JPS6036723Y2 - 過給機の軸封装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関に使用される排気タービン過給機の軸
封装置において、シールリングを使用したタービン側の
軸受車室内へのガス洩れを防止するための軸封装置に関
するものである。

過給機には種々の軸封装置が使用されているが、特に小
型ラジアルタービン式過給機の場合には軸封装置のオイ
ルおよびガスのシール性能および耐久性に問題があって
、改善が望まれている。

ここで一般的なラジアルタービン式の小型過給機の構造
を第１図について説明すると、１は軸であってその一端
（第１図において左端）にはタービン翼車２が溶接によ
って一体に取り付けられており、軸１の他端（第１図に
おいて右端）にはブロワ−扇車３がナツト４によって固
着されている。

軸１は軸受５によって回転自在に支持されており、軸受
５は軸受車室６で保持されている。

そして軸受車室６の一例（第１図の左方）はフランジ７
を介してタービン車室８に結合されており、軸受車室６
の他側はブロワ−取付フランジ９を介してブロワ−車室
１０と結合されている。

軸１のタービン翼車２側の溝にはシールリング１１が配
置されて軸受車室６に接触支持され、タービン車室８内
のガスに対するシール装置を構成している。

また軸１のブロワ−扇車３側の溝にはシールリング１２
が配置されてブロワ−取付フランジ９に接触支持され、
ブロワ−車室１０内の空気に対するシール装置を構成し
ている。

なおタービン車室８内にはタービンノズル部１３が形成
されている。

このような過給機はディーゼルエンジンに対して第２図
、第３図に示すような給排気の回路に組まれる。

第２図、第３図において１４はディーゼルエンジンであ
って、第２図は排気絞りを設けない車両以外のエンジン
の場合の回路を示し、第３図は排気絞り１５によって過
給機１６後方の排気管１７を絞り、いわゆる排気ブレー
キ作用をもたせたもので、主として車両用として使用さ
れるエンジンの場合の回路を示すものである。

第２図、第３図においてディーゼルエンジン１４から過
給機１６のタービン車室８に達したガスはタービン車室
８内のタービンノズル部１３（第１図参照）で膨張し、
タービン翼車２（第１図参照）に流入後さらに膨張を続
け、圧力を下げてタービン車室８の出口から排気管１７
を通って大気中に放出される。

タービン車室８側のシールリング１１ （第１図参照）
には、タービン翼車２の入口部より若干低い圧力がシー
ルリング１１のタービン翼車２側の側面にかかる。

シールリング１１の軸受車室６側の側面は軸受車室６内
の圧力とほぼ同じ圧力であり、はぼ大気圧に等しい。

このようなシールリング１１の両側面における圧力差は
エンジンの負荷、過給度（平均有効圧力）などに比例し
て増大し、機関平均有効圧力１５ｋｏ／ａｒｔの高速デ
ィーゼルエンジンの場合、タービン入口圧力１−９ｋｇ
／ｃＪシールリング１１のタービン翼車２側圧力約１．
２ｋｇ／Ｃｆｔとなっている。

また車両用エンジンの場合、排気ブレーキ作動時には、
シールリング１１のタービン翼車２側圧力は、２〜３ｋ
ａ／ｃｍとなることがある。

このシールリング１１の両側面の圧力差により、シール
リングとリング溝との間の隙間およびシールリングの合
い目障間を通って軸受車室６ヘガスが洩れ出し、シール
リングには軸方向の力が作用する。

従って過給度が高くなるにつれてガスの洩れ量が増大し
、軸受５の潤滑油を汚損し、シールリング１１は軸１と
接触して発熱摩耗して張力を失い、隙間が増大して耐久
性、シール性も劣化する。

シールを効果的に行なうには、シールリングと軸のリン
グ溝との間の隙間をできる限り小さくし、シールリング
両側面のガス圧力差をできる限り小さくすることが重要
であり、またシールリングの摩耗を防ぐためにはシール
リング両側面のガス圧力差を小さくしてシールリングが
軸と接触しないようにするか、あるいはシールリングが
軸と接触しても面圧が小さくなるようにし、または物理
的手段でシールリングの移動を制限してシールリングと
軸との接触を防ぐことが必要である。

このような観点から従来の軸封装置を第４図ないし第６
図について説明する。

第４図に示すものは２個のシールリング１１Ａ、ＩＩＢ
は軸受車室６の段部のないリング支え面に接触支持され
ていて、シールリング１１Ａ。

１１Ｂの軸方向移動は自由でシール性能は良いが、ター
ビン車室側のガス圧が高くなるとシールリングＩＩＡ、
ＩＩＢが軸１のリング溝と接触し、Ａ部分およびＢ部分
においてシールリングＩＩＡ、ＩＩＢが張力を失い、ま
たシールリングＩＩＡ、ＩＩＢおよび軸１に摩耗が生じ
てシール性能、耐久性が劣化する欠点があった。

第５図に示すものは一方のシールリング１１Ａが反ター
ビン側へ移動するのを制限するため軸受車室６に段差を
設けたものであるが、タービン車室側のガス圧が高くな
るとシールリング１１Ａ。

１１Ｂの中間のガス圧が高くなり、シールリング１１Ｂ
が低圧側に移動して軸１のリング溝と接触し、Ｃ部分に
おいてシールリングＩＩＢが張力を失い、またシールリ
ングＩＩＢおよび軸１に摩耗が生じてシール性能、耐久
性が劣化する欠点があった。

第６図に示すものは両方のシールリング１１Ａ、ＩＩＢ
が反タービン側へ移動するのを制限するため、軸受車室
６に段差を２個所設けたものであるが、関連部品の加工
寸法精度が非常に厳密になりコスト高となる。

また、Ｅ部分に潤滑油が固着し、Ｄ部分が接触するため
シール性能、耐久性が劣化しやすい欠点があった。

本考案は上述したシールリングのシール性能、耐久性が
増大するようにしたもので、一端にタービン翼車を取付
けた軸を、軸受車室で保持された軸受により支持した過
給機において、軸と軸受車室との間に２個のシールリン
グを嵌合し、該２個のシールリングを支える軸受車室の
リング支え面の中間に小室を設け、前記軸受車室の外部
へ通ずる孔を前記小室に開口し、前記シールリングを支
える前記軸受車室のリング支え面に、前記２個のシール
リングの反タービン側への移動を制限する段差を設けた
ことを特徴とする過給機の軸封装置を要旨とするもので
ある。

次に本考案の一実施例を第７図、第８図について説明す
ると、直径の異なる２個のシールリング１Ｂ、１９を軸
１と軸受車室６との間に嵌合してシールリング１８．１
９をそれぞれ軸１のリング溝２０．２１内に配置し、シ
ールリング１８，１９を保持する軸受車室６の内壁面に
は、シールリング１８．１９の取付寸法より僅かに小径
の段差２２．２３をシールリング１８，１９の軸受５側
に設けてシールリング１８．１９がタービン翼車２とは
反対側である軸受５側へ自由に移動できないようにその
移動を制限している。

軸受車室６のシールリング１８．１９を支持している部
分の中間には、軸１を取り囲むように小室２４を設け、
小室２４の一部には軸受車室６の外部へ通ずる孔２５を
開口し、管２６によって排気管１７（第２図参照）等の
外部の任意の個所に導びいている。

この軸封装置においては、タービン翼車２側からの高圧
力Ｐａのガスは、まずシールリング１８によってシール
される。

ガスの一部はシールリング１８とリング溝２０との間の
隙間を通してシールリング１８．１９の中間部に達し、
小室２４から孔２５、管２６を通って排気管等の外部へ
放出されるので、小室２４内は低い圧力ｐｂに保たれる
。

従ってシールリング１９の両側における圧力差は従来の
ものよりも極めて小さくなり、わずかのガスのみが軸受
５の方に流出するだけである。

シールリング１８．１９は軸受車室６に設けた段差２２
．２３によってタービン翼車２とは反対の方への移動が
制限されるため、軸１との接触も防止され、シールリン
グ１８．１９とリング溝２０．２１との間の隙間寸法も
、従来のように厳密にしなくてもガス洩れ量を少なくす
ることができる。

また、リング１９を通過するガス量が少なく、かつ、上
述の理由から、軸のリング溝との隙間を大きくとれるた
め、第６図のＥ部に示す潤滑油の固着も少なくなる。

第９図は従来の構造の場合Ｉ、 ｎ、 ｍと本考案の構
造の場合との比較実験結果の一例を示すもので、本考案
の場合が優れていることを表している。

本考案は以上説明したように２個のシールリングを使用
してその中間に設けた小室からガスを外部へ導びいて小
室の圧力を充分小さくしているので軸受車室内へのガス
洩れ量が極めて少なくなり、高過給エンジン用および車
両エンジン用に使用される場合の過給機タービン側シー
リングが軸と接触することによって生ずる摩耗や張力減
退を防ぐことができ、特に移動しやすいシールリングに
対しては段差によって移動を制限しているので摩耗防止
に効果がある。

またシールリングと軸との間の隙間を従来よりも大きく
とれるので関連部品の加工寸法の精度も従来はど厳密に
する必要はなく、製作が容易となってしかもシール性、
耐久性に対する信頼度が向上する効果がある。

特に、小径シールリングの軸方向移動を段差により拘束
したので、中間小室のガス圧が高いとき、またはタービ
ン軸の移動が大きいときの該小径シーリングの摩耗を防
止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なラジアルタービン式の小型過給機の断
面図、第２図、第３図は過給機とエンジンとの関係を示
す回路図、第４図ないし第６図は従来における軸封装置
の部分的な断面図、第７は本考案の一実施例の断面図、
第８図は第７図における要部の拡大図、第９図は比較実
験結果を示すグラフである。 １・・・・・・軸、６・・・・・・軸受車室、１８．１
９・・・・・・シールリング、２２・・・・・・段差、
２４・・・・・・小室、２５・・・・・・孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一端にタービン翼車を取付けた軸を、軸受車室で保持さ
   れた軸受により支持した過給機において、軸と軸受車室
   との間に２個のシールリングを嵌合し、該２個のシール
   リングを支える軸受車室のリング支え面の中間に小室を
   設け、前記軸受車室の外部へ通ずる孔を前記小室に開口
   し、前記シールリングを支える前記軸受車室のリング支
   え面に、前記２個のシールリングの反タービン側への移
   動を制限する段差を設けたことを特徴とする過給機の軸
   封装置。