JP2018048633A - ターボチャージャーのラジアルタービンおよびターボチャージャー - Google Patents

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Abstract

【課題】新規なラジアルタービンの創出。【解決手段】ターボチャージャーのラジアルタービンは流入ハウジング6と、それに隣接するベアリングハウジング7と、可動ブレードを有するローター11と、媒体流れ方向に見てブレード上流に配置された調整可能なガイドブレード14を備えたガイド装置13であってブレード14はリーフ15とピン16を備えるガイド装置13と、ブレード14を調整する調整デバイスであって位置変更可能なガイドリング18を備え、リング18は第1のコントロールレバー17を介してブレード14のピン16に連結され、調整デバイスはハウジング7を貫通するアクチュエーションシャフト21を備え、シャフト21は第1の端部でリング18に、第2の端部で第2のコントロールレバー20に連結される調整デバイスを有し、シャフト21はリング18に連結される第1の端部にリング18と係合する偏心体23を備える。【選択図】図4

Description

本発明は、ターボチャージャーのラジアルタービンおよびターボチャージャーに関する。
特許文献1から、調整可能なガイドブレードを備えたガイド装置を有する排気ガスターボチャージャのラジアルタービンが知られている。各ガイドブレードは、ガイドブレードリーフとガイドブレードピンとを備え、ガイドブレードは調整デバイスによって調整することができる。調整デバイスはガイドリングを備え、各調整可能なガイドブレードのガイドブレードピンは第1のコントロールレバーそれぞれを介してガイドリングに連結される。ガイドリングを円周方向に捩じることによって、ガイドブレードを最終調整することができ、第1のコントロールレバーはガイドリングの動きをガイドブレードの動きへと変換する。調整デバイスのガイドリングは、ハウジング内に、すなわちタービン流入ハウジングとベアリングハウジングとの間に配置される。ガイドリングの回転は、アクチュエータを介して外部から引き起こされ、アクチュエータはベアリングハウジングを貫通するアクチュエーションシャフトを介してガイドリングに連結される。アクチュエーションシャフトは第1の端部でガイドリングに、そして第2の端部で第2のコントロールレバーに連結されるが、これはアクチュエータにさらに連結される。従来技術から知られているラジアルタービンの場合、ガイド装置のガイドブレードは、それの調整デバイスを介して既に調整可能である。ガイドブレードの調整をさらに改善する必要がある。特に、調整デバイスを介したガイドブレードの作動は、より確実に行われるべきである。さらに、排気ガスがラジアルタービンの、したがってターボチャージャーの周囲に流れるのが回避されるべきである。
独国特許発明第10311205号明細書
上記に鑑みて、本発明はターボチャージャーの新しいタイプのラジアルタービンを創出するという目的に基づく。
本発明の第1の態様によれば、この目的は、請求項1に記載のターボチャージャーのラジアルタービンによって解決される。したがって、アクチュエーションシャフトは、このアクチュエーションシャフトがガイドリングに連結される第1の端部に、ガイドリングと係合状態にある偏心体を備える。好ましくは、偏心体は、スライディングブロックを介してガイドリングのリセスに間接的に係合する。これにより、ガイド装置のガイドブレードの信頼性の高い調整が可能となる。アクチュエーションシャフトの偏心体を介したガイドリングへのアクチュエーションシャフトの連結により、ガイドリングの確実な動作を常に保証することができる。ガイドリングの動作不良は回避される。特に、偏心体がスライディングブロックを介してガイドリングのリセスに係合するときガイドブレードの動作の信頼性をさらに高めることができる。
本発明の第2の態様によれば、この目的は、請求項5に記載のターボチャージャーのラジアルタービンによって解決される。したがって、アクチュエーションシャフトの中心セクションはベアリングハウジングを貫通し、少なくとも一つのシーリング要素を介してベアリングハウジングに対してシールされ、ベアリングハウジング内の上記または各シール要素の位置はロッキングデバイスを介してロックされる。好ましくは、上記または各シーリング要素はグラファイトリングとして設計される。これにより、排気ガスがベアリングハウジングを介して周囲へと外部へ流れることが特に有利に回避できる。アクチュエーションシャフトのジャミングも防止される。
本発明の上記二つの態様は単独でラジアルタービンにおいて利用することができ、あるいは優先的に互いに組み合わせることができる。
本発明に係るターボチャージャーは請求項10において規定されている。
本発明の好ましいさらなる展開は従属請求項および以下の説明から得られる。本発明の例示的な実施形態について、これに限定されることなく、図面を用いて、より詳細に説明する。
本発明に係るラジアルタービンを備えたターボチャージャーの斜視図である。 図1の細部IIを示す図である。 ラジアルタービンの断面図である。 ラジアルタービンのさらなる断面図である。 ガイドブレードがある相対位置にある状態でのラジアルタービンの詳細図である。 ガイドブレードが別な相対位置にある状態でのラジアルタービンの詳細図である。 図5aおよび図5bの一部を示す斜視図である。
図1はターボチャージャー1の斜視図であり、これはタービン2およびコンプレッサー3を備える。図1に示すタービン2はラジアルタービンであり、図1に示すコンプレッサー3はラジアルコンプレッサーである。上記タービンにおいては、排気ガスが膨張させられ、コンプレッサー3において充填空気を圧縮するために利用されるプロセスでエネルギーが抽出される。
図1には、タービン2のタービン流入ハウジング6とベアリングハウジング7とが示されており、タービン流入ハウジング6とベアリングハウジング7とは、(クランピング爪としても説明される)締結リング8を介して互いに接合されている。締結リング8は、複数の締結ネジ4および締結ナット9によって、すなわち組み立てられた状態では締結リング8はベアリングハウジング7のセクション10の周りに接合部分で係合し、したがってベアリングハウジング7をターボ流入ハウジング6に取り付けるように、タービン流入ハウジング6にネジ止めされている。コンプレッサー3のうち、コンプレッサーハウジング5を図1に示す。
タービンハウジング4には複数の回転可動ブレード12を備えたタービンローター11が配置されている。
排気ガスの流れ方向に見てタービンローター11の下流には複数の調整可能なガイドブレード14を備えたガイド装置13が配置される。各ガイドブレード14は、ガイドブレードリーフ15およびガイドブレードピン16を備え、各ガイドブレード14のガイドブレードピン16は、第1のコントロールレバー17それぞれを介して、ガイド装置13の調整デバイスのガイドリング18に結合されている。
ガイドリング18を図5a,5bに示す二重矢印19の方向に捩じることによって、図5a,5bから明らかなように、タービンローター11の上流側でタービン流入ハウジング6内のガイドブレード14のブレードリーフ15の向きが変化するように、ガイドブレード14の位置を変化させることができる。
二重矢印19によるガイドリング18の捩じりは、図示していない調整デバイスのアクチュエータを介して外部から引き起こされるが、これは、第2のコントロールレバー20およびアクチュエーションシャフト21の中間接続に依存して、ガイドリング18に作用する。ガイドリング18は、一方ではタービン流入ハウジング6によって区切られかつ他方ではベアリングハウジング7によって区切られた中空空間内に収容あるいは配置される。アクチュエーションシャフト21は内部から外部へとベアリングハウジング7を通って中心セクション22と共に延在し、ベアリングハウジング7の外部の中心セクションにおいて、第2のコントロールレバー20がアクチュエーションシャフト21に作用し、ベアリングハウジング7の内部で、アクチュエーションシャフト21はガイドリング18に結合されるかあるいはアクチュエーションシャフト21の偏心体23を介してガイドリング18と係合状態となっている。
したがってそれを介してガイドリング18を捩じることが可能なアクチュエーションシャフト21は、ベアリングハウジング7を貫通すると共にコントロールレバー20によって作動させられる中心セクション22と、それを介してアクチュエーションシャフト21がガイドリング81に接続される偏心体23とを備える。これによりガイドリング18の特に確実な位置変更が可能となる。
好ましくは、アクチュエーションシャフト21の偏心体23は、スライディングブロック24を介して、間接的にガイドリング18に係合する。このため、偏心体23をガイドリング18に特に有利に取り付けることが可能である。図6から最もよく分かるように、スライディングブロック24を受けるためのリセス25がガイドリング18に形成されており、偏心体23はスライディングブロック24のリセス内で延びている。スライディングブロック24は偏心体23に固定状態で接合されており、アクチュエーションシャフト21の捩じりをガイドリング18の捩じりに変換する。したがって、コントロールレバー20およびアクチュエーションシャフト21を介してガイドリング18に作用する図示していないアクチュエータを介した起動時、ガイドリング18の特に確実な位置変更が可能である。
図6の二重矢印30に係る第2のコントロールレバー20の傾動動作は、図示していないアクチュエータによって引き起こされる。第2のコントロールレバー20のこの傾動運動の結果として、図6の二重矢印31に係るアクチュエーションシャフト21の捩じりがもたらされる。このアクチュエーションシャフト21の捩じりは、二重矢印32に係るスライディングブロック24の位置変更を、したがって二重矢印19に係るガイドリング18の捩じりを引き起こす。第1のコントロールレバー17はガイドリング18の捩じりをガイドブレード14の捩じりに変換する。
既に説明したように、アクチュエーションシャフト21の中心セクション22はベアリングハウジング7を貫通している。ここで、アクチュエーションシャフト21のこの中心セクション22は、少なくとも一つのシーリング要素26を介して、ベアリングハウジング7に対してシールされている。図4には、二つのシーリング要素26が示されている。
ベアリングハウジング7内の上記あるいは各シール要素26の位置はロッキングデバイス27を介してロックされる。
ロッキングデバイス27はロックナット28を備え、ロックナット28はベアリングハウジング7内の上記あるいは各シール要素26をクランプする。さらに、ロッキングデバイス27は、ロックナット28をベアリングハウジング7内で保持するセットネジ29を備える。したがって、ロックナット28が規定の様式でベアリングハウジング7内でシーリング要素26を常にクランプするように、セットネジ29によってロックネット28が緩むのが防止される。
シール要素26は優先的にグラファイトリングである。
上述したベアリングハウジング7内のアクチュエーションピン21の案内によって、排気ガスが周囲に流れ出すのを確実に防止することができる。アクチュエーションシャフト22のジャミングも防止される。
1 ターボチャージャー
2 ラジアルタービン
3 コンプレッサー
4 締結ネジ
5 コンプレッサーハウジング
6 タービン流入ハウジング
7 ベアリングハウジング
8 締結リング
9 締結ナット
10 セクション
11 タービンローター
12 可動ブレード
13 ガイド装置
14 ガイドブレード
15 ガイドブレードリーフ
16 ガイドブレードピン
17 コントロールレバー
18 ガイドリング
19 二重矢印
20 コントロールレバー
21 アクチュエーションシャフト
22 セクション
23 偏心体
24 スライディングブロック
25 リセス
26 シーリング要素
27 ロッキングデバイス
28 ロッキングナット
29 セットネジ
30 二重矢印
31 二重矢印
32 二重矢印

Claims (10)

  1. 媒体を膨張させるためのターボチャージャー(1)のラジアルタービン(2)であって、
    タービン流入ハウジング(6)と、前記タービン流入ハウジング(6)に隣接するベアリングハウジング(7)と、
    可動ブレード(12)を備えるタービンローター(11)と、
    膨張させられる媒体の流れ方向に見て前記可動ブレード(12)の上流側に配置された調整可能なガイドブレード(14)を備えたガイド装置(13)であって、各ガイドブレード(14)はガイドブレードリーフ(15)およびガイドブレードピン(16)を備えるガイド装置(13)と、
    前記ガイド装置(13)の前記ガイドブレード(14)を調整するための調整デバイスであって、前記調整デバイスは位置変更可能なガイドリング(18)を備え、前記ガイドリング(18)は第1のコントロールレバー(17)を介して前記ガイドブレード(14)の前記ガイドブレードピン(16)に連結され、前記調整デバイスは前記ベアリングハウジング(7)を貫通するアクチュエーションシャフト(21)を備え、前記アクチュエーションシャフト(21)は、第1の端部において前記ガイドリング(18)に、そして第2の端部において第2のコントロールレバー(20)に連結されている調整デバイスと、
    を有し、
    前記アクチュエーションシャフト(21)は、このアクチュエーションシャフト(21)が前記ガイドリング(18)に連結される前記第1の端部に、前記ガイドリング(18)と係合状態にある偏心体(23)を備えることを特徴とするラジアルタービン。
  2. 前記偏心体(23)は、スライディングブロック(24)を介して、前記ガイドリング(18)におけるリセス(25)と間接的に係合状態であることを特徴とする請求項1に記載のラジアルタービン。
  3. 前記偏心体(23)は前記スライディングブロック(24)のリセスに係合し、かつ、前記スライディングブロック(24)は前記ガイドリング(18)における前記リセス(25)に係合することを特徴とする請求項2に記載のラジアルタービン。
  4. 前記スライディングブロック(24)は固定状態で前記偏心体(23)に連結され、かつ、前記アクチュエーションシャフト(21)の捩りを前記ガイドリング(18)の捩りへと変換することを特徴とする請求項2または請求項3に記載のラジアルタービン。
  5. 媒体を膨張させるためのターボチャージャー(1)のラジアルタービン(2)であって、
    タービン流入ハウジング(6)と、前記タービン流入ハウジング(6)に隣接するベアリングハウジング(7)と、
    可動ブレード(12)を備えたタービンローター(11)と、
    膨張させられる媒体の流れ方向に見て前記可動ブレード(12)の上流側に配置された調整可能なガイドブレード(14)を備えたガイド装置(13)であって、各ガイドブレード(14)はガイドブレードリーフ(15)およびガイドブレードピン(16)を備えるガイド装置(13)と、
    前記ガイド装置(13)の前記ガイドブレード(14)を調整するための調整デバイスであって、前記調整デバイスは位置変更可能なガイドリング(18)を備え、前記ガイドリング(18)は第1のコントロールレバー(17)を介して前記ガイドブレード(14)の前記ガイドブレードピン(16)に連結され、前記調整デバイスは前記ベアリングハウジング(7)を貫通するアクチュエーションシャフト(21)を備え、前記アクチュエーションシャフト(21)は、第1の端部において前記ガイドリング(18)に、そして第2の端部において第2のコントロールレバー(20)に連結されている調整デバイスと、
    を有し、
    前記アクチュエーションシャフト(21)の中心セクション(22)は、前記ベアリングハウジング(7)を貫通すると共に、少なくとも一つのシーリング要素(26)を介して前記ベアリングハウジング(7)に対してシールされており、前記ベアリングハウジング(7)内の前記あるいは各シーリング要素(26)の位置はロッキングデバイス(27)を介してロックされることを特徴とするラジアルタービン。
  6. 前記中心セクション(22)は、グラファイトリングとして形成された複数のシーリング要素(26)を介して、前記ベアリングハウジング(7)に対してシールされることを特徴とする請求項5に記載のラジアルタービン。
  7. 前記ロッキングデバイス(27)はロックナット(28)を備え、前記ロックナット(28)は前記ベアリングハウジング(7)内の前記あるいは各シーリング要素(26)をクランプすることを特徴とする請求項5または請求項6に記載のラジアルタービン。
  8. 前記ロッキングデバイス(27)は、前記ベアリングハウジング(7)内で前記ロックナット(28)を保持するセットネジ(29)を備えることを特徴とする請求項7に記載のラジアルタービン。
  9. 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に従って形成されたことを特徴とする請求項5ないし請求項8のいずれか1項に記載のラジアルタービン。
  10. ターボチャージャー(1)であって、排気ガスを膨張させると共に排気ガスの膨張中にエネルギーを抽出するためのラジアルタービン(2)を有し、かつ、前記軸流タービン(2)において抽出されたエネルギーを利用して充填空気を圧縮するためのコンプレッサーを有し、前記ラジアルタービン(2)は請求項1ないし請求項9のいずれか1項に従って形成されることを特徴とするターボチャージャー(1)。
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