CN103026005A - 可变容量涡轮 - Google Patents

Abstract

一种可变容量涡轮，具有：流体空间，该流体空间由口部支架和口部板形成；以及多个口部叶片(27)，该多个口部叶片在流体空间中被配置成，沿周向空开间隔地将该流体空间分割，且分别可自转地轴支承在口部支架上，对由相邻的口部叶片(27)形成的流路截面积进行开闭而可调整所流出的流体的流量，在口部板上，具有至少相比于口部叶片(27)的端面位置而向口部叶片(27)侧突出的突起部(41)，并且该突出部将口部叶片(27)闭合的位置处的口部叶片(27)的前缘（40）侧与相邻的口部叶片(27)的后缘(42)侧之间予以覆盖。

Description

可变容量涡轮

技术领域

本发明涉及一种可变容量涡轮。

背景技术

径流式涡轮的结构是：在固定于旋转轴的轮毂上固定有多个离心叶片，将大致平行的环状的口部支架和口部板之间作成流路，从径向外周侧向内流动的工作流体即空气或气体作用于离心叶片而使轮毂旋转并大致向轴向流出。

在圆板间的流路，沿周向空开间隔地配置有对工作流体进行加速的多个口部叶片。

可变容量径流式涡轮，将该口部叶片轴支承在口部支架上，使其绕该轴自转，可对由相邻的口部叶片形成的喉部空间开闭而调整所流出的流体的流量、速度等。

如此，在可变容量径流式涡轮中，由于口部叶片自转，故口部叶片的端面随此而沿口部支架及口部板移动。因此，为了防止口部叶片的端面与口部支架及口部板接触而被固定的不良情况，必须在口部叶片的端面与口部支架及口部板之间设置间隙。

该间隙成为流体泄漏的流路，会使可变容量径流式涡轮的效率下降。这种下降在特别是小流量即口部叶片闭合的状态下影响很大。

作为在该口部叶片闭合的状态下抑制流体泄漏、抑制小流量时的效率下降的技术，例如提出了专利文献1所公开的技术。

该技术是，在口部叶片闭合位置处的口部叶片的前缘侧和相邻的口部叶片的后缘侧设置板状的突起部，以抑制流体从间隙泄漏。

专利文献1：日本专利特开2010－96018号公报

发明所要解决的课题

另外，在口部叶片闭合的状态下，由于口部叶片的后缘相对于喉部空间的喉部宽度(口部叶片间的距离)的厚度相对变大，因此，从喉部空间流出的流体扩幅率（日文：拡幅率）变大。如此，当扩幅率变大时，会产生大的尾流（日文：ウエイク），可变容量径流式涡轮的性能下降。

在专利文献1所公开的技术中，流体的泄漏虽然能由板状的突起部抑制，但对于喉部宽度的影响小，对尾流的产生未作考虑，因此有可变容量径流式涡轮的性能下降无法避免的问题。

发明内容

鉴于这种问题，本发明的目的在于，提供一种能抑制流体从存在于口部叶片的端面的间隙泄漏并能抑制尾流的产生的可变容量涡轮。

用于解决课题的手段

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

即，本发明的一实施方式是，可变容量涡轮具有：流体空间，所述流体空间由空开间隔地相对配置的环状的一对相对面形成为环形状，使从外周侧流入的流体向内周侧流出；以及多个口部叶片，所述多个口部叶片在该流体空间中被配置成沿周向空开间隔地将该流体空间分割，且分别可自转地轴支承在一个所述相对面上，使该口部叶片绕所述轴自转而对由相邻的该口部叶片形成的喉部空间进行开闭，从而可调整所流出的流体的流量，在一对所述相对面中的至少一个相对面上，至少具有相比于所述口部叶片的端面位置而向所述口部叶片侧突出的突起部，并且该突起部将所述口部叶片闭合的位置处的所述口部叶片的前缘侧与相邻的所述口部叶片的后缘侧之间予以覆盖。

采用本实施方式，由于在一对相对面中的至少一个相对面上具有突起部，以将口部叶片闭合的位置处的口部叶片的前缘侧与相邻的口部叶片的后缘侧之间予以覆盖，因此，在口部叶片闭合的状态下，突起部与口部叶片相邻存在。由于突起部至少相比于口部叶片的端面位置而向口部叶片侧突出，故可覆盖口部叶片与相对面之间的间隙。因此，突起部可抑制流体从该间隙泄漏，可抑制小流量时可变容量涡轮的效率下降。

另外，由于突起部被设成，将口部叶片闭合的位置处的口部叶片的前缘侧与相邻的口部叶片的后缘侧之间予以覆盖，因此，可相应地减少口部叶片闭合的状态下的喉部空间的高度。当喉部空间的高度减少时，在获得相同流量即同面积的喉部空间的情况下，能增大喉部宽度即增大口部叶片的开度，因此，能相对地减小口部叶片的后缘相对于喉部空间的喉部宽度(口部叶片间的距离)的厚度。由此，从喉部空间流出的流体扩幅率变小，能抑制尾流产生，能提高可变容量径流式涡轮的性能。

在前述实施方式中，在所述突起部的外周侧，也可具有形成为向着所述突起部而接近所述口部叶片的外周锥面。

如此，在突起部的外周侧，具有形成为向着突起部而接近口部叶片的外周锥面，因此，通过间隙泄漏的流体通过外周锥面而与突起部抵接。由于该流体通过外周锥面而流向口部叶片侧即突起部顶端侧，故能由突起部抑制流向急剧变换。因此，能抑制流体在突起部急剧变换方向的现象，能抑制流体流动的分层（日文：剥離），能降低损失。

另外，由于突起部的外周侧是口部叶片的前缘侧部分进行移动的范围，故当口部叶片的开度大到不影响效率下降的程度以上时，口部叶片与相对面之间的间隔变大。当口部叶片与相对面之间的间隔变大时，由于通过该间隔的流体量增多，故能增加从口部叶片供给的流体的流量。

另一方面，当口部叶片的开度变小时，由于口部叶片与相对面之间的间隔变小，故能进一步减小流体的泄漏量，与突起部结合，能进一步抑制小流量时可变容量涡轮的效率下降。

此外，由于能使口部叶片与相对面之间的间隔连续变化，故能通过调节外周锥面的倾斜度和范围等而容易地对流体的流量进行控制。

另外，外周锥面最好至少设在口部叶片的前缘侧部分进行移动的范围。

在前述实施方式中，在所述突起部的内周侧也可具有形成为向着所述突起部而接近所述口部叶片的内周锥面。

如此，由于在突起部的内周侧具有形成为向着突起部而接近口部叶片的内周锥面，故喉部的流体通过突起部而漏出到内周锥面与口部叶片之间的间隔。由于内周锥面的突起部侧更位于口部叶片侧即突起部顶端侧，故从突起部平滑地移动到内周锥面。由此，能抑制从突起部流出的流体流动方向急剧变换，能抑制流体流动的分层，能降低损失。

另外，由于突起部的内周侧是口部叶片的后缘侧部分进行移动的范围，故当口部叶片的开度大到不影响到效率下降的程度以上时，口部叶片与相对面之间的间隔变大。当口部叶片与相对面之间的间隔变大时，通过该间隔的流体量增多，故能增加从口部叶片供给的流体的流量。

另一方面，当口部叶片的开度变小时，由于口部叶片与相对面之间的间隔变小，故能进一步减少流体的泄漏量，与突起部结合，能进一步抑制小流量时可变容量涡轮的效率下降。

此外，由于能使口部叶片与相对面之间的间隔连续变化，故能通过调节外周锥面的倾斜度和范围等而容易地对流体的流量进行控制。

另外，内周锥面最好至少设在口部叶片的后缘侧部分进行移动的范围。

在前述实施方式中，所述突起部也可设成，在所述口部叶片的翼弦方向将从所述口部叶片的前缘或后缘至所述轴的近旁位置的范围予以覆盖。

这样，突起部能在所述口部叶片的翼弦方向覆盖口部叶片的大致整个范围。因此，能大致完全将口部叶片与相对面之间的间隙予以覆盖，故能进一步抑制小流量时可变容量涡轮的效率下降。

发明的效果

采用本发明，由于在一对相对面中的至少一个相对面上具有至少相比于口部叶片的端面位置而向口部叶片侧突出的突起部，并且该突起部将口部叶片闭合的位置处的口部叶片的前缘侧与相邻的口部叶片的后缘侧之间予以覆盖，因此，能抑制小流量时可变容量涡轮的效率下降。另外，能提高可变容量径流式涡轮的性能。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的可变容量式废气涡轮增压器的可变容量径流式涡轮侧的大致结构的局部剖视图。

图2是表示图1的口部叶片的一部分的俯视图。

图3是沿图2中的A－A线的剖视图。

图4是表示口部支架部的剖视图。

图5是表示本发明第二实施方式的可变径流式涡轮的口部叶片的一部分的俯视图。

图6是沿图5中的B－B线的剖视图。

图7是沿图5中的C－C线的剖视图。

图8是表示本发明第三实施方式的可变容量径流式涡轮的口部叶片的一部分的俯视图。

图9是沿图8中的D－D线的剖视图。

图10是沿图8中的E-E线的剖视图。

图11是表示本发明第四实施方式的可变容量径流式涡轮的口部叶片的一部分的俯视图。

图12是沿图11中的F－F线的剖视图。

图13是沿图11中的G－G线的剖视图。

图14是表示本发明第五实施方式的可变容量径流式涡轮的口部叶片的一部分的俯视图。

符号说明

1可变容量径流式涡轮

23流体入口流路

27口部叶片

29口部支架

33口部板

35轴

40前缘

41板突起部

42后缘

43支架突起部

51外周锥面

53内周锥面

S    流路截面积

具体实施方式

下面，用说明书附图来详细说明本发明的实施方式。

[第一实施方式]

下面，参照图1～图4来说明具有本发明第一实施例的可变容量径流式涡轮1的可变容量涡轮增压器。

图1是表示本发明第一实施方式的可变容量式废气涡轮增压器的可变容量径流式涡轮侧的大致结构的局部剖视图。图2是表示图1的口部叶片的一部分的俯视图。图3是沿图2中的A－A线的剖视图。图4是表示口部支架部的剖视图。

可变容量涡轮增压器3具有可变容量径流式涡轮1和压缩机(未图示)。

可变容量径流式涡轮1和压缩机通过轴承壳体5连接。在轴承壳体5内，插通有旋转支承在轴承7上的涡轮转子9。

压缩机具有安装在涡轮转子9的一端侧的压缩机叶轮(未图示)和设置成将该压缩机叶轮围住而覆盖的压缩机外壳(未图示)。

另一方面，可变容量径流式涡轮1具有：安装在涡轮转子9的另一端侧的涡轮叶轮11、设置成将该涡轮叶轮11围住而覆盖的涡轮外壳13、以及使流入涡轮11叶轮的废气(流体)的流路截面积(喉部面积)S变化的可变口部机构15。

在涡轮外壳13的内侧，形成有绕涡轮转子9旋转轴心的、围住涡轮叶轮11外周的涡旋部19。该涡旋部19和涡轮叶轮入口21由流体入口流路(流体空间)23连通。

另外，在涡旋部19的外周侧设有大致沿着涡旋部19的切线方向的废气入口(未图示)，沿涡轮转子9的旋转轴心17设有废气出口25。

可变口部机构15具有：如图2所示那样的截面呈叶片形状的多片口部叶片27、截面呈环形状的一根口部支架(相对面)29、截面呈环形状的一根传动环31、以及截面呈环形状的一根口部板(相对面)33。

口部支架29和口部板33相对配置，形成有环形状的流体入口流路23。

口部叶片27沿周向等间距地配置在流体入口流路23上，在口部叶片27的口部支架29侧的端面设有轴35。轴35可旋转地支承在口部支架29的端面上。

轴35的端部固定有杠杆式板（英文：lever plate）37的一端。杠杆式板37的另一端与固定安装在传动环31上的传动销39卡合。

传动环31可旋转地支承在涡轮外壳13上，利用图示省略的促动器而旋转。当传动环31旋转时，传动销39产生移动，故杠杆式板37产生移动。当杠杆式37进行移动时，轴35就旋转，口部叶片27就绕轴35自转。由此，口部叶片27的开度被调整，即由相邻的口部叶片形成的流路截面积S被调整。

如图2及图3所示，口部板33具有板突起部(突起部)41。

如图2所示，板突起部41被设成，将口部叶片27闭合的位置处的口部叶片27的前缘30侧与相邻的口部叶片27的后缘42侧之间全部覆盖。

如图3所示，板突起部41的顶端位置构成为，相比于口部叶片27的端面位置而向口部叶片27侧突出。

如图4所示，口部支架29具有支架突起部(突起部)43。

支架突起部43被设成，将口部叶片27闭合的位置处的口部叶片27的前缘40侧与相邻的口部叶片27的后缘42侧之间全部覆盖。

如图4所示，支架突起部43的顶端位置构成为，相比于口部叶片27的端面位置而向口部叶片27侧突出。

现对如上那样构成的本实施方式的可变容量径流式涡轮1及具有其的可变容量涡轮增压器的动作进行说明。

来自发动机(图示省略)的废气进入涡旋部19，沿涡旋部19的漩涡而打转并流入流体入口流路23。

流入流体入口流路23的废气被口部叶片27加速而从涡轮叶轮11的外周侧流入涡轮叶轮11。该废气向涡轮叶轮11的中心侧沿径向流动而对涡轮叶轮11进行膨胀做功后，沿轴向流出并被导向到废气出口25而送出到机外。

此时，可变容量径流式涡轮的容量被如下那样控制。当使未图示的促动器动作而使传动环31旋转时，传动销39产生移动。杠杆式板37利用传动销39的移动而绕轴35摆动，轴35进行旋转移动。当轴35进行旋转时，口部叶片27就绕轴35自转。由此，口部叶片27的叶片角被变更，口部叶片27的开度得到调整。形成于口部叶片27间的流路截面积S得到调整，流量得到调整。

采用本实施方式，由于在口部板33上具有板突起部41、在口部支架29上具有支架突起部43，分别将口部叶片27闭合的位置处的口部叶片27的前缘40侧与相邻的口部叶片27的后缘42侧之间予以覆盖，因此，在口部叶片27如图2所示那样处于闭合的状态下，板突起部41和支架突起部43与口部叶片27相邻存在。

由于板突起部41和支架突起部43的顶端位置，相比于口部叶片27的端面位置而向口部叶片27侧突出，故板突起部41和支架突起部43能覆盖口部叶片27与口部板33及口部支架29之间的间隙。因此，板突起部41和支架突起部43能抑制流体从该间隙泄漏，能抑制小流量时可变容量径流式涡轮1的效率下降。

另外，由于板突起部41和支架突起部43被设成，将口部叶片27闭合的位置处的口部叶片27的前缘40侧与相邻的口部叶片27的后缘42侧之间覆盖，故能相应减小口部叶片27闭合的状态下的流路截面积S的高度H。

如图3所示，表示与本实施方式的流路截面积S相同面积的无板突起部41和支架突起部43时的流路截面积S1。若对两者进行比较，则流路截面积S一方的高度H低，喉部宽度B比喉部宽度B1大。

如此，当减小流路截面积S的高度时，在得到相同流量即同面积的流路截面积S的情况下，能加大喉部宽度B即加大口部叶片27的开度。

如此，能相对地减小口部叶片27的后缘42相对于喉部宽度B的厚度。由此，从口部叶片27流出的废气扩幅率变小，故能抑制尾流产生，能提高可变容量径流式涡轮1的性能。

另外，在本实施方式中，虽然口部叶片33具有板突起部41，口部支架29具有支架突起部43，但并不限定于此，也可具有板突起部41和支架突起部43中的某一个。

[第二实施方式]

下面，用图5～图7来说明具有本发明第二实施方式的可变容量径流式涡轮1的可变容量涡轮增压器。

本实施方式，由于口部板33的结构与第一实施方式不相同，故此处主要说明该不同的部分，对于与前述第一实施方式相同的部分，省略重复的说明。

另外，对于与第一实施方式相同的部件，标上相同的符号。

图5是表示本实施方式的可变容量径流式涡轮1的口部叶片的一部分的俯视图。图6是沿图5中B－B线的剖视图。图7是沿图5中C－C线的剖视图。

在本实施方式中，口部板33的板突起部41的外周侧，具有外周锥面51，该外周锥面51形成为向着板突起部41而接近口部叶片27。

如图5所示，外周锥面51设在口部叶片27的前缘40侧部分随着口部叶片27的开闭而进行移动的范围。

在外周锥面51与板突起部41的边界位置，设有外周锥面51不与口部叶片27接触的程度的间隙。

在具有支架突起部43的情况下，在支架突起部43的外周侧也可具有相当于外周锥面51的锥面。

现说明如此构成的本实施方式的可变容量径流式涡轮1的作用和效果。

通过口部板33与口部叶片27的间隙而漏出的废气通过外周锥面51而与板突起部41抵接。由于该废气通过外周锥面51而流向口部叶片27侧，即流向板突起部41的顶端侧，故能由板突起部41来抑制流向急剧变换。因此，在板突起部41处能抑制废气方向急剧转换，故能抑制流体流动的分层，能降低损失。

另外，由于外周锥面51是口部叶片27的前缘40侧部分进行移动的范围，故当口部叶片27的开度大到不影响效率下降的程度以上时，口部叶片27与口部板33的间隔就变大。当口部叶片27与口部板33之间的间隔变大时，由于通过该间隔的流体量增多，故能使从口部叶片27供给于涡轮叶轮11的废气流量增加。

另一方面，当口部叶片27的开度变小时，由于口部叶片27与口部板33的间隔变小，故能进一步减少废气的泄漏量，与板突起部41相结合，能进一步抑制小流量时可变容量径流式涡轮1的效率下降。

此外，由于能使口部叶片27与口部板33之间的间隔连续变化，故能通过调节外周锥面51的倾斜度和范围等而容易地对废气流量进行控制。

[第三实施方式]

下面，用图8～图10来说明具有本发明第三实施方式的可变容量径流式涡轮1的可变容量涡轮增压器。

本实施方式，由于口部板33的结构与第一实施方式不相同，故此处主要说明该不同的部分，对于与前述第一实施方式相同的部分，省略重复的说明。

另外，对于与第一实施方式相同的部件，标上相同的符号。

图8是表示本实施方式的可变容量径流式涡轮1的口部叶片的一部分的俯视图。图9是沿图8中D－D线的剖视图。图10是沿图8中E－E线的剖视图。

在本实施方式中，在口部板33的板突起部41的内周侧，具有内周锥面53，该内周锥面53形成为向着板突起部41而接近口部叶片27。

如图8所示，内周锥面53设在口部叶片27的后缘42侧部分随着口部叶片27的开闭而进行移动的范围。

在内周锥面53与板突起部41的边界位置，设有内周锥面53不与口部叶片27接触程度的间隙。

在具有支架突起部43的情况下，在支架突起部43的内周侧也可具有相当于内周锥面53的锥面。

现说明如此构成的本实施方式的可变容量径流式涡轮1的作用和效果。

口部板33间的废气，通过口部板33与口部叶片27的间隙而泄漏。由于内周锥面53的板突起部41侧更位于口部叶片27侧即板突起部41顶端侧，故从板突起部41平滑地向内周锥面53移动。由此，能抑制从板突起部41通过间隙而流出的废气流动方向急剧变换，故能抑制废气流动的分层，能降低损失。

另外，由于内周锥面53是口部叶片27的后缘42侧部分进行移动的范围，故当口部叶片27的开度大到不影响效率下降的程度以上时，口部叶片27与口部板33之间的间隔就变大。当口部叶片27与口部板33之间的间隔变大时，由于通过该间隔的流体量增多，故能使从口部叶片27供给于涡轮叶轮11的废气流量增加。

另一方面，当口部叶片27的开度变小时，由于口部叶片27与口部板33(内周锥面53)的间隔变小，故能进一步减少废气的泄漏量，与板突起部41结合，能进一步抑制小流量时可变容量径流式涡轮1的效率下降。

此外，由于能使口部叶片27与口部板33之间的间隔连续变化，故能通过调节内周锥面53的倾斜度和范围等而容易地对废气流量进行控制。

[第四实施方式]

下面，用图11～图13来说明具有本发明第四实施方式的可变容量径流式涡轮1的可变容量涡轮增压器。

本实施方式，由于口部板33的结构与第一实施方式不相同，故此处主要说明该不同的部分，对于与前述第一实施方式相同的部分，省略重复的说明。

另外，对于与第一实施方式相同的部件，标上相同的符号。

图11是表示本实施方式的可变容量径流式涡轮1的口部叶片的一部分的俯视图。图12是沿图11中F－F线的剖视图。图13是沿图11中G－G线的剖视图。

在本实施方式中，除了第一实施方式的结构外，还具有第二实施方式的外周锥面51和第三实施方式的内周锥面53。

如图11所示，外周锥面51设在口部叶片27的前缘40侧部分随着口部叶片27的开闭而进行移动的范围。

如图11所示，内周锥面53设在口部叶片27的后缘42侧部分随着口部叶片27的开闭而进行移动的范围。

在具有支架突起部43的情况下，也可以在支架突起部43的外周侧具有相当于外周锥面51的锥面，在支架突起部43的内周侧具有内周锥面53。

对于如此构成的本实施方式的可变容量径流式涡轮1的作用和效果，由于一并具有上述第二实施方式和第三实施方式的作用和效果，故此处省略重复的说明。

[第五实施方式]

下面，用图14来说明具有本发明第五实施方式的可变容量径流式涡轮1的可变容量涡轮增压器。

本实施方式，由于口部板33的结构与第四实施方式不相同，故此处主要说明该不同的部分，对于与前述第一实施方式相同的部分，省略重复的说明。

另外，对于与第四实施方式相同的部件，标上相同的符号。

在本实施方式中，板突起部41被设成，在口部叶片27的翼弦方向将从口部叶片27的前缘40或后缘42至轴35的近旁位置的范围予以覆盖。随此，外周锥面51及内周锥面53的口部叶片27的翼弦方向的长度被做长。

在具有支架突起部43的情况下，支架突起部43也可设成，在口部叶片27的翼弦方向将从口部叶片27的前缘40或后缘42至轴35的近旁位置的范围予以覆盖。

这样，板突起部41能在口部叶片27的翼弦方向将废气从口部叶片27与口部板33之间的间隙泄漏的范围(图14中用虚线箭头所示)的大致整个范围予以覆盖。

因此，能将口部叶片27与口部板33之间的间隙大致完全覆盖，故能进一步抑制小流量时可变容量径流式涡轮1的效率下降。

另外，也可省略外周锥面51和内周锥面53，也可省略外周锥面51和内周锥面53中的某一个。

另外，本发明不限定于上述说明的实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内也可进行各种变形。

例如，在本实施方式中，虽然适用于可变容量径流式涡轮1，但也可适用于斜流式涡轮。

Claims (4)

1.一种可变容量涡轮，具有：流体空间，所述流体空间由空开间隔地相对配置的环状的一对相对面形成为环形状，使从外周侧流入的流体向内周侧流出；以及

多个口部叶片，所述多个口部叶片在该流体空间中被配置成沿周向空开间隔地将该流体空间分割，且分别可自转地轴支承在一个所述相对面上，

使该口部叶片绕所述轴自转而对由相邻的该口部叶片形成的喉部空间进行开闭，从而可调整所流出的流体的流量，该可变容量涡轮的特征在于，

在一对所述相对面中的至少一个相对面上，具有至少相比于所述口部叶片的端面位置而向所述口部叶片侧突出的突起部，并且该突起部将所述口部叶片闭合的位置处的所述口部叶片的前缘侧与相邻的所述口部叶片的后缘侧之间予以覆盖。

2.如权利要求1所述的可变容量涡轮，其特征在于，在所述突起部的外周侧，具有形成为向着所述突起部而接近所述口部叶片的外周锥面。

3.如权利要求1或2所述的可变容量涡轮，其特征在于，在所述突起部的内周侧，具有形成为向着所述突起部而接近所述口部叶片的内周锥面。

4.如权利要求1至3中任一项所述的可变容量涡轮，其特征在于，所述突起部在所述口部叶片的翼弦方向覆盖从所述口部叶片的前缘或后缘至所述轴的近旁位置的范围。

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