JPH05195709A - 軸流タービン - Google Patents

軸流タービン

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JPH05195709A
JPH05195709A JP4249096A JP24909692A JPH05195709A JP H05195709 A JPH05195709 A JP H05195709A JP 4249096 A JP4249096 A JP 4249096A JP 24909692 A JP24909692 A JP 24909692A JP H05195709 A JPH05195709 A JP H05195709A
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JP
Japan
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guide vanes
variable guide
variable
pitch
vanes
Prior art date
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Pending
Application number
JP4249096A
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English (en)
Inventor
Jozef Baets
ベーツ ヨーゼフ
Peter Elvekjaer
エルヴェクイェール ペーター
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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Publication date
Application filed by ABB Asea Brown Boveri Ltd, Asea Brown Boveri AB filed Critical ABB Asea Brown Boveri Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/16—Stators
    • F03B3/18—Stator blades; Guide conduits or vanes, e.g. adjustable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • 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
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/162—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可変案内羽根に作用する流動力を減少させ、
ひいては所要の調整力を減少させうるような手段を提供
する。 【構成】 少なくとも１列の可変案内羽根８と少なくと
も１列の回転羽根５とを有する軸流タービンにおいて、
可変案内羽根８の上流側に固定案内羽根ゲートが配置さ
れており、前記可変案内羽根８における翼弦長Ｓとピッ
チＴとの比Ｓ／Ｔが、固定案内羽根１３における翼弦長
ＳとピッチＴとの比Ｓ／Ｔよりも著しく小さくなるよう
に構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも１列の可変
案内羽根と少なくとも１列の回転羽根とを有する軸流タ
ービンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】前記形式の軸流タービンは例えば排ガス
ターボチャージャにおいて既に公知である。圧縮機にお
ける案内羽根調整以外に、タービンにおいても加速特性
及びトルク特性を改善するための制御干渉手段として案
内羽根の調整を採用することが可能である。このための
１例が欧州特許出願公開第２５３２３４号明細書に開示
されている。この場合はタービンの可変案内羽根によっ
て、所定の通過流量に対してより大きな圧力勾配を発生
させようとするものである。これによってタービン出
力、タービン回転数、ひいてはチャージ圧が高められ
る。可変案内羽根が「高熱」運転中にロックしないよう
にするために、該可変案内羽根は原則として適当な遊び
をもって組付けられねばならない。特に閉じる方向に回
動した状態において可変案内羽根の頭部と尾部における
分割流はタービン通路内の主流に対して著しく妨害作用
を及ぼす。そればかりか可変案内羽根に対しては大きな
流体力が軸方向と周方向に作用するので、調整軸にかか
る負荷を軽減するために羽根は頭部においても尾部にお
いても共にしばしば緊締されねばならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、公知
技術の欠点を回避することは元よりのこと、冒頭に述べ
た形式の軸流タービンを改良して、可変案内羽根に作用
する流動力を減少させ、ひいては所要の調整力を減少さ
せうるような手段を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の構成手段は、可変案内羽根の上流側に固定案内羽根
ゲートが配置されており、前記可変案内羽根における翼
弦長（Ｓ）とピッチ（Ｔ）との比（Ｓ／Ｔ）が、固定案
内羽根における翼弦長とピッチとの比（Ｓ／Ｔ）よりも
著しく小さい点にある。
【０００５】本発明では、可変案内羽根における翼弦長
とピッチとの比（Ｓ／Ｔ）が、固定案内羽根における翼
弦長とピッチとの比（Ｓ／Ｔ）の約半分であり、かつ、
可変案内羽根が、固定案内羽根に少なくともほぼ等しい
翼弦長を有しているのが、有利である。
【０００６】固定案内羽根ゲートの固定案内羽根が、低
廉な大量生産部品から成り、かつ該固定案内羽根のピッ
チ比がそれぞれ全負荷を考慮して最適化されていること
を前提条件とすれば、本発明の利点は殊に、固定案内羽
根の枚数に対比してほぼ半分の枚数の可変案内羽根を設
ければよい点にある。それのみならず可変案内羽根では
流れの変向度が弱いことに基づいて、該可変案内羽根に
作用する力は僅かであり、その結果、調整装置を頑丈に
構成する必要がなくなるので、その構造が単純かつ低廉
になる。
【０００７】可変案内羽根は、対称的な翼断面形をもっ
た直線的な翼型中心線を有しているのが有利である。こ
の構成手段によって、このような可変案内羽根ゲートの
すでに公知の特性を、作動媒体流入時の耐損傷性に関し
て損失なく変向ガイドするために活用することが可能に
なる。
【０００８】可変案内羽根は、羽根入口縁の区域では半
径方向に円錐形状に延びているのが有利である。この円
錐角は、最大マッハ数を考慮に入れて選定されねばなら
ない。この手段によって羽根入口の翼型前縁部において
圧縮衝撃波を避けることが可能になる。
【０００９】
【実施例】次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説す
る。
【００１０】但し図面では、本発明を理解する上で重要
なエレメントだけが図示されているに過ぎない。排ガス
ターボチャージャタービン中、圧縮機部分、ケーシン
グ、ロータ並びに支承装置などは図示を省かれている。
作動媒体の流動方向は矢印で示されている。
【００１１】図１において概略的に示したガスタービン
では、作動媒体の通流する通路１を形成する周壁は第１
に内部ハブ２によって、第２に外側の羽根支持体３によ
って制限されている。該羽根支持体は適当な形式でケー
シング４内に懸架されている。回転羽根５の作用領域で
は前記通路１は内側ではロータディスク６によって、ま
た外側ではカバー７によって制限されている。
【００１２】可変案内羽根８はそれぞれ調整軸９と一体
に構成されているのが有利である。調整軸９はブシュ１
０内に軸支されており、該ブシュはケーシング４と羽根
支持体３とを貫通している。調整軸９は、前記ブシュ１
０から突出した端部で旋回レバー１１と結合されてい
る。該旋回レバー１１はピン１２を介して調整リング
（図示せず）と連結されている。
【００１３】可変案内羽根ゲートの上流側には慣用の固
定案内羽根ゲートが配置されている。該固定案内羽根ゲ
ートの固定案内羽根１３は羽根枚数及び翼弦長Ｓとピッ
チＴとの比（Ｓ／Ｔ）に関して流動技術的に全負荷に関
して最適になるように設計されている。固定案内羽根１
３は流れに予旋回を与えるので、後続の可変案内羽根ゲ
ートでは殆ど変向作用は行なわれない。
【００１４】可変案内羽根８は、固定案内羽根１３とほ
ぼ等しい翼弦長Ｓを有している。可変案内羽根８は、変
向作用が極めて弱いことに基づいて可変案内羽根ゲート
ではほぼ２倍のピッチＴで配列されているので、可変案
内羽根の枚数は、固定案内羽根１３の枚数の約半数でし
かない。可変案内羽根８の翼型は、直線的な翼型中心線
（骨格線）１４を有する対称翼型である。図示の排ガス
ターボチャージャ構成では、固定案内羽根ゲートの出口
ではマッハ数１を超えることが可能である。それゆえに
可変案内羽根８の入口縁１５は、翼型前縁における圧縮
衝撃波の発生を避けるために半径方向に円錐形状に延び
ている。
【００１５】可変案内羽根ゲートにおける可変案内羽根
８の本来の調整は、例えば圧縮機構造に基づいて公知で
あるような作動機構（図示せず）によってレバーリンク
４，１１，１２を介して行なわれる。調整は、チャージ
圧、回転数などのような運転パラメータに関連して自動
的に行なわれるのが殊に有利である。
【００１６】図２で断面された円筒部の展開図は、考察
されたガスタービン区域における羽根構成計画を拡大し
て示すものである。実施例における寸法オーダーを示す
ために個々のゲートは例えば次のデータを有している。
翼厚と翼弦長Ｔとの比は可変案内羽根では０．２５であ
る。翼弦長ＳとピッチＴとの比Ｓ／Ｔは固定案内羽根で
は約１．２０、可変案内羽根では約０．６である。専門
文献（例えば TRAUPEL, Thermische Turbomaschinen, B
and 1, p.364, 図8.4.1 ）によれば、これによって、排
ガスターボチャージャタービンにおいて慣用の流入・流
出関係を考慮に入れれば、相前後して配置された両案内
羽根ゲートのために最適なピッチ比が得られる。
【００１７】排ガスは、固定案内羽根１３から流れ去る
場合の流動条件と同じ条件で可変案内羽根８に流れてく
る。可変案内羽根８は、デッドゾーンで損傷なく稼働す
るように設定されている。排ガスは全負荷時には約１５
〜２０°の角度で可変案内羽根ゲートから流れ去る。可
変案内羽根８の調整角範囲は±５〜１０°であるのが殊
に有利である。
【００１８】実地において翼弦長とピッチとの前記比Ｓ
／Ｔが、過給すべき機関を運転する部分負荷に関連して
も最適であることが判った。
【００１９】本発明が、前述の図示の実施例に限定され
るものでないのは勿論である。前記実施例とは異なって
可変案内羽根の翼型断面形状は反りを有することもでき
るが、可変案内羽根が鋳物製でない限り、この付加的な
手段によって著しいコストアップが生じるのは勿論であ
る。また可変案内羽根の場合、該可変案内羽根の調整回
動時に一定のギャップを得るようにするために、羽根頭
部と羽根尾部の輪郭を、相応に構成された向い合ったケ
ーシング部分の区域において湾曲成形することも可能で
ある。また本発明の新規な構成手段は、ターボチャージ
ャタービンにのみ限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】軸流タービンの部分縦断面図である。
【図２】図１に示した作動媒体の通流する通路の平均直
径において断面された円筒部の部分的な展開図である。
【符号の説明】
１ 作業媒体の通流する通路、 ２ 内部ハブ、
３ 羽根支持体、４ ケーシング、 ５ 回転羽
根、 ６ ロータディスク、 ７ カバー、 ８
可変案内羽根、 ９ 調整軸、 １０ ブシュ、
１１ 旋回レバー、 １２ ピン、 １３ 固定
案内羽根、 １４ 翼型中心線、１５ 可変案内羽
根の入口縁、 Ｓ 翼弦長、 Ｔ ピッチ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１列の可変案内羽根（８）と
    少なくとも１列の回転羽根（５）とを有する軸流タービ
    ンにおいて、可変案内羽根（８）の上流側に固定案内羽
    根ゲートが配置されており、前記可変案内羽根（８）に
    おける翼弦長（Ｓ）とピッチ（Ｔ）との比（Ｓ／Ｔ）
    が、固定案内羽根（１３）における翼弦長（Ｓ）とピッ
    チ（Ｔ）との比（Ｓ／Ｔ）よりも著しく小さいことを特
    徴とする、軸流タービン。
  2. 【請求項２】 可変案内羽根（８）における翼弦長
    （Ｓ）とピッチ（Ｔ）との比（Ｓ／Ｔ）が、固定案内羽
    根（１３）における翼弦長（Ｓ）とピッチ（Ｔ）との比
    （Ｓ／Ｔ）の約半分である、請求項１記載の軸流タービ
    ン。
  3. 【請求項３】 可変案内羽根（８）が、固定案内羽根
    （１３）に少なくともほぼ等しい翼弦長（Ｓ）を有して
    いる、請求項１記載の軸流タービン。
  4. 【請求項４】 可変案内羽根（８）が、対称的な翼断面
    形をもった直線的な翼型中心線（１４）を有している、
    請求項１記載の軸流タービン。
  5. 【請求項５】 可変案内羽根（８）が、羽根入口縁（１
    ５）の区域では半径方向に円錐形状に延びている、請求
    項１記載の軸流タービン。
  6. 【請求項６】 作動媒体の通流するタービン通路（１）
    が可変案内羽根（８）の区域では円筒形状に延びてい
    る、請求項１記載の軸流タービン。
JP4249096A 1991-09-19 1992-09-18 軸流タービン Pending JPH05195709A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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CH277091 1991-09-19
CH2770/91-7 1991-09-19

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JPH05195709A true JPH05195709A (ja) 1993-08-03

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ID=4241222

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JP4249096A Pending JPH05195709A (ja) 1991-09-19 1992-09-18 軸流タービン

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EP (1) EP0532907B1 (ja)
JP (1) JPH05195709A (ja)
KR (1) KR930006317A (ja)
CN (1) CN1025062C (ja)
CZ (1) CZ280305B6 (ja)
DE (1) DE59205387D1 (ja)
PL (1) PL168648B1 (ja)
RU (1) RU2050439C1 (ja)

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