JPS62126225A - タ−ビン過給機のタ−ビンケ−ス - Google Patents

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〕 本発明は内燃機関用の排気タービン過給機に係り、特に
熱変形によってインペラとケースとが接触する虞れの無
いように改良したタービン過給機のタービンケースに関
するものである。

〔従来技術〕

タービン過給機のタービンケースはスクロール部に高温
排気ガスが流れるため、各部に熱応力がかかっている。

特にタービンケースの内径は熱応力によって変形してし
まう事があり、その結果タービンインペラとケースの内
周面とが接触を起こし、タービン過給機を破損させる虞
れがある。接触をさけるため、タービンケースとタービ
ンインペラのギャップ（チップクリアランス）を広くし
た場合、タービン過給機の性能が落ちてしまう。

タービンケーシングのタービンインペラ隣接付近の熱変
形による不具合を防ぐ方法としては、実開５４−１４８
７０９に記載のように、タービンインペラの回転空間を
囲む内壁部材の少なくとも一部をセラミック部材で形成
しこれを、金属性タービンハウジング本体に固定取付す
る方法が公知である。

〔発明が解決しようとする問題点］ 上に述べた公知技術においては、金属性タービンケーシ
ング本体部とセラミックとの熱膨張係数の差によって熱
応力を生じること、及び、構造が複雑で製造コストが割
高になること１等の不具合がある。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであつて、簡
単で安価な構成で、複合材料の熱膨張係数差に因る熱応
力を生じる虞れが無く、シかも熱歪によってインペラと
接触する虞れの無い、タービン過給機用のタービンケー
スを提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、上記の目的を達成するため、先ずタービン
ケースの使用状態における熱歪の状態を研究・開明した
。その結果判明した所によると、タービンケースの熱変
形は等方的に均一ではなくその円周方向に関して偏って
いる。従ってインペラと接触する個所は一定であり、経
験的に予測することも可能であり実験的に確認すること
も可能である。

上述の原理に基づいて前記の目的を達成するため、本発
明のタービン過給機タービンケースは。

タービン軸に固着されて回転するインペラを収納したタ
ービンケースが該インペラに対向している面を、タービ
ン軸を中心とする円弧と、タービン軸に対して偏心した
円弧とよりなる類似楕円形とし、インペラとタービンケ
ースとの間隙寸法を円周に沿って変化させる。

〔作用〕

以上のように構成したタービンケースは、使用状態にお
いて熱歪を生じ、常温で類似楕円形であった内周面が使
用状態で真円となり、インペラに対して均一なりリアラ
ンスを保つ。このためケースとインペラとの接触を起こ
す虞れなく、しかもガス漏れによってタービン性能が低
下する虞れも無い。

〔実施例〕

第１図は本発明のタービンケースの１実施例を用いて構
成した排気タービン過給機の側面図、第２図はそのｕ−
ｎ断面図である。

１はタービンケース、２はタービンインペラ、３はター
ビン軸である。

第２図の０−ｏ、第１図の点Ｏはそれぞれタービン軸３
の軸心を示している。

タービンインペラ２の外周面は軸〇−〇を中心とする真
円に形成されている。

第１図に示した寸法りはタービンケース内径であるが１
本実膨例において該タービンケース内周は真円でなく、
従ってこの内径りは測定方向によって異なる数値である
。

上記の内周面のうち、上半部の内周４ａはタービン軸ｏ
−０を中心とする円弧状（立体的に見れば円柱面乃至円
錐面）に構成する。

また、前記内周面のうち、下半部の内周４ｂはタービン
軸ｏ−ｏよりも下方に偏心した円弧状（立体的に見れば
偏心円柱面乃至偏心円錐面）に構成する。上記の上、下
半部４ａ、４ｂは滑らかな線で接続する（共通接線でも
よく、共通に接する円弧でもよい）。このようにしてケ
ース内周を類似楕円状に形成する（幾何学的に厳密な楕
円ではない）。

第２図に示した５ａ、５ｂはスクロール部の断面であり
、ここを通る高温の排気ガスによってケーシング１は不
均等に加熱され、不等方に膨張する。そこで、チップ、
クリアランスＣｓよりも同Ｃｚを大きく設定する。これ
により、第１図に平行斜線を付して示した三日月状の、
チップクリアランスの大きい部分Ｃ′が形成される。

本発明において、ケース内面を類似楕円状に構成するこ
と、チップクリアランスを円周に沿って変化させること
、等の、形状・寸法的な構成は、常温における状態を表
現しているものである。本発明においては「使用状態に
おいて」と付言した時に限り、タービン過給機が使用さ
れて熱平衡に達した状態の形状・寸法をいうものとする
。

以上のように構成した過給機は、使用状態において不等
方な熱膨張をする結果、常温において゛形成されていた
クリアランスの大きい部分Ｃ′が使用状態ではほとんど
消失して、ケーシング内周がほぼ真円となる。

一方、タービンインペラ２は回転部材であるから軸心〇
−〇に対して対称的に熱変形し、その外周は真円を保つ
。

上述の理由により、使用状態においてはインペラ２の外
周とケース１の内周とが同心状に対向し、小さいクリア
ランスを保つ、このため、双方の部材が接触して損傷を
生じる虞れも無く、過大なガス漏洩を生じてタービン性
能を低下させる虞れも無い。

一般に、熱変形する部材について、熱変形を見込んで常
温時の形状２寸法を設定することは公知の技術であるが
、本発明の特許性は、 （イ）　タービンケーシングの熱変形を、多くのデータ
に基づいて解析した結果、タービン軸に対して同心の円
弧と、偏心した円弧と、の２つの円弧を連結することに
よって、好適な常温詩形状（使用状態で同心の真円とな
る形状）が得られることを発見し、これを実用技術に適
用したこと６並びに。

（ロ）楕円切削は工作技術的に非常に難しいが、同心、
偏心の両円弧を加工成形することは比較的容易であり、
生産性が高く、実用に適すること、 にある。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明を適用すると、ｉ単で加工
容易で安価な構成によって、熱歪による接触を生じる虞
れが無く、シかもガス漏洩によってタービン性能を低下
させる虞れの無いタービン過給機を構成することができ
るという優れた実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の側面図、第２図は第１図の
■−■断面図である。 １・・・タービンケース、２・・・タービンインペラ、
３・・・タービン軸、４ａ・・・タービンケース内周の
上半お、４　ｂ　１．、□工お、５ａ、５ｂ−ユウ。−
７，。・０゛・。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内燃機関用の排気タービン過給機において、タービ
   ン軸に固着されて回転するインペラを収納したタービン
   ケースが該インペラに対向している面を、タービン軸を
   中心とする円弧と、タービン軸に対して偏心した円弧と
   よりなる類似楕円形とし、インペラとタービンケースと
   の間隙寸法を円周に沿って変化させたことを特徴とする
   タービン過給機のタービンケース。