JPS60184906A - タ−ビンハウジング - Google Patents
タ−ビンハウジングInfo
- Publication number
- JPS60184906A JPS60184906A JP4040084A JP4040084A JPS60184906A JP S60184906 A JPS60184906 A JP S60184906A JP 4040084 A JP4040084 A JP 4040084A JP 4040084 A JP4040084 A JP 4040084A JP S60184906 A JPS60184906 A JP S60184906A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turbine
- rotor
- shroud member
- shroud
- turbine housing
- 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.)
- Pending
Links
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
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
- F01D11/14—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
- F01D11/16—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing by self-adjusting means
- F01D11/18—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing by self-adjusting means using stator or rotor components with predetermined thermal response, e.g. selective insulation, thermal inertia, differential expansion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明はタービンハウジングに関し、特にセラミックス
のラジアルタービンロータを有するターボチャージャな
どのタービンハウジングに関する。
のラジアルタービンロータを有するターボチャージャな
どのタービンハウジングに関する。
第１図は従来のこの種のタービンロータトソのタービン
ハウジングを示し、ここで、１はタービン軸２と一体に
形成されたタービンロータであわ、３はスクロール部４
およびシュラウド部５が形成されているタービンハウジ
ングである。しかして、ターボチャージャなどにあって
は、加速性能の向上を図るために、タービンロータ１お
よびタービン軸２は、金属に比して比重が小さい窒化珪
素などのセラミック材料によって作製されており、一方
タービンハウジング３の方には一般の場合鋳鉄材料が使
用されている（特開昭５６−４４４２６号参照）０ なお、タービン軸２には図示しない圧縮機インペラが取
付けられるように構成されており、軸２は軸受６を介し
てペアリングツ・ウジング７に枢支されている。８は軸
シール、９はタービンハウジング３とペアリングツ・ウ
ジ／グアとの間に挾持される遮熱板であり、この遮熱板
９によりベアリングハウジング７を高温から保護してい
る。
ハウジングを示し、ここで、１はタービン軸２と一体に
形成されたタービンロータであわ、３はスクロール部４
およびシュラウド部５が形成されているタービンハウジ
ングである。しかして、ターボチャージャなどにあって
は、加速性能の向上を図るために、タービンロータ１お
よびタービン軸２は、金属に比して比重が小さい窒化珪
素などのセラミック材料によって作製されており、一方
タービンハウジング３の方には一般の場合鋳鉄材料が使
用されている（特開昭５６−４４４２６号参照）０ なお、タービン軸２には図示しない圧縮機インペラが取
付けられるように構成されており、軸２は軸受６を介し
てペアリングツ・ウジング７に枢支されている。８は軸
シール、９はタービンハウジング３とペアリングツ・ウ
ジ／グアとの間に挾持される遮熱板であり、この遮熱板
９によりベアリングハウジング７を高温から保護してい
る。
１０はハウジング３および７と遮熱板９とを組合せだ状
態に保持させるリテーナリングト、１１および１２はそ
れぞれ固定用のボルトおよびナツト、１３はガスの流入
口である０ このように構成されたタービンにあっては、ガスが流入
口１３からスクロール４を介してロータ１の動翼ＩＡ間
に導かれることによってロータ１を高速回転させ、仕事
を終えたガスは排出口１４から外部に排出される０ しかしながら、このような従来のタービンハウジングで
は、タービンロータ１がセラミックスであるのに対して
一般的には鋳鉄製であるために、セラミックスと鋳鉄と
の間の膨張係数の差異から、運転中に動１１１１Ａとタ
ービンシュラウド部５との間のクリアランスが双方とも
金属製とした場合に比して増大され、タービン効率の低
下をきたす０しかして、このような傾向は、動３１１１
Ａの翼端がタービン軸２の軸心と平行に近づく排出口１
４近傍の部分、すなわち、本図では区間りで示したよう
な範囲において特に著しく、そのラジアルクリアランス
ΔＲが増大する０ 〔目的及び構成〕 本発明の目的は、このような従来の問題点の解決を図る
だめに、タービンハウジングのシュラウド形成部分に、
タービンロータと同質若しくは熱膨張率がほぼ同等の種
類のセラミック製シュラウド部材を内股し７、ロータお
よびシュラウド部材の双方が同様な熱膨張をなすことに
よシ相互間のクリアランスの増大が防止できるタービン
・・ウジングを提供することにある。
態に保持させるリテーナリングト、１１および１２はそ
れぞれ固定用のボルトおよびナツト、１３はガスの流入
口である０ このように構成されたタービンにあっては、ガスが流入
口１３からスクロール４を介してロータ１の動翼ＩＡ間
に導かれることによってロータ１を高速回転させ、仕事
を終えたガスは排出口１４から外部に排出される０ しかしながら、このような従来のタービンハウジングで
は、タービンロータ１がセラミックスであるのに対して
一般的には鋳鉄製であるために、セラミックスと鋳鉄と
の間の膨張係数の差異から、運転中に動１１１１Ａとタ
ービンシュラウド部５との間のクリアランスが双方とも
金属製とした場合に比して増大され、タービン効率の低
下をきたす０しかして、このような傾向は、動３１１１
Ａの翼端がタービン軸２の軸心と平行に近づく排出口１
４近傍の部分、すなわち、本図では区間りで示したよう
な範囲において特に著しく、そのラジアルクリアランス
ΔＲが増大する０ 〔目的及び構成〕 本発明の目的は、このような従来の問題点の解決を図る
だめに、タービンハウジングのシュラウド形成部分に、
タービンロータと同質若しくは熱膨張率がほぼ同等の種
類のセラミック製シュラウド部材を内股し７、ロータお
よびシュラウド部材の双方が同様な熱膨張をなすことに
よシ相互間のクリアランスの増大が防止できるタービン
・・ウジングを提供することにある。
以下に、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
ここで、３０はタービンハウジング、３１Ｂ（−のシュ
ラウド部５の排出口１４寄りに内設したシュラウド部材
である０本例ではシュラウド部材３１をロータ１と同質
の材料若しくは熱膨張係数がほぼ同等のセラミックスで
形成し、その円環状とした部材３１の内周面３１Ａによ
りシュラウド部５の連続した面が形成されるようにする
０ 更ニ、一方のタービンハウジング３０にはシュラウド部
材３１を装着するだめの嵌合溝３２を形設し、との嵌合
溝３２には小径部３２Ａと大径部３２Ｂとの二段に内聞
面が形成されるようになして、小径部３２Ａ Ｋおける
内周面とシュラウド部材３１の外周面３１Ｂとの間には
環状のすき間３３が保持されるようにする。
ラウド部５の排出口１４寄りに内設したシュラウド部材
である０本例ではシュラウド部材３１をロータ１と同質
の材料若しくは熱膨張係数がほぼ同等のセラミックスで
形成し、その円環状とした部材３１の内周面３１Ａによ
りシュラウド部５の連続した面が形成されるようにする
０ 更ニ、一方のタービンハウジング３０にはシュラウド部
材３１を装着するだめの嵌合溝３２を形設し、との嵌合
溝３２には小径部３２Ａと大径部３２Ｂとの二段に内聞
面が形成されるようになして、小径部３２Ａ Ｋおける
内周面とシュラウド部材３１の外周面３１Ｂとの間には
環状のすき間３３が保持されるようにする。
３４は金属製のリテーナリングであり、リテーナリング
３４を溝３２の大径部３２Ｂに嵌装することによりリテ
ーナリング３４に設けたつば部３４Ａをシュラウド部材
３１の外周面３１Ｂに嵌合させ、つば部３４Ａの有する
弾力により部材３１を弾性支持させる。
３４を溝３２の大径部３２Ｂに嵌装することによりリテ
ーナリング３４に設けたつば部３４Ａをシュラウド部材
３１の外周面３１Ｂに嵌合させ、つば部３４Ａの有する
弾力により部材３１を弾性支持させる。
このために、つば部３４Ａは第３図に示すように、局方
向にわたり等分に配置された切れ目３４Ｂを有す。また
、リテーナリング３４はその内周面３４０をシュラウド
部材３１の内周面３１Ａとほぼ一致させるようにしてお
く。
向にわたり等分に配置された切れ目３４Ｂを有す。また
、リテーナリング３４はその内周面３４０をシュラウド
部材３１の内周面３１Ａとほぼ一致させるようにしてお
く。
なお、高温雰囲気では金属製のリテーナリング３４の方
がセラミック製シュラウド部材３１より熱膨張が大きい
ことから、弾性支持に緩みが生じる虞がある。そこで、
常温時にあらかじめつば部３４Ａを弾性変形させておき
、高温雰囲気にあっても緩みが生じないようにしておく
ことによって、シュラウド部材３１をロータ１と同心に
保持することができる。
がセラミック製シュラウド部材３１より熱膨張が大きい
ことから、弾性支持に緩みが生じる虞がある。そこで、
常温時にあらかじめつば部３４Ａを弾性変形させておき
、高温雰囲気にあっても緩みが生じないようにしておく
ことによって、シュラウド部材３１をロータ１と同心に
保持することができる。
このように構成したタービンハウジング３０にあっては
、上述したようにシュラウド部材３１がリテーナリング
３４によって弾性支持された状態に保たれており、しか
も部材３１がロータ１と同等の熱膨張率を有しているの
で、第１図で示したように最もクリアランスΔＲが増大
しやすい範囲りでの増大傾向が抑制され、タービン効率
の低下を防止することができる。
、上述したようにシュラウド部材３１がリテーナリング
３４によって弾性支持された状態に保たれており、しか
も部材３１がロータ１と同等の熱膨張率を有しているの
で、第１図で示したように最もクリアランスΔＲが増大
しやすい範囲りでの増大傾向が抑制され、タービン効率
の低下を防止することができる。
第４図は本発明の他の実施例を示す。本例はセラミック
製シュラウド部材４１の内聞面４１Ａによりシュラウド
部５がほぼ全面的に形成されるようにしたものである。
製シュラウド部材４１の内聞面４１Ａによりシュラウド
部５がほぼ全面的に形成されるようにしたものである。
したがって、リテーナリング４４およびハウジング４０
に形設する嵌合溝４２もシュラウド部材４１に対応した
形状とするが、その基本的な構成については第２図の例
と同様とする。
に形設する嵌合溝４２もシュラウド部材４１に対応した
形状とするが、その基本的な構成については第２図の例
と同様とする。
このように構成することにより、タービンシュラウド部
５の全面にわたり、ロータ動翼ＩＡとの間のクリアラン
スの増大を抑止することができる。
５の全面にわたり、ロータ動翼ＩＡとの間のクリアラン
スの増大を抑止することができる。
なお、シュラウド部材４１の内周面４１Ａをシュラウド
部５のどの範囲までとするか、あるいは第２図に示しだ
ような形態とするかは、設定対象であるタービンハウジ
ングや用途目的に応じて決定すタービンハウジングのタ
ービンシュラウド形成部分の少なくとも排出口寄りの部
分に、タービンロータと同質若しくは熱膨張率がほぼ同
等の種類のセラミックによシ上記のシュラウド部形状に
合わせて形成した環状のシュラウド部材を内装し、この
シュラウド部材をタービンハウジングに嵌装した金属製
リテーナ部材により弾性支持させるようにしたので、従
来のように、セラミック製タービンロータが＠鉄製ター
ビンハウジングに直接収納されている場合、熱膨張の差
のだめにロータ動翼とタービン／ニラウドどの間のすき
間が増大して、タービン効率を低下させたが、そのよう
なことを防止することができ、良好なタービン効率の維
持に貢献することができる。
部５のどの範囲までとするか、あるいは第２図に示しだ
ような形態とするかは、設定対象であるタービンハウジ
ングや用途目的に応じて決定すタービンハウジングのタ
ービンシュラウド形成部分の少なくとも排出口寄りの部
分に、タービンロータと同質若しくは熱膨張率がほぼ同
等の種類のセラミックによシ上記のシュラウド部形状に
合わせて形成した環状のシュラウド部材を内装し、この
シュラウド部材をタービンハウジングに嵌装した金属製
リテーナ部材により弾性支持させるようにしたので、従
来のように、セラミック製タービンロータが＠鉄製ター
ビンハウジングに直接収納されている場合、熱膨張の差
のだめにロータ動翼とタービン／ニラウドどの間のすき
間が増大して、タービン効率を低下させたが、そのよう
なことを防止することができ、良好なタービン効率の維
持に貢献することができる。
第１図は従来のタービンハウジングとこれに収納される
セラミックタービンロータとの関連を示す断面図、 第２図は本発明タービンハウジングの構成をセラミック
タービンロータと共に示す断面図、第３図はそのターピ
ノハウジングに嵌装す・るリテーナリングの正面図、 第４図は本発明タービンハウジングの他の実施例の構成
を示す断面図である。 １ ・タービンロータ、 ＩＡ・・・動翼、 ２・タービン軸、 ３．３０．４’０ タービンハウジング、４−・・スク
ロール、 ５ タービンシュラウド部、 ６ ・軸受、 ７・・・ベアリングハウジング、 ８・・・軸シール、 ９・・遮熱板、 １０・・リテーナプレート、 １１・・ボルト、 １２ ・ナツト、 １３・・流入口、 １４・・排出口、 ３１・・・シュラウド部材、 ３１Ａ・・内周面、 ３１Ｂ ・外周面、 ３２・・・嵌合溝、 ３２Ａ・・・小径部、 ３２Ｂ・・大径部、 ３３ すき間、 ３４・・リテーナリング、 ３４Ａ・つば部、 ３４Ｂ・・切れ目、 ３４Ｇ・・内周面、 ４１ シュラウド部材、 ４１Ａ・・内周面、 ４２・嵌合溝、 ４４・・リテーナリング。 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人 弁理士 谷 義 −
セラミックタービンロータとの関連を示す断面図、 第２図は本発明タービンハウジングの構成をセラミック
タービンロータと共に示す断面図、第３図はそのターピ
ノハウジングに嵌装す・るリテーナリングの正面図、 第４図は本発明タービンハウジングの他の実施例の構成
を示す断面図である。 １ ・タービンロータ、 ＩＡ・・・動翼、 ２・タービン軸、 ３．３０．４’０ タービンハウジング、４−・・スク
ロール、 ５ タービンシュラウド部、 ６ ・軸受、 ７・・・ベアリングハウジング、 ８・・・軸シール、 ９・・遮熱板、 １０・・リテーナプレート、 １１・・ボルト、 １２ ・ナツト、 １３・・流入口、 １４・・排出口、 ３１・・・シュラウド部材、 ３１Ａ・・内周面、 ３１Ｂ ・外周面、 ３２・・・嵌合溝、 ３２Ａ・・・小径部、 ３２Ｂ・・大径部、 ３３ すき間、 ３４・・リテーナリング、 ３４Ａ・つば部、 ３４Ｂ・・切れ目、 ３４Ｇ・・内周面、 ４１ シュラウド部材、 ４１Ａ・・内周面、 ４２・嵌合溝、 ４４・・リテーナリング。 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人 弁理士 谷 義 −
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 セラミック製のラジアル型タービンロータｔ［蔵し、タ
ービンシュラウドから排出口にいたる流路が形成される
鉄系材料のタービンハウジングにおいて、前記流路に沿
って前記タービンシュラウドの少なくとも前記排出口寄
りの部分に１前記タービンロータの熱膨張率とほぼ等し
い熱膨張率を持つセラミック材料により形成した環状部
材を設け、該環状部材の内周面を前記流路と一致させる
ようになして、該環状部材を、同心の金属製リテーナリ
ングにより前記タービンハウジングに弾性支持させるよ
うにしたことを特徴とするタービンハウジング。 （以下余白）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4040084A JPS60184906A (ja) | 1984-03-05 | 1984-03-05 | タ−ビンハウジング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4040084A JPS60184906A (ja) | 1984-03-05 | 1984-03-05 | タ−ビンハウジング |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60184906A true JPS60184906A (ja) | 1985-09-20 |
Family
ID=12579605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4040084A Pending JPS60184906A (ja) | 1984-03-05 | 1984-03-05 | タ−ビンハウジング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60184906A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120017598A1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-26 | Icr Turbine Engine Corporation | Metallic ceramic spool for a gas turbine engine |
| JP2014092132A (ja) * | 2012-11-06 | 2014-05-19 | Toyota Motor Corp | ターボチャージャ |
| US9051873B2 (en) | 2011-05-20 | 2015-06-09 | Icr Turbine Engine Corporation | Ceramic-to-metal turbine shaft attachment |
| US20160090904A1 (en) * | 2014-09-26 | 2016-03-31 | Hyundai Motor Company | Sealing-coupled apparatus of turbocharger |
| US10094288B2 (en) | 2012-07-24 | 2018-10-09 | Icr Turbine Engine Corporation | Ceramic-to-metal turbine volute attachment for a gas turbine engine |
-
1984
- 1984-03-05 JP JP4040084A patent/JPS60184906A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120017598A1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-26 | Icr Turbine Engine Corporation | Metallic ceramic spool for a gas turbine engine |
| US8984895B2 (en) * | 2010-07-09 | 2015-03-24 | Icr Turbine Engine Corporation | Metallic ceramic spool for a gas turbine engine |
| US9051873B2 (en) | 2011-05-20 | 2015-06-09 | Icr Turbine Engine Corporation | Ceramic-to-metal turbine shaft attachment |
| US10094288B2 (en) | 2012-07-24 | 2018-10-09 | Icr Turbine Engine Corporation | Ceramic-to-metal turbine volute attachment for a gas turbine engine |
| JP2014092132A (ja) * | 2012-11-06 | 2014-05-19 | Toyota Motor Corp | ターボチャージャ |
| US20160090904A1 (en) * | 2014-09-26 | 2016-03-31 | Hyundai Motor Company | Sealing-coupled apparatus of turbocharger |
| US9777621B2 (en) * | 2014-09-26 | 2017-10-03 | Hyundai Motor Company | Sealing-coupled apparatus of turbocharger |
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