JPH10299403A - Variable capacity radial turbine - Google Patents

Variable capacity radial turbine

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JPH10299403A
JPH10299403A JP10015671A JP1567198A JPH10299403A JP H10299403 A JPH10299403 A JP H10299403A JP 10015671 A JP10015671 A JP 10015671A JP 1567198 A JP1567198 A JP 1567198A JP H10299403 A JPH10299403 A JP H10299403A
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JP
Japan
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turbine
inflow path
flow rate
throat
gas
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Pending
Application number
JP10015671A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hikari Higuchi
光 樋口
Takeshi Osako
雄志 大迫
Nobuhiro Takahira
信廣 高比良
Shozo Maekawa
昌三 前川
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10299403A publication Critical patent/JPH10299403A/en
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  • Supercharger (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide constant turbine output from a lower flow rate area to a higher flow rate area, by arranging a shielding member which shields an inflow passage between fixed nozzles which are inflow passages to a turbine moving blade and vary turbine capacity by varying the shield amount, and by driving and controlling it. SOLUTION: Both ends along the width of each fixed nozzle 1 are in contact with inside of a scroll 2, a notch 1a is arranged at one end along the width of each fixed nozzle 1, and a throat wall 5 which shields an inflow passage into the turbine moving blade 3 and can vary the amount of shield of the inflow passage into the turbine moving blade 3 is arranged on the surface of the notch 1a. The throat wall 5 can move along the width of the fixed nozzle 1 by a driving device 7 via a coupling rod 6 penetrating through the scroll 2. When a flow rate of gas is low, the throat wall 5 is placed at a shield position contacting with the bottom of the notch 1a, moved to the right by the driving device 7 with increasing flow rate of gas, and controlled such that the inflow passage into the turbine moving blade 3 becomes wide.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、小形ガスタービ
ン、エキスパンダー及びターボチャージャー等に用いら
れる可変容量形ラジアル式タービンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable displacement radial turbine used for small gas turbines, expanders, turbochargers and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の固定ノズルを備えたラジアル式タ
ービンを、図9及び図10に示す。スクロール02のス
クロール入口部02aから入ったガスは、スクロール内
通路02bを通り、スクロール内通路02bの内側の部
分の全周にわたって互いに間隔をおいて設けられた複数
の固定ノズル01へ案内され、隣接する固定ノズル01
で形成されたタービン動翼03への流入路であるスロー
ト01aにて加速された上、複数の固定ノズル01より
内側に設けられた回動可能のタービン動翼03へと流入
しタービンロータ04が回転して仕事をする。
2. Description of the Related Art A conventional radial turbine having a fixed nozzle is shown in FIGS. The gas that has entered from the scroll inlet portion 02a of the scroll 02 passes through the inner passage 02b of the scroll and is guided to the plurality of fixed nozzles 01 provided at intervals from each other over the entire periphery of the inner portion of the inner passage 02b of the scroll. Fixed nozzle 01
After being accelerated by the throat 01a, which is an inflow path to the turbine blade 03 formed by the above, the turbine rotor 04 flows into the rotatable turbine blade 03 provided inside the plurality of fixed nozzles 01, and the turbine rotor 04 Rotate to do work.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の固定ノ
ズルを備えたラジアル式タービンでは、図9及び図10
に示すように、ノズルの形状、取付け角度及びスロート
面積は、使用されるターボチャージャーのタービン等の
定格流量において最も効率よく仕事が出来るように設計
された形状であり、ターボチャージャーの起動時のよう
な小流量域においては、固定ノズルのスロート面積が広
いために、スロート部で充分なガスの加速が得られず極
端な効率低下をおこしタービン出力が出ない。また、ノ
ズルの形状と取付け角度及びスロート面積を、ターボチ
ャージャー起動時の小流量域に合せて設定した場合に
は、定格流量時に過給圧が高くなり過ぎる。
FIG. 9 and FIG. 10 show a conventional radial turbine having a fixed nozzle.
As shown in the figure, the shape of the nozzle, the mounting angle and the throat area are shapes designed to work most efficiently at the rated flow rate of the used turbocharger turbine and the like. In a small flow rate region, since the throat area of the fixed nozzle is large, sufficient gas acceleration cannot be obtained in the throat portion, causing an extreme decrease in efficiency and no turbine output. If the nozzle shape, mounting angle and throat area are set in accordance with the small flow rate range at the time of starting the turbocharger, the supercharging pressure becomes too high at the rated flow rate.

【0004】また、更に、前記のような状況を改善する
ものとして、可変容量形(VG)タービン(バリアブル
ジオメトリータービン)等があり、固定ノズルではな
く、図11中に、点線と矢印で示すように、ノズルが回
転してスロート幅を調整することによってスロート面積
を変化させ、小流量域から大流量域までノズルでガスを
加速しタービン出力を安定して得るようにした装置があ
るが、この可変容量形タービンの構造は、全ノズルを回
転させるリンク機構をもつなど複雑であり、コスト面及
び耐久性の面から問題がある。
In order to improve the above situation, there is a variable capacity (VG) turbine (variable geometry turbine) and the like, which is not a fixed nozzle but is indicated by a dotted line and an arrow in FIG. As described above, there is a device in which the throat area is changed by adjusting the throat width by rotating the nozzle to accelerate the gas with the nozzle from a small flow region to a large flow region and obtain a stable turbine output. The structure of this variable displacement turbine is complicated, such as having a link mechanism for rotating all nozzles, and has problems in terms of cost and durability.

【0005】本発明は、以上の従来技術における問題点
を解決し、簡単な機構によって小流量域から大流量域に
わたって安定したタービン出力が得られるように構成し
た可変容量形ラジアル式タービンを提供することを課題
としている。
The present invention solves the above-mentioned problems in the prior art, and provides a variable displacement radial turbine configured to obtain a stable turbine output from a small flow rate range to a large flow rate range by a simple mechanism. That is the task.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は、回動可能に設置されたタービン動翼と、
タービン動翼を回転駆動させるガス等の流体のタービン
動翼への流入路を形成する複数の固定ノズルとを有する
ラジアル式タービンにおいて、タービン動翼への流入路
となる各固定ノズル間の流入路を遮蔽し、かつ、同流入
路の遮蔽量を可変可能に設置することによりタービン容
量を可変とする遮蔽部材と、同遮蔽部材を遮蔽量を可変
に駆動する駆動手段とを有する可変容量形ラジアル式タ
ービンを提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a turbine blade rotatably installed,
In a radial turbine having a plurality of fixed nozzles forming an inflow path of a fluid such as a gas for rotating the turbine blade to the turbine blade, an inflow path between the fixed nozzles serving as an inflow path to the turbine blade. Variable-capacity radial having a shielding member for varying the turbine capacity by variably setting a shielding amount of the inflow passage, and a driving unit for variably driving the shielding amount of the shielding member. Provide a wind turbine.

【0007】本発明による可変容量形ラジアル式タービ
ンでは、タービン動翼への流入路となる各固定ノズル間
の流入路を遮蔽部材によって所定量蔽い、それによって
タービン容量を可変とし、流体流量の変化に関わらず所
定の流速と流入角でタービン動翼へ流体を流入させるこ
とができ、タービン効率を低下させない。
[0007] In the variable displacement radial turbine according to the present invention, the inflow passage between the fixed nozzles, which serves as the inflow passage to the turbine rotor blade, is shielded by a predetermined amount by a shielding member, thereby making the turbine capacity variable and controlling the fluid flow rate. Regardless of the change, the fluid can flow into the turbine blade at a predetermined flow velocity and inflow angle, and the turbine efficiency does not decrease.

【0008】しかも、本発明による可変容量形ラジアル
式タービンでは、遮蔽量を変えるよう遮蔽部材を変位さ
せるだけの駆動手段を設ければよく、従来のもののよう
にノズルを回転させるというような複雑なリンク機構な
どを必要としないので構造簡単でありコストも安く、耐
久性にも優れる。
Further, in the variable displacement radial turbine according to the present invention, it is sufficient to provide a driving means for only displacing the shielding member so as to change the shielding amount, and it is complicated to rotate the nozzle as in the conventional one. Since no link mechanism is required, the structure is simple, the cost is low, and the durability is excellent.

【0009】また、本発明は前記課題を解決するため、
回動可能に設置されたタービン動翼と、同タービン動翼
を回転駆動させるガス等の流体のタービン動翼への流入
路を形成する複数の固定ノズルとを有するラジアル式タ
ービンにおいて、固定ノズルのスロート部に、その固定
ノズルと重なる形状をもち同スロート部の面積を変える
よう回転軸方向に移動可能に配設された環状スロート壁
と、同環状スロート壁の回転軸方向位置を可変に駆動す
る駆動手段とを有する可変容量形ラジアル式タービンを
提供する。
Further, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems.
In a radial turbine having a turbine rotor blade rotatably installed and a plurality of fixed nozzles forming an inflow path of a fluid such as gas for rotating the turbine rotor blade to the turbine rotor blade, An annular throat wall having a shape overlapping with the fixed nozzle of the throat portion and movably arranged in the rotational axis direction so as to change the area of the throat portion, and variably driving the rotational axial position of the annular throat wall. A variable displacement radial turbine having driving means.

【0010】このように構成した可変容量形ラジアル式
タービンにおいては、前記した駆動手段によって環状ス
ロート壁の回転軸方向位置を変えるだけで固定ノズル間
の流入路面積が可変に変えられ、タービン動翼へ流体流
量の変化に関わらず所定の流速と流入角で流体を流入さ
せることができ、タービン効率を低下させない。
In the variable displacement radial turbine configured as described above, the inflow path area between the fixed nozzles is variably changed only by changing the position of the annular throat wall in the rotation axis direction by the driving means described above, and the turbine rotor blades are changed. Fluid can flow at a predetermined flow velocity and an inflow angle regardless of a change in the fluid flow rate, and the turbine efficiency does not decrease.

【0011】さらにまた、本発明は前記課題を解決する
ため、回動可能に設置されたタービン動翼と、同タービ
ン動翼を回転駆動させるガス等の流体のタービン動翼へ
の流入路を形成する複数の固定ノズルとを有するラジア
ル式タービンにおいて、前記各固定ノズルの一端に設け
られた切欠きと、各々の切欠きに嵌合してタービン動翼
への流入路を遮蔽し、かつ、同流入路の遮蔽量を可変可
能に設置することによりタービン容量を可変とする遮蔽
部材と、同遮蔽部材を遮蔽量を可変に駆動する駆動手段
とを有する構成の可変容量形ラジアル式タービンを提供
する。
Further, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention forms a turbine rotor blade rotatably installed and an inflow path of a fluid such as gas for rotating the turbine rotor blade into the turbine rotor blade. In the radial turbine having a plurality of fixed nozzles, a notch provided at one end of each of the fixed nozzles is fitted to each of the notches to shield an inflow path to a turbine rotor blade, and Provided is a variable displacement radial turbine having a configuration including a shielding member that varies a turbine capacity by variably setting a shielding amount of an inflow path and a driving unit that variably drives the shielding amount of the shielding member. .

【0012】この構成の可変容量形ラジアル式タービン
では、遮蔽部材が、固定ノズルの一端に設けられた切欠
きに嵌合して複数の固定ノズルで形成されたタービン動
翼へのガス等の流体の流入路を遮蔽し、かつ流入路の遮
蔽量を可変にする遮蔽部材によって、ガス等の流体の流
量の変化に応じて前記流入路の面積を変化させて、これ
を拡大又は縮小する。
In the variable displacement radial turbine having this configuration, the shielding member fits into the notch provided at one end of the fixed nozzle, and the fluid such as gas flows to the turbine blade formed by the plurality of fixed nozzles. The area of the inflow path is changed according to a change in the flow rate of a fluid such as gas by a shielding member that shields the inflow path and varies the amount of shielding of the inflow path, and enlarges or reduces the area.

【0013】これにより、ガス等の流体の流量が変化し
ても、ガス等の流体はタービン動翼へ、ほぼ一定の流速
と流入角を有して流入することができ、ガス又は流体の
小流量域から大流量域の流量の変化に対しても、高いタ
ービン効率を得ることができる。
Thus, even if the flow rate of the fluid such as gas changes, the fluid such as gas can flow into the turbine blade at a substantially constant flow velocity and an inflow angle. High turbine efficiency can be obtained even when the flow rate changes from the flow rate range to the large flow rate range.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明による可変容量形ラ
ジアル式タービンを図1〜図8に示した実施形態に基づ
いて具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A variable displacement radial turbine according to the present invention will be specifically described below based on the embodiment shown in FIGS.

【0015】(第1実施形態)まず、本発明の第1実施
形態による可変容量形ラジアル式タービンを図1及び図
2によって説明する。本第1実施形態による可変容量形
ラジアル式タービンにおける固定ノズル1、スクロール
2、スクロール内通路2b、タービン動翼3及びタービ
ンロータ4は、図9及び図10に示す従来のものと相違
するところはないので、その説明を省略する。
(First Embodiment) First, a variable displacement radial turbine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The fixed nozzle 1, the scroll 2, the scroll passage 2b, the turbine rotor blades 3, and the turbine rotor 4 in the variable displacement radial turbine according to the first embodiment are different from the conventional one shown in FIGS. Since it does not exist, the description is omitted.

【0016】各固定ノズル1の幅方向(図1における左
右方向)の両端は、図1に示すようにスクロール2の内
面に接しているが、同各固定ノズル1の幅方向の一端の
タービン動翼3寄りの部分の後方(ガス流れの後流側)
の部分には、他端に向って切欠き1aが設けられてい
る。前記各固定ノズル1の切欠き1aの面に嵌合して切
欠き1aの底面に接してタービン動翼3への流入路を遮
断し、かつ、前記切欠き1aの面から離れてタービン動
翼3への流入路の遮蔽量を可変可能にする遮蔽部材とし
ての円環状のスロート壁5が設けられている。
Both ends of each fixed nozzle 1 in the width direction (left-right direction in FIG. 1) are in contact with the inner surface of the scroll 2 as shown in FIG. Behind the part near the wing 3 (on the downstream side of the gas flow)
Is provided with a notch 1a toward the other end. The fixed nozzle 1 is fitted to the surface of the notch 1a to be in contact with the bottom surface of the notch 1a to cut off the inflow path to the turbine blade 3 and to be separated from the surface of the notch 1a and An annular throat wall 5 is provided as a shielding member that makes it possible to change the amount of shielding of the inflow path to the inflow path 3.

【0017】前記スロート壁5はスクロール2を貫通す
る連結棒6に接続されており、前記連結棒6は、スクロ
ール2外に設けられた駆動装置7によって固定ノズル1
の幅方向に移動されるようになっている。前記連結棒6
と駆動装置7は、円環状のスロート壁5の周方向に間隔
をおいて適当な個数が設けられている。
The throat wall 5 is connected to a connecting rod 6 penetrating the scroll 2, and the connecting rod 6 is fixed by a driving device 7 provided outside the scroll 2.
In the width direction. The connecting rod 6
An appropriate number of the driving devices 7 are provided at intervals in the circumferential direction of the annular throat wall 5.

【0018】前記駆動装置7は、連結棒6を介してスロ
ート壁5を、図1において実線で示される切欠き1aの
面に嵌合してその底面に接してタービン動翼3への流入
路を遮蔽する位置から、切欠き1aの底面から適宜離れ
てタービン動翼3への流入路の遮蔽量を可変にするよう
な位置へ移動させることができる。
The drive unit 7 fits the throat wall 5 through the connecting rod 6 to the surface of the notch 1a shown by a solid line in FIG. Can be moved to a position where the amount of shielding of the inflow path to the turbine bucket 3 can be made variable away from the bottom surface of the notch 1a as appropriate.

【0019】以上のように構成された本第1実施形態で
は、ガスの流量が小さい時には、スロート壁5は図1に
おいて実線で示される切欠き1aの底面に接する遮蔽位
置におかれ、隣接する固定ノズル1間に形成されるター
ビン動翼3への流入路を最小にする。ガスの流量が増加
すると、スロート壁5は連結棒6を介して駆動装置7に
よって切欠き1aの底面から離れて図1において右方へ
移動し、隣接ノズル1間に形成されるタービン動翼3へ
の流入路を大きくする。
In the first embodiment configured as described above, when the flow rate of the gas is small, the throat wall 5 is located at the shielding position in contact with the bottom surface of the notch 1a shown by a solid line in FIG. The inflow path to the turbine blade 3 formed between the fixed nozzles 1 is minimized. When the gas flow rate increases, the throat wall 5 moves rightward in FIG. 1 away from the bottom surface of the notch 1 a by the driving device 7 via the connecting rod 6, and moves to the right in FIG. Enlarge the inflow channel to

【0020】このようにして、本第1実施形態では、前
記のような簡単な装置によって、タービン動翼3への流
入路の大きさがガス流量に応じて調節され、タービン容
量を可変とすることができ、ガスはその流量が変化して
もほぼ一定の流速と流入角をもってタービン動翼3に流
入することになる。従って、ガスの小流量域から大流量
域にわたって高いタービン効率を得ることができる。
As described above, in the first embodiment, the size of the inflow path to the turbine blade 3 is adjusted by the simple device as described above according to the gas flow rate, and the turbine capacity is made variable. Thus, the gas flows into the turbine blade 3 with a substantially constant flow velocity and an inflow angle even if the flow rate changes. Therefore, high turbine efficiency can be obtained from a small gas flow rate range to a large gas flow range.

【0021】なお、本第1実施形態における切欠き1a
の底面の位置は、ガスの流量の最小値に応じて固定ノズ
ル1の幅方向の適当な位置に設置され、また、切欠き1
aを固定ノズル1の幅方向の全長にわたって設けるよう
にすることもできる。
The notch 1a in the first embodiment
Is located at an appropriate position in the width direction of the fixed nozzle 1 in accordance with the minimum value of the gas flow rate.
a may be provided over the entire length of the fixed nozzle 1 in the width direction.

【0022】(第2実施形態)次に図3及び図4に示す
第2実施形態による可変容量形ラジアル式タービンにつ
いて説明する。図3及び図4において、15は環状のス
ロート壁を示し、固定ノズル1のスロート01a部にお
いて固定ノズルに重なる部分を切り込んだ形状に形成さ
れている。 環状のスロート壁15は、固定ノズル間に
嵌り込んだ状態で駆動装置7によって連結棒6を介して
回転軸方向に変位され、相隣る固定ノズル1の間の流入
路を部分的に遮蔽するように構成されている。
(Second Embodiment) Next, a variable displacement radial turbine according to a second embodiment shown in FIGS. 3 and 4 will be described. 3 and 4, reference numeral 15 denotes an annular throat wall, which is formed in the throat 01a portion of the fixed nozzle 1 by cutting a portion overlapping the fixed nozzle. The annular throat wall 15 is displaced in the rotational axis direction by the driving device 7 via the connecting rod 6 while being fitted between the fixed nozzles, and partially blocks the inflow path between the adjacent fixed nozzles 1. It is configured as follows.

【0023】固定ノズル1には切欠きは設けられていな
い。その他の構成は、図1及び図2に示した第1実施形
態の可変容量形ラジアル式タービンの構成と実質同じで
ある。
The fixed nozzle 1 is not provided with a notch. The other configuration is substantially the same as the configuration of the variable displacement radial turbine according to the first embodiment shown in FIGS.

【0024】以上の構成をもつ第2実施形態の可変容量
形ラジアル式タービンにおいて、ラジアル式タービンの
スクロール入口からスクロール2へ流入したガスは、ス
クロール内通路2bを通り、固定ノズル1に案内されス
ロート01aで加速される。連結棒6によって駆動装置
7に連結された環状のスロート壁15は、駆動装置7の
働きで固定ノズル1のスロート01aの中を回転軸方向
へ移動し、ノズルスロートの高さを変化させる。
In the variable displacement radial turbine according to the second embodiment having the above-described configuration, gas flowing into the scroll 2 from the scroll inlet of the radial turbine passes through the scroll internal passage 2b, is guided to the fixed nozzle 1, and is guided to the throat. It is accelerated at 01a. The annular throat wall 15 connected to the driving device 7 by the connecting rod 6 moves inside the throat 01a of the fixed nozzle 1 in the rotation axis direction by the operation of the driving device 7, and changes the height of the nozzle throat.

【0025】固定ノズル1のスロート面積は、「スロー
ト幅×ノズル高さ」により決まるため、流入ガスの大流
量時は、環状のスロート壁15はノズル端面1bより離
れ、ノズル高さが高くなりスロート面積は拡大される。
Since the throat area of the fixed nozzle 1 is determined by “throat width × nozzle height”, when the flow rate of the inflow gas is large, the annular throat wall 15 is separated from the nozzle end face 1b, so that the nozzle height increases and the throat area increases. The area is enlarged.

【0026】逆に、小流量時は、環状のスロート壁15
はノズル端面1bに近づき、ノズル高さが小さくなりス
ロート面積は縮小されることとなり、広範囲なガス流量
の変化でも、タービン動翼への流入速度、流入角度はほ
ぼ一定に保たれ、常に高いタービン効率が得られる。
Conversely, when the flow rate is small, the annular throat wall 15
Is closer to the nozzle end face 1b, the nozzle height is reduced and the throat area is reduced, and even when the gas flow rate varies over a wide range, the inflow speed and the inflow angle to the turbine blades are kept almost constant, and the high turbine Efficiency is obtained.

【0027】(第3実施形態)次に図5に示す第3実施
形態による可変容量形ラジアル式タービンについて説明
する。図5において、8は環状のスロート壁を示し、こ
の環状のスロート壁8は固定ノズル1の入口側に配置さ
れ、連結棒6を介して駆動装置7に連結されて、回転軸
方向に移動できるようになっている。
(Third Embodiment) Next, a variable displacement radial turbine according to a third embodiment shown in FIG. 5 will be described. In FIG. 5, reference numeral 8 denotes an annular throat wall. The annular throat wall 8 is arranged on the inlet side of the fixed nozzle 1 and is connected to a driving device 7 via a connecting rod 6 so as to be movable in the direction of the rotation axis. It has become.

【0028】環状のスロート壁8は、2本以上の連結棒
6を用いて、駆動装置7に連結している。スクロール2
は環状のスロート壁8のために2分割されているが、ス
クロール連結棒2cによって結合されている。その他の
構成は第1実施形態による可変容量形ラジアル式タービ
ンの構成と実質同一である。
The annular throat wall 8 is connected to the driving device 7 by using two or more connecting rods 6. Scroll 2
Are divided into two parts for the annular throat wall 8, but are connected by the scroll connecting rod 2c. Other configurations are substantially the same as the configuration of the variable displacement radial turbine according to the first embodiment.

【0029】以上の構成をもつ第3実施形態の可変容量
形ラジアル式タービンでは、連結棒6によって駆動装置
7に連結された環状のスロート壁8が、駆動装置7によ
って回転軸方向に移動することで、図5に示すようにノ
ズルスロートの高さを変化させることができる。
In the variable displacement radial turbine of the third embodiment having the above configuration, the annular throat wall 8 connected to the driving device 7 by the connecting rod 6 is moved in the direction of the rotation axis by the driving device 7. Thus, the height of the nozzle throat can be changed as shown in FIG.

【0030】固定ノズル1のスロート面積は「スロート
幅×ノズル高さ」により決まるため、流入ガスの大流量
時は、環状のスロート壁15はノズル端面1bより離さ
れ、ノズル高さが高くなりスロート面積は拡大される。
逆に、小流量時は、環状のスロート壁15はノズル端面
1bに近づけられ、ノズル高さが小さくなってスロート
面積は縮小される。
Since the throat area of the fixed nozzle 1 is determined by “throat width × nozzle height”, when the flow rate of the inflow gas is large, the annular throat wall 15 is separated from the nozzle end face 1b, and the nozzle height becomes high and the throat area becomes large. The area is enlarged.
Conversely, when the flow rate is small, the annular throat wall 15 is brought closer to the nozzle end face 1b, the nozzle height is reduced, and the throat area is reduced.

【0031】このように、この第3実施形態の可変容量
形ラジアル式タービンによれば、従来のVGタービンと
比較して、簡単な構成で流量に合わせてノズルスロート
面積を調整することができる。
As described above, according to the variable displacement radial turbine of the third embodiment, the area of the nozzle throat can be adjusted in accordance with the flow rate with a simple configuration as compared with the conventional VG turbine.

【0032】(第4実施形態)次に図6〜図8に示す第
4実施形態による可変容量形ラジアル式タービンについ
て説明する。この第4実施形態による可変容量形ラジア
ル式タービンでは、固定ノズル1に可動部分9a、9b
がそれぞれ枢着点10a、10bまわりに回動可能に設
けられている。
Fourth Embodiment Next, a variable displacement radial turbine according to a fourth embodiment shown in FIGS. 6 to 8 will be described. In the variable displacement radial turbine according to the fourth embodiment, the movable portions 9a, 9b
Are provided rotatably around pivot points 10a and 10b, respectively.

【0033】可動部分9aは連結棒6を介して駆動装置
7により枢着点10aのまわりに回動され、可動部分9
aが回動されると、図示していない適宜の連結機構によ
り可動部分9bも枢着点10bのまわりに回動されるよ
うに構成されている。その他の構成は、図1に示した第
1実施形態の可変容量形ラジアル式タービンの構成と実
質同一である。
The movable part 9a is turned around a pivot point 10a by a driving device 7 via a connecting rod 6, and the movable part 9a
When a is rotated, the movable portion 9b is also configured to rotate around the pivot point 10b by an appropriate connection mechanism (not shown). Other configurations are substantially the same as the configuration of the variable displacement radial turbine according to the first embodiment shown in FIG.

【0034】以上の構成をもつ第4実施形態の可変容量
形ラジアル式タービンにおいて、ラジアル式タービンの
スクロール入口からスクロール2へ流入したガスは、ス
クロール内通路2bを通り、固定ノズル1に案内されス
ロート01aで加速される。
In the variable displacement radial turbine according to the fourth embodiment having the above-described structure, the gas flowing into the scroll 2 from the scroll inlet of the radial turbine passes through the scroll inner passage 2b, is guided to the fixed nozzle 1, and is guided to the throat. It is accelerated at 01a.

【0035】可動部分9aの作動に伴い、他方の可動部
分9bも作動される。図7のように駆動装置7によって
連結棒6を回転させて可動部分9aを閉じることで、ス
ロート幅1aは広くなる。逆に図8のように連結棒6を
回転させて可動部分9aを開くと、スロート01aの幅
は狭くなる。
With the operation of the movable part 9a, the other movable part 9b is also operated. The throat width 1a is increased by closing the movable portion 9a by rotating the connecting rod 6 by the driving device 7 as shown in FIG. Conversely, when the connecting rod 6 is rotated to open the movable part 9a as shown in FIG. 8, the width of the throat 01a becomes narrow.

【0036】固定ノズル1のスロート面積は「スロート
幅×ノズル高さ」により決まるため、流入ガスの大流量
時には、図7に示すように固定ノズル1の可動部分9a
を閉じることで可動部分9bも流入ガスの圧力によって
可動部分9aに追従して閉じる方向に作動する。従って
スロート01aの幅が広がり、スロート面積は拡大され
る。このとき圧力が作用しているために可動部分9aと
9bは常に連動して作動する。
Since the throat area of the fixed nozzle 1 is determined by “throat width × nozzle height”, when the inflow gas has a large flow rate, as shown in FIG.
Is closed, the movable portion 9b also operates in the closing direction following the movable portion 9a by the pressure of the inflow gas. Therefore, the width of the throat 01a is increased, and the throat area is increased. At this time, since the pressure is acting, the movable parts 9a and 9b always operate in conjunction with each other.

【0037】逆に、小流量時には、図8に示すように可
動部分9aを開くことで、可動部分9bが作動してスロ
ート01aの幅が狭くなり、スロート面積は縮小される
こととなり、広範囲なガス流量の変化でも、タービン動
翼3への流入速度、流入角度はほぼ一定にたもたれ、常
に高いタービン効率を得ることができる。
Conversely, when the flow rate is small, as shown in FIG. 8, by opening the movable portion 9a, the movable portion 9b is actuated, the width of the throat 01a is reduced, and the throat area is reduced. Even when the gas flow rate changes, the inflow speed and the inflow angle into the turbine bucket 3 lean substantially constant, and high turbine efficiency can always be obtained.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、タービ
ン動翼への流入路となる各固定ノズルの間の流入路を遮
蔽し、かつ、流入路の遮蔽量を可変可能に設置すること
によりタービン容量を可変とする遮蔽部材と、この遮蔽
部材を遮蔽量を可変に駆動する駆動手段とを設けた可変
容量形ラジアル式タービンを提供する。
As described above, according to the present invention, the inflow path between the fixed nozzles serving as the inflow path to the turbine blade is shielded, and the amount of shielding of the inflow path is variably set. The present invention provides a variable displacement radial turbine provided with a shielding member that makes the turbine capacity variable, and a drive unit that drives the shielding member so that the shielding amount is variable.

【0039】この可変容量形ラジアル式タービンでは、
各固定ノズル間の流入路を遮蔽部材によって所定量蔽う
ことによってタービン容量を可変とし、タービン動翼へ
流体流量の変化に関わらず所定の流速と流入角で流体を
流入させることができ、タービン効率を低下させない。
In this variable displacement radial turbine,
The inflow path between the fixed nozzles is shielded by a predetermined amount by a shielding member to make the turbine capacity variable, so that the fluid can flow into the turbine blade at a predetermined flow velocity and an inflow angle regardless of a change in the fluid flow rate. Does not decrease.

【0040】また、他の本発明の可変容量形ラジアル式
タービンは、固定ノズルと重なる形状をもち同スロート
部の面積を変えるよう回転軸方向に移動可能に配設され
た環状のスロート壁と、同環状のスロート壁の回転軸方
向位置を可変に駆動する駆動手段とを設けたものであ
る。
Further, another variable displacement radial type turbine of the present invention has an annular throat wall having a shape overlapping with the fixed nozzle and movably disposed in the direction of the rotation axis so as to change the area of the throat portion. Drive means for variably driving the position of the annular throat wall in the direction of the rotation axis.

【0041】この可変容量形ラジアル式タービンでは、
駆動手段によって環状のスロート壁の回転軸方向位置を
変えるだけで固定ノズル間の流入路面積が可変に変えら
れ、流体流量の変化に関わらず所定の流速と流入角でタ
ービン動翼へ流体を流入させることができ、タービン効
率を低下させない。
In this variable displacement radial turbine,
By simply changing the position of the annular throat wall in the rotation axis direction by the driving means, the inflow path area between the fixed nozzles can be changed variably, and the fluid flows into the turbine blade at a predetermined flow rate and the inflow angle regardless of the change in the fluid flow rate. And does not reduce turbine efficiency.

【0042】また、更に他の本発明の可変容量形ラジア
ル式タービンでは、複数個の固定ノズルの一端に設けら
れた切欠きと、その切欠きに嵌合してタービン動翼への
流入路を遮蔽し、かつ、同流入路の遮蔽量を可変可能に
設置することによりタービン容量を可変とする遮蔽部材
と、同遮蔽部材を遮蔽量を可変に駆動する駆動手段とを
設けたものである。
In still another variable displacement radial turbine according to the present invention, a notch provided at one end of each of the plurality of fixed nozzles, and an inflow path to the turbine blade by fitting into the notch. A shield member is provided which shields and variably sets a shielding amount of the inflow passage, thereby varying a turbine capacity, and a driving means for variably driving the shielding member with the shielding amount.

【0043】この構成の可変容量形ラジアル式タービン
では、遮蔽部材が、固定ノズルの一端に設けられた切欠
きに嵌合してタービン動翼への流体の流入路を可変に遮
蔽することによって、ガス等の流体の流量の変化に応じ
て前記流入路の面積を変化させて、これにより、ガス等
の流体の流量が変化しても、ガス等の流体のタービン動
翼へ、ほぼ一定の流速と流入角を有して流入させること
ができ、常に高いタービン効率を得ることができる。
In the variable displacement radial turbine having the above configuration, the shielding member fits into the notch provided at one end of the fixed nozzle to variably shield the inflow path of the fluid to the turbine blade. The area of the inflow path is changed in accordance with the change in the flow rate of the fluid such as gas, so that even if the flow rate of the fluid such as gas changes, the flow rate of the fluid such as gas to the turbine blade is substantially constant. And an inflow angle, so that high turbine efficiency can always be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態のタービンロータの軸方
向の縦断面図。
FIG. 1 is an axial longitudinal sectional view of a turbine rotor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A矢視断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1;

【図3】本発明の第2実施形態のタービンロータの軸方
向の縦断面図。
FIG. 3 is an axial longitudinal sectional view of a turbine rotor according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図2のIVーIV線に沿う断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2;

【図5】本発明の第3実施形態のタービンロータの軸方
向の縦断面図。
FIG. 5 is an axial longitudinal sectional view of a turbine rotor according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4実施形態のタービンロータの軸方
向の縦断面図。
FIG. 6 is an axial longitudinal sectional view of a turbine rotor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】図6のVIIーVII線に沿う断面図で可動部分が閉
じた状態を示す。
7 is a sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 6, showing a state in which a movable part is closed.

【図8】図6のVIIーVII線に沿う断面図で可動部分が開
いた状態を示す。
FIG. 8 is a sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 6, showing a state where a movable part is opened.

【図9】従来の固定ノズルを備えたラジアル式タービン
のタービンロータの軸に直交する方向の縦断面図。
FIG. 9 is a vertical cross-sectional view in a direction orthogonal to the axis of a turbine rotor of a conventional radial turbine having a fixed nozzle.

【図10】従来の固定ノズルを備えたラジアル式タービ
ンのタービンロータの軸方向の縦断面図。
FIG. 10 is an axial longitudinal sectional view of a turbine rotor of a radial turbine having a conventional fixed nozzle.

【図11】従来の可変容量形タービンにおけるノズルの
部分の説明図。
FIG. 11 is an explanatory view of a nozzle portion in a conventional variable displacement turbine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

01a スロート 1 固定ノズル 1a 切欠き 1b ノズル端面 2 スクロール 2b スクロール内通路 2c スクロール連結棒 3 タービン動翼 4 タービンロータ 5 円環状のスロート壁 6 連結棒 7 駆動装置 8 環状のスロート壁 9a 可動部分 9b 可動部分 10a 枢着点 10b 枢着点 15 環状のスロート壁 01a Throat 1 Fixed nozzle 1a Notch 1b Nozzle end face 2 Scroll 2b Scroll passage 2c Scroll connecting rod 3 Turbine rotor blade 4 Turbine rotor 5 Annular throat wall 6 Connecting rod 7 Drive unit 8 Annular throat wall 9a Movable part 9b Movable Part 10a pivot point 10b pivot point 15 annular throat wall

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前川 昌三 長崎市深堀町五丁目717番1号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Shozo Maekawa 5-717-1 Fukahori-cho, Nagasaki City, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回動可能に設置されたタービン動翼と、
同タービン動翼を回転駆動させるガス等の流体のタービ
ン動翼への流入路を形成する複数の固定ノズルとを有す
るラジアル式タービンにおいて、タービン動翼への流入
路となる前記各固定ノズルの間の流入路を遮蔽し、か
つ、同流入路の遮蔽量を可変可能に設置することにより
タービン容量を可変とする遮蔽部材と、同遮蔽部材を遮
蔽量を可変に駆動する駆動手段とを有することを特徴と
する可変容量形ラジアル式タービン。
1. A turbine blade rotatably installed,
A plurality of fixed nozzles forming an inflow path of a fluid such as gas for rotating the turbine rotor blade to the turbine rotor blade, wherein the plurality of fixed nozzles form an inflow path to the turbine rotor blade. A shielding member that shields the inflow path of the above and variably installs the amount of shielding of the inflow path, and a driving unit that variably drives the amount of shielding of the shielding member. A variable capacity radial turbine characterized by the following.
【請求項2】 回動可能に設置されたタービン動翼と、
同タービン動翼を回転駆動させるガス等の流体のタービ
ン動翼への流入路を形成する複数の固定ノズルとを有す
るラジアル式タービンにおいて、前記固定ノズルのスロ
ート部に同固定ノズルと重なる形状をもち同スロート部
の面積を変えるよう回転軸方向に移動可能に配設された
環状スロート壁と、同環状スロート壁の回転軸方向位置
を可変に駆動する駆動手段とを有することを特徴とする
可変容量形ラジアル式タービン。
2. A turbine blade rotatably installed,
A radial turbine having a plurality of fixed nozzles forming an inflow path of a fluid such as a gas for rotating the turbine blade to the turbine blade, wherein the throat portion of the fixed nozzle has a shape overlapping the fixed nozzle. A variable capacity comprising: an annular throat wall movably disposed in a rotation axis direction so as to change an area of the throat portion; and driving means for variably driving a position in the rotation axis direction of the annular throat wall. Type radial turbine.
【請求項3】 回動可能に設置されたタービン動翼と、
同タービン動翼を回転駆動させるガス等の流体のタービ
ン動翼への流入路を形成する複数の固定ノズルとを有す
るラジアル式タービンにおいて、前記各固定ノズルの一
端に設けられた切欠きと、各々の切欠きに嵌合してター
ビン動翼への流入路を遮蔽し、かつ、同流入路の遮蔽量
を可変可能に設置することによりタービン容量を可変と
する遮蔽部材と、同遮蔽部材を遮蔽量を可変に駆動する
駆動手段とを有することを特徴とする可変容量形ラジア
ル式タービン。
3. A turbine blade rotatably installed,
In a radial turbine having a plurality of fixed nozzles forming an inflow path of a fluid such as a gas for rotating the turbine blade to the turbine blade, a notch provided at one end of each of the fixed nozzles, A shielding member that fits into the notch of the turbine blade to shield the inflow path to the turbine rotor blade, and that the amount of shielding of the inflow path is variably installed to change the turbine capacity, and that the shielding member is shielded. And a drive means for driving the amount variably.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030018933A (en) * 2001-08-31 2003-03-06 현대자동차주식회사 a variable geometry turbocharger
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