CN102472115B

CN102472115B - 涡轮壳体

Info

Publication number: CN102472115B
Application number: CN201080029321.4A
Authority: CN
Inventors: 横山隆雄; 大迫雄志; 阵内靖明; 林慎之; 惠比寿干
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2030-12-15
Also published as: JP5357738B2; EP2441924A4; EP3260670B1; EP2441924B1; WO2011078035A1; EP2441924A1; EP3260670A1; US9194292B2; CN102472115A; KR101329507B1; KR20120015458A; US20120275914A1; JP2011127575A

Abstract

本发明提供一种金属板制涡轮壳体(1)，该金属板制涡轮壳体将金属板制的涡形部件相对接合而形成涡形部，该涡形部构成涡形的排气气体流路，其特征在于，在涡轮动叶片的外周侧沿周向具有间隔地配置多个支柱(21、40)，该支柱沿涡轮轴向对设置有支承涡轮动叶片(50)的旋转轴的轴承的轴承壳体(1)侧的部件与形成涡轮动叶片(50)的外侧的流路出口侧的部件进行连结，优选利用在涡轮动叶片的外周侧沿周向设置的多个支柱(21)，对设置有支承涡轮动叶片(50)的旋转轴的轴承的轴承壳体部(15)与形成涡轮动叶片的外侧的流路出口部(17)进行连结。各支柱(21)在涡轮轴向所看到的剖面形状的上游侧角部和下游侧角部分别形成为锐角(θ1、θ1、)，上游侧面(32)和下游侧面(34)沿气流倾斜。

Description

涡轮壳体

技术领域

本发明涉及一种用于涡轮增压器的金属板制的涡轮壳体，该涡轮增压器利用发动机的排气气体的能量，产生对于发动机的增压，特别是涉及一种支柱结构，该支柱结构将构成涡轮壳体的芯部的轴承台侧的部件与出口凸缘侧的部件连结。

背景技术

如果涡轮壳体热容量大，且设置在排气净化催化剂的上游侧，则会成为催化剂暖气的障碍。近年来，从对排气气体的限制加强的观点看，利用金属板使壳体薄壁轻量化，并降低热容，这在使催化剂活性化，并提高催化剂净化功能方面是重要的。

在采用金属板制的涡轮壳体时，由于金属板薄且强度低，因此，有必要设置将配置有轴承的轴承壳体侧的部件与排气气体流路出口侧的部件连结固定的支柱部件，该轴承支承涡轮动叶片的旋转轴。然而，由于以在涡轮动叶片的外周侧横穿流入涡轮动叶片的流路的方式设置支柱，因此，气流就会受到支柱的阻碍，从而导致涡轮效率降低和增压器的性能降低。

关于该支柱，在现有技术中，在特许文献1((日本)特表2006-527322号公报)中公开了垫片(支柱)01，如图11所示，排气涡轮02的结构是：在覆盖外侧的外侧壳03的内部设置具有涡形的壳体04，在该壳体04内，在可调整的导流板用的轴承环05与流路出口侧的成形箱07之间设置有将它们连结的垫片01。以横穿向着涡轮动叶片的径向的流入流路09的方式设置该垫片。

另一方面，公知的是，关于相关的现有技术，在特许文献2(特开2008-57448号公报)、特许文献3(特表2003-536009号公报)等中也提案了金属板制的涡轮壳体结构。

现有技术文献

特许文献

特许文献1：(日本)特表2006-527322号公报

特许文献2：(日本)特开2008-57448号公报

特许文献3：(日本)特表2003-536009号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在特许文献1中没有公开：垫片01在周向上是以怎样的配置关系进行配置的？或者，相对于在流路中流动的排气气体，垫片01形成为怎样的剖面形状？

并且，在特许文献2、3中公开了，金属板制的涡轮壳体的涡形部通过对接左右两个金属板部件并沿周向焊接而构成，然而，它们没有公开形成涡形部的中心侧的芯部的结构，特别是没有公开如下支柱部的结构，即，将配置有支承涡轮动叶片的旋转轴的轴承的涡轮壳体侧的部件与排气气体流路出口侧的部件连结固定。

支柱以在涡轮动叶片的外周侧横穿流入涡轮动叶片的流路的方式设置，因此，从减小流路阻力的方面来看，优选支柱极细。然而，从连结固定轴承壳体侧的部件与排气气体流路出口侧的部件的方面来看，要求一定的强度。

并且，由于配置在周向的多个支柱，在流入气体的周向会产生压力变化，由此，会产生压力波的激振力，如果该激振力与涡轮动叶片的固有振动产生共振，则带来妨碍涡轮动叶片可靠性的问题。因此，为了防止特定的激振力的增加，需要设定支柱的配置间隔、配置个数、支柱剖面形状。

因此，本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种支柱，其横穿涡轮动子叶片的外周侧的气体流路而连结配置有轴承的轴承壳体侧的部件与排气气体流路出口侧的部件，并将这些部件一体化，所述轴承支承涡轮动叶片的旋转轴，该支柱不仅能够减小流路阻力并改善流出特性，而且能够避免涡轮动叶片的共振，提高涡轮动叶片的耐久性和可靠性。

解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明是一种金属板制涡轮壳体，该涡轮壳体将金属板制的涡形部件相对接合而形成涡形部，该涡形部构成涡形的排气气体流路，其中，在涡轮动叶片的外周侧沿周向具有间隔地配置多个支柱，该支柱沿涡轮轴向对设置有轴承的轴承壳体侧的部件与形成涡轮动叶片的外侧的流路出口侧的部件进行连结，该轴承支承涡轮动叶片的旋转轴。

并且，在第一发明中，各支柱在涡轮轴向所看到的剖面形状是结构为：气流的上游侧角部和下游侧角部分别形成为锐角，上游侧面和下游侧面沿气流倾斜。

根据上述第一发明，利用支柱沿涡轮轴向对设置有轴承的轴承壳体侧的部件与形成涡轮动叶片的外侧的流路出口侧的部件进行连结，该轴承支承涡轮动叶片的旋转轴，该支柱在涡轮轴向的剖面形状为：气流的上游侧角部和下游侧角部分别形成为锐角，上游侧面和下游侧面沿气流倾斜，因此，相对于使涡形部一边旋转一边朝向中心侧的气流，能够减少支柱的上游侧面的投影面积和下游侧面的投影面积，由此，能够减小由支柱造成的对气流的流路阻力，能够减小在支柱后方产生的尾流(流动歪曲)。其结果，能够改善支柱尾流的流动歪曲，能够提高涡轮动叶片的效率和可靠性。

另外，支柱的截面面积需要是能够保证如下刚性和硬度的截面面积，即，能够连结涡轮壳体侧的部件与形成涡轮动叶片的外侧的流路出口侧的部件，并能够保证能够使与涡轮动叶片的间隙保持一定的刚性和硬度。

并且，所述支柱的剖面形状的上游侧角部和下游侧角部的各自的角度为20°～70°即可，通过设定为这样的锐角角度，能够兼顾确保支柱截面面积和减少气流的压力损失。

并且，所述支柱的剖面形状为具有内接圆弧、外接圆弧、上游侧面以及下游侧面的大致四边形，或者所述内接圆弧或外接圆弧的任何一个没有宽度的大致三角形。

上述支柱的上游侧面和下游侧面分别由平面构成，整体上是大致四边形或大致三角形，因此，对于圆环状的连结部件，容易进行如下加工：通过机械加工来保留作为支柱的部分，并且，通过切削加工切削其间的部分，能够简单且低成本的进行支柱的加工和制造。

并且，本发明的第二发明在上述内容(一种金属板制涡轮壳体，构成涡形的排气气体流路的涡形部通过相对接合金属板制的涡形部而形成，其中，在涡轮动叶片的外周侧沿周向具有间隔地配置多个支柱，该支柱沿涡轮轴向对设置有轴承的轴承壳体侧的部件与形成涡轮动叶片的外侧的流路出口侧的部件进行连结，该轴承支承涡轮动叶片的旋转轴)的基础上，其特征在于，通过如下方式设定支柱的个数，即，由于该多个支柱造成的流入气体的周向的压力变化而产生的激振力与所述涡轮动叶片的固有振动的一次模式在运转区域的低转速侧共振，并且与所述涡轮动叶片的固有振动的二次模式以上在运转区域外的转速共振。

根据上述第二发明，由于设定支柱个数，以使配置在周向的多个支柱造成的流入气体的周向的压力变化而产生的激振力与所述涡轮动叶片的固有振动的一次模式在运转区域的低转速侧共振，因此，防止涡轮动叶片的一次模式共振应力过剩，能够减小共振时的应力。

一般地，由于低次模式的共振产生大的动态应力，因此，为了可靠地避免这种低次共振，将共振点移动到低转速侧，并能够尽可能地减小作用在涡轮动叶片的动态应力。

并且，设定支柱个数以使涡轮动叶片的固有振动的二次模式以上在运转区域外共振，因此，能够避免与运转区域内的转动叶片的二次模式以上的共振，能够提高涡轮动叶片的可靠性。

优选将支柱的具体个数设定为6～12。该个数的设定是由图10所示的、解析助振试验结果并用坎贝尔线图表示的。根据该线图特性，谐波次数H应当为6～12。

谐波次数H是按照支柱个数产生的压力变化造成的激振频率与涡轮动叶片的转速的比，例如，当支柱为5个时，在5H线确定转速与振动频率的关系，5H线与涡轮动叶片的固有振动频率(一次模式)的交点成为共振点K1。

因此，在一次固有振动频率中，为了成为尽可能低的转速的共振状态，需要在6H线以上，并且，为了使与二次模式以上的固有振动频率的交点离开运转区域，需要使谐波次数在10H线以下，然而，关于二次模式，根据助振试验结果的解析，与一次模式或三次模式相比，在共振时的涡轮动叶片50产生的应力小，因此，优选将用于避免三次模式的共振的谐波次数选择为12H线以下。

因此，在一次固有振动频率中，为了成为尽可能低转速的共振状态，需要在6H线以上，并且在三次固有振动频率离开运转区域的12H线以下。

并且，在第一发明和第二发明中，优选沿周向以不等间距配置所述支柱。通过以不等间距设置支柱间隔，能够防止特定频率的激振力的增加，避免与涡轮动叶片之间的共振造成的共振应力过剩增加的危险性。

并且，在第一发明和第二发明中，优选所述支柱的任一个配置在构成涡形部的卷绕结束部的舌部的正下游。

这样，通过设置在舌部的正下游，通过支柱阻止从舌部流出的排气气体直接向中心侧流动，因此，消除从涡轮壳体的涡形部流过来的流入流动与流入舌部之后的流入流动的集合部分的流动歪曲，即，通过强化沿着涡轮壳体的流动，消除在舌部附近的流动歪曲，能够抑制涡轮动叶片的效率降低。

发明效果

根据本发明的第一发明，利用支柱沿涡轮轴向对设置有轴承的轴承壳体侧的部件与形成涡轮动叶片的外侧的流路出口侧的部件进行连结，该轴承支承涡轮动叶片的旋转轴，该支柱在涡轮轴向看到的剖面形状形成为：气流的上游侧角部和下游侧角部分别形成为锐角，上游侧面和下游侧面沿气流倾斜，因此，相对于使涡形部一边旋转一边朝向中心侧的气流，能够减少支柱的上游侧面的投影面积和下游侧的投影面积的双方，由此，能够减小由支柱造成的对气流的流路阻力，能够减小在支柱后方产生的尾流(流动歪曲)。其结果，能够改善支柱后流的流动歪曲，能够提高涡轮动叶片的效率和可靠性。

根据上述第二发明，由于设定支柱个数，以使配置在周向的多个支柱造成的流入气体的周向的压力变化而产生的激振力与所述涡轮动叶片的固有振动的一次模式在运转区域的低转速侧共振，因此，防止涡轮动叶片的一次模式共振应力过剩，能够减小共振时的应力。并且，设定支柱个数以使涡轮动叶片的固有振动的二次模式以上在运转区域外共振，因此，能够避免与运转区域内的转动叶片的二次模式以上的共振，能够提高涡轮动叶片的可靠性。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的涡轮壳体的概略结构的立体图。

图2是图1的A-A线的主要部分的剖面图。

图3是支柱部分的剖面说明图。

图4是表示支柱的加工的说明图，(A)表示切削工具的配置状态，(B)表示保留有内接圆弧的大致四边形的剖面形状，(C)表示未保留内接圆弧的大致三角形的剖面形状。

图5是第二实施方式的说明图，是支柱的剖面形状与图4不同的图。

图6是第三实施方式的说明图，是涡轮动叶片的共振的说明图。

图7是第三实施方式的说明图。

图8表示第四实施方式，是表示支柱的不等间隔的间距的说明图。

图9表示第五实施方式，是表示将支柱向舌部下游侧配置的说明图。

图10是表示支柱造成的激振力与涡轮动叶片的共振之间的关系的说明图。

图11是表示现有技术的说明图。

具体实施方式

下面，利用图中所示的实施方式对本发明进行详细说明。然而，对于该实施方式中记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别地进行特定记载，就意味着该发明的范围不仅限于此。

(第一实施方式)

参照图1～图4对本发明的第一实施方式的涡轮壳体进行说明。

如图1、图2所示，金属板制的涡轮壳体1大致由涡形部3、中央芯部9以及出口管部23构成，另外，涡形部3由相对地配置的第一涡形部5和第二涡形部7构成。并且，通过焊接接合上述四个部件而形成涡轮壳体1。

在形成旋涡状的气体通路的涡形部3中，将第一涡形部5和第二涡形部7的这两个部件进行对接，对其对接部分进行焊接接合，从而形成气体通路。各个涡形部具有将气体通路大致平分的剖面形状。

在涡形部3的旋转中心部，设置有中央芯部9，该中央芯部9整体上大致为圆筒状，并且具有配置有轴承的轴承壳体部15和形成气体出口侧的流路出口部17，该轴承支承涡轮动叶片50(参照图3)的旋转轴，在该涡轮壳体部15与流路出口部17之间设置有多个支柱21。

为了确保流路19，该流路19是能够使在涡形部3内沿旋涡方向流动的气体向中心侧顺畅流动的流路，并且为了将轴承壳体15与流路出口部17结合，在涡轮动叶片50的外侧沿周向具有间隔地设置有多个该支柱21。

并且，支柱21由具有如下强度和耐热性的材料构成，即，能够将轴承壳体部15与流路出口部17连结，且即使在高温时或者产生外力时也能够使涡轮动叶片50与中央芯部9的内周面之间的缝隙保持一定。

另外，通过整周焊接，将管状的出口管部23接合在流路出口部17的前端。

如图2所示，在第一涡形部5和第二涡形部7，对薄板的金属板材料(板厚为大致1～3mm)进行成形加工，使各自的端面彼此对接并形成旋涡状的气体通路，使前端重合，从外侧通过单侧角焊接形成焊接部a，将该焊接部a形成在涡形部3的整个旋涡方向。

另外，焊接不仅仅是单侧角焊接，也可以将金属板材料的前端彼此进行对接，并且，通过焊接该部分的对焊而进行接合。并且，金属板材料由奥氏体系和不锈钢等的耐热钢构成即可。

并且，沿轴承壳体部15、流路出口部17的外周对第一涡形部5、第二涡形部7的各自的中央芯部9侧的端部进行焊接接合，在流路出口部17的外周形成焊接部b，在轴承壳体部15的外周形成焊接部c。

另外，由于轴承壳体部15、流路出口部17以及连结它们的支柱21是一体结构，因此，轴承壳体部15、流路出口部17以及支柱21是以一体结构通过切削加工切削而成。同样地，出口管路23也通过切削加工而形成。

下面，对设置在上述结构的涡轮壳体1的支柱21的加工方法和支柱21的剖面形状进行说明。

图3表示从涡轮轴向看的多个支柱21沿周向配置的情况以及该支柱21的剖面形状。通过如下方式加工支柱21，即，对具有涡轮壳体15和流路出口部17的大致圆筒状的中央芯部9(参照图2)进行机械加工，例如，利用切削加工，保留作为该支柱21的部分，并切除它们之间的部分，在切除的部位形成流路19。

如图4(A)所示，在形成支柱21的切削中，使切削工具30抵接在支柱21的剖面形状的上游侧面32，形成上游侧倾斜角度θ1的平面，并且，相对于下游侧面34，形成下游侧倾斜角度θ2的平面。作为一个例子，上游侧倾斜角度θ1为约20°，下游侧倾斜角度θ2设定为约70°。另外，从容易地进行机械加工的方面来看，上游侧面32和下游侧面34被加工为平面状。

如果θ1不足20°，则支柱的剖面形状就会过于扁平，如果要确保强度所需的截面面积，则形成在支柱21之间的流路19的面积就会狭窄，并且，如果θ1超过70°，就不能使支柱21相对于流动方向的投影面积减小，不能减少由支柱21造成的气流的损失，不能减少尾流(流动歪曲)的产生。因此，优选设置在20°～70°的锐角范围内。另外，不仅是上游侧倾斜角度θ1，而且下游侧倾斜角度θ2也一样。

如图4(B)所示，在保留内接圆弧36地进行切削加工时，通过内接圆弧36、外接圆弧37、上游侧面32、下游侧面34形成整体大致为四边形的剖面形状，如图4(C)所示，在不保留内接圆弧36地进行切削加工时，通过外接圆弧37、上游侧面32、下游侧面34形成整体大致为三角形的剖面形状。通过这种加工，大致四边形或三角形的剖面形状的上游侧角部形成为θ1，下游侧角部形成为θ2，将上游侧面32和下游侧面34形成为沿着气流倾斜的剖面形状。

由此，支柱21的上游侧面32和下游侧面34分别由平面构成，它们整体上是大致四边形或三角形，因此，对于圆环状的连结部件，通过机械加工来保留作为支柱的部分，并且，通过机械加工的切削，能够容易地切除它们之间的部分，支柱21的加工和制造变得容易。

并且，上游侧角部和下游侧角部的角度分别形成为θ1、θ2的锐角，且上游侧面32和下游侧面34沿着气流倾斜，因此，相对于一边使涡形部3旋转一边向着中心侧的气流，能够使支柱的上游侧面32的投影面积和下游侧面34的投影面积的双方比现有的长方形的剖面形状小，能够减少由支柱21造成的气流的损失和尾流(流动歪曲)的产生。

因此，通过确保能够确保与涡轮动叶片的缝隙的刚性和强度的截面面积，并且设定为上述剖面形状，就能够减小由于支柱造成的气流的压力损失，改善支柱尾流的流动歪曲，能够提高涡轮动叶片的效率和可靠性。

(第二实施方式)

下面，参照图7，对剖面形状与第一实施方式不同的支柱40进行说明。如图5(A)所示，该第二实施方式是使第一实施方式的上游侧倾斜角度θ1的平面与下游侧倾斜角度θ2的平面的角度关系相反的实施方式。即，设定为上游侧倾斜角度θ1为约70°，下游侧倾斜角度θ2为约20°的倾斜侧面，利用切削工具对各自的面进行加工。

并且，如图5(B)所示，在保留外接圆弧42地进行切削加工时，通过内接圆弧43、外接圆弧44、上游侧面45、下游侧面46形成整体上大致为四边形的剖面形状。如图4(C)所示，在不保留外接圆弧42地进行切削加工时，通过内接圆弧43、上游侧面45、下游侧面46形成整体上大致为三角形的剖面形状。通过这种加工，大致四边形或三角形的剖面形状的上游侧角部形成为θ1、下游侧角部形成为θ2，上游侧面45和下游侧面46形成为沿着气流倾斜的剖面形状。

关于进行了这种加工的支柱40，与上述第一实施方式相同地，上游侧角部和下游侧角部的各自的角度为θ1、θ2的锐角，上游侧面45和下游侧面46沿着气流倾斜，因此，对于使涡形部3一边旋转一边向着中心侧的气流，能够减小支柱40的上游侧面45的投影面积和下游侧面46的投影面积，由此，能够减少由支柱40造成的气流的损失和伴流(流动歪曲)的产生。另外，由于相对于流动方向的投影面积与第一实施方式相同，因此，具有与第一实施方式相同的、减少支柱21造成的气流损失和减少尾流(流动歪曲)的产生的效果。

(第三实施方式)

下面，参照图6、图7、图10对第三实施方式进行说明。

关于上述支柱21的个数的设定方法，在第三实施方式中，以避免涡轮动叶片50的共振振动的方式设定支柱21的个数。

如图6所示，在周向以等间隔的间距P设置支柱21，气体的气流从涡形部3的旋流成为向着涡轮动叶片50的中心侧的流动。此时，在支柱21的下游侧会产生伴流(流动歪曲)，因此，在支柱21的下游部分与支柱21之间的部分，进入涡轮动叶片50的中心侧的气流会产生速度差、即，压力差。由于该压力差，在周向产生压力变化，产生虚线表示的压力波F，产生激振力。如果该激振力到达涡轮动叶片50侧，所述激振力的振动频率和涡轮动叶片50的固有振动频率可能会产生共振。这样，下面，由根据支柱21的个数产生的周向压力波造成的振动与涡轮动叶片50的固有振动频率的共振称为谐波共振。

因此，如图10所示，对涡轮动叶片的振动进行解析，以坎贝尔线图进行评价。该线图中，纵轴表示振动频率、横轴表示涡轮动叶片的转速、直线表示谐波次数H。谐波次数H是根据支柱个数产生的压力变化造成的激振力与涡轮动叶片50的转速的比，例如，在支柱个数为五个时，由5H线表示的关系来表示涡轮动叶片50的转速与当时产生的振动频率之间的关系。

到Nmax为止表示涡轮动叶片50的使用运转区域，并分别设定有涡轮动叶片50的一次固有振动频率和三次固有振动频率的线。5H线与涡轮动叶片50的固有振动频率(一次模式固有振动频率、三次模式固有振动频率)的线的交点是该振动模式的共振点。

一般地，由于低次模式的共振产生大的动态应力，因此，为了可靠地避免这种低次共振，需要将共振点移动到低转速侧。因此，在一次固有振动频率中，为了成为尽可能低的转速的共振状态，应当选择6H线以上。

由于两次以上的高次的固有振动频率需要尽可能地离开运转区域，因此，根据解析、表示助振试验结果的图10所示的坎贝尔线图，与两次模式以上的固有振动频率的交点需要离开运转区域。因此，虽然谐波次数需要在10H线以下，然而，关于两次模式，根据助振试验结果的解析，与一次模式或三次模式相比，在共振时的涡轮动叶片50产生的应力小，因此，优选将避免三次模式的共振的谐波次数选择在12H线以下。

因此，在一次固有振动频率中，为了成为尽可能低的转速的共振状态，在6H线以上，并在三次固有振动频率成为偏离运转区域的12H线以下。

因此，优选谐波次数H在6～12，支柱21的个数应该在6～12个。例如，图9表示支柱21为8个时的配置例。如图9所示，8个支柱21以等间隔配置，防止谐波共振造成的涡轮动叶片50的共振应力的增加。

并且，将支柱21的内接圆弧36的直径设定在涡轮动叶片50的外径的位置的1.15以上，确保支柱21的后流侧产生的尾流(流动歪曲)的扩散距离，并且，由于支柱21而产生的周向的压力变化造成的压力波F不进入转动叶片50侧，从而进一步防止谐波共振的产生。

如上所述，在第三实施方式中，由于配置在周向的多个支柱21造成的流入气体的周向的压力变化而产生的激振力与涡轮动叶片50的固有振动的一次模式在运转区域的低转速侧共振，因此，防止涡轮动叶片50的一次模式共振压力变得过剩，能够减小共振时的应力。

另外，由于与涡轮动叶片50的固有振动的三次模式在运转区域外共振，因此，能够避免在运转区域内的涡轮动叶片50的三次模式中的共振，能够提高涡轮动叶片的可靠性。

(第四实施方式)

下面，参照图8对第四实施方式进行说明。

第三实施方式以等间隔设置支柱21，而该第四实施方式以不等间隔的间距设置支柱21。如图8所示，既可以仅使任一个间距与其他间距不同，也可以使P1～P8的所有间距均不同。

这样，通过以不等间距设置支柱21的间隔，能够防止特定频率的激振力的增加，避免与涡轮动叶片50之间的共振造成的共振应力过剩增加的危险。通过使所有间距为不等间隔，能够可靠且简单地抑制特定频率的激振力的产生。

(第五实施方式)

下面，参照图9对第5实施方式进行说明。

在该第五实施方式，如图9的支柱21，配置在构成涡形部3的卷绕结束部的舌部52的正下游。

这样，例如，对支柱21的个数为8个的情况进行说明，如果如图7所示地以等间隔从涡轮动叶片50的中心线C的位置左旋转地设置支柱21A～21H，则支柱21H位于比舌部52更靠旋转方向上游侧，因此，从舌部52排出的气体如气体流G1地流入。这样，由于从涡形部3流过来的回旋流S与G1冲突，因此，在刚刚流入舌部52之后的流入流动与回旋流S的集合部分会产生流动歪曲。

然而，如本实施方式五地，通过使支柱21H位于舌部52的正下游，如气流G2地，通过支柱21H阻止从舌部52流出的气体直接向中心侧的流动，特别地，通过沿支柱21H的下游侧面流动，并沿从涡形部3流过来的旋流S流动，刚刚流入舌部52之后的流入流动与回旋流S的集中部分的流动歪曲被消除，能够抑制涡轮动叶片50的效率降低。

工业实用性

根据本发明涉及一种支柱，其横穿涡轮动叶片的外周侧的气体流路地将配置有支承涡轮动叶片的旋转轴的轴承的涡轮壳体侧的部件与排气流路出口侧的部件连结并一体化，其不仅能够减小流路阻力并改善流入特性，而且能够避免涡轮动叶片的共振，能够提高涡轮动叶片的耐久性和可靠性，因此，适合用于涡轮壳体结构。

Claims

1.一种金属板制涡轮壳体，该金属板制涡轮壳体将金属板制的涡形部件相对接合而形成涡形部，该涡形部构成涡形的排气气体流路，其特征在于，

所述金属板制涡轮壳体具有大致圆筒形状的中央芯部，该中央芯部具有：轴承壳体部、流路出口部和多个支柱，所述轴承壳体部设有支承涡轮动叶片的旋转轴的轴承；所述流路出口部形成所述涡轮动叶片的外侧；所述多个支柱沿涡轮轴向对所述轴承壳体部和所述流路出口部进行连结，在所述涡轮动叶片的外周侧沿周向具有间隔地配置多个该支柱，

所述中央芯部是通过对所述轴承壳体部、所述流路出口部和所述多个支柱进行切削加工而切削作成的一体结构，并且将所述支柱的上游侧面和下游侧面形成为平面。

2.根据权利要求1所述的金属板制涡轮壳体，其特征在于，各所述支柱在涡轮轴向看到的剖面形状为：气流的上游侧角部和下游侧角部分别形成为锐角，上游侧面和下游侧面沿气流倾斜。

3.根据权利要求1或2所述的金属板制涡轮壳体，其特征在于，所述支柱的剖面形状的上游侧角部和下游侧角部的各自的角度为20°～70°。

4.根据权利要求1或2所述的金属板制涡轮壳体，其特征在于，所述支柱的剖面形状为具有内接圆弧、外接圆弧、上游侧面以及下游侧面构成的大致四边形，或者，所述内接圆弧或外接圆弧的任何一个没有宽度的大致三角形。

5.根据权利要求1或2所述的金属板制涡轮壳体，其特征在于，所述涡轮动叶片的转速在将所述涡轮动叶片的使用运转区域的上限值以下的区域作为运转区域的情况下，设定所述支柱的个数，以使由于该多个支柱造成的流入气体的周向的压力变化而产生的激振力的频率，与所述涡轮动叶片的一次模式固有振动频率在所述运转区域进行共振，而与所述涡轮动叶片的固有振动的三次模式固有振动频率在所述运转区域不进行共振。

6.根据权利要求1或2所述的金属板制涡轮壳体，其特征在于，所述支柱的个数设置为6～12个。

7.根据权利要求1或2所述的金属板制涡轮壳体，其特征在于，沿周向以不等间距设置所述支柱。

8.根据权利要求1或2所述的金属板制涡轮壳体，其特征在于，所述支柱的任一个配置在构成涡形部的卷绕结束部的舌部的正下游。