JPH08109801A - Supercharger turbine - Google Patents

Supercharger turbine

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Publication number
JPH08109801A
JPH08109801A JP2015795A JP2015795A JPH08109801A JP H08109801 A JPH08109801 A JP H08109801A JP 2015795 A JP2015795 A JP 2015795A JP 2015795 A JP2015795 A JP 2015795A JP H08109801 A JPH08109801 A JP H08109801A
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JP
Japan
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turbine
chamber
leading edge
scroll chamber
turbocharger
Prior art date
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Pending
Application number
JP2015795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiromi Matsushita
博美 松下
Hisaaki Koike
尚昭 小池
Masaru Sakakida
勝 榊田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP2015795A priority Critical patent/JPH08109801A/en
Publication of JPH08109801A publication Critical patent/JPH08109801A/en
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Abstract

PURPOSE: To make compact, light in weight a supercharger having a small moment of inertia so as to markedly improve its characteristics by notching a leading edge facing the side of a scroll chamber and forming an intermediate zone in the middle way reaching a turbine housing chamber. CONSTITUTION: A turbine housing chamber 10 for freely rotatably housing a turbine wheel 9 is formed in a turbine casing 2, a scroll chamber 11 for introducing exhaust gas, etc., is partitively forward in its outer periphery, a leading edge part 17 facing the scroll chamber 11 side of the turbine blade 13 of the turbine wheel 9 is notched and an intermediate zone 21 is formed in the middle way from the scroll chamber 11 to the turbine housing chamber 10.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用等のターボ過
給機に用いられるタービンに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbine used in a turbocharger for automobiles and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、自動車用等のターボ過給機に用い
られるタービンとしてはラジアル(半径流)形が圧倒的
に多い。
2. Description of the Related Art Conventionally, radial (radial flow) type turbines are predominantly used as turbines for turbochargers for automobiles and the like.

【0003】図14には、そのラジアル形タービンを備
えたターボ過給機が示されている。図示するように、タ
ーボ過給機aはタービンケーシングbを有し、これには
タービン収容室cとスクロール室dとが形成され、ター
ビン収容室cにはタービン羽根車eが回転自在に収容さ
れ、タービン羽根車eはスクロール室d内の排ガスが導
入されて回転駆動される。スクロール室dはタービン収
容室cの外周に沿ってラジアル方向に形成され、よって
スクロール室d内の排ガスは、半径方向内方に流れてタ
ービン収容室c内に導入され、そこでタービン羽根車e
を回転させつつその流れ方向を直角に変え、その後はタ
ービン軸f方向先端側へと排気される。
FIG. 14 shows a turbocharger equipped with the radial turbine. As shown, the turbocharger a has a turbine casing b, in which a turbine housing chamber c and a scroll chamber d are formed, and a turbine impeller e is rotatably housed in the turbine housing chamber c. The exhaust gas in the scroll chamber d is introduced into the turbine impeller e to rotate it. The scroll chamber d is formed in the radial direction along the outer periphery of the turbine housing chamber c, so that the exhaust gas in the scroll chamber d flows radially inward and is introduced into the turbine housing chamber c, where the turbine impeller e
Is rotated and the flow direction is changed to a right angle, and thereafter the gas is exhausted to the tip side in the turbine shaft f direction.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ラジアル形タービンの場合、タービン羽根車eの外径が
比較的大きくなり、慣性モーメントが大きくなって過給
機としての特性、例えば立上り特性(レスポンス)等を
悪化させてしまう欠点がある。また、スクロール室dか
らの排ガスはタービン羽根車eのタービン羽根g間に導
入されるが、特にそのガス導入部hにおけるタービン羽
根g間の排ガスには強力な遠心力が作用しており、これ
によって導入が妨げられ流量特性や性能悪化の原因とな
っていた。
By the way, in the case of such a radial type turbine, the outer diameter of the turbine impeller e becomes relatively large and the moment of inertia becomes large so that the characteristics as a supercharger, for example, the rising characteristics ( It has the drawback that it worsens the response. Further, the exhaust gas from the scroll chamber d is introduced between the turbine blades g of the turbine impeller e, and particularly, a strong centrifugal force acts on the exhaust gas between the turbine blades g in the gas introduction portion h, This hindered the introduction and caused the deterioration of flow rate characteristics and performance.

【0005】他方、タービン羽根車eの大形化を防止す
べく、従来より斜流形タービンなるものが一部普及に至
っている。これは具体的には、図15に示すように、タ
ービン羽根gのガス導入部hにおけるリーディングエッ
ジ部(端縁部)iを斜めに形成し、またスクロール室d
もリーディングエッジ部iの垂直方向から排ガスを導入
するよう斜め流路とし、排ガスを全体として斜めに通過
させてタービン羽根車eを回転駆動するものである。そ
して、タービン羽根gのリーディングエッジ部iはター
ビン軸線jに対し所定の角度α、即ち最大でも30°の角
度をなすよう形成されており、スクロール室dはリーデ
ィングエッジ部iの角度に合わせて、タービン羽根車e
の背面側に迫り出す(オーバーハングする)形状となっ
ている。
On the other hand, in order to prevent the turbine impeller e from increasing in size, a mixed flow turbine has been partially popularized. Specifically, as shown in FIG. 15, the leading edge portion (end edge portion) i of the gas introduction portion h of the turbine blade g is formed obliquely, and the scroll chamber d
Also, an oblique flow path is formed so that the exhaust gas is introduced from the vertical direction of the leading edge portion i, and the exhaust gas is allowed to pass obliquely as a whole to rotationally drive the turbine impeller e. The leading edge portion i of the turbine blade g is formed at a predetermined angle α with respect to the turbine axis j, that is, an angle of 30 ° at the maximum, and the scroll chamber d is adjusted to the angle of the leading edge portion i, Turbine impeller e
It has a shape that squeezes out (overhangs) toward the back side of.

【0006】また、タービン羽根車eの背面側にはター
ビン軸fのための軸受部(図14においてkで示す)が
あり、よってスクロール室dの迫り出しをあまり大きく
すると排ガスの熱により軸受部が高温となり、特別な冷
却或いは遮熱手段を講じなければならない。従って、従
来の斜流形タービンの場合、タービン羽根gのリーディ
ングエッジ部iの角度αは比較的小さくとられており、
これによってスクロール室dの迫り出しを小さくするよ
うになっていた。
Further, there is a bearing portion (indicated by k in FIG. 14) for the turbine shaft f on the back side of the turbine impeller e, so that if the protrusion of the scroll chamber d is made too large, the bearing portion will be heated by the heat of exhaust gas. Becomes hot and special cooling or heat shielding measures must be taken. Therefore, in the case of the conventional mixed flow turbine, the angle α of the leading edge portion i of the turbine blade g is set to be relatively small,
As a result, the protrusion of the scroll chamber d is reduced.

【0007】しかしながら、このような羽根形状ではガ
ス導入部hでの排ガスの遠心力を除去しきれず、よって
排ガスの導入をスムーズに行うことはできなかった。従
って従来の斜流形タービンはラジアル形タービンに近い
特性とならざるを得ず、結果的に過給機としての望まし
い特性を得ることは不可能であった。
However, with such a blade shape, the centrifugal force of the exhaust gas at the gas introduction portion h cannot be completely removed, so that the exhaust gas cannot be introduced smoothly. Therefore, the conventional mixed flow turbine must have characteristics close to those of the radial turbine, and as a result, it is impossible to obtain desirable characteristics as a supercharger.

【0008】特にこれらタービンにあっては、スクロー
ル室dとタービン収容室cとは直接的に連通しており、
よってスクロール室dの排ガスは直接的にタービン収容
室cに導入されてタービン羽根車eの回転に供与され
る。
Particularly in these turbines, the scroll chamber d and the turbine accommodating chamber c are in direct communication with each other,
Therefore, the exhaust gas in the scroll chamber d is directly introduced into the turbine housing chamber c and supplied to the rotation of the turbine impeller e.

【0009】そこで、上記観点を鑑みて本発明は創案さ
れたものであり、その目的は、小型、軽量にして慣性モ
ーメントが小さく、過給機としての特性を大巾に向上し
得る過給機用タービンを提供することにある。
Therefore, the present invention was devised in view of the above viewpoint, and an object thereof is to make a supercharger compact and lightweight, having a small moment of inertia and capable of greatly improving the characteristics as a supercharger. To provide a turbine for use.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係る過給機用タービンは、タービンケーシング
内に、タービン羽根車を回転自在に収容するタービン収
容室を形成すると共にその外周に排ガス等を導入するス
クロール室を区画形成し、上記タービン羽根車のタービ
ン羽根の上記スクロール室側に面したリーディングエッ
ジ部を切り欠いて、そのスクロール室から上記タービン
収容室に至る間に中間ゾーンを形成したものである。
In order to achieve the above-mentioned object, a turbine for a supercharger according to the present invention has a turbine housing in which a turbine impeller is rotatably housed in a turbine casing and the outer circumference thereof. A scroll chamber for introducing exhaust gas or the like is formed by partitioning, a leading edge portion facing the scroll chamber side of the turbine blade of the turbine impeller is cut out, and an intermediate zone is provided between the scroll chamber and the turbine storage chamber. It was formed.

【0011】[0011]

【作用】上記によれば、タービン羽根のリーディングエ
ッジ部を切り欠いたことで遠心力の影響は除去される。
また中間ゾーンはスクロール室からの排ガスをタービン
羽根のリーディングエッジ部に向けて方向付ける。遠心
力の影響がないことから、中間ゾーンの排ガスはスムー
ズに導入が行われる。
According to the above, the influence of centrifugal force is eliminated by notching the leading edge portion of the turbine blade.
The intermediate zone also directs the exhaust gas from the scroll chamber towards the leading edge of the turbine blade. Since there is no influence of centrifugal force, the exhaust gas in the intermediate zone can be smoothly introduced.

【0012】[0012]

【実施例】以下本発明の好適一実施例を添付図面に基づ
いて詳述する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

【0013】図1は、本発明に係るタービンを備えたタ
ーボ過給機を示す側断面図である。図示するように、タ
ーボ過給機1は、それぞれ一体的に結合されたタービン
ケーシング2、センターケーシング3、及びコンプレッ
サケーシング4を有し、センターケーシング3内には軸
受部5が形成され、これにタービン軸6が回転可能に支
持されている。またセンターケーシング3には軸受部5
に至る多数の油孔7が穿設され、これを通じて潤滑油が
軸受部5に供給される。タービン軸6の一端にはコンプ
レッサ8がコンプレッサケーシング4内にて固定され、
またその他端にはタービン羽根車9が設けられている。
タービン羽根車9はタービンケーシング2内に形成され
たタービン収容室10に収容され、またタービンケーシ
ング2内には、タービン収容室10に対してラジアル方
向に位置するスクロール室11が区画形成される。スク
ロール室11はタービン収容室10の外周に沿って形成
され、且つその断面は周方向に沿って順次拡大或いは縮
小されている。
FIG. 1 is a side sectional view showing a turbocharger equipped with a turbine according to the present invention. As shown in the figure, the turbocharger 1 has a turbine casing 2, a center casing 3, and a compressor casing 4, which are integrally connected to each other, and a bearing portion 5 is formed in the center casing 3, and The turbine shaft 6 is rotatably supported. Further, the bearing portion 5 is provided on the center casing 3.
A large number of oil holes 7 up to are provided, through which lubricating oil is supplied to the bearing portion 5. A compressor 8 is fixed to one end of the turbine shaft 6 in the compressor casing 4,
A turbine impeller 9 is provided at the other end.
The turbine impeller 9 is housed in a turbine housing chamber 10 formed in the turbine casing 2, and a scroll chamber 11 is formed in the turbine casing 2 in a radial direction with respect to the turbine housing chamber 10. The scroll chamber 11 is formed along the outer periphery of the turbine accommodating chamber 10, and the cross section thereof is sequentially enlarged or reduced along the circumferential direction.

【0014】タービン羽根車9は、ディスク12の外周
面に複数(8〜12枚程度)のタービン羽根13が等間
隔で立設されてなり、ディスク12は略円錘形状とされ
てその外周面は滑らかな曲面状とされている。ここで便
宜上、図示するタービン羽根車9は、これをタービン軸
心14を含む縦平面即ち垂直平面で切ってその平面上に
タービン羽根13を位置付けた子午面形状によって表現
されており、実際のタービン羽根車9、特にタービン羽
根13はより3次元的で複雑な形状を呈している。また
通常、タービン羽根13の最外周端縁部15はシュラウ
ド、そのディスク12との接続端縁部16はハブと称さ
れ、タービン羽根13のガス導入側端縁部17はリーデ
ィングエッジ部、ガス導出側端縁部18はトレーリング
エッジ部と称される。
In the turbine impeller 9, a plurality of (8 to 12) turbine blades 13 are erected on the outer peripheral surface of a disk 12 at equal intervals, and the disk 12 has a substantially conical shape and its outer peripheral surface. Is a smooth curved surface. Here, for convenience, the illustrated turbine impeller 9 is represented by a meridional surface shape in which the turbine impeller 9 is cut along a vertical plane including the turbine axis 14 or a vertical plane and the turbine blades 13 are positioned on the plane. The impeller 9, particularly the turbine blade 13, has a more three-dimensional and complicated shape. Usually, the outermost peripheral edge 15 of the turbine blade 13 is called a shroud, the connecting edge 16 of the turbine blade 13 to the disk 12 is called a hub, and the gas introduction side edge 17 of the turbine blade 13 is a leading edge and a gas outlet. The side edge portion 18 is referred to as a trailing edge portion.

【0015】図2及び図3は、タービン羽根13の形状
をより明確に示すための側面図及び部分断面図である。
先ず図2は、一枚のタービン羽根13aをシュラウド1
5側から見た場合の図で、図示の如くタービン羽根13
aのガス導入部19は、ガス流れ方向に沿うにつれ回転
方向に向かうよう方向付けられている。そして、タービ
ン羽根13aはその中央部で回転方向反対側に向けて滑
らかに反り返されており、そのガス導出部20は回転方
向反対側に向くよう方向付けられている。次に図3は、
タービン羽根13をガス流れ方向に沿ったタービン軸心
14の垂直断面で見た場合の図で、A乃至E全ての断面
において、タービン羽根13の厚さ中心線はタービン軸
心14を通過するのが分かる。即ち、タービン羽根13
は、ガス流れ方向に沿ったどの断面で見た場合にもター
ビン軸心14に向かっている。これは強度上の理由によ
り、即ちタービン羽根13の各部に作用する回転中の遠
心力を、ディスク12への付け根部分で全て受け止める
ようにするためである。また図2で示されたタービン羽
根13或いは13aの反り返し部分は、図4の断面位置
b及びc間に位置される。
2 and 3 are a side view and a partial cross-sectional view showing the shape of the turbine blade 13 more clearly.
First, in FIG. 2, one turbine blade 13a is attached to the shroud 1.
As seen from the view from the 5 side, the turbine blade 13
The gas introduction portion 19 of a is oriented so as to face the rotation direction along the gas flow direction. Then, the turbine blade 13a is smoothly bent back toward the opposite side in the rotational direction at its central portion, and the gas lead-out portion 20 is oriented so as to face the opposite side in the rotational direction. Next, in FIG.
FIG. 3 is a view of the turbine blade 13 as viewed in a vertical cross section of the turbine shaft center 14 along the gas flow direction. In all cross sections A to E, the thickness center line of the turbine blade 13 passes through the turbine shaft center 14. I understand. That is, the turbine blade 13
Is toward the turbine axis 14 when viewed at any cross section along the gas flow direction. This is because of the strength reason, that is, the centrifugal force during rotation that acts on each part of the turbine blade 13 is completely received by the root part of the disk 12. The warped portion of the turbine blade 13 or 13a shown in FIG. 2 is located between the sectional positions b and c in FIG.

【0016】特に図3(a)において、タービン羽根車
9は子午面形状で表現されており、そのタービン羽根1
3のリーディングエッジ部17は、それがタービン軸心
14に平行なタービン軸線14aに対し所定の角度αを
なすよう傾斜して切り欠かれている。特に本実施例の場
合、その角度α(以下斜め度と称す)は35°を越え60°
より少ない値に設定され、従来の斜流形タービンの場合
(最大で30°)に比べその角度αは大きくとられてい
る。
In particular, in FIG. 3A, the turbine impeller 9 is represented by a meridional surface shape, and the turbine blade 1
The leading edge portion 17 of No. 3 is notched so as to be inclined at a predetermined angle α with respect to the turbine axis 14 a parallel to the turbine axis 14. In particular, in the case of this embodiment, the angle α (hereinafter referred to as oblique degree) exceeds 35 ° and 60 °.
It is set to a smaller value, and its angle α is set larger than that of the conventional mixed flow turbine (maximum 30 °).

【0017】図4は、図3の点a乃至eを子午面に垂直
な面(即ち紙面)に投影して、これによりガス流れ方向
に沿ったタービン羽根13の断面形状を表現したもので
ある。この図において、通常ガス導入部19のタービン
軸線14aに対する角度γをレイク角と称し、後述する
が、特に本実施例の場合リーディングエッジ部17のレ
イク角γsを40°を越え70°より少ない値に設定してい
る。またこの図から、タービン羽根13の反り返し頂点
がb及びc間に存在することが分かる。尚、図示するタ
ービン羽根13の断面において、その厚さ中心に沿った
線を通常キャンバーラインと称す。
FIG. 4 shows points a to e of FIG. 3 projected on a plane perpendicular to the meridian plane (ie, the paper surface), and thereby the cross-sectional shape of the turbine blade 13 along the gas flow direction is expressed. . In this figure, the angle γ of the normal gas introduction part 19 with respect to the turbine axis 14a is called the rake angle, which will be described later. Is set to. Further, from this figure, it can be seen that the warped vertex of the turbine blade 13 exists between b and c. In addition, in the cross section of the turbine blade 13 shown in the figure, a line along the center of its thickness is generally called a camber line.

【0018】このように形成されたタービン羽根車9を
ターボ過給機1に搭載して、図1に示すように、スクロ
ール室11からタービン収容室10に至る間には中間ゾ
ーン21が形成されている。即ち、中間ゾーン21は、
スクロール室11のタービン収容室10側且つ軸方向基
端側に設けられた開口のど部22から、タービン羽根車
9のタービン羽根13のリーディングエッジ部17まで
のゾーンである(図中一点鎖線の間の領域)。そして、
タービン羽根車9の背面側には、タービンケーシング2
とセンターケーシング3とによって挟持される遮熱板2
3が設けられ、これが中間ゾーン21の軸方向基端側の
区画壁24を形成している。特に本実施例で区画壁24
は、図5を参照して、それがタービン軸線14aに対し
40°を越え85°より少ない角度β1 をなすようにして傾
斜して形成されている。さらに中間ゾーン21の軸方向
先端側の区画壁25は、図示の如く径方向に沿って切り
落とされるか或いは滑らかなアールが付けられる。これ
らにより、中間ゾーン21は全体として、断面略三角乃
至台形状の全周に亘るリング状に形成されている。
The turbine impeller 9 thus formed is mounted on the turbocharger 1, and as shown in FIG. 1, an intermediate zone 21 is formed between the scroll chamber 11 and the turbine accommodating chamber 10. ing. That is, the intermediate zone 21 is
It is a zone from an opening throat portion 22 provided on the turbine housing chamber 10 side and the axial base end side of the scroll chamber 11 to a leading edge portion 17 of the turbine blade 13 of the turbine impeller 9 (between the dashed lines in the figure). Area). And
On the back side of the turbine impeller 9, the turbine casing 2
Heat shield plate 2 sandwiched by the center casing 3 and the center casing 3.
3 is provided, which forms a partition wall 24 on the axially proximal end side of the intermediate zone 21. Particularly in this embodiment, the partition wall 24
5 with reference to FIG.
It is formed so as to form an angle β 1 that exceeds 40 ° and is less than 85 °. Further, the partition wall 25 on the axially front end side of the intermediate zone 21 is cut off along the radial direction as shown in the drawing, or has a smooth radius. As a result, the intermediate zone 21 is formed in a ring shape over the entire circumference having a generally triangular or trapezoidal cross section.

【0019】以上これらをまとめて、図5及び図6を用
い、シミュレーションや実験等で求められたタービン羽
根車9、中間ゾーン21、及びスクロール室11各部の
最適寸法範囲を示す。ここで、図5はタービン羽根車9
を子午面形状で見たときの側断面図、図6はタービン羽
根13のシュラウド15位置におけるキャンバーライン
26をそれぞれ示し、図5において区画壁25は滑らか
なアール状とされている。
By summarizing the above, referring to FIGS. 5 and 6, the optimum dimensional ranges of the turbine impeller 9, the intermediate zone 21, and each part of the scroll chamber 11 determined by simulations and experiments are shown. Here, FIG. 5 shows a turbine impeller 9
FIG. 6 is a side sectional view of the turbine blade 13 in a meridional shape, and FIG. 6 shows the camber line 26 at the position of the shroud 15 of the turbine blade 13. In FIG. 5, the partition wall 25 has a smooth rounded shape.

【0020】《図5》 α:35°<α<60° β1 :40°<β1 <85° d2 h:0.25d1 <d2 h<0.35d12 s: 0.8d1 <d2 s<d1 β2 :70°<β2 <90° δ:10°<δ<40° l1 : 0.3d1 <l1 < 0.5d12 : 0.3d1 <l2 < 0.5d1 R:0.02d1 <R< 0.1d1 ここで、 α:斜め度 β1 :区画壁24のタービン軸線14aに対する傾斜角 d1 :タービン羽根車9の最大外径 d2 h:トレーリングエッジ部18のハブ径 d2 s:トレーリングエッジ部18のシュラウド径 β2 :スクロール室11における開口のど部22付近で
の軸方向基端側区画壁がなすタービン軸線14aに対す
る角度 δ:同じく、軸方向先端側区画壁がなすタービン軸線1
4aに対する角度 l1 :タービン羽根車9の軸方向基端側の面からシュラ
ウドの軸方向先端までの長さ l2 :同じく、ハブの軸方向先端までの長さ R:区画壁25のアール半径 《図6》 γs:40°<γs<70° β2 s:60°<β2 s<70° l3 : 0.1d1 <l3 <0.25d ここで、 γs:リーディングエッジ部17のレイク角 βs:ガス導出部20におけるターニング角 l3 :反り返し頂点位置Aのリーディングエッジ部17
からの距離 尚、β1 及びβ2 はガス導入部19のハブ16の傾きに
基づいて設定され、且つβ2 >β1 とされて滑らかな面
を形成する。
<< Fig. 5 >> α: 35 ° <α <60 ° β 1 : 40 ° <β 1 <85 ° d 2 h: 0.25d 1 <d 2 h <0.35d 1 d 2 s: 0.8d 1 < d 2 s <d 1 β 2 : 70 ° <β 2 <90 ° δ: 10 ° <δ <40 ° l 1 : 0.3d 1 <l 1 <0.5d 1 l 2 : 0.3d 1 <l 2 <0.5 d 1 R: 0.02d 1 <R <0.1d 1 where α: obliqueness β 1 : inclination angle of partition wall 24 with respect to turbine axis 14 a d 1 : maximum outer diameter of turbine impeller 9 d 2 h: trailing Hub diameter of edge portion d 2 s: Shroud diameter of trailing edge portion β 2 : Angle with respect to turbine axis 14 a formed by the partition wall on the axial direction proximal end side near the throat portion 22 of the scroll chamber 11 δ: Similarly, Turbine axis 1 formed by the partition wall on the tip side in the axial direction
4a Angle l 1 : Length from axially proximal end surface of turbine impeller 9 to shroud axial tip l 2 : Similarly, length to hub axial tip R: R radius of partition wall 25 << Fig. 6 >> γs: 40 ° <γs <70 ° β 2 s: 60 ° <β 2 s <70 ° l 3 : 0.1d 1 <l 3 <0.25d 1 where γs: rake of leading edge portion 17 Angle β 2 s: Turning angle l 3 at gas outlet 20: Leading edge 17 at warp-back vertex position A
The distances from β 1 and β 2 are set based on the inclination of the hub 16 of the gas introduction part 19 and β 2 > β 1 to form a smooth surface.

【0021】次に、上記実施例のタービンに関し、従来
のラジアル形タービンとの比較を行いながらその作用に
ついて詳述する。
Next, the operation of the turbine of the above embodiment will be described in detail while comparing it with a conventional radial turbine.

【0022】図7はラジアル形タービンのタービン羽根
車9rを軸方向先端側から見たときの様子、図8は図3
同様のガス流れ方向に沿ったタービン羽根13rの断面
をそれぞれ示す。なお図8(a)において、タービン羽
根車9rは子午面形状によって表現されている。
FIG. 7 is a view of the turbine impeller 9r of the radial turbine as viewed from the tip end side in the axial direction, and FIG. 8 is shown in FIG.
The cross section of the turbine blade 13r along the same gas flow direction is shown. In FIG. 8A, the turbine impeller 9r is represented by a meridional surface shape.

【0023】図示するように、タービン羽根13rのリ
ーディングエッジ部17rはタービン軸心14r方向と
一致しており、即ち斜め度αは0である。また前述の理
由から、タービン羽根13rはガス流れ方向に沿ったど
の断面でもタービン軸心14rに向かっている。そして
タービン羽根13rは,ガス流れ方向に沿って回転方向
反対側に滑らかに曲げられ、そのガス排出部20rは回
転方向反対側に向くよう方向付けられる。
As shown in the figure, the leading edge portion 17r of the turbine blade 13r coincides with the direction of the turbine axis 14r, that is, the inclination α is zero. Further, for the above-mentioned reason, the turbine blade 13r faces the turbine axis 14r at any cross section along the gas flow direction. Then, the turbine blade 13r is smoothly bent along the gas flow direction to the opposite side in the rotational direction, and the gas discharge portion 20r is oriented so as to face the opposite side in the rotational direction.

【0024】この場合、図7さらに図9を参照して、リ
ーディングエッジ部17r手前で排ガスは絶対速度cを
有しており、他方リーディングエッジ部17rが周速u
で移動するので、実質的に排ガスは相対速度wをもって
タービン羽根13rのガス導入部19rに導入される。
しかしながら、ラジアルタービンの場合はこの排ガスの
相対速度wの方向に羽根13rを向けることができず、
従って衝突流入となり損失を生じさせていた。また前述
の通り、ガス導入部19rにおける羽根13r間のガス
には強い遠心力が加わり、即ち流入速度が減じ圧力が高
まって、これにより新たなガス導入の妨げになってい
た。
In this case, referring to FIG. 7 and FIG. 9, the exhaust gas has an absolute velocity c before the leading edge portion 17r, while the leading edge portion 17r has a peripheral velocity u.
The exhaust gas is substantially introduced into the gas introducing portion 19r of the turbine blade 13r at a relative speed w.
However, in the case of the radial turbine, the blades 13r cannot be directed in the direction of the relative speed w of the exhaust gas,
Therefore, it was a collision inflow and caused a loss. Further, as described above, a strong centrifugal force is applied to the gas between the blades 13r in the gas introduction portion 19r, that is, the inflow velocity is reduced and the pressure is increased, which hinders the introduction of new gas.

【0025】これに対し、係るタービンにあっては、図
4に示すように、タービン羽根13のガス導入部19が
排ガスの相対速度wの方向に向いており、よって無衝突
流入を達成して流入或いは導入をスムーズに行うことが
できる。また特に、リーディングエッジ部17を大きく
斜めに切り欠き、その斜め度αを35°<α<60°と比較
的大きくしたことにより、ガス導入部19における羽根
13間のガスへの遠心力を除去でき、流入速度を速め圧
力を減じることができる。
On the other hand, in such a turbine, as shown in FIG. 4, the gas introduction portion 19 of the turbine blade 13 is oriented in the direction of the relative velocity w of the exhaust gas, and thus a collision-free inflow is achieved. Inflow or introduction can be performed smoothly. Further, in particular, the leading edge portion 17 is largely cut out obliquely, and the degree of inclination α thereof is set to a relatively large value of 35 ° <α <60 °. In this way, the inflow speed can be increased and the pressure can be reduced.

【0026】そしてさらに、リーディングエッジ部17
手前に中間ゾーン21を形成したので、この領域を緩衝
或いは遷移領域としてガスをスムーズに案内することが
できる。即ち、中間ゾーン21は、ラジアル方向に位置
するスクロール室11からの比較的高圧、高速のガス
を、タービン羽根13のリーディングエッジ部17に向
けて斜めに方向付け(流れ方向を変え)、さらにタービ
ン羽根13のガス導入部19にスムーズに案内する。そ
してこの中間ゾーン21により、スクロール室11をラ
ジアル方向に位置付けることが可能となり、その軸受部
5側への迫り出しを防止できる。
Further, the leading edge portion 17
Since the intermediate zone 21 is formed on the front side, this region can be used as a buffer or a transition region to smoothly guide the gas. That is, the intermediate zone 21 obliquely directs the gas of relatively high pressure and high speed from the scroll chamber 11 located in the radial direction toward the leading edge portion 17 of the turbine blade 13 (changes the flow direction), and further The blade 13 is smoothly guided to the gas introduction portion 19. The intermediate zone 21 enables the scroll chamber 11 to be positioned in the radial direction, and prevents the scroll chamber 11 from protruding toward the bearing portion 5 side.

【0027】このように、排ガスの導入がスムーズなこ
とからエンジンからの高い排ガス圧力を効率よく回転力
に変換でき、これによって過給機としての流量及び効率
特性を向上することができる。そして結果的に、図10
に示すように、従来のラジアル形タービンのタービン羽
根車9rに比べその同等品9を小形とすることができ
る。従って、重量、慣性モーメントの低減化が図れ、例
えば立上り特性等の過給機特性を向上することができ
る。尚、係るタービン羽根車9を試作した結果、従来品
に対し慣性モーメントを約50%とすることができた。
As described above, since the introduction of the exhaust gas is smooth, the high exhaust gas pressure from the engine can be efficiently converted into the rotational force, which can improve the flow rate and efficiency characteristics of the supercharger. And as a result, FIG.
As shown in FIG. 6, the equivalent product 9 can be made smaller than the turbine impeller 9r of the conventional radial turbine. Therefore, the weight and the moment of inertia can be reduced, and the supercharger characteristics such as the rising characteristics can be improved. As a result of making a prototype of such a turbine impeller 9, the moment of inertia was able to be about 50% compared with the conventional product.

【0028】図11は、従来のラジアル形タービンと係
るタービンとの比較例を示すグラフで、それぞれ縦軸に
は圧力比、即ち出口圧に対する入口圧の比を、また横軸
には流量をとってある。またここでは、タービン羽根車
の回転数nをn1 ,n2 ,n 3 とそれぞれ一定とし、且
つそれをパラメータに用いている。
FIG. 11 shows a conventional radial type turbine and
In the graph showing the comparison example with the turbine,
Is the pressure ratio, that is, the ratio of the inlet pressure to the outlet pressure, and the horizontal axis
It has a flow rate. Also here, turbine impeller
Rotation speed n of1, N2, N 3And each constant, and
I use it as a parameter.

【0029】先ず(a)で示すラジアル形の場合、流入
ガスの遠心力の影響により、回転数nの変化に対し圧力
比と流量との関係(破線)が段階的に変化し、回転数n
が高まってもそれに見合った流量は流せない。
First, in the radial type shown in (a), due to the influence of the centrifugal force of the inflowing gas, the relationship between the pressure ratio and the flow rate (broken line) changes stepwise with respect to the change of the rotation speed n, and the rotation speed n.
Even if the value rises, the flow rate corresponding to it cannot be flowed.

【0030】他方(b)で示す係るタービンの場合、回
転数nの変化に応じその関係(実線)は連続的に変化
し、即ち回転数nの上昇に対し流量は連続的に増加す
る。
On the other hand, in the case of such a turbine shown in (b), the relationship (solid line) changes continuously according to the change of the rotation speed n, that is, the flow rate continuously increases as the rotation speed n increases.

【0031】このように、係るタービンの場合、圧力比
〜流量の関係は回転数の影響を受けにくく、その結果圧
力比の高い領域で流量を多く流せるようになり、過給機
として非常に具合のよい流量特性を得ることができる。
As described above, in the case of such a turbine, the relationship between the pressure ratio and the flow rate is unlikely to be influenced by the rotational speed, and as a result, a large flow rate can be made to flow in a region where the pressure ratio is high, which is very suitable as a supercharger. It is possible to obtain good flow characteristics.

【0032】そしてさらに、従来のラジアル形で得られ
た最大タービン効率は70%程度であったが、係るタービ
ンの場合77〜79%となり飛躍的な向上が見られた。
Further, the maximum turbine efficiency obtained by the conventional radial type was about 70%, but in the case of such a turbine, it was 77 to 79%, showing a dramatic improvement.

【0033】図12は、エンジンのクランク角に対する
タービン入口圧力の関係を示し、図示するように入口圧
力はクランク角に応じて変動を伴う。なお破線は平均圧
力である。これによると圧力はA点において最大となる
が、係るタービンは主にこのA点の圧力で無衝突流入を
達成できるよう各部寸法が定められている。従って、エ
ンジンの最大排ガス圧力を有効に利用でき、非常に高性
能のタービンとすることができる。
FIG. 12 shows the relationship between the turbine inlet pressure and the engine crank angle. As shown, the inlet pressure varies with the crank angle. The broken line is the average pressure. According to this, the pressure becomes maximum at the point A, but the dimensions of each part of the turbine are determined so that the collision-free inflow can be mainly achieved at the pressure at the point A. Therefore, the maximum exhaust gas pressure of the engine can be effectively used, and the turbine can have a very high performance.

【0034】図13は、主に性能に起因するα,γs,
β1 に関してまとめた性能試験結果を示すマトリックス
表(星取表)である。これにおいては、α=0°,β1
=90°の場合は完全なラジアル形となるので除外され、
また〇は良好、△はラジアル形に近い性能、×はラジア
ル形と同等という意味である。前述した各値の範囲は35
°<α<60°、40°<γs<70°、40°<β1 <85°で
あり、表からもそれらが適当であることが分かる。尚、
α=60°で且つβ1 =40°,50°,60°の場合は、スク
ロール室11の迫り出しが大きくなるので構造的には不
可である。
FIG. 13 shows that α, γs,
It is a matrix table (star chart) showing the performance test results summarized for β 1 . In this case, α = 0 °, β 1
= 90 ° is completely radial and is excluded.
Further, ◯ means good, Δ means performance close to radial type, and x means equal to radial type. The range of each value mentioned above is 35
° <α <60 °, 40 ° <γs <70 °, 40 ° <β 1 <85 °, and it can be seen from the table that they are suitable. still,
In the case of α = 60 ° and β 1 = 40 °, 50 °, 60 °, the protrusion of the scroll chamber 11 becomes large, which is structurally impossible.

【0035】以上述べたように、係る過給機用タービン
は優れた性能或いは特性を発揮し、これを搭載すること
で過給機乃至エンジン性能を飛躍的に向上することがで
きる。なおこのタービンは自動車エンジンのターボ過給
機用として創案されたものであるが、係る構成をガスタ
ービンや膨脹タービン等に応用することは勿論可能であ
る。
As described above, such a turbocharger turbine exhibits excellent performance or characteristics, and by mounting this turbine, it is possible to dramatically improve the performance of the supercharger or the engine. Although this turbine was designed for a turbocharger of an automobile engine, it is of course possible to apply such a configuration to a gas turbine, an expansion turbine or the like.

【0036】ところで一方、従来のラジアル形タービン
においては、以下に述べるような別の問題も生じてい
た。
On the other hand, the conventional radial turbine has another problem as described below.

【0037】図18に示すように、ラジアル形タービン
のタービン羽根車30としては、そのディスク31が二
点鎖線のような形状を呈したものが一般的であり、即ち
ディスク背面部32はタービン羽根33が隠れる大きさ
の円盤状とされ、タービン羽根33を取り付けるハブ面
33aはタービン羽根33の最大半径位置まで伸びてい
る。しかしこれだと、特に自動車用など、加減速等に伴
う急熱・急冷が頻繁に繰り返される場合には、比較的薄
くて熱容量の小さいタービン羽根33と、比較的大きく
熱容量の大きいディスク31との間で大きな熱変形差が
生じ、これに起因するタービン羽根33の破壊が生ず
る。即ち、急熱時、タービン羽根33は即座に伸びよう
とするがディスク31は伸びず、急冷時、タービン羽根
33は即座に縮もうとするがディスク31は縮まない。
そして結果的に、タービン羽根33の特に径方向外側に
位置する付け根部分に大きな熱応力が生じ、破壊が生じ
る。ここで一般的に、径方向外側の位置では熱変形量・
熱応力が大きく、逆に径方向内側の位置では熱変形量・
熱応力が小さく破壊も起こらないことが知られている。
As shown in FIG. 18, as a turbine impeller 30 of a radial turbine, a disk 31 thereof is generally shaped like a chain double-dashed line, that is, the disk back surface 32 is a turbine blade. The disk surface 33 has a size such that 33 is hidden, and the hub surface 33a to which the turbine blade 33 is attached extends to the maximum radial position of the turbine blade 33. However, in this case, particularly when rapid heating / cooling associated with acceleration / deceleration is frequently repeated, such as for automobiles, a relatively thin turbine blade 33 with a small heat capacity and a disk 31 with a relatively large heat capacity are used. A large thermal deformation difference occurs between the turbine blades 33 and the turbine blades 33 are destroyed. That is, at the time of rapid heating, the turbine blade 33 tries to expand immediately but the disk 31 does not extend, and at the time of rapid cooling, the turbine blade 33 tries to shrink immediately but the disk 31 does not shrink.
As a result, large thermal stress is generated at the root portion of the turbine blade 33, which is located radially outward, and destruction occurs. Here, in general, the amount of thermal deformation
The thermal stress is large, and conversely the amount of thermal deformation
It is known that thermal stress is small and no fracture occurs.

【0038】そして従来、この解決策として、図18の
実線で示すように、タービン羽根33間に位置するディ
スク31の径方向外側部分を切り欠くようにしてスキャ
ロップ34が設けられている。スキャロップ34は、タ
ービン羽根33間に形成される溝状の空間のことで、こ
れによりディスク背面部32の半径は小さくなり、その
背面部32側から見ると(a)図の如くタービン羽根3
3の径方向外側部分が突出したような恰好となる。そし
てスキャロップ34が設けられると、タービン羽根33
の突出部分の付け根には、前述の(b)図二点鎖線の形
状を残すように肉厚部35が形成され、その肉厚部35
を含む突出部分の背面側端面は、ディスク背面部32と
面一状とされて半径方向に沿って延出する。肉厚部35
は、(a)図の如く裾野状とされ、あたかも水かきのよ
うな形状を呈している。このようにスキャロップ34を
設けると、ディスク31の径方向外側部分を削除してタ
ービン羽根33の自由伸縮を許容し、破壊を防止でき
る。また、急熱・急冷による伸縮時には、肉厚部35が
緩衝部分となって熱応力を緩和する。
Conventionally, as a solution to this problem, as shown by the solid line in FIG. 18, a scallop 34 is provided by notching the radially outer portion of the disk 31 located between the turbine blades 33. The scallop 34 is a groove-shaped space formed between the turbine blades 33, and this reduces the radius of the disk back surface portion 32. When viewed from the back surface portion 32 side, the turbine blade 3 as shown in FIG.
It looks like the radially outer part of 3 is protruding. When the scallop 34 is provided, the turbine blade 33
A thick portion 35 is formed at the base of the protruding portion so as to leave the shape of the two-dot chain line in FIG.
The rear end surface of the projecting portion including is flush with the disk rear portion 32 and extends in the radial direction. Thick part 35
Has a skirt shape as shown in (a), and has a shape like a web. When the scallop 34 is provided in this manner, the radially outer portion of the disk 31 can be deleted to allow the turbine blade 33 to freely expand and contract, and prevent destruction. In addition, during expansion and contraction due to rapid heating and rapid cooling, the thick portion 35 serves as a buffer portion to relieve thermal stress.

【0039】しかし、このようなスキャロップ34を設
けると以下の問題が発生する。
However, the provision of such a scallop 34 causes the following problems.

【0040】図19に示すように、スクロール室36か
ら導入される排ガスは、半径方向内側に向かって正規の
入口から流入するものPと、タービン羽根33の背面側
からタービンケーシング37との隙間38を通ってスキ
ャロップ34から入ってくるものQとがあり、特に後者
Qは、正規に流入するものPの流入を妨げるのみで、タ
ービン羽根車30の回転に寄与しない。また、タービン
羽根33の突出部分が隙間38周辺のガスを掻き回すた
め、これが抵抗となってタービンの駆動エネルギを損失
或いは消費してしまう。このようにして、スキャロップ
34はタービン効率低下の原因となっていた。さらに、
スキャロップ34からの流入ガスQを可能な限り少なく
するため、隙間38乃至タービンケーシング37の形状
に特に注意を払う必要があり(図示例ではクランク状に
形成されている)、また隙間38の寸法のばらつきが性
能のばらつきに直結するため、その管理も大変であっ
た。特にこのことは、比較的大形のタービンよりも、隙
間38が必然的、相対的に小さくなる小形のタービンに
おいて顕著であった。
As shown in FIG. 19, the exhaust gas introduced from the scroll chamber 36 has a gap 38 between the exhaust gas P flowing in from the regular inlet toward the inner side in the radial direction and the turbine casing 37 from the back side of the turbine blade 33. And Q coming in from the scallop 34 through the scallop 34. In particular, the latter Q only blocks the inflow of the normally inflowing P and does not contribute to the rotation of the turbine impeller 30. Further, since the protruding portion of the turbine blade 33 stirs the gas around the gap 38, this becomes a resistance and the driving energy of the turbine is lost or consumed. In this way, the scallop 34 causes the turbine efficiency to decrease. further,
In order to reduce the inflow gas Q from the scallop 34 as much as possible, it is necessary to pay particular attention to the shape of the gap 38 or the turbine casing 37 (in the illustrated example, it is formed in a crank shape). The variation was directly related to the variation in performance, and the management of the variation was difficult. In particular, this was remarkable in the small turbine in which the gap 38 was inevitably smaller than that in the relatively large turbine.

【0041】そこで本発明に係るタービンは、上記問題
点をも一挙に解決し、タービン効率の向上に大きく貢献
するものである。
Therefore, the turbine according to the present invention solves the above problems all at once and greatly contributes to the improvement of turbine efficiency.

【0042】図16,17に示すように、タービン羽根
車41のタービン羽根42は、そのリーディングエッジ
部43が前述の如くタービン軸線44に対し斜め度αで
傾斜されており、特にリーディングエッジ部43の付け
根部45が、他の部分と同一厚さに、即ち比較的薄いタ
ービン羽根42の厚さに形成されている。言い換えれ
ば、前述の肉厚部は設けられていない。また、付け根部
45の付け根端46は、ディスク47のハブ面48と背
面部49との交わり位置である最外周端縁50に接続さ
れている。そして中間ゾーン51の軸方向基端側の区画
壁52は、ディスク47のハブ面48の形状に合わせ
て、或いはそのラインに合わせて形作られている。な
お、特に図17において、リーディングエッジ部43は
前述のレイク角が設けられることから半径方向に対し傾
斜されている。
As shown in FIGS. 16 and 17, the leading edge portion 43 of the turbine blade 42 of the turbine impeller 41 is inclined with respect to the turbine axis 44 at an inclination α, as described above, and particularly the leading edge portion 43. Is formed to have the same thickness as the other portions, that is, the thickness of the turbine blade 42 which is relatively thin. In other words, the above-mentioned thick portion is not provided. The root end 46 of the root portion 45 is connected to the outermost peripheral edge 50, which is the position where the hub surface 48 of the disk 47 and the back surface portion 49 intersect. The partition wall 52 on the axially proximal end side of the intermediate zone 51 is shaped according to the shape of the hub surface 48 of the disk 47 or according to the line thereof. In particular, in FIG. 17, the leading edge portion 43 is inclined with respect to the radial direction because the rake angle described above is provided.

【0043】この構成によれば、スキャロップは完全に
なくなり、スクロール室53から中間ゾーン51を経て
流入する排ガスは、正規の入口であるリーディングエッ
ジ部43から全て導入される。またタービンケーシング
54との間に形成される隙間55は、ディスク47の背
面部49との隙間であるため、これを経由してくるガス
はなくなり、正規に流入するガスの流れを阻止しない。
また、円盤状のディスク背面部49が隙間55に面して
回転するので、隙間55内のガスを掻き回すことなく抵
抗を生じない。特に円盤状のディスク背面部49で掻き
回すのと、従来の如くタービン羽根突出部分で掻き回す
のとでは、その抵抗差に格段の違いが生じる。そしてこ
れらにより、タービンケーシング54の形状設定や、隙
間55の寸法管理も厳密に行う必要がない。
According to this structure, the scallop is completely eliminated, and the exhaust gas flowing from the scroll chamber 53 through the intermediate zone 51 is entirely introduced from the leading edge portion 43 which is a regular inlet. Further, since the gap 55 formed between the turbine casing 54 and the turbine casing 54 is the gap between the rear face portion 49 of the disk 47, the gas passing therethrough disappears, and the flow of the gas that normally flows in is not blocked.
Further, since the disk-shaped disk back surface portion 49 rotates facing the gap 55, the gas in the gap 55 is not agitated and no resistance is generated. In particular, the resistance difference between the scratching with the disk-shaped disk back surface portion 49 and the scratching with the protruding portion of the turbine blade as in the conventional case is significantly different. With these, it is not necessary to strictly set the shape of the turbine casing 54 and strictly control the dimensions of the gap 55.

【0044】このように、スキャロップによるタービン
効率低下の原因は一掃され、排ガスのもつエネルギを極
めて効率よく利用でき、タービン効率を向上させること
ができる。
As described above, the cause of the decrease in turbine efficiency due to the scallop is eliminated, and the energy of the exhaust gas can be used extremely efficiently, and the turbine efficiency can be improved.

【0045】そして、リーディングエッジ部43の付け
根部45が径方向内側に位置されるため、自動車用とさ
れた場合にも急熱・急冷による熱応力破壊の心配がな
く、タービン羽根42の自由伸縮が可能となって、肉厚
部も必要とされない。
Further, since the root portion 45 of the leading edge portion 43 is located on the inner side in the radial direction, there is no fear of thermal stress destruction due to rapid heating / cooling even when it is intended for an automobile, and the turbine blade 42 freely expands and contracts. It is possible and the thick part is not required.

【0046】また特に、斜め度αを前述の如く35°を越
える比較的大きな角度とし、ディスク背面部49の直径
(最外周端縁位置50のなす直径)d1 hとタービン羽
根車41の最大外径d1 との関係をd1 h≦ 5/6×d1
とすると、付け根部45或いは付け根端46を十分径方
向内側に位置させることができ、スキャロップ、肉厚部
の必要性を完全に除去できる。また、αを40°〜45°程
度とすると良好であることが、実験等によっても確認さ
れている。なお、従来、舶用過給機に主に使用される斜
流タービンにあっては、その斜め度が最大でも30°であ
るため、これを自動車やモーターボート用とする場合に
はスキャロップが必要となる。従って、本発明に係るタ
ービンは、破壊防止、効率向上等の点で従来型斜流ター
ビンよりも優れたものとなる。
Further, in particular, the inclination α is set to a relatively large angle exceeding 35 ° as described above, and the diameter of the disk back surface portion 49 (the diameter formed by the outermost peripheral edge position 50) d 1 h and the maximum of the turbine impeller 41 are set. The relationship with the outer diameter d 1 is d 1 h ≦ 5/6 × d 1
Then, the root portion 45 or the root end 46 can be positioned sufficiently inward in the radial direction, and the need for the scallop and the thick portion can be completely eliminated. It has also been confirmed by experiments that it is preferable to set α to 40 ° to 45 °. Conventionally, in mixed-flow turbines that are mainly used for marine turbochargers, the maximum degree of inclination is 30 °, so a scallop is required when using this for automobiles and motor boats. . Therefore, the turbine according to the present invention is superior to the conventional mixed flow turbine in terms of prevention of destruction, improvement of efficiency, and the like.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
The present invention exhibits the following excellent effects.

【0048】(1)ガスの導入をスムーズに行え、過給
機としての特性を飛躍的に向上することができる。
(1) The gas can be smoothly introduced, and the characteristics of the supercharger can be dramatically improved.

【0049】(2)小形とすることが可能で、重量、慣
性モーメントの低減化が図れる。
(2) The size can be reduced, and the weight and the moment of inertia can be reduced.

【0050】(3)特に請求項6記載の本発明によれ
ば、スキャロップからの流入ガスをなくし、タービン効
率を向上させることができる。
(3) In particular, according to the present invention as set forth in claim 6, it is possible to improve the turbine efficiency by eliminating the inflowing gas from the scallop.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るタービンを備えたターボ過給機を
示す側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a turbocharger including a turbine according to the present invention.

【図2】タービン羽根車を示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing a turbine impeller.

【図3】タービン羽根車を示し、(a)はその子午面形
状を、(b)はガス流れ方向に沿ったタービン羽根の断
面をそれぞれ示す。
FIG. 3 shows a turbine impeller, (a) shows its meridional surface shape, and (b) shows a cross section of the turbine blade along the gas flow direction.

【図4】ガス流れ方向に沿ったタービン羽根の断面形状
を示す図である。
FIG. 4 is a view showing a cross-sectional shape of turbine blades along a gas flow direction.

【図5】タービン羽根車(子午面形状)、中間ゾーン、
及びスクロール室を示す側断面図である。
FIG. 5 Turbine impeller (meridian shape), intermediate zone,
It is a side sectional view showing a scroll chamber.

【図6】タービン羽根のシュラウド位置におけるキャン
バーラインを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a camber line at a shroud position of a turbine blade.

【図7】従来のラジアル形タービンのタービン羽根車を
示し、特に軸方向先端側から見たときの図である。
FIG. 7 is a view showing a turbine impeller of a conventional radial type turbine, particularly when viewed from the tip side in the axial direction.

【図8】ラジアル形タービンのタービン羽根車を示し、
(a)はその子午面形状を、(b)はガス流れ方向に沿
ったタービン羽根の断面をそれぞれ示す。
FIG. 8 shows a turbine impeller of a radial turbine,
(A) shows the meridional surface shape, and (b) shows the cross section of the turbine blade along the gas flow direction.

【図9】ラジアル形タービンにおけるガス流れ方向に沿
ったタービン羽根の断面形状を示す図である。
FIG. 9 is a view showing a cross-sectional shape of turbine blades along a gas flow direction in a radial turbine.

【図10】タービン羽根車の比較を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a comparison of turbine impellers.

【図11】圧力比と流量との関係を示すグラフで、
(a)はラジアル形タービンの場合、(b)は係るター
ビンの場合である。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between pressure ratio and flow rate,
(A) is the case of a radial type turbine, (b) is the case of such a turbine.

【図12】エンジンのクランク角に対するタービン入口
圧力の変動の様子を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing how the turbine inlet pressure varies with the crank angle of the engine.

【図13】性能試験結果を示すマトリックス表(星取
表)である。
FIG. 13 is a matrix table (star chart) showing performance test results.

【図14】従来例を示す図で、ラジアル形タービンを備
えたターボ過給機を示す側断面図である。
FIG. 14 is a view showing a conventional example, and is a side sectional view showing a turbocharger including a radial turbine.

【図15】従来例を示す図で、斜流形タービンを示す側
断面図である。
FIG. 15 is a view showing a conventional example and is a side sectional view showing a mixed flow turbine.

【図16】本発明に係るタービンを示す側断面図であ
る。
FIG. 16 is a side sectional view showing a turbine according to the present invention.

【図17】図16のタービン羽根車を背面側から見たと
きの概略図である。
FIG. 17 is a schematic view of the turbine impeller of FIG. 16 when viewed from the back side.

【図18】従来のラジアル形タービンのタービン羽根車
を示し、(a)は背面側から見たときの概略図、(b)
は側断面図である。
FIG. 18 shows a turbine impeller of a conventional radial turbine, (a) is a schematic view seen from the rear side, (b).
FIG.

【図19】従来のラジアル形タービンを示す側断面図で
ある。
FIG. 19 is a side sectional view showing a conventional radial turbine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ターボ過給機 2 タービンケーシング 9 タービン羽根車 10 タービン収容室 11 スクロール室 13,42 タービン羽根 14a タービン軸線 15 シュラウド 17,43 リーディングエッジ部 19 ガス導入部 21 中間ゾーン 24 区画壁 46 付け根端 47 ディスク 50 最外周端縁 γs リーディングエッジ部のレイク角 α リーディングエッジ部がタービン軸線に対してなす
角度(斜め度) β1 区画壁のタービン軸線に対する傾斜角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Turbocharger 2 Turbine casing 9 Turbine impeller 10 Turbine accommodation chamber 11 Scroll chamber 13,42 Turbine blade 14a Turbine axis 15 Shroud 17,43 Leading edge part 19 Gas introduction part 21 Intermediate zone 24 Partition wall 46 Base root 47 Disk 50 Outermost edge γs Rake angle of leading edge part α Angle formed by leading edge part with respect to turbine axis (oblique degree) β 1 Inclination angle of partition wall with respect to turbine axis

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 タービンケーシング内に、タービン羽根
車を回転自在に収容するタービン収容室を形成すると共
にその外周に排ガス等を導入するスクロール室を区画形
成し、上記タービン羽根車のタービン羽根の上記スクロ
ール室側に面したリーディングエッジ部を切り欠いて、
該スクロール室から上記タービン収容室に至る間に中間
ゾーンを形成したことを特徴とする過給機用タービン。
1. A turbine housing chamber for rotatably housing a turbine impeller is formed in a turbine casing, and a scroll chamber for introducing exhaust gas and the like is defined on the outer periphery of the turbine housing chamber. Cut out the leading edge facing the scroll chamber side,
A turbocharger turbine, characterized in that an intermediate zone is formed between the scroll chamber and the turbine accommodating chamber.
【請求項2】 上記スクロール室が上記タービン収容室
に対しラジアル方向に位置して形成される請求項1記載
の過給機用タービン。
2. The turbocharger turbine according to claim 1, wherein the scroll chamber is formed in a radial direction with respect to the turbine housing chamber.
【請求項3】 上記タービン羽根の上記リーディングエ
ッジ部が、それが子午面形状においてタービン軸線に対
し35°を越え60°より少ない角度をなすよう傾斜して切
り欠かれた請求項1乃至2いずれかに記載の過給機用タ
ービン。
3. The leading edge portion of the turbine blade is cut out so as to be inclined so as to form an angle of more than 35 ° and less than 60 ° with respect to the turbine axis in a meridional surface shape. A turbocharger turbine according to claim 1.
【請求項4】 上記タービン羽根の上記リーディングエ
ッジ部のレイク角が40°を越え70°より小さくされた請
求項1乃至3いずれかに記載の過給機用タービン。
4. The turbocharger turbine according to claim 1, wherein a rake angle of the leading edge portion of the turbine blade exceeds 40 ° and is smaller than 70 °.
【請求項5】 上記中間ゾーンのタービン軸方向基端側
に位置される区画壁が、それがタービン軸線に対し40°
を越え85°より少ない角度をなすよう傾斜して形成され
た請求項1乃至4いずれかに記載の過給機用タービン。
5. The partition wall located on the turbine axial direction base end side of the intermediate zone is 40 ° with respect to the turbine axis line.
The turbocharger turbine according to any one of claims 1 to 4, wherein the turbocharger turbine is formed so as to be inclined at an angle exceeding 85 ° and less than 85 °.
【請求項6】 上記タービン羽根の上記リーディングエ
ッジ部の付け根端がディスクの最外周端縁に接続された
請求項1乃至5いずれかに記載の過給機用タービン。
6. The turbocharger turbine according to claim 1, wherein a root end of the leading edge portion of the turbine blade is connected to an outermost peripheral edge of a disk.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004092498A (en) * 2002-08-30 2004-03-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Diagonal flow turbine and diagonal flow moving blade
JP2010001874A (en) * 2008-06-23 2010-01-07 Ihi Corp Turbine impeller, radial turbine, and supercharger
US7802429B2 (en) 2005-10-21 2010-09-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Exhaust turbo-supercharger
WO2011067259A1 (en) * 2009-12-02 2011-06-09 Continental Automotive Gmbh Turbocharger
JP2012177355A (en) * 2011-02-28 2012-09-13 Ihi Corp Twin scroll type radial flow turbine and supercharger
JP2014126018A (en) * 2012-12-27 2014-07-07 Ihi Corp Radial turbine and supercharger
CN106489019A (en) * 2014-09-30 2017-03-08 三菱重工业株式会社 Turbine
WO2018131167A1 (en) * 2017-01-16 2018-07-19 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 Turbine wheel, turbine, and turbocharger
JP2021139292A (en) * 2020-03-02 2021-09-16 日野自動車株式会社 Twin scroll turbo

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004092498A (en) * 2002-08-30 2004-03-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Diagonal flow turbine and diagonal flow moving blade
US7802429B2 (en) 2005-10-21 2010-09-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Exhaust turbo-supercharger
JP2010001874A (en) * 2008-06-23 2010-01-07 Ihi Corp Turbine impeller, radial turbine, and supercharger
WO2011067259A1 (en) * 2009-12-02 2011-06-09 Continental Automotive Gmbh Turbocharger
JP2012177355A (en) * 2011-02-28 2012-09-13 Ihi Corp Twin scroll type radial flow turbine and supercharger
JP2014126018A (en) * 2012-12-27 2014-07-07 Ihi Corp Radial turbine and supercharger
EP3163018A4 (en) * 2014-09-30 2017-07-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Turbine
JPWO2016051531A1 (en) * 2014-09-30 2017-04-27 三菱重工業株式会社 Turbine
CN106489019A (en) * 2014-09-30 2017-03-08 三菱重工业株式会社 Turbine
US10731467B2 (en) 2014-09-30 2020-08-04 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Turbine
WO2018131167A1 (en) * 2017-01-16 2018-07-19 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 Turbine wheel, turbine, and turbocharger
CN109844263A (en) * 2017-01-16 2019-06-04 三菱重工发动机和增压器株式会社 Turbine wheel, turbine and turbocharger
JPWO2018131167A1 (en) * 2017-01-16 2019-07-04 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 Turbine wheel, turbine and turbocharger
CN109844263B (en) * 2017-01-16 2021-11-16 三菱重工发动机和增压器株式会社 Turbine wheel, turbine and turbocharger
US11215057B2 (en) 2017-01-16 2022-01-04 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Turbine wheel, turbine, and turbocharger
JP2021139292A (en) * 2020-03-02 2021-09-16 日野自動車株式会社 Twin scroll turbo

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