[發(fā)明專利]斜流式渦輪

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280053347.1
• 申請(qǐng)日: 2012-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN103906895A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 東森弘高
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三菱重工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): F01D1/06
• 分類號(hào): F01D1/06;F01D5/14;F01D9/00;F01D17/14
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 高培培;車文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在小型燃?xì)鉁u輪、增壓器、擴(kuò)張器等中使用的斜流式渦輪。

背景技術(shù)

在要求過(guò)渡響應(yīng)性的渦輪增壓器中，希望將排氣能量向吸氣壓力的上升進(jìn)行轉(zhuǎn)換的“效率的提高”、帶渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出增加的延遲“所謂渦輪遲滯”的減少用的“旋轉(zhuǎn)加速度的提高”。

因此，進(jìn)行壓縮機(jī)、渦輪的效率提高、渦輪葉輪的小型輕量化引起的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的減少，并進(jìn)行加速時(shí)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)的提高。

通常，為了“空力的效率提高”，例如增加葉片個(gè)數(shù)并減少葉片負(fù)荷的情況是有效的手段，但另一方面，由于重量增加、慣性質(zhì)量增加，因此存在產(chǎn)生“旋轉(zhuǎn)加速度的下降”這樣的問(wèn)題，希望一種能同時(shí)實(shí)現(xiàn)這樣的互反的效果的手段。

作為抑制渦輪的效率下降的技術(shù)，尤其是抑制斜流式渦輪中的效率下降的技術(shù)，本申請(qǐng)人提出了專利文獻(xiàn)1所示的斜流式渦輪的技術(shù)。

參照?qǐng)D17，說(shuō)明該專利文獻(xiàn)1所公開的斜流式渦輪。

一種斜流式渦輪201，具備以中心軸線K為中心旋轉(zhuǎn)的輪轂205；在輪轂外周面206上豎立設(shè)置多個(gè)，且前緣247朝向上游側(cè)凸起的動(dòng)葉片207；具有將動(dòng)葉片207的外徑側(cè)端緣225覆蓋的護(hù)罩部227的殼體213；形成在動(dòng)葉片207的上游側(cè)，且朝向動(dòng)葉片207的前緣247供給工作流體的空間即渦卷223，所述斜流式渦輪201中，渦卷223由渦旋分割壁229分割成護(hù)罩側(cè)空間231和輪轂側(cè)空間233。

渦旋分割壁229的后緣側(cè)的護(hù)罩側(cè)分割壁面237及輪轂側(cè)分割壁面235分別形成有與它們大致平行地相對(duì)形成的護(hù)罩側(cè)壁面243及輪轂側(cè)壁面239，因此在各自的壁面間，形成有使工作流體沿大致半徑方向流動(dòng)的護(hù)罩側(cè)流入通路245、及沿與葉片入口的輪轂側(cè)的傾斜方向大致同等的方向流動(dòng)的輪轂側(cè)流入通路241。

通過(guò)該護(hù)罩側(cè)流入通路245而供給的工作流體沿大致半徑方向流動(dòng)，因此以與護(hù)罩側(cè)壁面243平行且與動(dòng)葉片的入口側(cè)端緣大致正交的方式流入。因此，在斜流式渦輪動(dòng)葉片入口的護(hù)罩側(cè)葉片前緣能夠以適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)角將流動(dòng)向動(dòng)葉片207的內(nèi)部引導(dǎo)。

另外，通過(guò)輪轂側(cè)流入通路241而供給的工作流體向與斜流式渦輪動(dòng)葉片入口的輪轂外周面206的傾斜方向大致同等的方向流動(dòng)，因此以與輪轂外周面206平行且與動(dòng)葉片的葉片前緣大致正交的方式流入。因此，在斜流式渦輪動(dòng)葉片入口的輪轂側(cè)葉片前緣能夠以適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)角將流動(dòng)向動(dòng)葉片207的內(nèi)部引導(dǎo)。

另外，從輪轂側(cè)流入通路241向動(dòng)葉片207流入的流動(dòng)具有與輪轂外周面206的傾斜大致同等的角度而向動(dòng)葉片207流入，因此能夠使從護(hù)罩側(cè)流入通路245沿大致半徑方向朝動(dòng)葉片207流入且朝向動(dòng)葉片出口轉(zhuǎn)向?yàn)檩S向的護(hù)罩側(cè)流入通路245的流動(dòng)順暢地從半徑方向轉(zhuǎn)向軸向，其結(jié)果是，具有能夠防止在護(hù)罩部產(chǎn)生的壁面分界層的增加這樣的特長(zhǎng)。

另一方面，工作流體在護(hù)罩側(cè)流入通路245中沿大致半徑方向流動(dòng)，另一方面，在輪轂側(cè)流入通路241中沿與斜流式渦輪動(dòng)葉片入口的輪轂側(cè)的傾斜方向大致同等的方向流動(dòng)且通過(guò)了兩流入通路的工作流體以交叉的狀態(tài)向斜流式渦輪動(dòng)葉片的入口側(cè)端緣流入。

因此，在護(hù)罩側(cè)流入通路245及輪轂側(cè)流入通路241中流動(dòng)的工作流體在渦旋分割壁229的后緣處合流。由此，能夠抑制在渦旋分割壁229的后緣產(chǎn)生的尾波的發(fā)展。

需要說(shuō)明的是，關(guān)于專利文獻(xiàn)1的具有渦輪動(dòng)葉片的前緣朝向上游側(cè)凸起的動(dòng)葉片的斜流式渦輪，在專利文獻(xiàn)2中也有公開。

【在先技術(shù)文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)1】日本特開2009-281197號(hào)公報(bào)

【專利文獻(xiàn)2】日本專利4288051號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

【發(fā)明要解決的課題】

圖18示出從護(hù)罩側(cè)流入通路245、及輪轂側(cè)流入通路241流入的動(dòng)葉片207的護(hù)罩側(cè)入口及輪轂側(cè)入口的代表半徑的速度三角形。

從護(hù)罩側(cè)流入通路245流入的流動(dòng)在流動(dòng)角α大致20～30度下以流速A向動(dòng)葉片207流入。周向速度C是與動(dòng)葉片207的回旋周速大體一致的速度，作為相對(duì)流速B的半徑速度是以流量為代表的速度。

從護(hù)罩側(cè)流入通路245流入的流動(dòng)在動(dòng)葉片207的內(nèi)部伴隨著半徑變化而流動(dòng)對(duì)動(dòng)葉片207作功，周向速度下降、壓力下降，并同時(shí)朝向噴出口流出。

另一方面，從輪轂側(cè)流入通路241流入的流動(dòng)由于輪轂側(cè)入口P2的半徑比護(hù)罩側(cè)入口P1的半徑小，因此來(lái)自護(hù)罩側(cè)入口的流動(dòng)向半徑小的區(qū)域流動(dòng)，向壓力下降的位置流入，因此以比護(hù)罩側(cè)入口大的流速A'向輪轂側(cè)入口流入。