JPH0531222Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は可変容量形過給機に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

各種原動機の熱効率を向上させるため、過給機
が設けられている。

この過給機は原動機の排気ガスをその動力源と
するもので、排気ガス流量は原動機の負荷状態に
よつて異なる。

このノズル翼の角度を変化させる形式のものと
して、第５図に示すごときものがある。

同図は過給機のタービン部を示すものであり、
タービン部のケーシングはタービン車室ａとガス
出口カバーｂとシユラウドｃとで構成してある。

ノズル駆動軸ｄが軸受ｅを介してシユラウドｃ
に回転自在に設けられ、ノズル駆動軸ｄのタービ
ン車室ａ側で、タービン車室ａとタービン翼車ｆ
とを結ぶガス流路にはノズル翼ｇが配置され、ノ
ズル駆動軸ｄのガス出口カバーｂ側端にはノズル
リンクｈが取付けられている。

ガス出口カバーｂとシユラウドｃ間にはトーナ
ツ状の空間ｉが形成され、この空間ｉには、前記
ノズルリンクｈの他、ノズル駆動リングｊがノズ
ルリンクｈの先端によつて位置決めされ回転自在
に収納される。

ノズル駆動リングｊにはリング駆動軸ｋを介し
て、駆動レバーｍが連結されている。外部の駆動
源により駆動レバーｍをタービン翼車の駆動源に
より駆動レバーｍをタービン翼車の軸芯のまわり
で回転させれば、リング駆動軸ｋを介して、ノズ
ル駆動リングｊを回転させ、その回転量に応じた
角度だけ、ノズルリンクｈを介し、各ノズル翼ｇ
が一斉に角度変化するものである。

さらに、他の公知例として特公昭38−12852号
があり、これはタービンケーシングに相当する固
定リングに固着した流入側羽根と、該固定リング
の内周側を回動する内側リングに固着された流出
側羽根とを備え、内側リングを正転又は逆転し
て、流入側羽根と流出側羽根との重なる側を替え
ることによりガスの流通路の横断面を最小又は最
大にするようにした形式のガスタービンである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

前記ノズル翼の角度を変化させる形式のものに
おいては、可変容量タービンを有する過給機は高
温の排気ガス流下で最適ノズル角度を決定し、か
つ、円滑な駆動が必要である。

しかるに、このヒートサイクルに耐えられず、
可変機構が焼き付いたり、引つかかつたりして、
駆動しなくなるという問題がある。

また、焼き付きを防止するために、可変ノズル
とハブ側およびシユラウド側ケーシングとの〓間
を大きくし、これに対処しているが、この〓間は
小流量域において、タービン効率を著しく低下さ
せ、トルク低下を招くという問題がある。

また、エンジンの排気ガスは高温でかつ周期的
な圧力変動がある。タービンに流入して最初に位
置するタービンケーシングの舌部に配設されたノ
ズルについて、その外側は温度が高く圧力変動も
大きい排気ガスにさらされる。しかし、スクロー
ル内でタービンをほゞ一周してきた排気ガスは温
度が低くなつて、圧力変動も小さくなつており、
その排気ガスが上記ノズルの内側に当ることにな
る。従つて、この舌部に配設されたノズルは他に
比して最も苛酷な条件になつており、チヤタリン
グが生じ易くそれにより破損することが多かつ
た。

つぎに、特公昭和38−12852号記載のものにつ
いては、横断面が最大と最小の２位置制御のみで
連続的な制御ができず、かつ、流入側と流出側の
各１枚の計２枚でノズル角度可変形式の羽根の１
枚にしか相当せず、さらに羽根の熱変形により流
入側と流出側の羽根の重なり面が密着せず、しい
てはガス流側の重なり部が凹凸あるいはめくれ上
がり状となる等の欠点がある。

〔考案の目的〕

本考案は、以上の従来の問題点を解消すべく創
案されたものであり、本考案の目的は、固定ノズ
ルと可変ノズルとを同一円周上に適宜配設し、ヒ
ートサイクルに十分耐え、焼き付きの生ぜず、し
かも、小流量域でもタービン効率を低下しないと
ころの、ノズル角度可変形式の可変容量形過給機
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、タービン翼車を囲むスクロールを有
してタービンケーシングを構成し、該タービンケ
ーシングの回転中心に設けたタービン翼車の回転
先端と上記スクロールとの間に、タービン翼車回
転先端と対抗しハブ側ケーシングとシユラウド側
ケーシングとの間にタービン翼車の中心を中心と
する同一円周上に等間隔に複数の可動ノズルと固
定ノズルを配設し、該可動ノズルはそのリーデイ
ングエツジとトレーリングエツジとの中間位置に
一端を固着し、他端を外部より駆動力が入力され
る駆動手段に連結したノズル駆動軸を介して、駆
動手段により角度を一斉に連続的に変化するよう
になされており、上記固定ノズルは円周上等間隔
に３枚以上配設されており、固定ノズルがタービ
ン翼車外周接線方向となす角度は、可変ノズルが
タービン翼車外周接線方向となす角の変動範囲の
最小のものとほゞ同一であり、固定ノズルの内の
１枚はそのリーデイングエツジがタービンケーシ
ング舌部より下流であつて直近に位置するもので
あることを特徴とするものである。

〔作用〕

一般に過給機の排気流量の大きいときにはター
ビンの効率は問題とならないが、排気流量の少な
いときにはタービン効率が高いことが要求され
る。そこで排気流量の少ないときに排気を絞つて
流速を高めタービン効率を高くするため、可変ノ
ズル付の可変容量形の過給機が実用化されてい
る。本考案ではケーシングの熱変形による可変ノ
ズルの焼きつきを防ぐため可変ノズルの間に円周
方向等間隔に３枚以上の固定ノズルを配設してケ
ーシングの変形を最小限におさえている。また、
その角度は可変ノズルの閉の状態と同一なので、
排気流量の少なく可変ノズルの角度が閉に近いと
きにも流速が高くタービン効率が高くなる。

さらに、固定ノズルの内１枚は最も苛酷な条件
にさらされるタービンケーシング舌部付近に設け
られているので、この位置に可変ノズルを置く場
合に比べて損傷の防止効果は著しく大きい。

〔実施例〕

以下に本考案の好適一実施例を、図面に基づい
て説明する。

第１図は本考案のタービンケーシング内のノズ
ル配置図、第２図は第１図の断面図、第３図は固
定ノズルの要部詳細図、第４図は可変ノズルの要
部詳細図である。

第１図および第２図に示す如く、タービン車室
５にシユラウド側ケーシング７、ガス出口カバー
８を順次嵌込し、タービン車室５とガス出口カバ
ー８とシユラウド側ケーシング７とでスクロール
１８を有するタービンケーシング１を構成する。

また、タービン車室５の回転中心にタービン翼
車１０が回動自在に遊嵌され、タービン翼車１０
の外周先端と上記スクロール１８との間に外周先
端と対抗し、タービンケーシング１の同一円周上
に、固定ノズル３と可変ノズル４が設けられてい
る。

第１図において、可変ノズル４は、実線で示す
位置が全開状態で隣接するノズルとの間隔が最大
で、排気ガスのタービン車室５への流入量が最大
となる。点線で示す位置が閉状態で、隣接するノ
ズルの前方のノズルのトレーリングエツジの外側
が、後方のノズルのリーデイングエツジの内側と
当接する位置にあり、排気ガスのタービン車室５
への流入量が最少となる。

固定ノズル３は上記同一円周上に等間隔に３個
設けられ、そのうちの１個はタービンに流入する
排気ガスが最初に当たるノズル３のリーデイング
エツジ３ａをタービンケーシングの舌部２に近接
して位置するよう配設されている。

第２図に示す如く、可変ノズル４は、駆動手段
１１にて外部より入力される駆動力にて作動する
ように構成されている。この駆動手段１１はター
ビン車室５とガス出口カバー８で構成されたドー
ナツ状の空間９に嵌装され、可変ノズル４は、そ
のリーデイングエツジ４ａとトレーリングエツジ
４ｂとの中間位置でノズル駆動軸１３の一端に固
着されている。このノズル駆動軸１３はノズル駆
動軸受１２を介して、シユラウド側ケーシング７
を貫通して回動自在に設けられる。ノズル駆動軸
１３の他端はガス出口カバー８側端に駆動用ノズ
ルリンク１４に固着されており、この駆動用ノズ
ルリンク１４の先端は駆動リング１５の内周側に
設けた溝に係合している。この駆動リング１５は
ガス出口カバー８の外側の駆動レバー１６と連結
されている。

また、第３図に示す如く、固定ノズル３はハブ
側ケーシング６とシユラウド側ケーシング７との
間にタービン翼車１０の外周部と対抗する位置に
固設されている。

なお、可変ノズル４とハブ側ケーシング６との
間には〓間１７が設けてある。

つぎに、以上のように構成された本考案の作用
について述べる。

動力源である排気ガス流量は原動機の負荷状態
によつて異なるが小流量域でのトルク低下を防止
するために、可変ノズル４を回動させて排気ガス
流速と流入角度を制御する。

すなわち、排気ガス流量の変化に応じて駆動レ
バー１６を操作し、駆動レバー１６より駆動リン
グ１５を介してノズル駆動軸１３を回動させて、
可変ノズル４を所要の角度に一斉に回動させるこ
とにより、排気ガス流速とタービン翼車に当る角
度を制御することができる。

また、可変ノズルの閉状態と同じ角度に固定ノ
ズルの角度が固定されているので排気ガス流量の
少ないときの排気ガス流速が高くタービン効率が
よい。

また、高温ガス下においても、ハブ側ケーシン
グとシユラウド側ケーシングが熱変形して両者の
間隔が変化し、可変ノズルが動かなくなることが
ないよう、前記間隔を一定に保持するために固定
ノズルを等間隔に設けている。間隔保持手段とし
て丸棒などでなく固定ノズルとしたのはガスの流
れを乱さないためである。

また、タービンケーシング舌部の下流側直近の
ノズルを固定したのは、排気ガスの入口側Ａと、
ほぼ一周した反対側Ｂとの温度差、圧力差が大き
く、また、圧力変動の時間遅れにより、ノズルに
最も苛酷な条件となつており、ここを可変ノズル
とするとチヤタリングや焼き付が発生しやすくな
るのでそれを防止するためである。さらに、固定
ノズルを３枚以上等間隔に設けたのは、バブ側ケ
ーシングとシユラウド側ケーシングの間隔を全周
にわたつて一定に保つためである。

〔考案の効果〕

以上述べた如く、本考案の可変容量形過給機に
よれば、下記の如く種々の優れた効果を発揮す
る。

(1) 固定ノズルと可変ノズルを組合せて所要間隔
に配置することにより、小流量域でのタービン
効率の低下を防止できる。

(2) 可変ノズルとハブ側およびシユラウド側ケー
シングとの〓間を十分小さくしても小流量域で
の制御ができ焼き付きが生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のタービンケーシング内のノズ
ル配置図、第２図は本考案の過給機の断面図、第
３図は固定ノズルの要部詳細図、第４図は可変ノ
ズルの要部詳細図、第５図は従来の過給機の断面
図である。 図中、１……タービンケーシング、２……ター
ビンケーシング舌部、３……固定ノズル、４……
可変ノズル、３ａ，４ａ……リーデイングエツ
ジ、３ｂ，４ｂ……トレーリングエツジ、５……
タービン車室、６……ハブ側ケーシング、７……
シユラウド側ケーシング、８……ガス出口カバ
ー、９……空間、１０……タービン翼車、１１…
…駆動手段、１２……ノズル駆動軸受、１３……
ノズル駆動軸、１４……駆動用ノズルリンク、１
５……駆動リング、１６……駆動レバー、１７…
…〓間、１８……スクロール、Ａ……排気ガスの
流入側、Ｂ……排気ガスの流入側の反対側、であ
る。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. タービン翼車を囲むスクロールを有してタービ
   ンケーシングを構成し、該タービンケーシングの
   回転中心に設けたタービン翼車の回転先端と上記
   スクロールとの間に、タービン翼車回転先端と対
   抗しハブ側ケーシングとシユラウド側ケーシング
   との間にタービン翼車の中心を中心とする同一円
   周上に等間隔に複数の可動ノズルと固定ノズルを
   配設し、該可動ノズルはそのリーデイングエツジ
   とトレーリングエツジとの中間位置に一端を固着
   し、他端を外部より駆動力が入力される駆動手段
   に連結したノズル駆動軸を介して、駆動手段によ
   り角度を一斉に連続的に変化するようになされて
   おり、上記固定ノズルは円周上等間隔に３枚以上
   配設されており、固定ノズルがタービン翼車外周
   接線方向となす角度は、可変ノズルがタービン翼
   車外周接線方向となす角の変動範囲の最小のもの
   とほゞ同一であり、固定ノズルの内の１枚はその
   リーデイングエツジがタービンケーシング舌部よ
   り下流であつて直近に位置するものであることを
   特徴とする可変容量形過給機。