涡轮的制作方法_2

文档序号:8315297阅读:来源:国知局
体出口扩散器62的质量小。因此,箍环63的热容量比气体出口扩散器62的热容量小。箍环63具备圆筒形部分68、凸缘部分69以卡合部分70。圆筒形部分68形成为大致管状,且在管的内侧形成有内侧面71。圆筒形部分68配置为,管的内侧面71与动叶片3对置、并且内侧面71距动叶片3的叶片端44离开规定的距离。圆筒形部分68还在配置为,在圆筒形部分68与气体出口扩散器62之间形成有间隙72。
[0054]凸缘部分69以沿着与旋转轴5垂直的平面而从圆筒形部分68的一端向外侧伸出的方式而形成。凸缘部分69形成有贯穿孔73。螺栓64贯穿凸缘部分69的贯穿孔73,与气体出口扩散器62的内螺纹66结合。通过使螺栓64与气体出口扩散器62的内螺纹66结合,从而将凸缘部分69支承于气体出口扩散器62。箍环63通过利用螺栓64而被支承于气体出口扩散器62,能够防止从气体出口扩散器62脱出,从而更可靠地配置于规定的位置。此时,螺栓64将箍环63松弛支承于气体出口扩散器62,以能够使间隙72的大小变动。
[0055]卡合部分70形成为大致管状,且形成为从凸缘部分69的涡轮半径方向外侧的边缘向气体出口扩散器62侧伸出。此时,箍环63配置为,气体出口扩散器62的卡合面67与卡合部分70对置、即以在卡合部分70与旋转轴5之间配置有气体出口扩散器62的卡合面67ο
[0056]压缩机20具备可动部和固定部。可动部以能够以旋转轴5为中心旋转的方式支承于固定部,且固定于转子轴I上。在压缩机20中,在可动部以旋转轴5为中心而进行旋转时,通过使用由轴流涡轮10产生的旋转动力来压缩空气从而产生燃烧用空气。
[0057]增压器利用于未图示的内燃机中。S卩,内燃机通过使用由增压器产生的燃烧用空气而使燃料燃烧,从而产生动力。内燃机还通过使燃料燃烧而产生废气,并将废气向轴流涡轮10的废气入口流路15供给。
[0058]内燃机利用于船舶中。船舶具备内燃机、增压器、船身以及推进装置。船身搭载内燃机和增压器。推进装置使用由内燃机产生的动力来推进船身。
[0059]涡轮的运转主要具备起动时运转、正常运转以及停止时运转这三个运转模式。
[0060]在内燃机所排出的废气导入至涡轮部时开始起动时运转。此时,动叶片3和废气引导筒61处于非常低的温度,具体而言为与外部空气温度同等程度的温度。
[0061]内燃机在动叶片3和废气引导筒61处于低温时,通过使燃料燃烧而产生废气,并将废气向废气入口流路15供给。废气入口流路15在从内燃机供给废气之后,将废气向环状气体通路18供给。环状气体通路18在从废气入口流路15供给废气之后,将废气向涡轮导向器14供给。涡轮导向器14在从环状气体通路18供给废气之后,将废气向动叶片3喷射。
[0062]动叶片3由涡轮导向器14喷射有废气,从而以旋转轴5为中心而旋转,经由转子盘2以旋转轴5为中心而使转子轴I旋转。即,轴流涡轮10通过从内燃机供给有废气,从而产生旋转动力。增压器的压缩机20在转子轴I以旋转轴5为中心进行旋转时,使用由轴流涡轮10产生的旋转动力来压缩空气,并将压缩后的燃烧用空气向内燃机供给。内燃机使用燃烧用空气使燃料燃烧。
[0063]此时,动叶片3由于与从涡轮导向器14喷射的废气接触而被加热,以叶片端44远离旋转轴5的方式膨胀。气体出口扩散器62由于从涡轮导向器14喷射有废气,而被加热膨胀。此时,由于气体出口扩散器62热容量比动叶片3的热容量大,从而与动叶片3相比被缓慢地加热,与动叶片3相比缓慢地膨胀。
[0064]箍环63由于从涡轮导向器14喷射有废气而被加热。此时,由于箍环63的热容量比气体出口扩散器62的热容量小,从而与加热气体出口扩散器62相比被更快地加热。箍环63由于被加热而膨胀。由于箍环63被松弛支承于气体出口扩散器62、并且由于在气体出口扩散器62与箍环63之间形成间隙72,由此膨胀不会被气体出口扩散器62阻碍,而是以使间隙72变小的方式膨胀。
[0065]在起动时运转中,箍环63与气体出口扩散器62的温度差逐渐变小。将不存在该温度差的变化的稳定状态下的运转作为正常运转。即,在执行了起动时运转后,动叶片3和废气引导筒61充分升温至规定的温度后开始正常运转。内燃机通过使燃料燃烧而产生动力,并将旋转动力向外部设备供给。内燃机还排出废气,将废气向增压器供给。
[0066]轴流涡轮10的废气入口流路15将从内燃机供给至增压器的废气向环状气体通路18供给。环状气体通路18在从废气入口流路15供给废气之后,将废气向涡轮导向器14供给。涡轮导向器14在从环状气体通路18供给废气之后,将废气向动叶片3喷射。
[0067]动叶片3通过由涡轮导向器14喷射废气,从而以旋转轴5为中心而旋转,并经由转子盘2使转子轴I以旋转轴5为中心而旋转。即,轴流涡轮10使用从内燃机排出的废气而产生旋转动力。压缩机20使用由轴流涡轮10产生的旋转动力来压缩空气,并将压缩后的燃烧用空气向内燃机供给。内燃机通过使用被压缩机20压缩后的燃烧用空气而使燃料燃烧,从而产生废气,并产生规定的动力。
[0068]在正常运转结束之后开始停止时运转。例如,通过使内燃机停止而开始停止时运转。在停止时运转中,轴流涡轮10的废气入口流路15将从内燃机供给至增压器的废气向环状气体通路18供给。环状气体通路18在从废气入口流路15供给废气之后,将废气向涡轮导向器14供给。涡轮导向器14在从环状气体通路18供给废气之后,将废气向动叶片3喷射。
[0069]在执行停止时运转期间内,流入涡轮部的废气的量减少,涡轮部内的环境温度下降。此时,动叶片3由于涡轮部内的环境温度下降而被冷却,以叶片端44接近旋转轴5的方式收缩。气体出口扩散器62随着涡轮部内的环境温度下降,而被冷却收缩。此时,由于气体出口扩散器62的热容量较大,因此比较缓慢地被冷却,比较缓慢地收缩。
[0070]箍环63随着涡轮部内的环境温度下降而被冷却。此时,由于箍环63的热容量比气体出口扩散器62的热容量小,从而与冷却气体出口扩散器62相比更快地被冷却。箍环63因被冷却而收缩。此时,由于箍环63松弛支承于气体出口扩散器62,从而以内侧面41接近旋转轴5的方式收缩。就气体出口扩散器62而言,由于气体出口扩散器62的热容量比箍环63的热容量大,从而与箍环63相比更缓慢地被冷却,与箍环63相比更缓慢地收缩。此时,箍环63通过使卡合部分70与气体出口扩散器62的卡合面67卡合,从而阻碍内侧面71在涡轮半径方向上以接近旋转轴5的方式收缩。
[0071]图3示出了涡轮部内的环境温度的变化。涡轮部内温度变化51示出了在执行起动时运转时涡轮部内的环境温度随着时间的经过而上升。涡轮部内温度变化51还示出了在执行正常运转时涡轮部内的环境温度不大幅发生变化而大致恒定。涡轮部内温度变化51还示出了在执行停止时运转时涡轮部内的环境温度下降。
[0072]图3还示出了动叶片3的叶片端44的位置的变化。叶片端位置变化52示出了在执行起动时运转时叶片端44随着时间的经过而向远离旋转轴5侧移动。即,叶片端位置变化52示出了在涡轮部内的环境温度上升时,由于动叶片3的温度随着时间的经过而上升,因而动叶片3随着时间的经过而膨胀。
[0073]叶片端位置变化52还图示了在执行正常运转时叶片端44不随着时间的经过而大幅移动。即,叶片端位置变化52示出了在涡轮部内的环境温度恒定时,动叶片3的温度不大幅变动,动叶片3不大幅膨胀或收缩。
[0074]叶片端位置变化52还示出了在执行停止时运转时叶片端44随着时间的经过而向接近旋转轴5侧移动。即,叶片端位置变化52示出了在涡轮部内的环境温度下降时,由于动叶片3的温度下降,因而动叶片3收缩。
[0075]图3还示出了箍环63的内侧面71的位置的变化。内侧面位置变化81示出了在执行起动时运转时内侧面71随着时间的经过而向远离旋转轴5侧移动。S卩,内侧面位置变化81示出了在涡轮部内的环境温度上升时,由于箍环63的温度上升,因而箍环63膨胀。
[0076]内侧面位置变化81还示出了在执行正常运转时内侧面71的位置不大幅发生变化而恒定。即,内侧面位置变化81示出了在涡轮部内的环境温度大致恒定时,箍环63
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