動発生が防止される。
第３図はこの発明の他の実施例を示している。
この実施例は、前記第１図の実施例におけるホイール軸
１に接していた断熱材１７を省略し、タービンホイール
３の背面部１９とコンプレッサホイール１１の背面部２
３との間に、前記第１図の断熱材２１に代る肉の厚いリ
ング状の断熱材４１を設けている。断熱材４１は、ター
ビンホイール３側の嵌め合い部４３、およびコンプレッ
サ１１側の嵌め合い部４５にて固定され、両ホイール３
゜１１の芯出しがなされている。他の構造については前
記第１図の実施例と同一であり、共に同一符号を付して
その説明は省略した。
１に接していた断熱材１７を省略し、タービンホイール
３の背面部１９とコンプレッサホイール１１の背面部２
３との間に、前記第１図の断熱材２１に代る肉の厚いリ
ング状の断熱材４１を設けている。断熱材４１は、ター
ビンホイール３側の嵌め合い部４３、およびコンプレッ
サ１１側の嵌め合い部４５にて固定され、両ホイール３
゜１１の芯出しがなされている。他の構造については前
記第１図の実施例と同一であり、共に同一符号を付して
その説明は省略した。
この実施例のものは、前記第１図の実施例と同様に、コ
ンプレッサホイール１１の温度上昇およびこれに起因す
る嵌合部の緩みが防止されてコンプレッサホイール１１
の回転アンバランスによる振動発生が防止される上、断
熱材を１つとしたことてタービンホイール３側に対する
コンプレッサホイール１１の接触部が少なくなって断熱
効果が上がり、また、構成部品数が第１図の実施例より
少なくて済みコストを低く抑えることができる。
ンプレッサホイール１１の温度上昇およびこれに起因す
る嵌合部の緩みが防止されてコンプレッサホイール１１
の回転アンバランスによる振動発生が防止される上、断
熱材を１つとしたことてタービンホイール３側に対する
コンプレッサホイール１１の接触部が少なくなって断熱
効果が上がり、また、構成部品数が第１図の実施例より
少なくて済みコストを低く抑えることができる。
［発明の効果］
以上によって明らかなようにこの発明の構成によれば、
コンプレッサホイールは、これとホイール軸との間に形
成されている空洞部によってタービンホイール側からの
伝熱が遮断される。しかも、この空洞部のタービンホイ
ール側は断熱材によっテ遮熱され、コンプレッサホイー
ルの遠心作用によって連通孔から空洞部内の空気が吸い
出されるので、空洞部の温度上昇は抑えられ、前記伝熱
の遮断作用と相俟ってコンプレッサホイールの温度上昇
は減少してコンプレッサホイールの嵌合部の緩みは防止
され、回転アンバランスも抑制されて振動発生も防止さ
れる。
コンプレッサホイールは、これとホイール軸との間に形
成されている空洞部によってタービンホイール側からの
伝熱が遮断される。しかも、この空洞部のタービンホイ
ール側は断熱材によっテ遮熱され、コンプレッサホイー
ルの遠心作用によって連通孔から空洞部内の空気が吸い
出されるので、空洞部の温度上昇は抑えられ、前記伝熱
の遮断作用と相俟ってコンプレッサホイールの温度上昇
は減少してコンプレッサホイールの嵌合部の緩みは防止
され、回転アンバランスも抑制されて振動発生も防止さ
れる。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は第
１図の■−■断面図、第３図はこの発明の他の実施例を
示す断面図、第４図は従来例を示す断面図である。 １・・・ホイール軸 ３・・・タービンホイール １０・・・空気入口部 １１・・・コンプレッサホイール １１ａ・・・連通孔 １３・・・第１の空洞部（空洞部） １７．２１．４１・・・断熱材
１図の■−■断面図、第３図はこの発明の他の実施例を
示す断面図、第４図は従来例を示す断面図である。 １・・・ホイール軸 ３・・・タービンホイール １０・・・空気入口部 １１・・・コンプレッサホイール １１ａ・・・連通孔 １３・・・第１の空洞部（空洞部） １７．２１．４１・・・断熱材
Claims (1)
- ホイール軸にタービンホイールが一体に形成され、コン
プレッサホイールはこのホイール軸に嵌合、固定されて
いるターボ機械の軸構造において、前記ホイール軸とコ
ンプレッサホイールとの間に空洞部を形成し、この空洞
部は、その一方側となるタービンホイール側を断熱材に
て塞ぐと共に、他方側をコンプレッサホイールに設けた
連通孔によりコンプレッサホイールへの空気入口部に連
通させたことを特徴とするターボ機械の軸構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4261790A JPH03246305A (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | ターボ機械の軸構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4261790A JPH03246305A (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | ターボ機械の軸構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03246305A true JPH03246305A (ja) | 1991-11-01 |
Family
ID=12640983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4261790A Pending JPH03246305A (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | ターボ機械の軸構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03246305A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003048527A1 (en) * | 2001-11-30 | 2003-06-12 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine power generator and its assembling method |
| JP2005036665A (ja) * | 2003-07-16 | 2005-02-10 | Osaka Vacuum Ltd | 分子ポンプ |
| US12040663B2 (en) | 2021-03-31 | 2024-07-16 | Honda Motor Co., Ltd. | Combined power system |
-
1990
- 1990-02-26 JP JP4261790A patent/JPH03246305A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003048527A1 (en) * | 2001-11-30 | 2003-06-12 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine power generator and its assembling method |
| JP2005036665A (ja) * | 2003-07-16 | 2005-02-10 | Osaka Vacuum Ltd | 分子ポンプ |
| US12040663B2 (en) | 2021-03-31 | 2024-07-16 | Honda Motor Co., Ltd. | Combined power system |
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