JPS5925083B2 - ラジアルタ−ビンロ−タ - Google Patents
ラジアルタ−ビンロ−タInfo
- Publication number
- JPS5925083B2 JPS5925083B2 JP9604879A JP9604879A JPS5925083B2 JP S5925083 B2 JPS5925083 B2 JP S5925083B2 JP 9604879 A JP9604879 A JP 9604879A JP 9604879 A JP9604879 A JP 9604879A JP S5925083 B2 JPS5925083 B2 JP S5925083B2
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- JP
- Japan
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- turbine rotor
- radial turbine
- rotor
- hollow
- shaft
- Prior art date
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Classifications
-
- 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
- F01D5/04—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
- F01D5/048—Form or construction
-
- 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
- F01D5/025—Fixing blade carrying members on shafts
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はラジアルタービンロータの構造に関スる。
ガスタービンエンジンやターボチャージャ等に使用され
るラジアルタービンは、軸流タービンに較べ、構造が簡
単で製作が容易且つ安価にできる他、翼先端とシュラウ
ドとの間の間隙が空力性能に与える影響が小さく、また
単位流量当りの出力が大きく、さらに単段当りの圧力比
を大きく取れる等の特長を有する。
るラジアルタービンは、軸流タービンに較べ、構造が簡
単で製作が容易且つ安価にできる他、翼先端とシュラウ
ドとの間の間隙が空力性能に与える影響が小さく、また
単位流量当りの出力が大きく、さらに単段当りの圧力比
を大きく取れる等の特長を有する。
しかしながら、同一仕様に基づいてラジアルタービンと
軸流タービンとを設計、製作すると、第１図に示すよう
に、ラジアルタービンロータＲは軸流タービンロータＡ
に較べてディスク部が大きな容積を占め、外径も大きく
なり、慣性モーメントが大きくなるので、加速性能が劣
るという結果になる。
軸流タービンとを設計、製作すると、第１図に示すよう
に、ラジアルタービンロータＲは軸流タービンロータＡ
に較べてディスク部が大きな容積を占め、外径も大きく
なり、慣性モーメントが大きくなるので、加速性能が劣
るという結果になる。
このだめの改良の手段として、ラジアルタービンロータ
をシリコンナイトライド、シリコンカーバイド等のセラ
ミックあるいは複合材料製とし、ディスク部を中空構造
として慣性モーメントの低減を図るようにしたものが提
案されている。
をシリコンナイトライド、シリコンカーバイド等のセラ
ミックあるいは複合材料製とし、ディスク部を中空構造
として慣性モーメントの低減を図るようにしたものが提
案されている。
これを第２図を参照して説明すれば、ラジアルタービン
ロータ１は、ロータ翼部２とディスク部３とからなり、
ディスク部３内に中空部４を有し、ロータ背壁５より突
出する中空の軸部６の端部と、軸７の端部とをカービッ
クカップリング８によシ噛合わせである。
ロータ１は、ロータ翼部２とディスク部３とからなり、
ディスク部３内に中空部４を有し、ロータ背壁５より突
出する中空の軸部６の端部と、軸７の端部とをカービッ
クカップリング８によシ噛合わせである。
そして、軸７にはその中心軸上にめねじ９が形成され、
ロータ１と軸７とをボルト１０により締結しである。
ロータ１と軸７とをボルト１０により締結しである。
即ち、ロータ１と軸７との結合はカービックカップリン
グ８及びボルト１０によシ行なわれ、カービックカップ
リング８は動力伝達及びロータ１と軸７とのセンタリン
グ機能を、ボルト１０はロータ１と軸７とを軸方向に締
付ける機能を、それぞれ分担して果たすようになってい
る。
グ８及びボルト１０によシ行なわれ、カービックカップ
リング８は動力伝達及びロータ１と軸７とのセンタリン
グ機能を、ボルト１０はロータ１と軸７とを軸方向に締
付ける機能を、それぞれ分担して果たすようになってい
る。
かかる構造であれば、ディスク部２が中空であるため、
慣性モーメントが減少するので加速性能が大巾に改善さ
れるのであるが、欠点として、ロータ背壁５の根元部５
ａ応力が過大となり、運転中の遠心応力に対してセラミ
ック材料の強度が不足し、破壊に至りやすいという問題
があった。
慣性モーメントが減少するので加速性能が大巾に改善さ
れるのであるが、欠点として、ロータ背壁５の根元部５
ａ応力が過大となり、運転中の遠心応力に対してセラミ
ック材料の強度が不足し、破壊に至りやすいという問題
があった。
本発明はこのような実状に鑑みてなされたもので、ラジ
アルタービンロータのディスク部の軸芯に筒軸部を設け
て該筒軸部との間を中空に形成すると共に、該中空部内
に複数の補強用リブを放射状に設けることにより、慣性
モーメントを低減して加速性能を改善し、且つ背壁根元
部の応力を低減して耐遠心応力強度を向上させたもので
ある。
アルタービンロータのディスク部の軸芯に筒軸部を設け
て該筒軸部との間を中空に形成すると共に、該中空部内
に複数の補強用リブを放射状に設けることにより、慣性
モーメントを低減して加速性能を改善し、且つ背壁根元
部の応力を低減して耐遠心応力強度を向上させたもので
ある。
以下に本発明を第３図及び第４図に示す一実施例に従っ
て説明する。
て説明する。
ラジアルタービンロータ１１ば、先づ、ロータ翼部１２
と、ディスク部（ロータシュラウド部）１３と、該ディ
スク部１３の前端から該ディスク部１３内に形成した中
空部１４内を軸線に沿って後方へ延びる筒軸部１５と、
該筒軸部１５とディスク部１３との間の中空部１４内に
放射状に設けられる複数個のリブ１６とを射出成形法、
スリップキャスト法、静水圧プレス法等によって一体に
成形してなる。
と、ディスク部（ロータシュラウド部）１３と、該ディ
スク部１３の前端から該ディスク部１３内に形成した中
空部１４内を軸線に沿って後方へ延びる筒軸部１５と、
該筒軸部１５とディスク部１３との間の中空部１４内に
放射状に設けられる複数個のリブ１６とを射出成形法、
スリップキャスト法、静水圧プレス法等によって一体に
成形してなる。
そして、ロータ背壁は、同様な方法によって成形した別
部材の背板１７を、筒軸部１５及びディスク部１３の各
・・メアイ部Ｃ１，Ｃ２にはめあわせて結合しである。
部材の背板１７を、筒軸部１５及びディスク部１３の各
・・メアイ部Ｃ１，Ｃ２にはめあわせて結合しである。
この結合は、未焼結状態、仮焼結後あるいは本焼結後（
反応焼結後あるいは常圧焼結後）に行なう。
反応焼結後あるいは常圧焼結後）に行なう。
例えば、製造原料を金属Ｓｉ（シリコン）とする場合に
は、両者を未焼結状態どうし、あるいは仮焼結体どうし
で組合わせるか、Ｓｉスリップを用いて接着、いわゆる
「のたづけ接着」をした後、Ｎ２雰囲気中の反応焼結処
理によって両者をセラミック化すると共に、両者の化学
的な結合を完成させる。
は、両者を未焼結状態どうし、あるいは仮焼結体どうし
で組合わせるか、Ｓｉスリップを用いて接着、いわゆる
「のたづけ接着」をした後、Ｎ２雰囲気中の反応焼結処
理によって両者をセラミック化すると共に、両者の化学
的な結合を完成させる。
また、Ｓｉ３Ｎ４．ＳｉＣ等のセラミック粉末を用いた
場合には、両者を未焼結状態どうし、あるいは仮焼結体
どうしで類似材のスリップにより「のたづけ接着」した
後、常圧焼結する方法、あるいは両者をそれぞれ常圧焼
結した後、同材料のスリップで接着し、その後焼結結合
する方法を用いて製造することが可能である。
場合には、両者を未焼結状態どうし、あるいは仮焼結体
どうしで類似材のスリップにより「のたづけ接着」した
後、常圧焼結する方法、あるいは両者をそれぞれ常圧焼
結した後、同材料のスリップで接着し、その後焼結結合
する方法を用いて製造することが可能である。
この実施例において、背板１７にはリブ１６によって仕
切られた中空部１４毎に小孔１８が設けられている。
切られた中空部１４毎に小孔１８が設けられている。
これらの小孔１８は、タービンが高温ガス下で運転され
た場合に生じる中空部１４内の空気の圧力上昇を防ぎ、
中空部１４を囲む各部に応力が生じるのを避けるための
ものである。
た場合に生じる中空部１４内の空気の圧力上昇を防ぎ、
中空部１４を囲む各部に応力が生じるのを避けるための
ものである。
尚、この目的のためにはリブ１６によって仕切られた全
ての中空部１４を大気開放構造にすればよいので、例え
ば全てのリブ１６に小孔をあけて中空部１４ど５しを連
通させ、背板１γ等に少なくとも１個の小孔をあけるよ
うにしてもよい。
ての中空部１４を大気開放構造にすればよいので、例え
ば全てのリブ１６に小孔をあけて中空部１４ど５しを連
通させ、背板１γ等に少なくとも１個の小孔をあけるよ
うにしてもよい。
かかるラジアルタービンロータ１１は、その筒軸部１５
の端部を軸７の端部にカービックカップリング８により
噛合わせ、筒軸部１５内を通したボルト１０を軸７のめ
ねじ９に螺合することにより、軸７と結合される。
の端部を軸７の端部にカービックカップリング８により
噛合わせ、筒軸部１５内を通したボルト１０を軸７のめ
ねじ９に螺合することにより、軸７と結合される。
かくして、ディスク部１３内の中空部１４により、慣性
モーメントを従前の中実ロータに較べて低減させ、ター
ビンの加速性能を改善することができると共に、中空部
１４内に設けられた複数の補強用リブ１６により、背板
１７の根元部１７ａの遠心応力を下げることができ、従
って遠心応力がセラミック材料の許容応力（例えばホッ
トプレスで６０〜７０ ｋｇ／ｍｉｈ、常圧焼結で２０
〜３０ｋにｆ／ｍＡ。
モーメントを従前の中実ロータに較べて低減させ、ター
ビンの加速性能を改善することができると共に、中空部
１４内に設けられた複数の補強用リブ１６により、背板
１７の根元部１７ａの遠心応力を下げることができ、従
って遠心応力がセラミック材料の許容応力（例えばホッ
トプレスで６０〜７０ ｋｇ／ｍｉｈ、常圧焼結で２０
〜３０ｋにｆ／ｍＡ。
反応熱績で１２〜３０ｋｇ／ｍＡ）を上回ることによる
タービンの破壊を避けることが可能となる。
タービンの破壊を避けることが可能となる。
また、製造上においても、薄いロータ翼部１２に対して
筒軸部１５及びリブ１６等を含むディスク部１３が過度
に厚くなったり容積が大きくなったりしないので、中実
ロータのように翼部とディスク部との容積差が大きくな
らず、現在の射出成形法、スリップキャスト法、静水圧
成形法等を用いて成形しても割れの発生や低密度及びひ
け巣等の内部欠陥の発生を起こしにくい。
筒軸部１５及びリブ１６等を含むディスク部１３が過度
に厚くなったり容積が大きくなったりしないので、中実
ロータのように翼部とディスク部との容積差が大きくな
らず、現在の射出成形法、スリップキャスト法、静水圧
成形法等を用いて成形しても割れの発生や低密度及びひ
け巣等の内部欠陥の発生を起こしにくい。
さらに、成形時に用いる熱可塑性樹脂、澱粉等の成形剤
の脱脂工程においても、内部における揮発性ガスの圧力
によって生じやすい肉厚部の割れを避けることができる
。
の脱脂工程においても、内部における揮発性ガスの圧力
によって生じやすい肉厚部の割れを避けることができる
。
尚、強度面だけの観点からは、背板１１を除いた形式の
タービンロータも考えられ、運転時にリブ１６によって
生じる風損が大きくなるので、空力性能は多少低下する
が、１回の成形工程で成形でき、背板１７の成形、接合
等の工程を省けるのでコスト面ではかなり有利になる。
タービンロータも考えられ、運転時にリブ１６によって
生じる風損が大きくなるので、空力性能は多少低下する
が、１回の成形工程で成形でき、背板１７の成形、接合
等の工程を省けるのでコスト面ではかなり有利になる。
以上説明したように本発明によれば、ラジアルタービン
ロータの慣性モーメントを低減し得て加速性能を改善す
ることができると共に、強度が向上し遠心応力による破
壊を避けることが可能となる。
ロータの慣性モーメントを低減し得て加速性能を改善す
ることができると共に、強度が向上し遠心応力による破
壊を避けることが可能となる。
第１図はラジアルタービンロータと軸流タービンロータ
を比較する図、第２図はラジアルタービンロータの従来
例を示す縦断側面図、第３図は本発明によるラジアルタ
ービンロータの一実施例を示す縦断側面図、第４図は第
３図のＩＶ−ＩＶ断面図である。 １１・・・ラジアルタービンロータ、１３・・−ディス
ク部、１４・・・中空部、１５・・・筒軸部、１６・−
・リブ、１７・・・背板、１８・・・小孔。
を比較する図、第２図はラジアルタービンロータの従来
例を示す縦断側面図、第３図は本発明によるラジアルタ
ービンロータの一実施例を示す縦断側面図、第４図は第
３図のＩＶ−ＩＶ断面図である。 １１・・・ラジアルタービンロータ、１３・・−ディス
ク部、１４・・・中空部、１５・・・筒軸部、１６・−
・リブ、１７・・・背板、１８・・・小孔。
Claims (1)
- １ セラミックにより形成したラジアルタービンロータ
において、そのディスク部の軸芯に筒軸部を設けて該筒
軸部との間を中空に形成すると共に、該中空部内に複数
の補強用リブを放射状に設けたことを特徴とするラジア
ルタービンロータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9604879A JPS5925083B2 (ja) | 1979-07-30 | 1979-07-30 | ラジアルタ−ビンロ−タ |
| DE19803028558 DE3028558A1 (de) | 1979-07-30 | 1980-07-28 | Rotor fuer eine radialturbine |
| GB8024628A GB2058941A (en) | 1979-07-30 | 1980-07-28 | Radial-flow turbine rotors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9604879A JPS5925083B2 (ja) | 1979-07-30 | 1979-07-30 | ラジアルタ−ビンロ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5620705A JPS5620705A (en) | 1981-02-26 |
| JPS5925083B2 true JPS5925083B2 (ja) | 1984-06-14 |
Family
ID=14154576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9604879A Expired JPS5925083B2 (ja) | 1979-07-30 | 1979-07-30 | ラジアルタ−ビンロ−タ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5925083B2 (ja) |
| DE (1) | DE3028558A1 (ja) |
| GB (1) | GB2058941A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH074792A (ja) * | 1993-06-16 | 1995-01-10 | Matsushita Refrig Co Ltd | 冷蔵庫 |
| US9260971B2 (en) | 2009-10-07 | 2016-02-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Turbine rotor |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60101201A (ja) * | 1983-11-08 | 1985-06-05 | Ngk Spark Plug Co Ltd | タ−ビン軸の接合構造 |
| FR2749038A1 (fr) * | 1996-05-23 | 1997-11-28 | Alsthom Cge Alcatel | Roue de turbine radiale |
| SE525219C2 (sv) | 2003-05-15 | 2004-12-28 | Volvo Lastvagnar Ab | Turboladdarsystem för en förbränningsmotor där båda kompressorstegen är av radialtyp med kompressorhjul försedda med bakåtsvepta blad |
| US7281901B2 (en) * | 2004-12-29 | 2007-10-16 | Caterpillar Inc. | Free-form welded power system component |
| EP1956189A1 (en) * | 2007-02-12 | 2008-08-13 | Daido Castings Co., Ltd. | Turbine wheel for a turbocharger |
| US8672046B2 (en) * | 2011-09-09 | 2014-03-18 | Deere & Company | Disk gang bolt tensioning structure |
| DE102012215895A1 (de) * | 2012-09-07 | 2014-03-13 | Robert Bosch Gmbh | Schaufelrad für eine Strömungsmaschine sowie Verfahren zum Herstellen eines Turbinenrads für eine Strömungsmaschine |
| DE102013221990A1 (de) * | 2013-10-29 | 2015-04-30 | Continental Automotive Gmbh | Aus mehreren Bauteilen zusammengesetztes Verdichterrad |
| CN108138796B (zh) * | 2015-10-02 | 2020-06-05 | 株式会社Ihi | 涡轮以及增压器 |
| DE102016213238A1 (de) * | 2016-07-20 | 2018-01-25 | Man Diesel & Turbo Se | Radialturbinenrotor und Verfahren zum Herstellen desselben |
| DE102016217349A1 (de) | 2016-09-12 | 2018-03-15 | Robert Bosch Gmbh | Laufrad für eine Turbine und Verfahren zur Herstellung eines Laufrads |
| WO2018106539A1 (en) * | 2016-12-05 | 2018-06-14 | Cummins Filtration Ip, Inc. | Separation assembly with a single-piece impulse turbine |
| CN110168198B (zh) | 2017-01-09 | 2022-01-04 | 康明斯滤清系统知识产权公司 | 具有用于提高液压效率的非润湿表面的冲击式涡轮机 |
| WO2018153446A1 (de) * | 2017-02-22 | 2018-08-30 | Zollern Gmbh & Co. Kg | Turbinenrad, insbesondere für einen abgasturbolader |
| WO2019204265A1 (en) | 2018-04-17 | 2019-10-24 | Cummins Filtration Ip, Inc. | Separation assembly with a two-piece impulse turbine |
| US11878347B2 (en) | 2018-12-27 | 2024-01-23 | Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap | Impeller and turbocompressor equipped with such impeller and method for manufacturing such an impeller |
| BE1026931B1 (nl) * | 2018-12-27 | 2020-07-27 | Atlas Copco Airpower Nv | Schoepenrad en turbocompressor uitgerust met dergelijk schoepenrad |
-
1979
- 1979-07-30 JP JP9604879A patent/JPS5925083B2/ja not_active Expired
-
1980
- 1980-07-28 GB GB8024628A patent/GB2058941A/en not_active Withdrawn
- 1980-07-28 DE DE19803028558 patent/DE3028558A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH074792A (ja) * | 1993-06-16 | 1995-01-10 | Matsushita Refrig Co Ltd | 冷蔵庫 |
| US9260971B2 (en) | 2009-10-07 | 2016-02-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Turbine rotor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5620705A (en) | 1981-02-26 |
| DE3028558A1 (de) | 1981-02-19 |
| GB2058941A (en) | 1981-04-15 |
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