JP2003148101A - ラジアルタービン動翼 - Google Patents

ラジアルタービン動翼

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JP2003148101A
JP2003148101A JP2001345545A JP2001345545A JP2003148101A JP 2003148101 A JP2003148101 A JP 2003148101A JP 2001345545 A JP2001345545 A JP 2001345545A JP 2001345545 A JP2001345545 A JP 2001345545A JP 2003148101 A JP2003148101 A JP 2003148101A
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JP
Japan
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rotor blade
blade
radial turbine
leading edge
turbine
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JP2001345545A
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English (en)
Inventor
Hirotaka Higashimori
弘高 東森
Takeshi Osako
雄志 大迫
Kenji Nakamichi
憲治 中道
Katsuhiko Takita
勝彦 田北
Takashi Mikogami
隆 御子神
Shiro Yoshida
史朗 吉田
Koji Ogita
浩司 荻田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 タービン効率を向上できる動翼形状を提供す
るとともにセラミック等非常に脆い材料のラジアルター
ビンでも流体中の異物等によるFOD(Foreign
Object Damage)が惹起されることをな
くすること。 【解決手段】 ラジアルタービンランナーの動翼の流体
入口部端面(動翼前縁)に丸みを付し、動翼のシュラウ
ド側端面の角に該端面における翼厚の1/5よりも小さ
い半径の丸みを付す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ラジアルタービン
や斜流タービンの動翼に関し、過給機、ガスタービン等
のラジアルタービンや斜流タービンに効果的に適用する
ことができる。
【0002】
【従来の技術】図4にラジアルタービンのタービンラン
ナー1、ノズル3等の配置関係を模式的に示す。図5
は、図4におけるタービンランナー1及びノズル3をタ
ービンランナー1のエキスデューサ2f側から見た正面
図、図6はタービンランナー1の斜視図である。流体
は、スクロール4の図示しないガス入り口からスクロー
ル室5を旋回し、タービンランナー1の外周の外側全周
に亘って設けられたノズル3を通ってタービンランナー
1の動翼2の動翼前縁2aからタービンランナー1の動
翼間の空間に流入し、動翼2を介してタービンランナー
1に回転力を与え、動翼2の後縁部であるエキスデュー
サ2fから排出される。小型のラジアルタービンでは、
ノズル3を設けず、スクロール室で旋回するガスを動翼
前縁から流入させるノズルレスとされるものもある。
【0003】タービンランナー1は非常に高速回転され
るので、バランスを精密にとる必要があり、その外周は
機械加工されるのが普通で、図5、図6に示されるよう
に、動翼前縁2aは平面(正確には円周面)をなしてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ノズル3を出た流体、
或はノズルレスの場合はスクロール室から出た流体が動
翼前縁2aからタービンランナー1に流入する際に、一
部のガスが動翼前縁2aに衝突するための損失が生じ、
タービン効率を低下させる。
【0005】タービンにおける流れの損失は、ノズルに
おける損失、動翼における損失、動翼からの流出損失か
らなる。動翼における損失は、動翼入口における衝突損
失、動翼内の損失等からなる。
【0006】図7は、動翼流入絶対速度cが一定で、
動翼前縁の周速が異なる場合の動翼前縁に流れが衝突す
る状況を示す。衝突損失は、同図(b)の場合にも発生
するが、(a)および(c)の場合に大きい。
【0007】また、従来、タービンランナー1は耐熱合
金の精密鋳造品が主流であったが、近年、タービン効率
を向上するためのガス高温化、及び特に自動車用エンジ
ンの過給機の場合加速性能を向上するためのタービンラ
ンナー軽量化等のため、セラミック材料の使用が一般化
しつつある。特に、セラミック材料は、耐熱性には優れ
るが非常に脆いので、ガス中の異物の衝突によりエッジ
部分が欠け易い欠点がある。特にガス流体が衝突する動
翼前縁は、ガス流体中の異物による欠け破損を蒙るFO
D(Foreign Object Damage)を受けやすい。また、動
翼のシュラウド側端面もケーシング側との微小隙間維持
のため機械加工がなされ、角部を有するのでFODを蒙
り易い。
【0008】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、ラジアルタービンの効率を向上するとともに、ター
ビンランナーがセラミック材料のような脆い材料の場合
でも動翼前縁や動翼シュラウド縁のエッジ部分がFOD
を起すことのないラジアルタービン動翼を提供すること
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の本発明は、ラジアルタービンランナ
ーの動翼の流体入口部端面の動翼前縁断面が折曲線で形
成される事なく任意の曲率をもってR状(以下丸みとい
う)に形成したことを特徴とする。そして、ラジアルタ
ービンランナー動翼の流体入口部は、入口先端が該入口
における動翼厚さの1/2以下1/5以上の半径の丸み
を有し、該丸みと動翼の背面及び腹面との間を動翼の直
角断面において、それぞれ前記丸み円と前記背面及び腹
面に接する曲線で形成するのがよい。
【0010】ラジアルタービン動翼の流体入口端面(動
翼前面)に丸みを付すことにより、タービンランナーの
外周側に設けられたノズル或はノズルレスの場合スクロ
ール室からタービンランナーに流入する流体の一部が前
記動翼前縁に衝突する際の衝突損失を減少し、タービン
効率を向上することができる。ラジアルタービンの動翼
入口部は前記衝突損失をできるだけ小さくするため比較
的薄く製作されるので、前縁の丸み半径は動翼前縁にお
ける動翼厚さの1/2以下1/5以上とし、該丸み円と
動翼の背面及び腹面との接続部は、それぞれ前記丸み円
と前記背面及び腹面とに接する曲線で接続することによ
り滑らかな接続となり、衝突損失を減少することができ
る。
【0011】請求項3記載の発明は、ラジアルタービン
ランナーの動翼の流体入口部を、動翼の直角断面におい
て、背面側または腹面側いずれか一方の入口先端が該入
口における動翼厚さの1/3以下1/10以上の半径の
丸みを有し、それぞれ前記丸み円に接して腹面または背
面を曲線で形成したことを特徴とする。
【0012】かかる発明によれば、タービンランナーに
流入する流体が動翼の腹面を押す方向に流入する場合、
背面側に発生し易い背面からの流体の剥離を防止するこ
とができ、タービン効率を向上することができる。ま
た、タービンランナーに流入する流体が動翼の背面を押
す方向に流入する場合、腹面側に発生しやすい腹面から
の流体の剥離を防止することができ、タービン効率を向
上することができる。
【0013】請求項1乃至3に記載の発明をセラミック
製またはその他の脆性材料製のタービンランナーに適用
すると、流体中の異物の衝突による動翼前縁の欠け破損
をなくすことができ、タービン効率を向上できるととも
にタービンの寿命を増大することができる。また、動翼
のシュラウド側端面の角に該端面における動翼厚さの1
/2以下1/5以上の半径の丸みを付すことにより、異
物がシュラウド側に衝突する場合にもシュラウド側端面
角部におけるFODを防止することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】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
る寸法、材質、形状、その相対位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過ぎない。
【0015】図1は、本発明の実施例に係わるラジアル
タービン動翼の斜視図を示し、ラジアルタービン動翼に
本発明を適用した場合における動翼前縁形状の実施例及
び動翼シュラウド側縁の実施例を従来例と比較して示
す。図1のX断面に示すように、動翼前縁2aは、従来
の角部を有する形状(A)に対し、本発明の実施例であ
る(B)、(C)、(C′)では、動翼前縁が丸みを有
する形状とされている。丸みの形状については後述す
る。
【0016】図2は、本発明の第1実施例に係わる動翼
前縁形状と流れの動翼前縁への衝突状況を示す図であ
る。同図において、動翼前縁は半径rの円弧で丸めら
れ、動翼の背面側は該半径rの円弧と動翼背面2dに
接する半径rの円弧で接続され、動翼の腹面側は該半
径rの円弧と動翼腹面2に接する半径r′の円弧で
接続されている。この場合、rは動翼の厚さtの1/
2以下1/5以上とするのがよい。図では動翼厚さt
は、中央部から前縁部にかけて一定に描かれているが、
前縁部にかけて厚さが薄くなるように形成される場合が
あり、その場合は厚さtは背面2dと腹面2eを前縁ま
で延長した前縁における厚さとする。rが厚さtの1
/2の場合は、前縁は1個の丸み半径rで丸められる
ことになる。
【0017】さて、図2には図7で示したのと同様に、
動翼入口の絶対速度cが同じで動翼前縁の周速が
、u′、u″と異なる場合の入口速度線図が描
かれているが、図7の動翼前縁2aが平面である場合に
比べて相対速度w、w′、w ″が前縁部に衝突す
る衝突角が平均的には小さくなり、動翼前縁に衝突する
流れの衝突損失が低減される。そして、前縁には角部が
ないので、動翼が非常に脆いセラミック製の場合、流体
中の異物等の衝突により破損するFOD(ForeignObjec
t Damage)を蒙ることがなくなる。
【0018】図3(A)は、本発明の第2実施例に係わ
る動翼前縁形状と流れの動翼前縁への衝突状況を示す図
である。同図の場合、動翼の腹面2eと前縁とは半径r
の円弧で接続され、背面側は前記半径rの円弧と背
面2dとに接する半径rの円弧で接続されている。丸
み半径rは動翼前縁厚さの1/3以下1/10以上と
するのがよい。この場合、特に(a)の場合即ちタービ
ン回転速度が小さい場合での流体の前縁に衝突する衝突
損失が少なく、動翼入口背面に発生し易い動翼面からの
剥離が防止され、タービン効率が向上される。そして、
前縁には角部がないので、動翼が非常に脆いセラミック
製の場合、流体中の異物等の衝突により破損するFOD
(Foreign Object Damage)を蒙ることがなくなる。
【0019】図3(B)は、本発明の第3実施例に係わ
る動翼前縁形状と流れの動翼前縁への衝突状況を示す図
である。同図の場合、動翼の背面2dと前縁とは半径r
の円弧で接続され、腹面側は前記半径rの円弧と腹
面2eとに接する半径rの円弧で接続されている。丸
み半径rは動翼前縁厚さの1/3以下1/10以上と
するのがよい。この場合、特に(c)の場合、即ちター
ビン回転速度が大きい場合での流体の前縁に衝突する衝
突損失が少なく、動翼入口腹面に発生し易い動翼面から
の剥離が防止され、タービン効率が向上される。そし
て、前縁には角部がないので、動翼が非常に脆いセラミ
ック製の場合、流体中の異物等の衝突により破損するF
OD(Foreign Object Damage)を蒙ることがなくな
る。
【0020】図1のY断面に本発明の第4実施例であ
る、動翼シュラウド縁2bの断面形状を示す。(D)の
角部を有する従来形状に対し、(E)の本発明の第3実
施例では半径rで丸められている。前記半径rは該
縁面2bにおける動翼厚さの1/2以下1/5以上の半
径の丸みとする。動翼が非常に脆いセラミック製の場
合、流体中の異物等の衝突により動翼シュラウド縁2b
の角部が破損するFOD(Foreign Object Damage)を
蒙ることがなくなる。
【0021】前記動翼前縁の丸みは、タービンランナー
の鋳造時に付してもよいし、機械加工によって付しても
よい。或は、動翼外径をタービンランナーの外側流路2
cを形成するタービンランナー後面の外径よりも小さく
前縁が丸められた形状に鋳造し、前記後面の外周のみ機
械加工するようにしてもよい。また、以上の説明はラジ
アルタービンについて行ったが、斜流タービンについて
も同様に適用できることは明らかである。
【0022】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記述されるような効果を奏する。
【0023】ラジアルタービンの動翼前縁に丸みを付す
ことにより、タービン効率を向上できるとともに、動翼
が非常に脆いセラミック製の場合でも流体中の異物の衝
突により惹起されるFOD(Foreign Object Damage)
を防止でき、タービンの寿命を長くすることができる。
【0024】ラジアルタービン動翼のシュラウド縁の角
を該シュラウド縁における翼厚の1/2以下1/5以上
の半径の円弧で丸めることにより、タービン効率を低下
させることなく、動翼が非常に脆いセラミック製の場合
でも流体中の異物の衝突により惹起されるFOD(Fore
ign Object Damage)を防止でき、タービンの寿命を長
くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例に係わるラジアルタービン動
翼を示す斜視図である。
【図2】 本発明の第1実施例に係わる動翼前縁形状と
流れの動翼前縁への衝突状況を示す図である。
【図3】 本発明の第2及び第3実施例に係わる動翼前
縁形状と流れの動翼前縁への衝突状況を示す図である。
【図4】 ラジアルタービンの構成を示す局部縦断面図
である。
【図5】 図4におけるタービンランナー1及びノズル
3をタービンランナー1のエキスデューサ3側から見た
正面図である。
【図6】 図4におけるタービンランナー1の斜視図で
ある。
【図7】 従来のラジアルタービンの動翼前縁形状と流
れの動翼前縁への衝突状況を示す図である。
【符合の説明】
1 タービンランナー 2 動翼 3 ノズル 4 スクロール 5 スクロール室 6 スクロール出口 7 外側流路形成部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中道 憲治 長崎市深堀町五丁目717番1号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 田北 勝彦 長崎市深堀町五丁目717番1号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 御子神 隆 神奈川県相模原市田名3000番地 三菱重工 業株式会社汎用機・特車事業本部内 (72)発明者 吉田 史朗 神奈川県相模原市田名3000番地 三菱重工 業株式会社汎用機・特車事業本部内 (72)発明者 荻田 浩司 神奈川県相模原市田名3000番地 三菱重工 業株式会社汎用機・特車事業本部内 Fターム(参考) 3G002 BA01 BA08 BB01 EA08

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ラジアルタービンランナーの動翼の流体
    入口部端面の動翼前縁断面が折曲線で形成される事なく
    任意の曲率をもってR状(以下丸みという)に形成した
    ことを特徴とするラジアルタービン動翼。
  2. 【請求項2】 ラジアルタービンランナーの動翼の流体
    入口部を、動翼の直角断面において、入口先端が該入口
    の背面側および腹面側の双方またはいずれか一方に動翼
    厚さの1/2以下1/5以上の半径の丸みを有し、それ
    ぞれ前記丸み円に接して前記背面及び腹面を曲線で形成
    したことを特徴とするラジアルタービン動翼。
  3. 【請求項3】 ラジアルタービンランナーの動翼の流体
    入口部を、動翼の直角断面において、背面側または腹面
    側のいずれか一方の入口先端が該入口における動翼厚さ
    の1/3以下1/10以上の半径の丸みを有し、それぞ
    れ前記丸み円に接して腹面または背面を曲線で形成した
    ことを特徴とするラジアルタービン動翼。
  4. 【請求項4】 ラジアルタービンランナーがセラミック
    材またはその他の脆性材料製であることを特徴とする請
    求項1乃至3のいずれか1項に記載のラジアルタービン
    動翼。
  5. 【請求項5】 ラジアルタービンランナーがセラミック
    材またはその他の脆性材料製であり、その動翼のシュラ
    ウド側端面の角に該端面における動翼厚さの1/2以下
    1/5以上の半径の丸みを付したことを特徴とする請求
    項1乃至3のいずれか1項に記載のラジアルタービン動
    翼。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010168918A (ja) * 2009-01-20 2010-08-05 Kobe Steel Ltd ラジアルタービン
US8096777B2 (en) 2006-11-20 2012-01-17 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Mixed flow turbine or radial turbine
JP2014001712A (ja) * 2012-06-20 2014-01-09 Toyota Central R&D Labs Inc ラジアルタービンロータ、及びこれを備えた可変容量ターボチャージャ
JP2018053806A (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 株式会社吉田製作所 エアタービンハンドピースとそのヘッド部におけるタービンロータの回転方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8096777B2 (en) 2006-11-20 2012-01-17 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Mixed flow turbine or radial turbine
JP2010168918A (ja) * 2009-01-20 2010-08-05 Kobe Steel Ltd ラジアルタービン
JP2014001712A (ja) * 2012-06-20 2014-01-09 Toyota Central R&D Labs Inc ラジアルタービンロータ、及びこれを備えた可変容量ターボチャージャ
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