JPH116401A - タービン流路構造 - Google Patents
タービン流路構造Info
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- JPH116401A JPH116401A JP9159010A JP15901097A JPH116401A JP H116401 A JPH116401 A JP H116401A JP 9159010 A JP9159010 A JP 9159010A JP 15901097 A JP15901097 A JP 15901097A JP H116401 A JPH116401 A JP H116401A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Supercharger (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 タービン効率の高いタービン流路構造を提供
する。 【解決手段】 タービンロータ１０の翼１２の先端部と
シュラウド２０の間に第一間隙１を画成するタービン流
路構造において、タービンロータ１０の翼１２の先端部
の下流に第二間隙２を持って対峙する環状段部（流れ偏
向手段）２２を備えるものとした。
する。 【解決手段】 タービンロータ１０の翼１２の先端部と
シュラウド２０の間に第一間隙１を画成するタービン流
路構造において、タービンロータ１０の翼１２の先端部
の下流に第二間隙２を持って対峙する環状段部（流れ偏
向手段）２２を備えるものとした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タービン流路構造
の改良に関するものである。
の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ラジアル式のタービン流路構造と
して、例えば実開平６−８７６０２号公報に開示された
ものや、図６に示すようなものがある。
して、例えば実開平６−８７６０２号公報に開示された
ものや、図６に示すようなものがある。
【０００３】これについて説明すると、タービンロータ
１０は放射状に拡がる複数の翼１２を有し、入口流路５
から旋回しながら翼間流路３に導かれるガス流により回
転駆動されるようになっている。
１０は放射状に拡がる複数の翼１２を有し、入口流路５
から旋回しながら翼間流路３に導かれるガス流により回
転駆動されるようになっている。
【０００４】タービンロータ１０を収装するタービンハ
ウジング２０は、各翼１２の先端部の外周に対峙するシ
ュラウド２１を有する。翼１２の先端部とシュラウド２
１の間に第一間隙１が画成され、タービンロータ１０が
タービンハウジング２０に衝突しないようになってい
る。
ウジング２０は、各翼１２の先端部の外周に対峙するシ
ュラウド２１を有する。翼１２の先端部とシュラウド２
１の間に第一間隙１が画成され、タービンロータ１０が
タービンハウジング２０に衝突しないようになってい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のタービン流路構造にあっては、入口流路５か
ら導かれるガス流のうち第一間隙１を通過して翼間流路
３を通過しないまま出口流路４へと抜ける流量が増える
と、タービン効率が低下し、タービンの発生出力が低下
するという問題点が考えられる。
うな従来のタービン流路構造にあっては、入口流路５か
ら導かれるガス流のうち第一間隙１を通過して翼間流路
３を通過しないまま出口流路４へと抜ける流量が増える
と、タービン効率が低下し、タービンの発生出力が低下
するという問題点が考えられる。
【０００６】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、タービン効率の高いタービン流路構造を提供
することを目的とする。
のであり、タービン効率の高いタービン流路構造を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載のタービ
ン流路構造は、放射状に拡がる複数の翼を有してその回
転径方向から導かれるガス流により回転駆動されるター
ビンロータと、翼先端部の外周に対峙するシュラウドを
有してタービンロータを収装するタービンハウジングと
を備え、翼先端部とシュラウドの間に第一間隙を画成す
るタービン流路構造において、前記タービンロータの翼
先端部の下流に第二間隙を持って対峙する流れ偏向手段
を備えるものとした。
ン流路構造は、放射状に拡がる複数の翼を有してその回
転径方向から導かれるガス流により回転駆動されるター
ビンロータと、翼先端部の外周に対峙するシュラウドを
有してタービンロータを収装するタービンハウジングと
を備え、翼先端部とシュラウドの間に第一間隙を画成す
るタービン流路構造において、前記タービンロータの翼
先端部の下流に第二間隙を持って対峙する流れ偏向手段
を備えるものとした。
【０００８】請求項２に記載のタービン流路構造は、請
求項１に記載の発明において、前記第二間隙の断面積を
第一間隙の断面積より小さく設定するものとした。
求項１に記載の発明において、前記第二間隙の断面積を
第一間隙の断面積より小さく設定するものとした。
【０００９】請求項３に記載のタービン流路構造は、請
求項１または２に記載の発明において、前記第二間隙の
クリアランスＣｚを第一間隙のクリアランスＣｒより小
さく形成するものとした。
求項１または２に記載の発明において、前記第二間隙の
クリアランスＣｚを第一間隙のクリアランスＣｒより小
さく形成するものとした。
【００１０】請求項４に記載のタービン流路構造は、請
求項１または２に記載の発明において、前記翼の先端角
部の断面を円弧状に湾曲させ、シュラウドに対する流れ
偏向手段の突出高さＨをシュラウドに対する翼の先端角
部が円弧状に湾曲する部位の最大距離より小さく設定す
るものとした。
求項１または２に記載の発明において、前記翼の先端角
部の断面を円弧状に湾曲させ、シュラウドに対する流れ
偏向手段の突出高さＨをシュラウドに対する翼の先端角
部が円弧状に湾曲する部位の最大距離より小さく設定す
るものとした。
【００１１】請求項５に記載のタービン流路構造は、請
求項１から４のいずれか一つに記載の発明において、前
記流れ偏向手段としてシュラウドから内径方向に突出す
る環状段部をタービンハウジングに一体形成し、シュラ
ウドと環状段部の間の隅部の断面を曲率半径Ｒｈを持っ
て円弧状に湾曲させ、翼の先端角部の断面を曲率半径Ｒ
ｒを持って円弧状に湾曲させ、曲率半径Ｒｈを曲率半径
Ｒｒより小さく設定するものとした。
求項１から４のいずれか一つに記載の発明において、前
記流れ偏向手段としてシュラウドから内径方向に突出す
る環状段部をタービンハウジングに一体形成し、シュラ
ウドと環状段部の間の隅部の断面を曲率半径Ｒｈを持っ
て円弧状に湾曲させ、翼の先端角部の断面を曲率半径Ｒ
ｒを持って円弧状に湾曲させ、曲率半径Ｒｈを曲率半径
Ｒｒより小さく設定するものとした。
【００１２】請求項６に記載のタービン流路構造は、請
求項１から４のいずれか一つに記載の発明において、前
記ガイド部材としてタービンハウジングの開口端に固定
されるガイド筒を備え、前記流れ偏向手段としてガイド
筒の一端を曲折した環状曲折部を形成するものとした。
求項１から４のいずれか一つに記載の発明において、前
記ガイド部材としてタービンハウジングの開口端に固定
されるガイド筒を備え、前記流れ偏向手段としてガイド
筒の一端を曲折した環状曲折部を形成するものとした。
【００１３】請求項７に記載のタービン流路構造は、請
求項１から４のいずれか一つに記載の発明において、前
記タービンハウジングのタービンロータより下流側に環
状溝を形成し、前記ガイド部材として環状溝に嵌め込ま
れるガイドリングを備えるものとした。
求項１から４のいずれか一つに記載の発明において、前
記タービンハウジングのタービンロータより下流側に環
状溝を形成し、前記ガイド部材として環状溝に嵌め込ま
れるガイドリングを備えるものとした。
【００１４】請求項８に記載のタービン流路構造は、請
求項１から４のいずれか一つに記載の発明において、前
記タービンハウジングのタービンロータより下流側に環
状段部を形成し、前記ガイド部材として環状段部に圧入
されるガイド環を備えるものとした。
求項１から４のいずれか一つに記載の発明において、前
記タービンハウジングのタービンロータより下流側に環
状段部を形成し、前記ガイド部材として環状段部に圧入
されるガイド環を備えるものとした。
【００１５】
【発明の作用および効果】請求項１に記載のタービン流
路構造において、タービンに導かれるガス流の大部分
は、旋回しながらタービンロータの翼間流路に流入し、
タービンロータを回転駆動しつつ、翼間流路でタービン
ロータの回転径方向から回転軸方向に向きを変えながら
排出される。
路構造において、タービンに導かれるガス流の大部分
は、旋回しながらタービンロータの翼間流路に流入し、
タービンロータを回転駆動しつつ、翼間流路でタービン
ロータの回転径方向から回転軸方向に向きを変えながら
排出される。
【００１６】タービンに導かれるガス流の一部は、翼間
流路に流入せず、第一間隙に流入する流れとなる。
流路に流入せず、第一間隙に流入する流れとなる。
【００１７】本発明の流れ偏向手段は、各翼の先端部の
下流側に第二間隙を持って対峙するため、第一間隙を通
過する流れを内径方向に偏向し、翼間流路へと導く。こ
うして、タービンに導かれるガス流のうち第一間隙から
翼間流路を通過しないまま出口流路へと排出される流量
を減らし、タービンの発生出力を高められる。
下流側に第二間隙を持って対峙するため、第一間隙を通
過する流れを内径方向に偏向し、翼間流路へと導く。こ
うして、タービンに導かれるガス流のうち第一間隙から
翼間流路を通過しないまま出口流路へと排出される流量
を減らし、タービンの発生出力を高められる。
【００１８】請求項２に記載のタービン流路構造におい
て、第二間隙の断面積を第一間隙の断面積より小さく設
定したため、第一間隙を通過する流れは第二間隙により
絞られて第一間隙から翼間流路へと流入することが促さ
れ、タービンの発生出力を高められる。
て、第二間隙の断面積を第一間隙の断面積より小さく設
定したため、第一間隙を通過する流れは第二間隙により
絞られて第一間隙から翼間流路へと流入することが促さ
れ、タービンの発生出力を高められる。
【００１９】請求項３に記載のタービン流路構造におい
て、第一間隙から第二間隙にかけての流路幅がＣｒから
Ｃｚに狭まるため、流れに周方向の速度分布のバラツキ
がある場合でも、流速の違いにより翼間流路に流入する
部分と流入しない部分ができにくくなり、タービンの発
生出力を高められる。
て、第一間隙から第二間隙にかけての流路幅がＣｒから
Ｃｚに狭まるため、流れに周方向の速度分布のバラツキ
がある場合でも、流速の違いにより翼間流路に流入する
部分と流入しない部分ができにくくなり、タービンの発
生出力を高められる。
【００２０】請求項４に記載のタービン流路構造におい
て、前記翼の先端角部の断面を円弧状に湾曲させ、シュ
ラウドに対する流れ偏向手段の突出高さＨをシュラウド
に対する翼の先端角部が円弧状に湾曲する部位の最大距
離より小さくしたため、流れを翼間流路へと有効に導く
とともに、翼間流路から出口流路に流出するガス流に対
して流れ偏向手段が付与する抵抗を抑えて、タービンの
発生出力の低下を抑えられる。
て、前記翼の先端角部の断面を円弧状に湾曲させ、シュ
ラウドに対する流れ偏向手段の突出高さＨをシュラウド
に対する翼の先端角部が円弧状に湾曲する部位の最大距
離より小さくしたため、流れを翼間流路へと有効に導く
とともに、翼間流路から出口流路に流出するガス流に対
して流れ偏向手段が付与する抵抗を抑えて、タービンの
発生出力の低下を抑えられる。
【００２１】請求項５に記載のタービン流路構造におい
て、流れ偏向手段としてシュラウドから内径方向に突出
する環状段部がタービンハウジングに一体形成されるた
め、構造の簡素化がはかれる。
て、流れ偏向手段としてシュラウドから内径方向に突出
する環状段部がタービンハウジングに一体形成されるた
め、構造の簡素化がはかれる。
【００２２】シュラウドと環状段部の間の隅部の断面の
曲率半径Ｒｈが、翼の先端角部の断面の曲率半径Ｒｒよ
り小さく設定されているため、タービンロータの回転中
心軸の振れ回りによって翼の先端角部がタービンハウジ
ングに接触することが防止される。
曲率半径Ｒｈが、翼の先端角部の断面の曲率半径Ｒｒよ
り小さく設定されているため、タービンロータの回転中
心軸の振れ回りによって翼の先端角部がタービンハウジ
ングに接触することが防止される。
【００２３】請求項６に記載のタービン流路構造におい
て、タービンハウジングはその開口端にガイド筒が固定
される構造により、ガイド筒の熱変形によりシュラウド
が受ける影響を小さく抑えられ、第一間隙および第二間
隙のクリアランスを小さくして、タービン効率を高めら
れる。
て、タービンハウジングはその開口端にガイド筒が固定
される構造により、ガイド筒の熱変形によりシュラウド
が受ける影響を小さく抑えられ、第一間隙および第二間
隙のクリアランスを小さくして、タービン効率を高めら
れる。
【００２４】ガイド筒がタービンハウジングの開口端に
固定される構造のため、タービンハウジングに対する切
削加工の工数が削減され、生産性を高められる。
固定される構造のため、タービンハウジングに対する切
削加工の工数が削減され、生産性を高められる。
【００２５】請求項７に記載のタービン流路構造におい
て、環状溝に嵌め込まれるガイドリングは、交換が可能
となるため、要求される耐熱性および高温強度が低くな
る。
て、環状溝に嵌め込まれるガイドリングは、交換が可能
となるため、要求される耐熱性および高温強度が低くな
る。
【００２６】請求項８に記載のタービン流路構造におい
て、ガイド環は環状段部に当接することにより、その取
付け位置精度を高められる。また、ガイド環は切削加工
により形成することにより、その寸法精度を高められ
る。この結果、第二間隙のクリアランスを小さく設定す
ることが可能となり、タービン効率の向上がはかれる。
て、ガイド環は環状段部に当接することにより、その取
付け位置精度を高められる。また、ガイド環は切削加工
により形成することにより、その寸法精度を高められ
る。この結果、第二間隙のクリアランスを小さく設定す
ることが可能となり、タービン効率の向上がはかれる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明をガスタービンに適
用した実施形態を添付図面に基づいて説明する。
用した実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２８】図１において、１０はタービンロータ、２
０はタービンロータを収装するタービンハウジングであ
る。
０はタービンロータを収装するタービンハウジングであ
る。
【００２９】タービンロータ１０は、その回転中心部に
位置するディスク１１と、このディスク１１から放射状
に拡がる複数の翼１２とを有し、図示しないロータ軸が
軸受けを介して回転中心Ｏについて回転可能に支持され
ている。
位置するディスク１１と、このディスク１１から放射状
に拡がる複数の翼１２とを有し、図示しないロータ軸が
軸受けを介して回転中心Ｏについて回転可能に支持され
ている。
【００３０】各翼１２はその回転径方向から見て弓形に
湾曲して形成され、各翼１２の間に翼間流路１が画成さ
れており、その回転径方向から導かれるガス流によりタ
ービンロータ１０を回転駆動する。
湾曲して形成され、各翼１２の間に翼間流路１が画成さ
れており、その回転径方向から導かれるガス流によりタ
ービンロータ１０を回転駆動する。
【００３１】図示しない燃焼器から送られる燃焼ガス
は、タービンロータ１０の径方向から旋回しながら流入
し、図中矢印で示すように翼間流路３を流れる過程で回
転軸方向に向きを変えて、出口流路４へと排出される。
は、タービンロータ１０の径方向から旋回しながら流入
し、図中矢印で示すように翼間流路３を流れる過程で回
転軸方向に向きを変えて、出口流路４へと排出される。
【００３２】タービンハウジング２０にタービンロータ
１０を囲む壁面としてシュラウド２１が形成される。シ
ュラウド２１と各翼１２の先端部の外周の間には一定の
クリアランスＣｒを持つ第一間隙１が画成される。
１０を囲む壁面としてシュラウド２１が形成される。シ
ュラウド２１と各翼１２の先端部の外周の間には一定の
クリアランスＣｒを持つ第一間隙１が画成される。
【００３３】第一間隙１のクリアランスＣｒは、ガスタ
ービンの運転時の熱膨張、タービンロータ１０の軸受け
における回転中心軸Ｏの変位、回転中心軸Ｏの振れ回り
等によって翼１２の先端部がシュラウド２１に接触しな
いように設定される。
ービンの運転時の熱膨張、タービンロータ１０の軸受け
における回転中心軸Ｏの変位、回転中心軸Ｏの振れ回り
等によって翼１２の先端部がシュラウド２１に接触しな
いように設定される。
【００３４】ところで、タービンに導かれる燃焼ガスは
その大部分が翼間流路３に流入するが、その一部が図中
矢印で示すように第一間隙１に流入する流れが生じる。
しかし、タービンに導かれる燃焼ガスのうち第一間隙１
から翼間流路３を通過しないまま出口流路４へと抜ける
流量が増えると、タービン効率が低下し、タービンの発
生出力が低下する。
その大部分が翼間流路３に流入するが、その一部が図中
矢印で示すように第一間隙１に流入する流れが生じる。
しかし、タービンに導かれる燃焼ガスのうち第一間隙１
から翼間流路３を通過しないまま出口流路４へと抜ける
流量が増えると、タービン効率が低下し、タービンの発
生出力が低下する。
【００３５】本発明はこれに対処して、タービンロータ
１０の各翼１２の先端部の下流側に第二間隙２を持って
対峙する流れ偏向手段を設け、第一間隙１を通過する流
れを内径方向に偏向し、翼間流路３へと導く構成とす
る。第一間隙１と第二間隙２は互いにＬ字形の断面を持
って接続している。
１０の各翼１２の先端部の下流側に第二間隙２を持って
対峙する流れ偏向手段を設け、第一間隙１を通過する流
れを内径方向に偏向し、翼間流路３へと導く構成とす
る。第一間隙１と第二間隙２は互いにＬ字形の断面を持
って接続している。
【００３６】本実施形態において、流れ偏向手段として
シュラウド２１から内径方向に突出する環状段部２２が
一体形成される。環状段部２２はタービンハウジング２
０に切削加工により形成される。
シュラウド２１から内径方向に突出する環状段部２２が
一体形成される。環状段部２２はタービンハウジング２
０に切削加工により形成される。
【００３７】環状段部２２は翼１２の先端部との間に最
小のクリアランスＣｚを持つ第二間隙２を画成する。
小のクリアランスＣｚを持つ第二間隙２を画成する。
【００３８】環状段部２２はシュラウド２１から所定の
高さＨを持って環状に突出する。環状段部２２の突出高
さＨは第一間隙１のクリアランスＣｚより大きく設定さ
れる。
高さＨを持って環状に突出する。環状段部２２の突出高
さＨは第一間隙１のクリアランスＣｚより大きく設定さ
れる。
【００３９】環状段部２２の翼１２の先端部に第二間隙
２を持って対峙する壁面は、回転中心軸Ｏと直交する平
面状に形成される。
２を持って対峙する壁面は、回転中心軸Ｏと直交する平
面状に形成される。
【００４０】シュラウド２１と環状段部２２間の隅部２
３の断面は、曲率半径Ｒｈを持って円弧状に湾曲するよ
うに形成される。一方、翼１２の先端角部１３の断面
は、曲率半径Ｒｒを持って円弧状に湾曲するように形成
される。曲率半径Ｒｈは曲率半径Ｒｒより小さく設定さ
れる。
３の断面は、曲率半径Ｒｈを持って円弧状に湾曲するよ
うに形成される。一方、翼１２の先端角部１３の断面
は、曲率半径Ｒｒを持って円弧状に湾曲するように形成
される。曲率半径Ｒｈは曲率半径Ｒｒより小さく設定さ
れる。
【００４１】環状段部２２の突出高さＨは、シュラウド
２１に対する翼１２の先端角部１３が円弧状に湾曲する
部位の最大距離より小さく形成される。これにより、環
状段部２２は各翼１２の端面と平行に対峙する部位を持
たない。
２１に対する翼１２の先端角部１３が円弧状に湾曲する
部位の最大距離より小さく形成される。これにより、環
状段部２２は各翼１２の端面と平行に対峙する部位を持
たない。
【００４２】第二間隙２の断面積は第一間隙１の断面積
より小さく設定される。すなわち、翼１２の先端の外径
をＲｔ、環状段部２２の内径をＲｚとすると、次式が成
立するように各部の寸法を成立する。
より小さく設定される。すなわち、翼１２の先端の外径
をＲｔ、環状段部２２の内径をＲｚとすると、次式が成
立するように各部の寸法を成立する。
【００４３】 Ｃｚ×２π×Ｒｚ＜（π／４）×［（Ｒｔ＋Ｃｒ）2−Ｒｔ2］ …（１） 第二間隙２のクリアランスＣｚは第一間隙１のクリアラ
ンスＣｒより小さく形成される。
ンスＣｒより小さく形成される。
【００４４】以上のように構成され、次に作用について
説明する。
説明する。
【００４５】燃焼器からタービンに導かれる燃焼ガスの
大部分は、翼間流路３に流入し、タービンロータ１０を
回転駆動する。
大部分は、翼間流路３に流入し、タービンロータ１０を
回転駆動する。
【００４６】燃焼器からタービンに導かれる燃焼ガスの
一部は、翼間流路３に流入せず、第一間隙１に流入する
流れとなる。各翼１２の先端部の下流側に第二間隙２を
持って対峙する環状段部２２は、第一間隙１を通過する
流れを内径方向に偏向し、翼間流路３へと導く。こうし
て、タービンに導かれる燃焼ガスのうち第一間隙１から
翼間流路３を通過しないまま出口流路４へと排出される
流量を減らし、タービンの発生出力を高められる。
一部は、翼間流路３に流入せず、第一間隙１に流入する
流れとなる。各翼１２の先端部の下流側に第二間隙２を
持って対峙する環状段部２２は、第一間隙１を通過する
流れを内径方向に偏向し、翼間流路３へと導く。こうし
て、タービンに導かれる燃焼ガスのうち第一間隙１から
翼間流路３を通過しないまま出口流路４へと排出される
流量を減らし、タービンの発生出力を高められる。
【００４７】第二間隙２の断面積が第一間隙１の断面積
より小さくなっているため、第一間隙１を通過する流れ
は第二間隙２により絞られて第一間隙１から翼間流路３
へと流入することが促され、タービンの発生出力を高め
られる。
より小さくなっているため、第一間隙１を通過する流れ
は第二間隙２により絞られて第一間隙１から翼間流路３
へと流入することが促され、タービンの発生出力を高め
られる。
【００４８】図２は、第一間隙１の断面積に対する第二
間隙２の断面積の比Ｃｚ×２π×Ｒｚ／｛（π／４）×
［（Ｒｔ＋Ｃｒ）2−Ｒｔ2］｝とタービン効率ηＴの関
係を示す特性図である。この特性図からもＣｚ×２π×
Ｒｚ／｛（π／４）×［（Ｒｔ＋Ｃｒ）2−Ｒｔ2］｝が
１より小さく、すなわち第二間隙２の断面積が第一間隙
１の断面積より小さい領域でタービン効率ηＴが大きく
なることがわかる。
間隙２の断面積の比Ｃｚ×２π×Ｒｚ／｛（π／４）×
［（Ｒｔ＋Ｃｒ）2−Ｒｔ2］｝とタービン効率ηＴの関
係を示す特性図である。この特性図からもＣｚ×２π×
Ｒｚ／｛（π／４）×［（Ｒｔ＋Ｃｒ）2−Ｒｔ2］｝が
１より小さく、すなわち第二間隙２の断面積が第一間隙
１の断面積より小さい領域でタービン効率ηＴが大きく
なることがわかる。
【００４９】翼１２の先端角部１３の断面が円弧状に湾
曲する一方、これに対峙する環状段部２２の壁面が回転
中心軸Ｏと直交する平面状に形成されているため、第二
間隙２の断面積が出口流路４に向けて次第に小さくな
り、第一間隙１を通過する流れは第二間隙２により絞ら
れて第一間隙１から翼間流路３へと流入することが促さ
れ、タービンの発生出力を高められる。
曲する一方、これに対峙する環状段部２２の壁面が回転
中心軸Ｏと直交する平面状に形成されているため、第二
間隙２の断面積が出口流路４に向けて次第に小さくな
り、第一間隙１を通過する流れは第二間隙２により絞ら
れて第一間隙１から翼間流路３へと流入することが促さ
れ、タービンの発生出力を高められる。
【００５０】環状段部２２の突出高さＨが、シュラウド
２１に対する翼１２の先端角部１３が円弧状に湾曲する
部位の最大距離より小さいため、翼間流路３から出口流
路４に流出するガス流に対して環状段部２２が付与する
抵抗を抑え、タービンの発生出力の低下を抑えられる。
２１に対する翼１２の先端角部１３が円弧状に湾曲する
部位の最大距離より小さいため、翼間流路３から出口流
路４に流出するガス流に対して環状段部２２が付与する
抵抗を抑え、タービンの発生出力の低下を抑えられる。
【００５１】さらに、第一間隙１から第二間隙２にかけ
ての流路幅がＣｒからＣｚに狭まるため、流れに周方向
の速度分布のバラツキがある場合でも、流速の違いによ
り翼間流路３に流入する部分と流入しない部分ができに
くくなり、タービンの発生出力を高められる。
ての流路幅がＣｒからＣｚに狭まるため、流れに周方向
の速度分布のバラツキがある場合でも、流速の違いによ
り翼間流路３に流入する部分と流入しない部分ができに
くくなり、タービンの発生出力を高められる。
【００５２】シュラウド２１と環状段部２２間の隅部２
３の断面の曲率半径Ｒｈが、翼１２の先端角部１３の断
面の曲率半径Ｒｒより小さく設定されているため、回転
中心軸Ｏの振れ回りによって翼１２の先端角部１３がタ
ービンハウジング２０に接触することが防止される。
３の断面の曲率半径Ｒｈが、翼１２の先端角部１３の断
面の曲率半径Ｒｒより小さく設定されているため、回転
中心軸Ｏの振れ回りによって翼１２の先端角部１３がタ
ービンハウジング２０に接触することが防止される。
【００５３】次に、図３に示す実施形態について説明す
る。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。
る。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。
【００５４】タービンハウジング２０の出口流路４側に
ガイド筒３０が介装される。ガイド筒３０は金属板によ
り円錐状をした筒形に形成される。ガイド筒３０はター
ビンロータ１０より硬度が低い材質により形成される。
ガイド筒３０が介装される。ガイド筒３０は金属板によ
り円錐状をした筒形に形成される。ガイド筒３０はター
ビンロータ１０より硬度が低い材質により形成される。
【００５５】流れ偏向手段として、ガイド筒３０一端か
ら外径方向に曲折する環状曲折部３２が一体形成され
る。環状曲折部３２は翼１２の先端部との間に一定のク
リアランスＣｚを持つ第二間隙２を画成する。
ら外径方向に曲折する環状曲折部３２が一体形成され
る。環状曲折部３２は翼１２の先端部との間に一定のク
リアランスＣｚを持つ第二間隙２を画成する。
【００５６】ガイド筒３０はその他端を外径方向に曲折
して取付部３１が形成され、この取付部３１を介してタ
ービンハウジング２０の開口端２４に溶接等により固定
される。ガイド筒３０によって画成される出口流路４
は、上流側から下流側にかけて次第に拡径している。
して取付部３１が形成され、この取付部３１を介してタ
ービンハウジング２０の開口端２４に溶接等により固定
される。ガイド筒３０によって画成される出口流路４
は、上流側から下流側にかけて次第に拡径している。
【００５７】環状曲折部３２は翼１２の先端部との間に
一定のクリアランスＣｚを持つ第二間隙２を画成する。
一定のクリアランスＣｚを持つ第二間隙２を画成する。
【００５８】以上のように構成され、次に作用について
説明する。
説明する。
【００５９】流れ偏向手段として、環状曲折部３２を有
するガイド筒３０が設けられることにより、タービンハ
ウジング２０の形状が簡素化され、タービンハウジング
２０に対する切削加工の工数が削減され、生産性を高め
られる。
するガイド筒３０が設けられることにより、タービンハ
ウジング２０の形状が簡素化され、タービンハウジング
２０に対する切削加工の工数が削減され、生産性を高め
られる。
【００６０】出口流路４に介装されるガイド筒３０に
は、タービンロータ１０を通過して温度が低下したガス
流が導かれるため、要求される耐熱性および高温強度が
タービンロータ１０より低くなり、タービンロータ１０
より柔らかい材質を用いることが可能となる。
は、タービンロータ１０を通過して温度が低下したガス
流が導かれるため、要求される耐熱性および高温強度が
タービンロータ１０より低くなり、タービンロータ１０
より柔らかい材質を用いることが可能となる。
【００６１】タービンハウジング２０はその開口端２４
にガイド筒３０を固定する構造により、ガイド筒３０の
熱変形によりシュラウド２１が受ける影響を小さく抑え
られる。この結果、第一間隙１のクリアランスＣｒおよ
び第二間隙２のクリアランスＣｚを小さくして、タービ
ン効率を高められる。
にガイド筒３０を固定する構造により、ガイド筒３０の
熱変形によりシュラウド２１が受ける影響を小さく抑え
られる。この結果、第一間隙１のクリアランスＣｒおよ
び第二間隙２のクリアランスＣｚを小さくして、タービ
ン効率を高められる。
【００６２】次に、図４に示す実施形態について説明す
る。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。
る。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。
【００６３】流れ偏向手段として、タービンハウジング
２０の出口流路４側にガイドリング４０が介装される。
タービンハウジング２０には環状溝２５が形成され、ガ
イドリング４０は環状溝２５に着脱可能に嵌め込まれ
る。環状をしたガイドリング４０には図示しないその途
中を切断した合口が設けられており、タービンハウジン
グ２０に対する組付け時にガイドリング４０を縮径させ
られるようになっている。
２０の出口流路４側にガイドリング４０が介装される。
タービンハウジング２０には環状溝２５が形成され、ガ
イドリング４０は環状溝２５に着脱可能に嵌め込まれ
る。環状をしたガイドリング４０には図示しないその途
中を切断した合口が設けられており、タービンハウジン
グ２０に対する組付け時にガイドリング４０を縮径させ
られるようになっている。
【００６４】ガイドリング４０はタービンロータ１０よ
り硬度が低い材質として、例えば銅合金により形成され
る。ガイドリング４０はプレス成形によって形成され
る。
り硬度が低い材質として、例えば銅合金により形成され
る。ガイドリング４０はプレス成形によって形成され
る。
【００６５】ガイドリング４０の翼１２の先端部に第二
間隙２を持って対峙する壁面は、回転中心軸Ｏと直交す
る平面状に形成される。
間隙２を持って対峙する壁面は、回転中心軸Ｏと直交す
る平面状に形成される。
【００６６】ガイドリング４０はシュラウド２１から所
定の高さＨを持って環状に突出する。環状段部２２の突
出高さＨは第一間隙１のクリアランスＣｚより大きく設
定される。ガイドリング４０の突出高さＨは、シュラウ
ド２１に対する翼１２の先端角部１３が円弧状に湾曲す
る部位の最大距離より小さく形成される。これにより、
ガイドリング４０は各翼１２の端面と平行に対峙する部
位を持たない。
定の高さＨを持って環状に突出する。環状段部２２の突
出高さＨは第一間隙１のクリアランスＣｚより大きく設
定される。ガイドリング４０の突出高さＨは、シュラウ
ド２１に対する翼１２の先端角部１３が円弧状に湾曲す
る部位の最大距離より小さく形成される。これにより、
ガイドリング４０は各翼１２の端面と平行に対峙する部
位を持たない。
【００６７】以上のように構成され、次に作用について
説明する。
説明する。
【００６８】環状溝２５に嵌め込まれるガイドリング４
０は、交換が可能となるため、要求される耐熱性および
高温強度がさらに低くなり、銅合金等の柔らかい材質を
用いることが可能となる。
０は、交換が可能となるため、要求される耐熱性および
高温強度がさらに低くなり、銅合金等の柔らかい材質を
用いることが可能となる。
【００６９】次に、図５に示す実施形態について説明す
る。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。
る。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。
【００７０】流れ偏向手段として、タービンハウジング
２０の出口流路４側にガイド環５０が介装される。ター
ビンハウジング２０には環状段部２６が形成され、ガイ
ド環５０はタービンハウジング２０に圧入され、環状段
部２６に当接することにより位置決めが行われる。
２０の出口流路４側にガイド環５０が介装される。ター
ビンハウジング２０には環状段部２６が形成され、ガイ
ド環５０はタービンハウジング２０に圧入され、環状段
部２６に当接することにより位置決めが行われる。
【００７１】ガイド環５０はタービンロータ１０より硬
度が低い材質として、例えば銅合金により形成される。
ガイド環５０は切削加工によって形成される。
度が低い材質として、例えば銅合金により形成される。
ガイド環５０は切削加工によって形成される。
【００７２】ガイド環５０の翼１２の先端部に第二間隙
２を持って対峙する壁面は、回転中心軸Ｏと直交する平
面状に形成される。
２を持って対峙する壁面は、回転中心軸Ｏと直交する平
面状に形成される。
【００７３】ガイド環５０はシュラウド２１から所定の
高さＨを持って環状に突出する。環状段部２２の突出高
さＨは第一間隙１のクリアランスＣｚより大きく設定さ
れる。ガイド環５０の突出高さＨは、シュラウド２１に
対する翼１２の先端角部１３が円弧状に湾曲する部位の
最大距離より小さく形成される。これにより、ガイド環
５０は各翼１２の端面と平行に対峙する部位を持たな
い。
高さＨを持って環状に突出する。環状段部２２の突出高
さＨは第一間隙１のクリアランスＣｚより大きく設定さ
れる。ガイド環５０の突出高さＨは、シュラウド２１に
対する翼１２の先端角部１３が円弧状に湾曲する部位の
最大距離より小さく形成される。これにより、ガイド環
５０は各翼１２の端面と平行に対峙する部位を持たな
い。
【００７４】この場合、ガイド環５０はタービンハウジ
ング２０に圧入され、環状段部２６に当接することによ
り、取付け位置精度を高めることができる。また、ガイ
ド環５０は切削加工により形成されるため、その寸法精
度を高められる。この結果、第二間隙２のクリアランス
Ｃｚを小さく設定することが可能となり、タービン効率
の向上がはかれる。
ング２０に圧入され、環状段部２６に当接することによ
り、取付け位置精度を高めることができる。また、ガイ
ド環５０は切削加工により形成されるため、その寸法精
度を高められる。この結果、第二間隙２のクリアランス
Ｃｚを小さく設定することが可能となり、タービン効率
の向上がはかれる。
【図１】本発明の実施形態を示すタービンの断面図。
【図２】同じく第一間隙に対する第二間隙の断面積比と
タービン効率ηＴの関係を示す特性図。
タービン効率ηＴの関係を示す特性図。
【図３】他の実施形態を示すタービンの断面図。
【図４】さらに他の実施形態を示すタービンの断面図。
【図５】さらに他の実施形態を示すタービンの断面図。
【図６】従来例を示すタービンの断面図。
１ 第一間隙 ２ 第二間隙 ３ 翼間流路 ４ 出口流路 １０ タービンロータ １２ 翼 １３ 翼先端角部 ２０ タービンハウジング ２１ シュラウド ２２ 環状段部 ２３ 隅部 ２４ タービンハウジング開口端 ２５ 環状溝 ２６ 環状段部 ３０ ガイド筒 ３２ 環状曲折部 ４０ ガイドリング ５０ ガイド環
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｃ 7/28 Ｆ０２Ｃ 7/28 Ｄ Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０１Ｇ
Claims (8)
- 【請求項１】放射状に拡がる複数の翼を有してその回転
径方向から導かれるガス流により回転駆動されるタービ
ンロータと、 翼先端部の外周に対峙するシュラウドを有してタービン
ロータを収装するタービンハウジングとを備え、 翼先端部とシュラウドの間に第一間隙を画成するタービ
ン流路構造において、 前記タービンロータの翼先端部の下流に第二間隙を持っ
て対峙する流れ偏向手段を備えたことを特徴とするター
ビン流路構造。 - 【請求項２】前記第二間隙の断面積を第一間隙の断面積
より小さく設定したことを特徴とする請求項１に記載の
タービン流路構造。 - 【請求項３】前記第二間隙のクリアランスＣｚを第一間
隙のクリアランスＣｒより小さく形成したことを特徴と
する請求項１または２に記載のタービン流路構造。 - 【請求項４】前記翼の先端角部の断面を円弧状に湾曲さ
せ、 シュラウドに対する流れ偏向手段の突出高さＨをシュラ
ウドに対する翼の先端角部が円弧状に湾曲する部位の最
大距離より小さく設定したことを特徴とする請求項１ま
たは２に記載のタービン流路構造。 - 【請求項５】前記流れ偏向手段としてシュラウドから内
径方向に突出する環状段部をタービンハウジングに一体
形成し、 シュラウドと環状段部の間の隅部の断面を曲率半径Ｒｈ
を持って円弧状に湾曲させ、 翼の先端角部の断面を曲率半径Ｒｒを持って円弧状に湾
曲させ、 曲率半径Ｒｈを曲率半径Ｒｒより小さく設定したことを
特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のター
ビン流路構造。 - 【請求項６】前記ガイド部材としてタービンハウジング
の開口端に固定されるガイド筒を備え、 前記流れ偏向手段としてガイド筒の一端を曲折した環状
曲折部を形成したことを特徴とする請求項１から４のい
ずれか一つに記載のタービン流路構造。 - 【請求項７】前記タービンハウジングのタービンロータ
より下流側に環状溝を形成し、 前記ガイド部材として環状溝に嵌め込まれるガイドリン
グを備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか
一つに記載のタービン流路構造。 - 【請求項８】前記タービンハウジングのタービンロータ
より下流側に環状段部を形成し、 前記ガイド部材として環状段部に圧入されるガイド環を
備えたことを特徴とする請求項請求項１から４のいずれ
か一つに記載のタービン流路構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9159010A JPH116401A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | タービン流路構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9159010A JPH116401A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | タービン流路構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH116401A true JPH116401A (ja) | 1999-01-12 |
Family
ID=15684281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9159010A Pending JPH116401A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | タービン流路構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH116401A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005052322A1 (en) * | 2003-11-19 | 2005-06-09 | Honeywell International Inc. | Profiled blades for turbocharger turbines, compressors |
| JP2012255426A (ja) * | 2011-06-10 | 2012-12-27 | Ihi Corp | タービン及び車両用過給機 |
| CN114776015A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-07-22 | 中国核工业第五建设有限公司 | 一种进水流道与金属环对接方法 |
-
1997
- 1997-06-16 JP JP9159010A patent/JPH116401A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005052322A1 (en) * | 2003-11-19 | 2005-06-09 | Honeywell International Inc. | Profiled blades for turbocharger turbines, compressors |
| US7147433B2 (en) | 2003-11-19 | 2006-12-12 | Honeywell International, Inc. | Profiled blades for turbocharger turbines, compressors, and the like |
| JP2012255426A (ja) * | 2011-06-10 | 2012-12-27 | Ihi Corp | タービン及び車両用過給機 |
| CN114776015A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-07-22 | 中国核工业第五建设有限公司 | 一种进水流道与金属环对接方法 |
| CN114776015B (zh) * | 2022-06-01 | 2023-09-05 | 中国核工业第五建设有限公司 | 一种进水流道与金属环对接方法 |
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