(57)【要約】【課題】タービン上流側から下流側に向いた大きなスラスト荷重を低減して、排気タービン過給機の大容量化、コンプレッサの高圧力比化に対応できる軸流タービンのスラスト低減装置を提供する。【解決手段】タービンノズルで静圧膨張された軸方向の排気ガス流により駆動されるタービン翼と、該タービン翼にタービンロータ軸を介して直結駆動されるコンプレッサとを備え、タービンノズルの内周のタービンロータ軸側面に漏洩ガスが溜まる空間が形成された軸流タービンのスラスト低減装置において、前記空間の圧力を低下させる圧力低下手段を設け、該圧力低下手段により、前記空間の圧力を前記タービン翼の入口に微小通路で連通される翼車側面空間の圧力よりも低く保持するように構成されたことを特徴とする。【選択図】図１
2009250151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンノズルで静圧膨張された軸方向の排気ガス流により駆動されるタービン翼と、該タービン翼にタービンロータ軸を介して直結駆動されるコンプレッサとを備え、タービンノズルの内周のタービンロータ軸側面に漏洩ガスが溜まる空間が形成された軸流タービンのスラスト低減装置において、
前記空間の圧力を低下させる圧力低下手段を設け、該圧力低下手段により、前記空間の圧力を前記タービン翼の入口に微小通路で連通される翼車側面空間の圧力よりも低く保持するように構成されたことを特徴とする軸流タービンのスラスト低減装置。
【請求項２】
前記圧力低下手段は、前記空間内を密封するラビリンスシール装置と、前記空間に臨むタービンロータ軸に前記空間と前記翼車側面空間とを連通する透孔を設け、前記空間内のガスを、前記透孔を通して前記翼車側面空間に導くようにしたことを特徴とする請求項１記載の軸流タービンのスラスト低減装置。
【請求項３】
前記圧力低下手段は、前記タービンロータ軸の軸端部に前記空間に臨んで複数の羽根を形成するとともに、該羽根の外周部に該羽根に流体シールを施すケース部材を設け、前記羽根の回転により、前記空間内のガスを吸引して前記翼車側面空間に導くようにしたことを特徴とする請求項１記載の軸流タービンのスラスト低減装置。
【請求項４】
前記圧力低下手段は、前記タービンロータ軸の軸端部外周に一定長さのネジを形成し、該ネジの外周部に該ネジを流体シールにて支持するシール部材を設け、前記タービンロータ軸の回転により、ネジ部が進むことにより空間内のガスを前記翼車側面空間に導くようにしたことを特徴とする請求項１記載の軸流タービンのスラスト低減装置。
【請求項５】
タービンノズルで静圧膨張された軸方向の排気ガス流により駆動されるタービン翼と、該タービン翼にタービンロータ軸を介して直結駆動されるコンプレッサとを備え、タービンノズルの内周のタービンロータ軸側面に漏洩ガスが溜まる空間が形成された軸流タービンのスラスト低減装置において、
前記タービン翼車に、前記空間下部とタービン翼の出口に微小通路で連通される翼車出口部とを連通する透孔を設け、前記空間内の空間を前記透孔を通して前記翼車出口部に導くようにしたことを特徴とする軸流タービンのスラスト低減装置。
【請求項６】
タービンノズルで静圧膨張された軸方向の排気ガス流により駆動されるタービン翼と、該タービン翼にタービンロータ軸を介して直結駆動されるコンプレッサとを備え、タービンノズルの内周のタービンロータ軸側面に漏洩ガスが溜まる空間が形成された軸流タービンのスラスト低減装置において、
前記空間と大気中とを連通し逆止弁及びオリフィスを直列に備えた抜出し管を設け、前記空間内のガスを、抜出し管を通して大気中に排出するようにしたことを特徴とする軸流タービンのスラスト低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型軸流タービン過給機に適用され、タービンノズルで静圧膨張された軸方向排気ガス流により駆動されるタービン翼と、該タービン翼に直結駆動されるコンプレッサとを備え、タービンノズルの内周のタービンロータ軸側面に漏洩ガス等が溜まる空間が形成された軸流タービン翼のスラスト荷重の低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、軸流型排気タービン過給機の一例を示す回転軸線に沿う断面図である。
図６において、１０はタービンケーシング、１０ｂは排気ガスの入口通路、１０ａは出口通路、１２は軸流型のタービン翼、３は該タービン翼１２の入口に設置されたタービンノズルで、前記タービンノズル３で静圧膨張された軸方向の排気ガス流により該タービン翼１２が回転駆動される。
８はコンプレッサで、前記タービン翼１２にタービンロータ軸２を介して直結駆動されてタービン翼１２とともに回転する。
【０００３】
前記コンプレッサ８はコンプレッサハウジング７内に収納され、該コンプレッサハウジング７内の空気入口９からコンプレッサ８に空気が供給される。該コンプレッサ８で加圧された空気は、該コンプレッサ８からディフューザ４を通って、出口スクロール７ａを通って、エンジン（図示省略）に供給される。
前記タービンロータ軸２は、ディスク１２ｓを備え、２個のラジアル軸受１６，１６で支持されている。１ａはスラスト軸受でタービン軸方向のスラストを受圧する。１００は過給機の回転中心である。
【０００４】
かかる構成からなる軸流型排気タービン過給機の作動時において、エンジン（図示省略）からの排気ガスは排気ガスの入口通路１０ｂを通り、タービンノズル３で静圧膨張された軸方向の排気ガス流により該タービン翼１２が回転駆動される。タービン翼１２を駆動した排気ガスは出口通路１０ａから外部に排出される。
前記タービン翼１２の回転はタービンロータ軸２を介してコンプレッサ８を回転させ、コンプレッサハウジング７の空気入口通路９を通って、吸入された空気を該コンプレッサ８で加圧して、該コンプレッサ８からディフューザ４を通って、出口スクロール７ａを通って、エンジン（図示省略）に供給される。
【０００５】
かかる軸流型排気タービン過給機においては、図７に示すように、排気タービン過給機の作動中、タービン翼１２及びディスク１２ｓ及びタービンロータ軸２の側面２ａの面に作用する圧力は、タービン上流側である空間２６内の圧力が高いため、タービンのスラスト荷重Ｆは、タービン上流側である空間２６内の方が高い。またコンプレッサ８側もタービン上流側の方が高く、従ってタービン全体としてのスラスト荷重Ｆはタービン上流側である空間２６内から下流側（図７の右方から左方）になる。
即ち、かかる軸流型排気タービン過給機においては、排気タービン過給機の作動中にタービン上流側である空間２６内から下流側（図７の右方から左方）に大きなスラスト荷重Fを受ける。
【０００６】
尚、かかる軸流型排気タービン過給機の構造に関する発明として、特許文献１（特開２００２−７０５６９号公報）、特許文献２（特開２００１−３１７３６５号公報）等がある。
【特許文献１】特開２００２−７０５６９号公報
【特許文献２】特開２００１−３１７３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記のように、かかる軸流型排気タービン過給機においては、排気タービン過給機の作動中にタービン上流側である空間２６内から下流側（図７の右方から左方）に大きなスラスト荷重Ｆを受ける。
このような、回転しながらのスラスト荷重Ｆ、つまりタービンロータ軸２の回転を許容しつつスラスト荷重Ｆを受圧するために、静止側にスラスト軸受１ａ（図６参照）が設けられている。
しかしながら、近年の排気タービン過給機の大容量化、コンプレッサ８（図６参照）の高圧力比化によって、前記スラスト荷重Ｆは増加する傾向があるが、スラスト軸受１ａの負荷能力の向上には限界がある。
【０００８】
そこで、排気タービン過給機の作動中に、回転しながらのタービン上流側である空間２６内から下流側に向いた大きなスラスト荷重Ｆを、何らかの方法でコントロールすることで、スラスト軸受１ａにかかるスラスト荷重Ｆを低減し得るスラスト荷重のバランスを得る必要がある。
【０００９】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、タービン上流側から下流側に向いた大きなスラスト荷重を低減して、排気タービン過給機の大容量化、コンプレッサの高圧力比化に対応できる軸流タービンのスラスト低減装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明はかかる目的を達成するもので、タービンノズルで静圧膨張された軸方向の排気ガス流により駆動されるタービン翼と、該タービン翼にタービンロータ軸を介して直結駆動されるコンプレッサとを備え、タービンノズルの内周のタービンロータ軸側面に漏洩ガスが溜まる空間が形成された軸流タービンのスラスト低減装置において、前記空間の圧力を低下させる圧力低下手段を設け、該圧力低下手段により、前記空間の圧力を前記タービン翼の入口に微小通路で連通される翼車側面空間の圧力よりも低く保持するように構成されたことを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
かかる発明において、前記圧力低下手段は、具体的には次のように構成する。
（１）前記圧力低下手段は、前記空間内を密封するラビリンスシール装置と、前記空間に臨むタービンロータ軸に前記空間と前記翼車側面空間とを連通する透孔を設け、前記空間内のガスを、前記透孔を通して前記翼車側面空間に導くようにする（請求項２）。
【００１２】
（２）前記圧力低下手段は、前記タービンロータ軸の軸端部に前記空間に臨んで複数の羽根を形成するとともに、該羽根の外周部に該羽根に流体シールを施すケース部材を設け、前記羽根の回転により、前記空間内のガスを吸引して前記翼車側面空間に導くようにする（請求項３）。
【００１３】
（３）前記圧力低下手段は、前記タービンロータ軸の軸端部外周に一定長さのネジを形成し、該ネジの外周部に該ネジを流体シールにて支持するシール部材を設け、前記タービンロータ軸の回転により、ネジ部が進むことにより空間内のガスを前記翼車側面空間に導くようにする（請求項４）。
【００１４】
また、本発明は次のようにも構成できる。
（１）タービンノズルで静圧膨張された軸方向の排気ガス流により駆動されるタービン翼と、該タービン翼にタービンロータ軸を介して直結駆動されるコンプレッサとを備え、タービンノズルの内周のタービンロータ軸側面に漏洩ガスが溜まる空間が形成された軸流タービンのスラスト低減装置において、前記タービン翼車に、前記空間下部とタービン翼の出口に微小通路で連通される翼車出口部とを連通する透孔を設け、前記空間内のガス空間を前記透孔を通して前記翼車出口部に導くようにしたことを特徴とする（請求項５）。
【００１５】
（２）前記のように構成された軸流タービンのスラスト低減装置において、空間と大気中とを連通する逆止弁及びオリフィスを直列に備えた抜出し管を設け、前記空間内のガスを抜出し管を通して大気中に排出するようにする（請求項６）。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、タービンノズルの内周のタービンロータ軸側面に漏洩ガスが溜まる空間が形成されて、前記空間の圧力を低下させる圧力低下手段を設け、該圧力低下手段により、前記空間の圧力を前記タービン翼の入口に微小通路で連通される翼車側面空間の圧力よりも低く保持するように構成したので（請求項１）、圧力低下手段によって、タービンノズルの内周のタービンロータ軸側面に漏洩ガスが溜まり圧力が上昇する空間を、タービン翼の入口に微小通路で連通される翼車側面空間に連通させたことにより、前記翼車側面空間はタービン翼の入口に微小通路で連通されて空気の吸入圧により圧力が低く保持されているので、空間内に滞留したガスは圧力低下手段によって前記翼車側面空間に排出され、結果として空間内の圧力が前記翼車側面空間内の圧力レベルまで低下して圧力差がなくなる。
【００１７】
従って、前記圧力差によるスラスト荷重が低減されることとなって、かかるスラスト荷重の低減により、排気タービン過給機の大容量化、コンプレッサの高圧力比化に対応できる軸流型排気タービン過給機を提供できる。
【００１８】
また、前記圧力低下手段は、前記空間内を密封するラビリンスシール装置と、前記空間に臨むタービンロータ軸に前記空間と前記翼車側面空間とを連通する透孔を設け、前記空間内のガスを前記透孔を通して前記翼車側面空間に導くように構成すれば（請求項２）、
前記空間に臨むタービンロータ軸に前記空間と前記翼車側面空間とを連通する透孔を設けることにより、該透孔のポンピング性能により、タービンロータ軸の回転時に半径方向の透孔内のガスが半径方向に移動する。
その結果、ラビリンスシール装置によって密封された前記空間内のガスが吸い出され、該空間内の静圧が低下する。
静圧が低下した分、ラビリンスシール装置を通過して空間内に入るガスがあるが、前記ポンピング性能及びラビリンスシール性能によって決まるガスの翼車側面空間への排出量の方が多くなり、従って前記空間内の静圧が低下し、これにより、スラスト荷重が低減される。
【００１９】
また、前記圧力低下手段は、タービンロータ軸の軸端部に前記空間に臨んで複数の羽根を形成するとともに、該羽根の外周部に該羽根に流体シールを施すケース部材を設け、前記羽根の回転により、前記空間内のガスを吸引して前記翼車側面空間に導くようにすれば（請求項３）、
タービンロータ軸の軸端部に設けた複数の羽根の回転によるポンピング作用により、空間内のガスが、羽根に沿って半径方向に移動し、その結果、ケース部材によって仕切られた前記空間内のガスが吸い出され、該空間内の静圧が低下する。
静圧が低下した分、ケース部材の内周の微小隙間を通って空間内に入るガスがあるが、前記ポンピング性能及びチップシール性能によって決まるガスの羽根による翼車側面空間への排出量の方が多くなり、従って前記空間内の静圧が低下し、これにより、スラスト荷重が低減される。
【００２０】
また、前記圧力低下手段は、タービンロータ軸の軸端部外周に一定長さのネジを形成し、該ネジの外周部に該ネジに流体シールにて支持するシール部材を設け、前記タービンロータ軸の回転により、ネジ部が進むことにより空間内のガスを前記翼車側面空間に導くようにすれば（請求項４）、
タービンロータ軸の軸端部外周に設けられたネジの回転によるポンピング作用により、ネジ部内のガスが軸方向に移動し、その結果、シール部材によって仕切られた前記空間内のガスが吸い出され、該空間内の静圧が低下する。
静圧が低下した分、ネジ部とシール部材の間の微小隙間を通って空間内に入るガスがあるが、前記ポンピング性能及びネジ部のシール性能によって決まるガスの翼車側面空間への排出量の方が多くなり、従って前記空間内の静圧が低下し、これにより、スラスト荷重が低減される。
【００２１】
また、タービンノズルの内周のタービンロータ軸側面に漏洩ガスが溜まる空間が形成された軸流タービンのスラスト低減手段であって、タービン翼車に、空間下部とタービン翼の出口に微小通路で連通される翼車出口部とを連通する透孔を設け、前記空間内のガス空間を、前記透孔を通して前記翼車出口部に導くようにすれば（請求項５）、
前記空間とタービン翼の出口に微小通路で連通される翼車出口部とを連通する透孔を通って、微量のガスが空間側からタービン翼の出口に微小通路で連通される翼車出口部へと排出される。
これに伴って、タービンノズルの内輪とディスク外縁の間隙より、タービンノズルを通過したガスがディスク上流側の空間に少量導かれる。
【００２２】
タービンノズルを通過したガスは、強い周方向の速度成分を有する。角運動量保存測により、タービンノズルの内輪とディスク外縁の間隙からディスク上流側の空間に流入するガスは、内周側に移動するにつれ益々周方向の速度成分を増す。
その結果、前記のような少量のガスの漏れが発生しない場合に比べ、ディスク上流側の圧力つまり前記空間下部の圧力は内周側で大きく低下し、これにより、スラスト荷重が低減される。
【００２３】
この発明によるガスの漏れ流れは、スラスト荷重の大きい作動状態即ち過給機回転数が高くタービン入口圧力が高い作動状態で発生する。一方、過給機回転数が低くタービン入口圧力が低い条件では、タービン翼入口圧力とタービン翼出口圧力の差が殆ど無くなるため、かかる漏れ流れは発生しない。
従って、この例は、スラスト荷重の大きい作動状態でのみ効果を発揮する。
【００２４】
また、前記のように構成された軸流タービンのスラスト低減装置において、空間と大気中とを連通し逆止弁及びオリフィスを直列に備えた抜出し管を設け、前記空間内のガスを抜出し管を通して大気中に排出するように構成すれば（請求項６）、
空間部から大気中へと抜出し管を通って微量のガスが排出される。これに伴って、タービンノズル内輪とディスク外縁の間隙より、タービンノズルを通過したガスがディスク上流側の空間へと少量導かれる。
ここで、タービンノズルを通過したガスは、強い周方向の速度成分を有する。角運動量保存測により、タービンノズルの内輪とディスク外縁の間隙からディスク上流側の空間に流入するガスは、内周側に移動するにつれ益々周方向の速度成分を増す。
その結果、前記のような少量のガスの漏れが発生しない場合に比べ、ディスク上流側の圧力、つまり前記空間下部の圧力は内周側で大きく低下し、これにより、スラスト荷重が低減される。
【００２５】
この発明による、ガスの漏れ流れは、スラスト荷重の大きい作動状態即ち過給機回転数が高くタービン入口圧力が高い作動状態で発生する。一方、過給機回転数が低くタービン入口圧力が低い条件では、タービン翼入口圧力とタービン翼出口圧力の差が殆ど無くなるため、かかる漏れ流れは発生しない。
従って、この例は、スラスト荷重の大きい作動状態でのみ効果を発揮する。
【００２６】
また、逆止弁とオリフィスを抜出し管内に直列に配置することにより、スラスト荷重が問題になるタービン入口圧力以上で逆止弁が開くように設定すれば、スラスト荷重が許容範囲内をなる運転域でのガスの漏洩を防止し、かかるガス漏洩による性能低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【実施例１】
【００２８】
図１は本発明の第１実施例にかかる軸流型排気タービン過給機のタービン側の要部縦断面図である。
図１において、１０はタービンケーシング、１０ｂは排気ガスの入口通路、１０ａは出口通路、１２は軸流型のタービン翼でタービンロータ軸２のディスク部１２ｓに円周方向に取り付けられている。３は該タービン翼１２の入口に設置されたタービンノズルで、前記タービンノズル３で静圧膨張された軸方向の排気ガス流により該タービン翼１２が回転駆動される。
前記タービンロータ軸２の他端にはコンプレッサ８（図６参照）が取り付けられている。前記タービンロータ軸２は２個のラジアル軸受１６で支持されている。１ａはスラスト軸受でタービン軸方向のスラストを受圧する（図６参照）。
【００２９】
かかる構成からなる軸流型排気タービン過給機の作動時において、エンジン（図示省略）からの排気ガスは排気ガスの入口通路１０ｂを通り、タービンノズル３で静圧膨張された軸方向の排気ガス流により該タービン翼１２が回転駆動される。タービン翼１２を駆動した排気ガスは出口通路１０ａから外部に排出される。
尚、その他の構成は図６と同様であり、次の第１〜第５実施例ともに同様な構成である。
【００３０】
この第１実施例では、タービンノズル３の内周側のタービンロータ軸２の側面１２ｔに臨んで漏洩ガスが溜まる空間２６が形成されている。２１は前記空間２６内を密封するラビリンスシール装置で、外周を前記タービンケーシング１０にボルトで固定され、内周にラビリンスシール２１ａにて前記空間２６を密封している。
２５は前記タービンロータ軸２のディスク部１２ｓが臨む翼車側面空間で、臨む翼車側面空間２５はタービンノズル３出口側と微小間隙２５ａで連通されている。
２４及び２３は、前記空間２６に臨むタービンロータ軸２内に形成され、前記空間２６と前記翼車側面空間２５とを連通する透孔で、タービンロータ軸２軸心方向の透孔２４と、該透孔２４から放射状に複数個穿孔された放射孔２３と連結して設けている。
【００３１】
この第１実施例によれば、空間２６内を密封するラビリンスシール装置２１と、前記空間２６に臨むタービンロータ軸２に前記空間２６と前記翼車側面空間２５とを連通する透孔２４，２３を設け、前記空間２６内のガスを前記透孔２４，２３を通して前記翼車側面空間２５に導くように構成したので、
前記空間２６に臨むタービンロータ軸２に前記空間２６と前記翼車側面空間２５とを連通する透孔２４，２３を設けることにより、該透孔２４，２３のポンピング性能により、タービンロータ軸２の回転時に半径方向の透孔２３内のガスが半径方向に移動する。
その結果、ラビリンスシール装置２１によって密封された前記空間２６内のガスが吸い出され、該空間２６内の静圧が低下する。
【００３２】
静圧が低下した分、ラビリンスシール装置２１を通過して空間内に入るガスがあるが、前記ポンピング性能及びラビリンスシール性能によって決まるガスの翼車側面空間２５の排出量の方が多くなり、従って前記空間２６内の静圧が低下し、これにより、スラスト荷重が低減される。
【実施例２】
【００３３】
図２は本発明の第２実施例にかかる軸流型排気タービン過給機のタービン側の要部縦断面図である。
この第２実施例においては、前記タービンロータ軸２の軸端部に前記空間２６に臨んで複数の羽根２７を形成するとともに、該羽根２７の外周部に該羽根２７に微小隙間ｔで流体シールを施すケース部材２８を設けている。ケース部材２８は外周を前記タービンケーシング１０にボルトで固定されている。
そして、かかる羽根２７の回転により、前記空間２６内のガスを吸引して前記翼車側面空間２５に導くように構成している。
【００３４】
かかる第２実施例によれば、タービンロータ軸２の軸端部に前記空間２６に臨んで複数の羽根２７を形成するとともに、該羽根２７の外周部に該羽根２７に流体シールを施すケース部材２８を設け、前記羽根２７の回転により、前記空間２６内のガスを吸引して前記翼車側面空間２５に導くように構成したので、
タービンロータ軸１２の軸端部に設けた複数の羽根２７の回転によるポンピング作用により、空間２６内のガスが、羽根２７に沿って半径方向に移動して翼車側面空間２５に至り、その結果、ケース部材２８によって仕切られた前記空間２６内のガスが吸い出され、該空間２６内の静圧が低下する。
【００３５】
静圧が低下した分、ケース部材２８の内周の微小隙間を通って空間内に入るガスがあるが、前記ポンピング性能及びチップシール性能によって決まるガスの羽根２７による翼車側面空間２５への排出量の方が多くなり、従って前記空間２６内の静圧が低下し、これにより、スラスト荷重が低減される。
その他の構成は、前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【実施例３】
【００３６】
図３本発明の第３実施例にかかる軸流型排気タービン過給機のタービン側の要部縦断面図である。
この第３実施例においては、前記タービンロータ軸２の軸端部外周に一定長さネジ３１を形成する。該ネジ３１は、回転するに従いリードがディスク部１２ｓの方向のなるように形成されている。また、該ネジ３１の外周部に、該ネジ３１に流体シールにて支持するシール部材３０を設けている、該シール部材３０は外周を前記タービンケーシング１０にボルトで固定されている。従って前記タービンロータ軸２の回転により、ネジ３１が進むことにより、空間内のガスを前記翼車側面空間２５に導くように構成される。
【００３７】
かかる第３実施例によれば、タービンロータ軸２の軸端部外周に一定長さのネジ３１を形成し、該ネジ３１の外周部に、該ネジ３１に流体シールにて支持するシール部材３０を設け、前記タービンロータ軸２の回転により、ネジ３１が進むことにより空間２６内のガスを前記翼車側面空間２５に導くように構成したので、
タービンロータ軸２の軸端部外周に設けられたネジ３１の回転によるポンピング作用により、ネジ３１内のガスが軸方向に移動して翼車側面空間２５に排出され、その結果、シール部材３０によって仕切られた前記空間２６内のガスが吸い出されて、該空間２６内の静圧が低下する。
【００３８】
静圧が低下した分、ネジ３１とシール部材３０の間の微小隙間を通って空間２６内に入るガスがあるが、前記ポンピング性能及びネジ部のシール性能によって決まるガスの翼車側面空間２５への排出量の方が多くなり、従って前記空間２６内の静圧が低下し、これにより、スラスト荷重が低減される。
その他の構成は、前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【実施例４】
【００３９】
図４は本発明の第４実施例にかかる軸流型排気タービン過給機のタービン側の要部縦断面図である。
この第４実施例においては、前記タービンロータ軸２のディスク部１２ｓに、タービンノズル３の内周のディスク部１２ｓ側面に漏洩ガスが溜まる空間３５を形成している。尚、図１〜３の翼車側面空間２５は前記空間３５に含まれている。
前記空間３５の下部とタービン翼１２の出口に微小通路で連通される翼車出口部１２ｂとを連通する透孔３３を設け、前記空間３５内のガスを、前記透孔３３を通して前記翼車出口部１２ｂに導くようにしている。
【００４０】
かかる第４実施例によれば、前記空間３５とタービン翼１２の出口に微小通路で連通される翼車出口部１２ｂとを連通する透孔３３を通って、微量のガスが空間３５側からタービン翼１２の出口に微小通路で連通される翼車出口部１２ｂへと排出される。
これに伴って、タービンノズル３の内輪３ａとディスク１２ｓ外縁の間隙より、タービンノズル３を通過したガスがディスク１上流側の空間に少量導かれる。
【００４１】
ここで、タービンノズル３を通過したガスは、強い周方向の速度成分を有する。角運動量保存測により、タービンノズル３の内輪３ａとディスク１２ｓ外縁の間隙からディスク１２ｓ上流側の空間３５に流入するガスは、内周側に移動するにつれ益々周方向の速度成分を増す。
その結果、前記のような少量のガスの漏れが発生しない場合に比べ、ディスク１２ｓ上流側の圧力つまり前記空間３５下部の圧力は内周側で大きく低下し、これにより、スラスト荷重が低減される。
【００４２】
この実施例によるガスの漏れ流れは、スラスト荷重の大きい作動状態即ち過給機回転数が高くタービン入口圧力が高い作動状態で発生する。一方、過給機回転数が低くタービン入口圧力が低い条件では、タービン翼１２入口圧力とタービン翼１２出口圧力の差が殆ど無くなるため、かかる漏れ流れは発生しない。
従って、この例は、スラスト荷重の大きい作動状態でのみ効果を発揮する。
その他の構成は、前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【実施例５】
【００４３】
図５は本発明の第５実施例にかかる軸流型排気タービン過給機のタービン側の要部縦断面図である。
この第５実施例においては、前記第５実施例と同様な空間３５と大気中とを連通する抜出し管３６を設け、該抜出し管３６中には前記空間３５側から大気中に向かう流れのみを許容する逆止弁３６ｂとオリフィス３６ａを直列に設けている。そして前記空間３５内のガスを、抜出し管３６を通して大気中に排出するようにしている。
【００４４】
従って、かかる第５実施例によれば、空間３５から大気中へと抜出し管３６を通って微量のガスが排出される。これに伴って、タービンノズル３内輪３ａとディスク１２ｓ外縁の間隙より、タービンノズル３を通過したガスがディスク１２ｓ上流側の空間３５へと少量導かれる。
ここで、タービンノズル３を通過したガスは、強い周方向の速度成分を有する。角運動量保存測により、タービンノズル３の内輪３ａとディスク１２ｓ外縁の間隙からディスク１２ｓ上流側の空間３５に流入するガスは、内周側に移動するにつれ益々周方向の速度成分を増す。
その結果、前記のような少量のガスの漏れが発生しない場合に比べ、ディスク上流側の圧力つまり前記空間３５下部の圧力は内周側で大きく低下し、これにより、スラスト荷重が低減される。
【００４５】
かかる第５実施例によるガスの漏れ流れは、スラスト荷重の大きい作動状態即ち過給機回転数が高くタービン入口圧力が高い作動状態で発生する。一方、過給機回転数が低くタービン入口圧力が低い条件では、タービン翼入口圧力とタービン翼出口圧力の差が殆ど無くなるため、かかる漏れ流れは発生しない。
従って、この例は、スラスト荷重の大きい作動状態でのみ効果を発揮する。
【００４６】
また、逆止弁３６ｂとオリフィス３６ａを抜出し管３６内に直列に配置することにより、スラスト荷重が問題になるタービン入口圧力以上で逆止弁３６ｂが開くように設定すれば、スラスト荷重が許容範囲内をなる運転域でのガスの漏洩を防止し、かかるガス漏洩による性能低下を防止できる。
その他の構成は、前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によれば、タービン上流側から下流側に向いた大きなスラスト荷重を低減して、排気タービン過給機の大容量化、コンプレッサの高圧力比化に対応できる軸流タービンのスラスト低減装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施例にかかる軸流型排気タービン過給機のタービン側の要部縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す図１対応図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す図１対応図である。
【図４】本発明の第４実施例を示す図１対応図である。
【図５】本発明の第５実施例を示す図１対応図である。
【図６】軸流型排気タービン過給機の一例を示す回転軸線に沿う断面図である。
【図７】前記過給機のスラスト荷重線図である。
【符号の説明】
【００４９】
１          タービンロータ
１ａ        スラスト軸受
２          タービンロータ軸
３          タービンノズル
８          コンプレッサ
１０        タービンケーシング
１２        タービン翼
１２ｂ      翼車出口部
１２ｓ      ディスク部
１６        ラジアル軸受
２１        ラビリンスシール装置
２３，２４  透孔
２５        翼車側面空間
２６        空間
２７        羽根
２８        ケース部材
３０        シール部材
３１        ネジ
３３        透孔
３５        空間
３６        抜出し管
３６ａ      オリフィス
３６ｂ      逆止弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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