可变喷嘴单元以及可变容量型增压器制造技术

在喷嘴环(55)与套筒环(61)之间沿圆周方向等间隔地配设多个可变喷嘴叶片(73)。各可变喷嘴叶片(73)能够绕与涡轮叶轮(35)的轴心(C)平行的轴心向开闭方向转动。各可变喷嘴叶片(73)构成为，以后缘(73t)为扭转中心扭转，使得套筒侧(73s)比轮毂侧(73h)以及中跨侧(73m)更向径向内侧突出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及能够调整废气等气体的流路面积(喉口面积)的可变喷嘴单元以及可变容量型增压器。
技术介绍
近几年，对于可变容量型增压器所使用的可变喷嘴单元，进行了各种开发。一般的可变喷嘴单元的结构如下所述(参照专利文献I以及专利文献2)。在可变容量型增压器的涡轮壳体内的涡轮叶轮的径向外侧(入口侧)，设有环状的第一壁部件。在沿涡轮叶轮的轴向相对于第一壁部件分离对置的位置，设有环状的第二壁部件。第一壁部件具有与第二壁部件对置的对置面，第二壁部件具有与第一壁部件对置的对置面。在第一壁部件的对置面与第二壁部件的对置面之间，沿圆周方向空开间隔地配设有多个可变喷嘴叶片。各可变喷嘴叶片设为能够绕与涡轮叶轮的轴心平行的轴心向开闭方向(正反方向)转动。此处，在可变容量型增压器的运转中，在废气的流量多的情况下，多个可变喷嘴叶片同步地向打开方向(正方向)转动，从而增大喉口面积。另一方面，在废气的流量少的情况下，多个可变喷嘴叶片同步地向关闭方向(反方向)转动，从而缩小喉口面积。此外，专利文献3以及专利文献4中公开了与本专利技术相关的现有技术。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2013-72404号公报专利文献2:日本特开2013-104413号公报专利文献3:美国申请公开第2011/0314808号说明书专利文献4:国际公开第2010/052911号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题为了确保各可变喷嘴叶片的转动动作的可靠性，而在各可变喷嘴叶片的轮毂侧的侧面与第一壁部件的对置面之间、各可变喷嘴叶片的套筒侧的侧面与第二壁部件的对置面之间形成有侧隙。在可变容量型增压器的运转中，若间隙流通(即、在侧隙通过的气体的流动)增大，则因间隙流通和主流的流动的混合，涡轮叶轮的入口侧的能量损失大的区域增大，可变容量型增压器的涡轮效率降低。也就是说，存在不容易确保各可变喷嘴叶片的转动动作的可靠性同时提高可变容量型增压器的涡轮效率这一问题。尤其在小流量侧的动作区域(动作点)，由于间隙流通和主流的流动所成的角(交叉角)大，从而上述的问题更加显著。此外，上述的问题不仅在可变喷嘴单元用于可变容量型增压器的情况下产生，而且在用于燃气轮机等其它的涡轮旋转机械的情况下也同样产生。因此，本专利技术的目的在于提供能够解决上述的问题的可变喷嘴单元以及可变容量型增压器。用于解决课题的方案本专利技术的第一方案是一种可变喷嘴单元，该可变喷嘴单元能够对朝涡轮旋转机械的涡轮叶轮供给的气体的流路面积(喉口面积)进行调整且可变，其主旨在于，具备:第一壁部件，其设置在上述涡轮旋转机械的涡轮壳体内的上述涡轮叶轮的径向外侧(入口侧)；第二壁部件，其以与上述第一壁部件对置的方式在上述涡轮叶轮的轴向上相对于上述第一壁部件分离地设置；以及多个可变喷嘴叶片，其在上述第一壁部件与上述第二壁部件之间沿圆周方向空开间隔地配设，能够绕与上述涡轮叶轮的轴心平行的轴心向开闭方向(正反方向)转动，并且构成为，以后缘为扭转中心扭转，使得与上述第二壁部件对置的套筒侧比与上述第一壁部件对置的轮毂侧更向径向内侧突出(凸出)。此处，在本申请的说明书以及权利要求书中，“涡轮旋转机械”是包括可变容量型增压器、燃气轮机的意思。“第一壁部件”以及“第二壁部件”也可以构成上述涡轮壳体的一部分。并且，“设置”除了包括直接设置之外，还包括经由其它部件间接设置的意思。“配设”除了包括直接配设之外，还包括经由其它部件间接配设的意思。各可变喷嘴叶片的扭转角也可以被设定为2.0?5.0度。本专利技术的第二方案是一种可变容量型增压器，该可变容量型增压器利用来自发动机的废气的能量，来对朝上述发动机侧供给的空气进行增压，其主旨在于，具备上述第一方案的可变喷嘴单元。专利技术的效果如下。根据本专利技术，即使在各可变喷嘴叶片的轮毂侧的侧面与上述第一壁部件的对置面之间等形成有侧隙，也能够减少上述涡轮叶轮的入口侧的能量损失大的区域。因此，能够确保上述可变喷嘴叶片的转动动作的可靠性，并且提高上述涡轮旋转机械的涡轮效率。【附图说明】图1A是从涡轮叶轮的轴向观察本专利技术的实施方式的可变喷嘴叶片的图。图1B (a)是本专利技术的实施方式的可变喷嘴叶片的周边的子午面图，图1B (b)是表示从前缘侧观察的本专利技术的实施方式的可变喷嘴叶片的周边的图。图2A是沿着图3中的I1-1I线的放大剖视图，表示打开多个可变喷嘴叶片的开度后的状态。图2B是沿着图3中的I1-1I线的放大剖视图，表示关闭多个可变喷嘴叶片的开度后的状态(节流状态)。图3是本专利技术的实施方式的可变容量型增压器的径向涡轮的正剖视图(子午面图)。图4是本专利技术的实施方式的可变容量型增压器的正剖视图(子午面图)。图5A是从涡轮叶轮的轴向观察本专利技术的实施方式的变形例I的可变喷嘴叶片的图。图5B(a)是本专利技术的实施方式的变形例I的可变喷嘴叶片的周边的子午面图，图5B(b)是表示从前缘侧观察的本专利技术的实施方式的变形例I的可变喷嘴叶片的周边的图。图6A是从涡轮叶轮的轴向观察本专利技术的实施方式的变形例2的可变喷嘴叶片的图。图6B(a)是本专利技术的实施方式的变形例2的可变喷嘴叶片的周边的子午面图，图6B(b)是表示从前缘侧观察的本专利技术的实施方式的变形例2的可变喷嘴叶片的周边的图。图7A(a)是专利技术例的多个可变喷嘴叶片的立体图，图7A(b)是从涡轮叶轮的轴向观察专利技术例的多个可变喷嘴叶片的图。图7B(a)是比较例的多个可变喷嘴叶片的立体图，图7B(b)是从涡轮叶轮的轴向观察的比较例的多个可变喷嘴叶片的图。图8(a)以及图8(b)是表示小流量侧的动作区域内、涡轮叶轮的入口侧的能量损失大的区域的图，图8(a)表示使用了专利技术例的可变喷嘴叶片的情况，图8(b)表示使用了比较例的可变喷嘴叶片的情况。图9是表示可变喷嘴叶片的扭转角与小流量侧的动作区域内的涡轮效率的提升率的关系的图。图10是表示模拟实际的运转条件进行了空气动力性能试验的结果的图。【具体实施方式】本专利技术基于由本申请的专利技术人重新获得的如下见解。第一见解，在可变喷嘴叶片构成为以后缘为扭转中心扭转使得套筒侧比轮毂侧更向径向内侧突出的情况(涉及图7A(a)以及图7A(b)所示的专利技术例，具有前缘10a以及后缘10t的可变喷嘴叶片100的情况)下，与可变喷嘴叶片未扭转的情况(涉及图7B(a)以及图7B(b)所示的比较例，具有前缘200a以及后缘200t的可变喷嘴叶片200的情况)相比，如图8(a)以及图8(b)所示，在涡轮旋转机械的运转中，能够减少涡轮叶轮的入口侧E的能量损失大的区域L。认为这是由于:可变喷嘴叶片100构成为以后缘10t为扭转中心扭转使得套筒侧10s比轮毂侧10h更向径向内侧突出，由此减少了在侧隙通过的间隙流通，从而能够减少涡轮叶轮的入口侧E的能量损失大的区域L。此处，图7A(a)是专利技术例的多个可变喷嘴叶片100的立体图，图7A(b)是从涡轮叶轮的轴向观察专利技术例的多个可变喷嘴叶片100的图，图7B(a)是比较例的多个可变喷嘴叶片200的立体图，图7B(b)是从涡轮叶轮的轴向观察比较例的多个可变喷嘴叶片200的图。图8(a)以及图8(b)是表示在小流量侧的动作区域内、涡轮叶轮的入口侧E的能量损失大的区域L的图，图8(a)是使用了专利技术例的可变喷嘴叶片100的情况，图8(b)是使用了比较例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变喷嘴单元，该可变喷嘴单元能够对朝涡轮旋转机械的涡轮叶轮供给的气体的流路面积进行调整，其特征在于，具备：第一壁部件，其设置在上述涡轮旋转机械的涡轮壳体内的上述涡轮叶轮的径向外侧；第二壁部件，其以与上述第一壁部件对置的方式在上述涡轮叶轮的轴向上相对于上述第一壁部件分离地设置；以及多个可变喷嘴叶片，其在上述第一壁部件与上述第二壁部件之间沿圆周方向空开间隔地配设，能够绕与上述涡轮叶轮的轴心平行的轴心向开闭方向转动，并且构成为，以后缘为扭转中心扭转，使得与上述第二壁部件对置的套筒侧比与上述第一壁部件对置的轮毂侧更向径向内侧突出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：森田功，元田奈都子，
申请(专利权)人：株式会社IHI，
类型：发明
国别省市：日本;JP