JP2894835B2 - タービンスクロール - Google Patents
タービンスクロールInfo
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- JP2894835B2 JP2894835B2 JP3516474A JP51647491A JP2894835B2 JP 2894835 B2 JP2894835 B2 JP 2894835B2 JP 3516474 A JP3516474 A JP 3516474A JP 51647491 A JP51647491 A JP 51647491A JP 2894835 B2 JP2894835 B2 JP 2894835B2
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- radially
- turbine
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
- F02C3/08—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor the compressor comprising at least one radial stage
- F02C3/085—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor the compressor comprising at least one radial stage the turbine being of the radial-flow type (radial-radial)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
- F01D9/048—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector for radial admission
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Supercharger (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、内向き半径流タービンに関する。
例えば、小さいガスタービンエンジンまたはターボチ
ャージャーに組み込まれる内向き半径流タービンは、通
常スクロールと称される構造と関連する。スクロール
は、エンジンの燃焼装置から排出された熱いガスを内向
き半径流タービンの入り口に向けるように構成されてい
る。それは、典型的には、その内側に熱い燃焼ガスの正
接流のために及び適当な環状出口を通ってその中心が配
置された内向き半径流タービンへこれらのガスを排出す
るために、中空のほぼ環状の部品である。
ャージャーに組み込まれる内向き半径流タービンは、通
常スクロールと称される構造と関連する。スクロール
は、エンジンの燃焼装置から排出された熱いガスを内向
き半径流タービンの入り口に向けるように構成されてい
る。それは、典型的には、その内側に熱い燃焼ガスの正
接流のために及び適当な環状出口を通ってその中心が配
置された内向き半径流タービンへこれらのガスを排出す
るために、中空のほぼ環状の部品である。
もとろん、このようなスクロールは、非常に高い動作
温度にさらされ、このことは、その種々の領域の熱膨張
及び収縮に関する困難な問題を生じる。従来のスクロー
ルの設計に関する困難の多くは、スクロールの環状出口
に関連することが分かった。典型的にはスクロールの熱
膨張及び収縮は10％から12％余りの出口における変化を
生じる。このような変化は、燃焼ガスが流れ込むタービ
ンの能率に関する全体的な効果の観点から非常に望まし
くない。
温度にさらされ、このことは、その種々の領域の熱膨張
及び収縮に関する困難な問題を生じる。従来のスクロー
ルの設計に関する困難の多くは、スクロールの環状出口
に関連することが分かった。典型的にはスクロールの熱
膨張及び収縮は10％から12％余りの出口における変化を
生じる。このような変化は、燃焼ガスが流れ込むタービ
ンの能率に関する全体的な効果の観点から非常に望まし
くない。
本発明の目的は、従来の構造のスクロールの場合より
熱の効果によるその出口の領域において著しい変化を受
けない新しい構成のスクロールを提供することである。
熱の効果によるその出口の領域において著しい変化を受
けない新しい構成のスクロールを提供することである。
本発明によれば、内向き半径流タービンに前記熱いガ
スを作動的に向けるために適切なスクロールは、半径方
向外側の延長部で相互に接続され、同軸的に向き合い軸
線方向に間隔を置いた２つの環状部材によって形成され
た環状室と、熱いガスを前記室に向けてその中にほぼ円
周方向に流すための装置と、内向き半径流タービンに前
記熱いガスを作動的に向けるために前記室からの環状排
気出口を形成するために協働する前記部材の半径方向内
側延長部とを有し、前記部材の大部分は、前記環状出口
に向けてほぼ半径方向内側の方向に収斂し、前記部材の
前記大部分の双方は、同様に、ほぼ軸線方向に湾曲する
ように全体として湾曲した断面形状であり、それによっ
て前記部材の一方の大部分は、他方の部材の内側に位置
しており、前記部材と同軸の環状支持部材は、前記スク
ロールを支持するために備えられており、前記支持部材
は、半径方向内側と外側の延長部との中間の前記内側部
材に取り付けられ、前記内側部に局所的に垂直になるよ
うに前記取り付け部に配置されている。
スを作動的に向けるために適切なスクロールは、半径方
向外側の延長部で相互に接続され、同軸的に向き合い軸
線方向に間隔を置いた２つの環状部材によって形成され
た環状室と、熱いガスを前記室に向けてその中にほぼ円
周方向に流すための装置と、内向き半径流タービンに前
記熱いガスを作動的に向けるために前記室からの環状排
気出口を形成するために協働する前記部材の半径方向内
側延長部とを有し、前記部材の大部分は、前記環状出口
に向けてほぼ半径方向内側の方向に収斂し、前記部材の
前記大部分の双方は、同様に、ほぼ軸線方向に湾曲する
ように全体として湾曲した断面形状であり、それによっ
て前記部材の一方の大部分は、他方の部材の内側に位置
しており、前記部材と同軸の環状支持部材は、前記スク
ロールを支持するために備えられており、前記支持部材
は、半径方向内側と外側の延長部との中間の前記内側部
材に取り付けられ、前記内側部に局所的に垂直になるよ
うに前記取り付け部に配置されている。
図１は、従来技術のスクロールの上半分の側断面図で
ある。
ある。
図２は、本発明によるスクロールの上半分の側断面図
である。
である。
図３は、図２を矢印から見た図である。
図１を参照すると、既知のスクロール10は、内向き半
径流タービン14に対して環状出口13を形成するために半
径方向内側に収斂する軸線方向に間隔を置いた２つの環
状壁11及び12を有する。壁11及び12は、それらが環状の
容積部15を形成するようにそれらの半径方向外側で相互
に接続されている。操作において、熱いガスは、環状出
口13を通って排出される前に容積部15を通って周縁方向
に流れるように（図示しない装置によって）容積部15に
正接方向に向けられる。
径流タービン14に対して環状出口13を形成するために半
径方向内側に収斂する軸線方向に間隔を置いた２つの環
状壁11及び12を有する。壁11及び12は、それらが環状の
容積部15を形成するようにそれらの半径方向外側で相互
に接続されている。操作において、熱いガスは、環状出
口13を通って排出される前に容積部15を通って周縁方向
に流れるように（図示しない装置によって）容積部15に
正接方向に向けられる。
このタイプのスクロールに関する欠点は、それらの熱
膨張特性が環状の出口13の断面積に大きな変化をもたら
すことである。さらに内向き半径流タービン14のシュラ
ウド15は、１つの壁11に従来のように取り付けられてい
るから、これらの熱膨張特性は、シュラウド15とタービ
ン14との間において望ましくない変化を生じる。
膨張特性が環状の出口13の断面積に大きな変化をもたら
すことである。さらに内向き半径流タービン14のシュラ
ウド15は、１つの壁11に従来のように取り付けられてい
るから、これらの熱膨張特性は、シュラウド15とタービ
ン14との間において望ましくない変化を生じる。
本発明による図２及び図３に示すスクロール16は、動
作時においてスクロールに関して熱膨張の影響を最小に
するような構成になっている。
作時においてスクロールに関して熱膨張の影響を最小に
するような構成になっている。
図２を参照すると、スクロール16は、軸線方向に間隔
を置き、対向している２つの環状壁17及び18を有する。
壁17及び18は、それらが容積部19を形成するように半径
方向の外側の範囲で相互に接続されている。それらの半
径方向内側の延長部は、協同して容積部19からの環状出
口20を形成する。環状出口20は、翼ブレード22を有する
内向き半径流タービン21の半径方向のすぐ外側に配置さ
れている。それと間隔を置いた関係で翼ブレード22の周
りに配置されたシュラウド23は、図面で見て左手の壁17
の半径方向の内側で支持されており、実際にはそれと一
体である。
を置き、対向している２つの環状壁17及び18を有する。
壁17及び18は、それらが容積部19を形成するように半径
方向の外側の範囲で相互に接続されている。それらの半
径方向内側の延長部は、協同して容積部19からの環状出
口20を形成する。環状出口20は、翼ブレード22を有する
内向き半径流タービン21の半径方向のすぐ外側に配置さ
れている。それと間隔を置いた関係で翼ブレード22の周
りに配置されたシュラウド23は、図面で見て左手の壁17
の半径方向の内側で支持されており、実際にはそれと一
体である。
環状壁17及び18は、環状出口20に向かってほぼ半径方
向内側に収斂される。さらにそれらの主な部分は、右手
の壁18が左手の壁17の内側に配置されるようにほぼ軸線
方向に湾曲している。
向内側に収斂される。さらにそれらの主な部分は、右手
の壁18が左手の壁17の内側に配置されるようにほぼ軸線
方向に湾曲している。
スクロール16は、固定構造25に取り付けられた環状サ
ポート部材によって支持される。支持部材24は半径方向
内側及び外側の部分の中間の内側の壁部材に取り付けら
れている。支持部材24は、短い壁18に取り付けられてい
る点の範囲でほぼ半径方向外側に拡散しており、局所的
に壁18に直角である。
ポート部材によって支持される。支持部材24は半径方向
内側及び外側の部分の中間の内側の壁部材に取り付けら
れている。支持部材24は、短い壁18に取り付けられてい
る点の範囲でほぼ半径方向外側に拡散しており、局所的
に壁18に直角である。
図３を参照すると、入り口ダクト26は、ほぼ正接する
方向で熱いガスを容積部19に向けるようになっているス
クロール16の周縁上に配置されている。典型的には、ガ
スはガスタービンエンジンの燃焼装置から排出される
（図示せず）。
方向で熱いガスを容積部19に向けるようになっているス
クロール16の周縁上に配置されている。典型的には、ガ
スはガスタービンエンジンの燃焼装置から排出される
（図示せず）。
熱いガスは、環状出口20を通る容積部19から最終的に
排出される前にほぼ円周方向に容積部19の周りを流れ
る。ガスの通路は、それらがスクロールを通過するとき
にスクロール16を加熱してそれによって熱膨張を行う。
しかしながら、スクロール16の構造は、熱膨張が環状出
口20の断面積に、またタービン翼ブレード22とシュラウ
ド23との間の間隙に有害な効果を及ぼさないような形状
である。
排出される前にほぼ円周方向に容積部19の周りを流れ
る。ガスの通路は、それらがスクロールを通過するとき
にスクロール16を加熱してそれによって熱膨張を行う。
しかしながら、スクロール16の構造は、熱膨張が環状出
口20の断面積に、またタービン翼ブレード22とシュラウ
ド23との間の間隙に有害な効果を及ぼさないような形状
である。
スクロール16が加熱されるときに、スクロール壁17の
外形は、その大きな長さによって内壁18より大きく熱的
に膨張する。しかしながら、壁17は、ほぼ軸線方向に湾
曲しているから、壁17の半径方向内側の延長部、すなわ
ち、シュラウド23を取り付ける延長部は、目視的に静止
したまま残る。従って、長い壁17の熱膨張は半径方向外
側の延長部の動きのみを生じる。外側の壁17が内側のス
クロール壁18にその半径方向外側の延長部で取り付けら
れているから、その熱膨張は、内側のスクロール壁18に
負荷を与える。前述したように内側のスクロール壁18
は、環状サポート部材24によって半径方向の延長部の中
間で支持されている。その結果、外側壁17によって内側
の壁18上に付与される負荷は、内壁18に対してサポート
24の取り付け位置のまわりで参照符号27で示すような反
時計方向の曲げモーメントを生じる。このモーメント
は、内壁18の熱膨張に対向し、その結果、内壁18の半径
方向内側の延長部は、目視的に静止したままである。
外形は、その大きな長さによって内壁18より大きく熱的
に膨張する。しかしながら、壁17は、ほぼ軸線方向に湾
曲しているから、壁17の半径方向内側の延長部、すなわ
ち、シュラウド23を取り付ける延長部は、目視的に静止
したまま残る。従って、長い壁17の熱膨張は半径方向外
側の延長部の動きのみを生じる。外側の壁17が内側のス
クロール壁18にその半径方向外側の延長部で取り付けら
れているから、その熱膨張は、内側のスクロール壁18に
負荷を与える。前述したように内側のスクロール壁18
は、環状サポート部材24によって半径方向の延長部の中
間で支持されている。その結果、外側壁17によって内側
の壁18上に付与される負荷は、内壁18に対してサポート
24の取り付け位置のまわりで参照符号27で示すような反
時計方向の曲げモーメントを生じる。このモーメント
は、内壁18の熱膨張に対向し、その結果、内壁18の半径
方向内側の延長部は、目視的に静止したままである。
その結果、スクロール壁17及び18の熱膨張にもかかわ
らず、半径方向内側の延長部は目視的に静止状態のまま
であり、環状出口20の断面積はほぼ一定である。出口20
の領域は典型的には1.5％ほどしか変化しないことが分
かった。
らず、半径方向内側の延長部は目視的に静止状態のまま
であり、環状出口20の断面積はほぼ一定である。出口20
の領域は典型的には1.5％ほどしか変化しないことが分
かった。
スクロール16は、金属、またはセラミック材料から製
造される。
造される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01D 9/02 F01D 1/06 F01D 1/22 F02C 3/05
Claims (5)
- 【請求項１】半径方向外側の延長部で相互に接続された
同軸的に向き合い軸線方向に間隔を置いた２つの環状部
材（17,18）によって形成された環状室（19）と、熱い
ガスを前記室（19）に向けてその中にほぼ円周方向に流
すための装置（26）と、内向き半径流タービン（21）に
前記熱いガスを作動的に向けるために前記室（19）から
の環状排気出口（21）を形成するために協働する前記部
材の半径方向内側延長部とを有し、前記部材（17,18）
の大部分は、前記環状出口（20）に向けてほぼ半径方向
内側の方向に収斂する内向き半径流タービン（21）に熱
いガスを向けるために適当なスクロール（16）におい
て、前記部材（17,18）の前記大部分の双方は、同様
に、ほぼ軸線方向に湾曲するように全体として湾曲した
断面形状であり、それによって前記部材（18）の一方の
大部分は、他方の部材の内側に位置しており、前記部材
と同軸の環状支持部材（24）は、前記スクロール（16）
を支持するために備えられており、前記支持手段（24）
は、半径方向内側と外側の延長部との中間の前記内側部
材に取り付けられ、前記内側部材（18）に局所的に垂直
になるように前記取り付け部に配置されていることを特
徴とするスクロール。 - 【請求項２】前記外側部材（17）は、それに取り付けら
れたタービンシュラウド（23）を有することを特徴とす
る請求項１に記載のスクロール。 - 【請求項３】前記タービンシュラウド（23）は、前記外
側部材と一体であることを特徴とする請求項２に記載の
スクロール。 - 【請求項４】前記環状支持装置（24）は、全体としてじ
ょうご形状であることを特徴とする請求項１から３のい
ずれか一項に記載のスクロール。 - 【請求項５】前記スクロール（16）は金属製であること
を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のス
クロール。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB909027168A GB9027168D0 (en) | 1990-12-14 | 1990-12-14 | Turbine scroll |
| GB9027168.5 | 1990-12-14 | ||
| PCT/GB1991/001774 WO1992010649A1 (en) | 1990-12-14 | 1991-10-11 | Turbine scroll |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06505314A JPH06505314A (ja) | 1994-06-16 |
| JP2894835B2 true JP2894835B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=10687014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3516474A Expired - Lifetime JP2894835B2 (ja) | 1990-12-14 | 1991-10-11 | タービンスクロール |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5354173A (ja) |
| EP (1) | EP0561790B1 (ja) |
| JP (1) | JP2894835B2 (ja) |
| DE (1) | DE69110058T2 (ja) |
| GB (1) | GB9027168D0 (ja) |
| WO (1) | WO1992010649A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8632304B2 (en) * | 2007-06-26 | 2014-01-21 | Borgwarner | Turbocharger diffuser |
| US7984615B2 (en) * | 2007-06-27 | 2011-07-26 | Honeywell International Inc. | Combustors for use in turbine engine assemblies |
| EP2216516A1 (de) * | 2009-02-04 | 2010-08-11 | ABB Turbo Systems AG | Berstschutzvorrichtung für Radialverdichter |
| DE102011119879A1 (de) * | 2011-12-01 | 2013-06-06 | Ihi Charging Systems International Gmbh | Fluidenergiemaschine, insbesondere für einen Abgasturbolader eines Kraftwagens |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1259852A (fr) * | 1959-10-07 | 1961-04-28 | Bmw Triebwerkbau Gmbh | Chambre annulaire de combustion pour turbines à gaz |
| US4122673A (en) * | 1973-09-28 | 1978-10-31 | J. Eberspacher | Internal combustion engine with afterburning and catalytic reaction in a supercharger turbine casing |
| US5094587A (en) * | 1990-07-25 | 1992-03-10 | Woollenweber William E | Turbine for internal combustion engine turbochargers |
-
1990
- 1990-12-14 GB GB909027168A patent/GB9027168D0/en active Pending
-
1991
- 1991-10-11 JP JP3516474A patent/JP2894835B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-11 DE DE69110058T patent/DE69110058T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-10-11 WO PCT/GB1991/001774 patent/WO1992010649A1/en active IP Right Grant
- 1991-10-11 US US08/070,340 patent/US5354173A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-11 EP EP91917905A patent/EP0561790B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0561790A1 (en) | 1993-09-29 |
| US5354173A (en) | 1994-10-11 |
| DE69110058T2 (de) | 1995-10-05 |
| DE69110058D1 (de) | 1995-06-29 |
| JPH06505314A (ja) | 1994-06-16 |
| WO1992010649A1 (en) | 1992-06-25 |
| GB9027168D0 (en) | 1991-02-06 |
| EP0561790B1 (en) | 1995-05-24 |
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Legal Events
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