JPH052817B2 - - Google Patents

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JPH052817B2
JPH052817B2 JP59131214A JP13121484A JPH052817B2 JP H052817 B2 JPH052817 B2 JP H052817B2 JP 59131214 A JP59131214 A JP 59131214A JP 13121484 A JP13121484 A JP 13121484A JP H052817 B2 JPH052817 B2 JP H052817B2
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JP
Japan
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turbine
exhaust gas
passage
axial flow
deflection
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JP59131214A
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JPS6013926A (ja
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Heruraa Hansururihi
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ABB AB
Original Assignee
Asea Brown Boveri AB
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Publication date
Application filed by Asea Brown Boveri AB filed Critical Asea Brown Boveri AB
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    • 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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/081—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
    • 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
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • 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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/04—Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines
    • F01D5/043—Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines of the axial inlet- radial outlet, or vice versa, type
    • F01D5/045—Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines of the axial inlet- radial outlet, or vice versa, type the wheel comprising two adjacent bladed wheel portions, e.g. with interengaging blades for damping vibrations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ターボ過給機軸に配置されていてか
つ軸方向で貫流されるタービン羽根を備えている
タービン羽根車と、タービンケーシングとから成
つている排気ターボ過給機のため軸流タービンで
あつて、前記タービンケーシングにターボ過給機
軸が軸受されており、さらに半径方向で貫流され
る案内羽根の環がタービン羽根の上流でタービン
ケーシング内に配置されており、かつ案内羽根と
タービン羽根との間に回転対称的な排ガス変向通
路が配置されている形式のものに関する。
従来の技術 内燃機関のためのターボ過給機の場合、機関排
ガスは、入口ら旋部によつて、あるいは案内羽根
によつて必要なうずを与えられつつ、まず全周に
わたつて内方へ、次いで変向されて軸流タービン
を通つて流されることが流れ技術的に有利であ
る。
前述の形式の半径方向で貫流されるタービン案
内装置を有する軸流タービンは、スイス連邦特許
出顔2609／82号明細書（第２図）に示されてい
る。
この公知の構成の場合には、タービン案内装置
とタービン羽根との間に配置された排ガス変向通
路の内壁は剛性的でありかつ運動不能である。排
ガスはこのような定量の内壁で摩擦される。つま
り、半径方向内方で増大する排ガスの高い周速度
によつて、排ガス変向通路のこのような内壁が比
較的高い摩擦損失を惹起することになる。このこ
とによつて、タービンの断熱効率がほぼ２％〜５
％低下する。
発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、軸流タービンにおいて、ガス
変向通路における摩擦損失を最小限に減少するこ
とにより効率を高めることにある。
課題を解決するための手段 前述の課題を解決するために講じた本発明の手
段は、回転対称的な排ガス変効通路の内壁が、タ
ーボ過給機軸と剛性に結合されていてかつターボ
過給機軸と一緒に回転する変向カラーとして形成
されていることにある。
実施例 両方の図面において同一部材には同一符号が付
けられている。作業媒体の流れ方向が矢印で示さ
れている。軸流タービンの、例えばタービン排ガ
ス通路、ブラケツト及び固定部材のような本発明
の要旨ではない部材は省略して示されている。
第１図において、ターボ過給機軸線が符号１で
示されている。半径方向のガス供給流を有する図
示の軸流タービンは、タービンケーシング７を介
して、過給されるデイーゼル機関の排気管（図示
せず）に接続されている。ターボ過給機軸２が、
軸受１０を介してタービンケーシング７に軸受さ
れていてかつタービン羽根４を備えたタービン羽
根車３を支持している。
軸方向で貫流されるタービン羽根４のガス流の
上流において、リング状の排ガス通路７ａ内に半
径方向で流過される案内羽根５が配置されてい
る。タービンケーシング７内には、排ガス通路か
らの排ガスが雰囲気に達しないように遮断する遮
断空気を供給するための空気通路８に並んで排気
通路９が配置されている。
本発明により、回転対称的な排ガス変向通路７
ｂの内壁が、ターボ過給機軸２と一緒に回転する
変向カラー６として形成されている。このような
変向カラー６はねじ１２によつてターボ過給機軸
２と剛性に結合されている。回転する変向カラー
６のタービン側外径はタービン羽根車３の直径よ
り大きく、最大でもタービンロータの外径と同じ
にすることができる。回転する変向カラー６とタ
ービンケーシング７との間に、排ガス変向通路の
無接触式シールのための部材が設けられている。
前記のシール部材は、２つのラビリンスシール
部材１１，１１ｂから成つており、該ラビリンス
シール部材は、変向カラー６の内方へ開口する円
筒状、かつ同心的な面に配置されている。タービ
ンケーシング７内に配置された空気通路８がラビ
リンスシール部材１１とタービン側のラビリンス
シール部材１１ｂとの間に形成された半径方向ギ
ヤツプ１５と接続されている。
排気ターボ過給機のための軸流タービンの作用
形式は以下の通りである： 機関排ガスが、排ガス通路７ａ、案内羽根５の
環及び排ガス変向通路７ｂを通つてタービン羽根
４へ流れ、該タービン羽根において、排ガスはタ
ーボ過給機軸２に出力を与えると同時に膨張さ
れ、続いて図示されない排気管を通つて雰囲気内
に排出される。タービンの案内羽根５において
は、主に半径方向で流入する機関排ガスが、ター
ボ過給機軸線１に関して接線方向に変向されかつ
同時に加速される。このばあい、タービンの回転
方向に作用するうずが形成される。
排ガス変向通路７ｂの内壁が、ターボ過給機軸
２と一緒に回転するので、接線方向の排ガス速度
と、回転する壁との間の相対速度は、この区域
で、回転する変向カラーなしの軸流タービンより
著しく小さくなる。この結果、タービン効率は、
摩擦が小さいことに基づきほぼ1.5〜３％さらに
増加する。
空気通路８による遮断空気供給は、ターボ過給
機軸２及びタービン羽根車３を冷却するためにも
役立ち、しかも、排ガスが排ガス変向通路７ｂか
ら空気室１３を通つて軸受１０へ、次いで周辺に
達することを阻止する。
変向カラー６の、ガス流とは反対の側において
は、変向カラー６の回転により空気室１３内にわ
ずかな摩擦損失が生じるが、この摩擦損失は効率
上ほとんど影響はない。ターボ過給機軸２に作用
する軸方向合成力は、ターボ過給機軸２と剛性に
結合された変向カラー６の、排ガス変向通路７ｂ
とは逆の背面に生じる圧力に関連する。ラビリン
スシール部材１１が半径方向でさらに外方に位置
するので、ひいてはラビリンスシール部材１１の
半径方向上方に位置し回転カラーのガス圧が作用
する背面が同様に小さくされているので、軸方向
合成力は極めて減少されて、半径流タービンの軸
方向合成力にほぼ相応する。それ故にラビリンス
シール部材１１における流れ損失によつて、空気
室１３内の空気圧は変向カラー６の後方でほぼ周
辺圧まで低下される。さらにこの周辺圧は、空気
室１３内で変向カラーの背面の大きな面に軸方向
力を及ぼさずに作用する。このような面分配によ
つて、ターボ過給機軸における軸方向力は小さく
なる。このような構成では、遮断用の空気の消費
は、回転する変向カラー６を有していない構成よ
りわずかに多い。
第２図に示された実施例においては、排ガス変
向通路７ｂの無接触式のシールのための部材が、
ターボ過給機軸に垂直な平面に同心的に配置され
たラビリンスシール部材１１から成つている。ラ
ビリンスシール部材１１は、回転する変向カラー
６の最大外径部に配置されている。排ガス変向通
路７ｂからラビリンスシール部材１１を通つて内
方へ流れるわずかな量の排ガスは、半径方向で内
方から外方へ流れる空気を一緒に排気通路９内へ
排出される。この実施例における空気の消費は、
回転する変向カラー６を有していない構成より少
ない。このような空気消費は、主に、変向カラー
を冷却する要求によつて規定されている。この実
施例では、機関排ガスの極めてわずかな量がラビ
リンスシール部材１１によつて失われる。このよ
うな排ガス量損失は、ラビリンスシール部材１１
内のガス緩和によりガス濃度が薄くなるため無視
できる。このような実施例の主な利点は、ターボ
過給機軸における軸方向力が実際になくなること
である。
発明の効果 本発明によつて得られる利点は、周方向成分を
有する人口ら旋部あるいは案内羽根において加速
される機関排ガスが、排ガス変向通路を通つてタ
ービン羽根に供給され、このことによつて効率が
高められることである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の軸流タービンの第１実施例を
示す部分縦断面図、第２図は第２実施例の部分縦
断面図である。 １…ターボ過給機軸線、２…ターボ過給機軸、
３…タービン羽根車、４…タービン羽根、５…案
内羽根、６…変向カラー、７…タービンケーシン
グ、７ａ…排ガス通路、７ｂ…排ガス変向通路、
８…空気通路、９…排気通路、１０…軸受、１
１，１１ａ，１１ｂ…ラビリンスシール部材、１
２…ねじ、１３…空気室、１５…半径方向ギヤツ
プ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ターボ過給機軸２に配置されていてかつ軸方
    向で貫流されるタービン羽根４を備えているター
    ビン羽根車３と、タービンケーシング７とから成
    つている排気ターボ過給機のための軸流タービン
    であつて、前記タービンケーシング７にターボ過
    給機軸２が軸受けされており、さらに半径方向で
    貫流される案内羽根５の環がタービン羽根４の上
    流でタービンケーシング７内に配置されており、
    かつ案内羽根５とタービン羽根４との間に回転対
    称的な排ガス変向通路７ｂが配置されている形式
    のものにおいて、前記の回転対称的な排ガス変向
    通路７ｂの内壁が、ターボ過給機軸２と剛性に結
    合されていてかつターボ過給機軸２と一諸に回転
    する変向カラー６として形成されていることを特
    徴とする排気ターボ過給機のための軸流タービ
    ン。 ２ 前記変向カラー６のタービン側外径が、ター
    ビン羽根車３の直径より大きく、最大でもタービ
    ンロータの外径と同じである特許請求の範囲第１
    項記載の軸流タービン。 ３ 回転する変向カラー６とタービンケーシング
    ７との間に、排ガス変向通路７ｂの無接触式シー
    ルのための部材が設けられている特許請求の範囲
    第１項記載の軸流タービン。 ４ 前記の排ガス変向通路７ｂの無接触式シール
    のための部材が、変向カラー６の、内方へ開口す
    る円筒状の同心的な面に配置された２つのラビリ
    ンスシール部材１１，１１ｂから成つており、さ
    らにタービンケーシング７内に配置された空気通
    路８が、タービン側のラビリンスシール部材１１
    ｂと、タービンとは反対の側のラビリンスシール
    部材１１との間に配置された半径方向ギヤツプ１
    ５と接続されており、さらに空気が半径方向内方
    から半径方向ギヤツプ１５を通つて供給されかつ
    ラビリンスシール部材１１を通り変向カラー６の
    外径を経てタービン前方の排ガス変向通路７ｂ内
    に排出され、及びラビリンスシール部材１１ａを
    通つて周辺へ、あるいは排気管内へ排出されるよ
    うになつている特許請求の範囲第３項記載の軸流
    タービン。 ５ 排ガス変向通路７ｂの無接触式シールのため
    の部材が、軸に垂直な平面に同心的に配置された
    ラビリンスシール部材１１として形成されてお
    り、さらに機関排ガスが排ガス変向通路７ｂか
    ら、半径方向内方から流れる空気と一緒に排気通
    路９内に排出されるようになつている特許請求の
    範囲第３項記載の軸流タービン。
JP59131214A 1983-06-29 1984-06-27 排気タ−ボ過給機のための軸流タ−ビン Granted JPS6013926A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH3559/83-6 1983-06-29
CH355983 1983-06-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6013926A JPS6013926A (ja) 1985-01-24
JPH052817B2 true JPH052817B2 (ja) 1993-01-13

Family

ID=4258600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59131214A Granted JPS6013926A (ja) 1983-06-29 1984-06-27 排気タ−ボ過給機のための軸流タ−ビン

Country Status (6)

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US (1) US4648790A (ja)
EP (1) EP0131736B1 (ja)
JP (1) JPS6013926A (ja)
KR (1) KR910003258B1 (ja)
DE (1) DE3462169D1 (ja)
DK (1) DK314684A (ja)

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