JPH08144707A - ラジアルタービン - Google Patents

ラジアルタービン

Info

Publication number
JPH08144707A
JPH08144707A JP28635994A JP28635994A JPH08144707A JP H08144707 A JPH08144707 A JP H08144707A JP 28635994 A JP28635994 A JP 28635994A JP 28635994 A JP28635994 A JP 28635994A JP H08144707 A JPH08144707 A JP H08144707A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
point positions
point position
end point
moving blade
starting point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP28635994A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3377629B2 (ja
Inventor
Ryoji Uchiumi
亮二 内海
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP28635994A priority Critical patent/JP3377629B2/ja
Publication of JPH08144707A publication Critical patent/JPH08144707A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3377629B2 publication Critical patent/JP3377629B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Supercharger (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、過給機等に適用されるラジアルタ
ービンに関する。従来ラジアルタービンの動翼翼端のシ
ュラウド端と、シュラウド端を包囲するシュラウドケー
シング内周面との間の隙間から漏洩する、クリアランス
流れによるタービン効率の低下については、隙間を小さ
くして、流量を低減し、効率を向上させる手段が取られ
ていたが、これには、限度があった。 【構成】 本発明は、シュラウド端との間に隙間を形成
する、シュラウドケーシング内周面に、次の構成からな
る溝を複数条設けた。 (1)回転軸方向の終点位置が始点位置より排気側に設
置され、(2)周方向の終点位置が始点位置よりシュラ
ウド端回転方向の後方に設置され、(3)半径方向の終
点位置の深さが始点位置より深くされ、(4)始点位置
で略零の深さから終点位置の深さまで、滑らかに深くな
るよう形成した。これにより、溝内を流れるクリアラン
ス流れは、終点位置に近づくにつれて圧力上昇が大きく
なり、クリアランス流れを低減することができ、タービ
ン効率を著しく向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、過給機、ガスタービ
ン、冷凍機などに適用されるラジアルタービンに関す
る。また、本発明は斜流タービンにも適用できるもので
ある。
【0002】
【従来の技術】ラジアルタービンを適用した例として、
過給機用のラジアルタービンを図3に示す。
【0003】縦断面図である図3に示すように、図示し
ないタービン入口より、回転軸29の外周に配設した動
翼2のまわりに設けられた、渦巻状流路であるスクロー
ル1に流入したガスは、スクロール1流路内で加速さ
れ、周方向、及び半径内方向の流速を与えられて、外周
部から動翼2内に流入し、動翼2流路内での膨張、及び
転向によって、動翼2を回転軸29まわりに回転させた
後、動翼2の後縁24から回転軸29の軸心方向に流出
し、排気ディフューザ3を通ってタービン30より排出
される。
【0004】また、回転軸29と共に回転する、動翼2
のシュラウド端21と、図4に示すように、シュラウド
端21を周方向に囲む様に設けられたシュラウドケーシ
ング内周面11の間には、クリアランス4が設けられて
いる。
【0005】従って、動翼2の、矢視で示す回転Rに伴
って生じる動翼2の負圧面22と圧力面23との間に発
生する圧力差により、クリアランス4内には、クリアラ
ンス流れ41が生じる。
【0006】このクリアランス流れ41が生じること
は、動翼2に流入したガスから、動翼2に与えられる仕
事量を減少させ、タービン効率を低下させることを意味
しており、このクリアランス流れ41により生じるター
ビン効率の低下を、クリアランス損失と称している。
【0007】このタービン効率の低下量は、ほぼクリア
ランス流れ41の流量に比例する。すなわち、タービン
効率の低下量は、クリアランス4の大きさに比例するこ
ととなり、したがって、クリアランス4を小さくするほ
ど、タービン効率の低下を小さくできる。
【0008】しかしながら、クリアランス4は、動翼2
のシュラウド端21と、シュラウドケーシング内周面1
1との接触による、タービンの破損を避けるために必要
なものであり、クリアランス4の大きさは、ある許容値
以下にはできず、このために、クリアランス損失は、ラ
ジアルタービンでは回避できないものとされている。
【0009】このクリアランス4内におけるクリアラン
ス流れ41を、斜視図で示す静止系でみると、シュラウ
ドケーシング内周面11上に、図5に示すようなケーシ
ング流れ12が生じた状態で表わすことができる。
【0010】また、図6に模式的に示すように、動翼シ
ュラウド端21の中間近傍には、クリアランス流れ41
によって、動翼先端もれ渦26が発生し、後縁24側に
向って発達している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した、
ラジアルタービンでは、回避できないものとされている
クリアランス損失を低減するため、クリアランス内に発
生するクリアランス流れの流量を減少させ、タービン効
率を向上できるラジアルタービンを提供することを課題
とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】このため、本発明のラジ
アルタービンは次の手段とした。
【0013】回転軸の外周に配設され、回転軸とともに
回動する動翼のシュラウド端を包囲して設けられるシュ
ラウドケーシングの内周面に、次の構成にした溝を複数
条設けた。 (1)回転軸方向の終点位置を始点位置より排気側にし
た。 (2)動翼が回転する周方向の終点位置を始点位置より
動翼回転方向の後側にした。 (3)半径方向の深さは、終点位置で始点位置より深く
し、始点位置で略零として、始点位置から終点位置に向
けて、深さが滑らかに変化しながら大きくなっていくも
のとした。
【0014】
【作用】本発明のラジアルタービンは上述の手段によ
り、溝の前記(1),(2)の構成により、始点位置か
ら終点位置にむかう溝の方向が、ケーシング流れの方向
に沿うこととなり、シュラウドケーシング内周面上に、
ケーシング流れとちょうど反対方向に、溝内のケーシン
グ流れによる圧力勾配が発生し、ケーシング流れが流れ
にくくなる。
【0015】また、溝の前記(3)の構成により、溝内
に、始点位置から終点位置にむかって高くなるようなケ
ーシング流れによる圧力分布Pが発生し、ケーシング流
れを抑え、ケーシング流れの流量が減ってクリアランス
損失が減る。さらに、始点位置から終点位置までの圧力
分布Pは、なめらかになるとともに、終点位置に発生す
る圧力を高くでき、クリアランス損失を低減させること
ができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明のラジアルタービンの実施例を
図面にもとづき説明する。
【0017】図1は、動翼とシュラウドケーシング内周
面を示す図で、回転軸29の外周面に固着された動翼2
のシュラウド端21を包囲して設けられた、シュラウド
ケーシング内周面11には、溝5が刻設されている。溝
5の回転軸29方向の終点位置52は、動翼2の後縁2
4近傍、すなわち、動翼2に流入したガスが排出される
排気側に設けられている。また、始点位置51は、図6
に示した動翼先端もれ渦26が発達しはじめる、動翼2
の後縁24より上流側、例えば、図1(B)に示す、動
翼2の側面図における、動翼シュラウド端21の無次元
子午面座標msにおける0.5の位置にしている。
【0018】すなわち、溝5の回転軸29方向の終点位
置52は、始点位置51より排気側とされている。
【0019】また、溝5の周方向、すなわち、シュラウ
ド端21の回転方向における溝5の終点位置52は、始
点位置51の周方向位置より動翼2の回転方向の下流
側、すなわち、後方になるようにされている。
【0020】また、溝5の回転軸29の軸心とのなす角
度αは、図1(C)、および図2(A)に示すように始
点位置51近傍では、例えば80°といった、90°よ
り小さくしかも大きな角度α1 とされ、終点位置52近
傍では、例えば40°といった、0°より大で、始点位
置91近傍の角度α1 よりは、小さな角度α2 とされて
いる。
【0021】また、角度αは始点位置51近傍の角度α
1 から終点位置92近傍の角度α2に、図2(A)に示
すように滑らかに変化するようにして、溝5の中間部を
形成されている。
【0022】このように形成される溝5は、その長さが
長すぎても、短すぎても、始点位置51から終点位置5
2に向けて、ケーシング流れ12によって発生する圧力
上昇は十分でないため、流動解析等により適正な長さに
する必要がある。
【0023】また、図1(C)、および図2(A)に示
す角度αの始点位置51近傍の角度α1 、および終点位
置52近傍の角度α2 、並びに図2(A)に示すα1
らα 2 への変化率分布も流動解析等によって、ケーシン
グ流れ12の方向を求めて、それに沿うようにすること
が望ましい。しかし、シュラウドケーシング内周面11
を加工する、加工上の困難がある場合は、図2(A)に
示すα1 からα2 への変化率を、α1 とα2 を直線で結
んだ、一定の変化率になるようにしても良い。
【0024】次に、溝5の半径方向の深さdは、図2
(B)に示すように、終点位置52における深さd2
始点位置51における深さd1 より深くしており、しか
も、始点位置51の深さd1 はほとんど零にして、始点
位置51より終点位置52に向けて、d1 ≒0から直線
的にd2 になるようにしている。しかし、この深さdの
変化も流動解析等により、溝5内を流れるケーシング流
れ12による圧力上昇が、大きくなるようにすることが
望ましい。
【0025】本実施例では、このようにして形成された
溝5を、シュラウドケーシング内周面11に10条形成
した。その結果、図2(C)に示すように、ケーシング
流れ12により溝5内には、始点位置51の圧力P1
ら終点位置52の圧力P2 へ上昇する圧力分布Pが得ら
れた。また、溝5の条数が過小では、クリアランス流れ
41に抑制効果のある圧力上昇が十分得られず、また過
大では、シュラウドケーシング内周面11上の流れを乱
すこととなり、損失を発生させるので、これも流動解析
等により適正な数にする必要がある。
【0026】以上、本実施例では、ラジアルタービンに
適用した場合を説明したが、本発明は斜流タービンにも
適用できるものである。
【0027】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明のラジア
ルタービンによれば、特許請求の範囲に示す構成によ
り、ケーシング流れが、溝の中を始点位置から終点位置
にむかって流れるにつれ、圧力が上昇するため、ケーシ
ング流れ、すなわち、動翼のシュラウド端とシュラウド
ケーシング内周面とのクリアランス内を流れるクリアラ
ンス流れが、流れにくくなり、クリアランスを通るガス
流量が減少し、クリアランス損失が低減される。これに
より、タービン効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のラジアルタービン1実施例を示す図
で、図1(A)は動翼とシュラウドケーシング内周面を
示す斜視図、図1(B)は図1(A)に示す動翼の側面
図、図1(C)は図1(A)に示す動翼のシュラウド端
と溝の展開図、
【図2】図1に示す溝の長手方向の変化を示す図で、図
2(A)は溝の回転軸方向とのなす角を示す図、図2
(B)は溝の半径方向の深さを示す図、図2(C)は溝
内の圧力分布を示す図、
【図3】ラジアルタービンの縦断面図、
【図4】図3に示す矢視A−A背面図、
【図5】従来のラジアルタービンの動翼とシュラウドケ
ーシング内周面の間の流れの状況を静止系で示す図、
【図6】動翼先端もれ渦を示す模式図である。
【符号の説明】
1 スクロール 2 動翼 21 シュラウド端 22 動翼の負圧面 23 動翼の圧力面 24 動翼の後縁 26 動翼先端もれ渦 3 排気ディフューザ 4 クリアランス 41 クリアランス流れ 5 溝 51 溝の始点位置 52 溝の終点位置 11 シュラウドケーシング内周面 12 ケーシング流れ 29 回転軸 30 ラジアルタービン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸の外周に配設された、動翼のシュ
    ラウド端を包囲して設けられるシュラウドケーシング内
    周面に、前記回転軸方向の終点位置が始点位置より排気
    側にされ、周方向の終点位置が始点位置より前記動翼の
    回転方向後方にされ、半径方向の深さが始点位置におい
    て略零で終点位置に向けて滑らかに深くなるように形成
    した溝を複数条設けたことを特徴とするラジアルタービ
    ン。
JP28635994A 1994-11-21 1994-11-21 ラジアルタービン Expired - Fee Related JP3377629B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28635994A JP3377629B2 (ja) 1994-11-21 1994-11-21 ラジアルタービン

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28635994A JP3377629B2 (ja) 1994-11-21 1994-11-21 ラジアルタービン

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08144707A true JPH08144707A (ja) 1996-06-04
JP3377629B2 JP3377629B2 (ja) 2003-02-17

Family

ID=17703366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28635994A Expired - Fee Related JP3377629B2 (ja) 1994-11-21 1994-11-21 ラジアルタービン

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3377629B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9039374B2 (en) 2009-06-26 2015-05-26 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Turbine rotor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9039374B2 (en) 2009-06-26 2015-05-26 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Turbine rotor
US9353630B2 (en) 2009-06-26 2016-05-31 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Turbine rotor

Also Published As

Publication number Publication date
JP3377629B2 (ja) 2003-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4527403B2 (ja) ターボコンプレッサ用再循環構造
WO2017098960A1 (ja) ステップシール,シール構造,ターボ機械及びステップシールの製造方法
JP2009209694A (ja) 遠心圧縮機
JP2001289050A (ja) 可変容量ターボ過給機
JP2008075536A (ja) 遠心圧縮機
JP6017033B2 (ja) 半径流入式軸流タービン及びターボチャージャ
WO2018181343A1 (ja) 遠心圧縮機
JP2004068770A (ja) 軸流圧縮機
JP2011137458A (ja) タービンエンジンにおける圧縮機の動作に関するシステム及び装置
CN112020598A (zh) 压气机翼型
JP2008298027A (ja) 渦流ブロワ
JP2017203427A (ja) ターボチャージャ
JP2004011553A (ja) 軸流型ターボ機械
WO2017098944A1 (ja) シールフィン,シール構造及びターボ機械
US20220372992A1 (en) Rotating machinery
JPH08144707A (ja) ラジアルタービン
US11047393B1 (en) Multi-stage centrifugal compressor, casing, and return vane
JP6947304B2 (ja) タービンおよび過給機
US20220186628A1 (en) Rotating machine
JP5677332B2 (ja) 蒸気タービン
JP2017203410A (ja) 過給機
JPH08159097A (ja) ファン及び圧縮機のケーシング
JP7235595B2 (ja) 回転機械
JP7043762B2 (ja) 可変ノズルターボチャージャ
JP2012112351A (ja) タービンのガス出口案内筒

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20021029

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071206

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081206

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091206

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees