JPS6350606A

JPS6350606A - タ−ビン車室

Info

Publication number: JPS6350606A
Application number: JP19484786A
Authority: JP
Inventors: Jiyunsuke Okamura; 岡村　淳輔; Shojiro Sato; 佐藤　昭二郎
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1986-08-20
Filing date: 1986-08-20
Publication date: 1988-03-03

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。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は小形排気タービン過給機（ラジアルタービンを
使用しタービンノズル羽根を有しないターボ機械）に用
いるタービン車室に関するものでおる。

［従来の技術］この種タービン車室においては、従来より過給機の低速
性能の向上を図るために、ガス通路となるスクロール部
を仕切板にて軸受側とガス出口側とに分割し、動圧を利
用する考え方が採用されている。

従来の仕切板により軸受側スクロールとガス出口側スク
ロールに分けたタービン車室ては、第１図に示す如くタ
ービン車室１のガス導入通路となるスクロールが、仕切
板２により軸受側スクロール３ａとガス出自側スクロー
ル３ｂとに分けられた構成において、第７図に示す如く
、スクロール３ａと３ｂの各舌部４ａと４ｂが周方向の
同一位置に配置された構成としておる。

今、上記舌部４ａと４１）が周方向角度θ＝０度の位置
にあるとすると、周方向の１個所に舌部がおる構成のた
め、舌部の後流がタービン翼車ブレード５の１回転に１
回だけ生じ、又、第５図の如く、舌部４の存在により後
流のガス圧力の不均一を生じ、これがタービン翼車ブレ
ード５を加振する原因となっている。第４図Ｃの実線は
舌部４後流のガス不均一の場合を示すもので、このガス
圧力不均一の結果、第４図Ｂに示す如く、タービン翼車
ブレード５は振動する。これが更に、ｆ＝ｎＮになると
、第６図に示す如く、ｆ・ｎＮの点Ｐで共振して振幅が
大きくなる。

ここで、Ｎ；タービン回転数ｆ：タービン翼車ブレード５の固有振動数ｎ；整数でブレード共振応力を過大ならしめるものである。

今、０＝４とすると、第４図Ｂに示すようにタービン翼
車ブレード５は１回転中に４往復（騒動することになる
。一方、ブレード外周のガス圧力ｐは、第４図Ｃに示す
ように舌部４後流による圧力不拘−分Δｐだけ他の場所
の圧力ｐよりも低くなっているので、これが、ブレード
５の戻り行程を加速しており、１回転４往復中１回だけ
加速され、また、次の回転で繰り返していることになる
。

従来は、かかる点を考慮して、 ■　タービンの使用回転数範囲を制限してｆ＝ｎＮの点
を避けて使用する方法、 ■　舌部３の位置をタービン翼車外径から遠ざけ、ター
ビン翼車ブレード５への影響を低減させる方法、 ■　タービン翼車ブレード５の固有振動数ｆを増加させ
るとか、ブレード５を頑丈にするとか、ブレード高さを
減らすとかの方法、等により振動応力を許容値以下にあ
ざまるように配慮している。

［発明が解決しようとする問題点］ところが、前記した従来の■の方法では、使用時に不便
であること、■の方法では、タービン車室が大型になり
且つヰ能が低下すること、■の方法では、性能低下、容
量減少等をもたらすこと、等、いずれの方法も欠点を有
していた。

そこで、本発明は、かかる従来方式の如き配慮を不要に
し、ｆ＝ｎＮでもタービン翼車ブレードの振動応力が過
大となることを避けるようにしたタービン車室を提供し
ようとするものでおる。

［問題点を解決するための手段］本発明は、上記目的を達成するために、仕切仮により軸
受側とガス出口側の２つのスクロールに分けたタービン
車室において、上記２つのスクロールの各舌部を周方向
にずらして配置し、且つ上記２つの舌部のずれ角を、タ
ービン回転数Ｎの整数ｎ倍とタービン翼車ブレードの固
有振動数ｆが一致する（　ｆ＝ｎＮ　）点でほぼπ／ｎ
とした構成とする。

［作　　用］１つの舌部の場合、タービン翼車ブレードは１回転中に
整数ｎの数だけ往復移動するが、２つの舌部がほぼπ／
ｎだけずらしであるため、１つの舌部の後流の波形に対
し他の舌部の後流の波形が逆位相となり、互に打消し合
って振動の振幅を小さくおさえることができる。

［実　施　例］以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第３図に示す如く、ノズル羽根を有していな
いで仕切板２によりスクロール部を軸受側スクロール３
ａとガス出口側スクロール３ｂに分割したタービン車室
１において、軸受側スクロール３ａの舌部４ａと、ガス
出口側スクロール３ｂの舌部４ｂとを周方向に互にずら
して配置する。

すなわち、舌部４ａを第２図に示す如く、スクロール周
方向の角度θの基点（θ＝Ｏ度）となる位置に設けると
す゛ると、θ＝Ｏ度位置から角度θ、ずれた位置に舌部
４ｂを設けて、舌部４ａと４ｂの間隔を角度θ、とし、
且つ上記舌部４ａと４ｂ間の角度θ、を、タービン回転
数の整数倍ｎＮとタービン翼車ブレード５の固有撮動数
ｆとが一致する（ｆ＝ｎＮ）条件において６１＝π／ｎ
とする。６は軸受車室、７はガス出口でおる。

上記整数０を前記したようにｎ＝４とすると、上記舌部
４ａと４ｂ間の角度０１　は、θ、＝π／４＝４５度だ
けずらすようにする。

軸受側スクロール３ａの舌部４ａについては、前記した
ように、ｎ＝４とした場合は第４図Ｂに示す如く、θ＝
Ｏ度を基点としてタービン翼車ブレード５はｆ＝４Ｎの
下で１回転中に４往復振動し、又、ガスの圧力分布は、
θ＝Ｏ度で舌部４ａの後流のガス圧力の不均一が生じ、
第４図Ｃに実線で示す如く舌部４ａの後流による圧力不
拘−分Δｐだけ他の場所のガス圧力ｐよりも低くなりタ
ービン翼車ブレード５を加振するが、本発明では、ｆ＝
ｎＮの下で第４図Ｃに示す如き上記舌部４ａのθ＝Ｏ度
を基点とした実線の波形と同じ波形をθ、＝４５度ずら
して第４図Ｃに破線で示す如く舌部４ｂの後流で付加さ
せるので、タービン翼車ブレード５には、第４図Ａに示
す如き逆位相の振幅曲線が舌部４ｂの後流により与えら
れる。すなわち、舌部４ａの後流によりタービン翼車ブ
レード５に加わる加振力に対し、舌部４ｂの後流により
タービン翼車ブレード５に加わる加振力が互に逆位相と
なり、第４図Ｂの登り坂行程を第４図Ａの下り坂行程で
引き戻す作用をさせることができて振動を打ち消し合う
ようになり、第４図Ｂ、第４図Ａにおける振幅±Ｏの水
平線に平行となる。

なあ、上記実施例では、舌部４ａと４ｂの配置位置をず
らす角度θ、をθ、−π／ｎとする場合を示したが、こ
れに限定されるものではなく、最大ブレード共娠応力を
低下させたときに別の整数（ｎ＋１　）における共振応
力が万一過大となる場合も考慮してθ、出π／ｎとする
ことは勿論でおる。

［発明の効果］以上述べた如く、本発明のタービン車室によれば、２つ
のスクロールの舌部を互に周方向にずらして配置し、且
つ１つの舌部の後流がタービン翼車ブレードを加振して
いるのに対し、この力旧辰力を打ち消すように同じエネ
ルギー母の後流を他の１つの舌部により逆位相で与える
ように上記２つの舌部の間隔（周方向のずれ角度）を定
めた構成としであるので、タービン回転数の整数倍ｎＮ
とタービン翼車ブレードの固有ｊ辰動数ｆとが一致（ｆ
＝ｎＮ）　シて共（辰する条件の下でタービン翼車ブレ
ードの撮動をおさえて運転することかでき、従来方式の
欠点である性能低下等の不具合なしに過給機の適用範囲
を拡大することができる、という優れた効果を奏し得る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のタービン車室の部分を示す断面図、第
２図は第１図の■−■断面図、第３図は第２図の■矢視
図、第４図Ａ、Ｂは舌部のの後流によるタービン翼車ブ
レードの振動振幅を示す図、第４図Ｃは舌部の後流のガ
ス圧力分布を示す図、第５図はスクロールの舌部後流の
ガス圧力分布を示す説明図、第６図はタービン回転数と
タービン翼車ブレードの固有振動の関係を示す図、第７
図は従来のタービン車室で第２図に対応させた断面図で
ある。１・・・タービン車室、２・・・仕切板、３ａ、３ｂ・
・・スクロール、４．４ａ、　４ｂ・・・舌部、５・・
・タービン翼車ブレード。

Claims

【特許請求の範囲】

１）ガス通路となるスクロールを仕切板により軸受側ス
クロールとガス出口側スクロールに分けた小形排気ター
ビン過給機のタービン車室において、上記各スクロール
の舌部を周方向に互にずらして配置し、且つタービン回
転数Ｎの整数ｎ倍とタービン翼車ブレードの固有振動数
ｆとが一致する（ｆ＝ｎＮ）点において上記２つの舌部
の周方向のずれ角をほぼπ／ｎとしたことを特徴とする
タービン車室。