JP2014506974A - タービンホイール、タービンおよびその使用 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
であることが分かる。しかしながら、圧力比が1.2未満に落ちるやいなや、タービンの正規化全圧−静圧効率が0.6未満の値に急激に低下する。このような傾向は、現在市場に存在する全てのラジアルタービンおよび混流式タービンに共通している。正規化全圧−静圧効率が0.6未満であるタービンは、エネルギー回収用途での使用に適さないので、既存のタービンは、低圧力比でのターボコンパウンディングでの使用には適していない。
で高効率で動作することができる。タービンマップのこのような低圧力比領域では、標準的なターボチャージャータービンの効率は大きく低下する。これは図3に示されている。(高い速度比に対応する)低い圧力比では、標準的なタービンは適切な応答を提供することができず、正規化全圧−静圧効率が0.8を下回る。対照的に、タービンマップのこのような領域において、本明細書で提案される高性能低圧力タービンは、より高い正規化全圧−静圧効率を獲得することに成功している。少なくとも特定の実施形態では、正規化効率が0.9を上回る。
・低エネルギー含量排気ガスから相当量の出力を引き出す性能。
・自動車、航空宇宙、海洋、発電システム、および他の適切なエネルギー回収用途などの様々な用途への適応性。
・我々のコンセプトを「ボルトで留める(bolt-on)」ことができるので、現在の技術への改良策を開拓する可能性がある。理想的には、エンジンプログラムの初期ステージでこのシステムが考慮されてもよい。
・「より電気的な」パワートレインに本発明を統合する可能性がある。パワートレインで、回収された余分なエネルギーが電気エネルギーに変換され、他のシステム(補助装置、過給など)で利用可能となる。
・用途により必要とされる、より高い出力定格へのアップスケールの可能性(本システムは、重いエンジンの小型化と電気システム、発電機/バッテリの限界に起因して、低動力回収定格に限定される)。
で満足される必要がある。
R1:ロータシュラウド直径(前縁)
R2:ロータハブ直径(前縁)
R3:ロータハブ直径(後縁)
R4:ロータシュラウド直径(後縁)
を維持することによって、ゼロ翼角度制限を克服することができる。これに加えて、ラジアルタービンでは、シュラウド入口半径(R1)がハブ入口半径(R2)と等しい、すなわちR1=R2である。しかしながら、ラジアルタービンまたは混流式タービンのいずれが設計されているかとは関係なく、プロシージャは変化しない。
Claims (17)
- 低圧力比用途のタービンホイールであって、
ホイールの入口面積(A1)に対するホイールの出口面積(A2)の比が約0.4未満であることを特徴とするタービンホイール。 - A2/A1の比が約0.3から約0.4の間であることを特徴とする請求項1に記載のタービンホイール。
- 出口近傍の翼の先端の半径に対する出口近傍の翼の根本の半径の比が約0.7未満であることを特徴とする請求項1または2に記載のタービンホイール。
- 出口近傍の翼の先端の半径に対する出口近傍の翼の根本の半径の比が、約0.2から約0.7の間であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のタービンホイール。
- 入口近傍の翼の先端の半径に対する出口近傍の翼の先端の半径の比が約1.0未満であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のタービンホイール。
- 入口近傍の翼の先端の半径に対する出口近傍の翼の先端の半径の比が、約0.6から約0.9の間であることを特徴とすることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のタービンホイール。
- 出口相対流れ角度が約−55°未満であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のタービンホイール。
- 出口相対流れ角度が約−41°から約−55°の間であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のタービンホイール。
- ラジアルフロータービンホイールであることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載のタービンホイール。
- 混流式タービンホイールであることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載のタービンホイール。
- 請求項1ないし10のいずれかに記載のタービンホイールを備え、
前記タービンホイールを少なくとも部分的に覆ってタービンの入口および出口を画成するシュラウドをさらに備えるタービン。 - シュラウドにより画成される出口の半径(R4)に対する、出口近傍のタービンホイールのハブの半径(R3)の比が約0.7未満であり、選択的には約0.2から約0.7の間であることを特徴とする請求項11に記載のタービン。
- シュラウドにより画成される入口の半径(R1)に対する、シュラウドにより画成される出口の半径(R4)の比が約1.0未満であり、選択的には約0.6から約0.9の間であることを特徴とする請求項11または12に記載のタービン。
- 請求項11ないし13のいずれかに記載のタービンを備えるターボコンパウンドユニット。
- 請求項11ないし13のいずれかに記載のタービンを備えるか、または請求項13に記載のターボコンパウンドユニットを備える排気システム。
- 約1.2未満の圧力比を持つ流れの中での、請求項1ないし10のいずれかに記載のタービンホイールの使用。
- 圧力比が約1.02から約1.2の間である、請求項16に記載のタービンホイールの使用。
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