JPH1162511A - 可変形態タービン - Google Patents
可変形態タービンInfo
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- JPH1162511A JPH1162511A JP10162680A JP16268098A JPH1162511A JP H1162511 A JPH1162511 A JP H1162511A JP 10162680 A JP10162680 A JP 10162680A JP 16268098 A JP16268098 A JP 16268098A JP H1162511 A JPH1162511 A JP H1162511A
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- side wall
- spring
- force
- turbine
- housing
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
- F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
- F01D17/143—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path the shiftable member being a wall, or part thereof of a radial diffuser
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 可変形態タービンの変位可能な側壁が、その
全閉位置へ接近される際に発生する制御困難性を解消す
る。 【解決手段】 ハウジングと、ハウジング内の予め定め
られた軸線上を回転するよう装着されたタービンホイー
ルと、およびタービンに対するガス入口通路とを含む可
変形態タービンである。ガス入口通路は、固定壁と環状
側壁−この側壁は、ハウジング内に装着されて、軸方向
に離間された第一および第二位置の間で固定壁に対し変
位可能である−との間に画定されている。側壁は少なく
とも１つのスプリングを介し固定壁から第一位置へ向け
付勢されており、この側壁に対し１つの軸方向の力がス
プリングとは反対方向へ適用されており、そしてこれに
より、側壁の軸方向位置が制御されるように構成されて
いる。前記１つまたは複数のスプリングが、スプリング
力に対し非線形の長さ特性を有することにより、適用さ
れるスプリング力と通路を通るガス流の結果側壁に適用
される軸方向の力との合成力が、側壁が第一位置から第
二位置へ変位されるに従い連続的に増大される。
全閉位置へ接近される際に発生する制御困難性を解消す
る。 【解決手段】 ハウジングと、ハウジング内の予め定め
られた軸線上を回転するよう装着されたタービンホイー
ルと、およびタービンに対するガス入口通路とを含む可
変形態タービンである。ガス入口通路は、固定壁と環状
側壁−この側壁は、ハウジング内に装着されて、軸方向
に離間された第一および第二位置の間で固定壁に対し変
位可能である−との間に画定されている。側壁は少なく
とも１つのスプリングを介し固定壁から第一位置へ向け
付勢されており、この側壁に対し１つの軸方向の力がス
プリングとは反対方向へ適用されており、そしてこれに
より、側壁の軸方向位置が制御されるように構成されて
いる。前記１つまたは複数のスプリングが、スプリング
力に対し非線形の長さ特性を有することにより、適用さ
れるスプリング力と通路を通るガス流の結果側壁に適用
される軸方向の力との合成力が、側壁が第一位置から第
二位置へ変位されるに従い連続的に増大される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、変位可能なタービ
ン入口通路側壁を組込まれた可変形態タービンに関す
る。
ン入口通路側壁を組込まれた可変形態タービンに関す
る。
【０００２】
【従来の技術とその課題】米国特許第５５２２６９７号
公報には、タービンホイールがハウジング内の予め定め
られた軸線周りを回転するように装着された、公知の可
変形態タービンが開示されている。タービンホイールに
対する入口通路が、ハウジングの固定壁とこの固定壁に
対して変位可能な側壁との間に画定され、これにより入
口通路の幅が制御されるように構成されている。側壁
は、ハウジングの回転軸線に平行して延在するロッド上
に支持され、そしてこのロッドがハウジングに対し軸線
方向へ移動され、これにより側壁を適用する位置が制御
されれるように構成されている。
公報には、タービンホイールがハウジング内の予め定め
られた軸線周りを回転するように装着された、公知の可
変形態タービンが開示されている。タービンホイールに
対する入口通路が、ハウジングの固定壁とこの固定壁に
対して変位可能な側壁との間に画定され、これにより入
口通路の幅が制御されるように構成されている。側壁
は、ハウジングの回転軸線に平行して延在するロッド上
に支持され、そしてこのロッドがハウジングに対し軸線
方向へ移動され、これにより側壁を適用する位置が制御
されれるように構成されている。
【０００３】ロッドは、ハウジングの外側に装着される
空気圧アクチュエータで変位され、この空気圧アクチュ
エータはピストンを駆動する。アクチュエータピストン
は、ハウジングに枢支される軸から延在するレバーに結
合され、そしてこれによりレバーの変位を介して軸が回
転される。２つの離間アームを備えたヨークが、ハウジ
ング内部の凹部内の軸上に装着されている。ヨークの各
アームの端縁部は、それぞれの側壁支持ロッド内のスロ
ットに受入れられている。これにより、アクチュエータ
ピストンが変位されると、アームが旋回され、側壁が軸
方向へ駆動され、そしてこの結果アームと側壁支持ロッ
ドとが相互係合される。
空気圧アクチュエータで変位され、この空気圧アクチュ
エータはピストンを駆動する。アクチュエータピストン
は、ハウジングに枢支される軸から延在するレバーに結
合され、そしてこれによりレバーの変位を介して軸が回
転される。２つの離間アームを備えたヨークが、ハウジ
ング内部の凹部内の軸上に装着されている。ヨークの各
アームの端縁部は、それぞれの側壁支持ロッド内のスロ
ットに受入れられている。これにより、アクチュエータ
ピストンが変位されると、アームが旋回され、側壁が軸
方向へ駆動され、そしてこの結果アームと側壁支持ロッ
ドとが相互係合される。
【０００４】この出願と同一優先日の同時係属出願にも
可変形態タービンが開示されているが、これにおいて
は、側壁に対して機械的に結合される外部アクチュエー
タがハウジング内のピストン・シリンダ装置により変位
されるように構成されている。側壁の軸方向位置の制御
において、従来の前記外部アクチュエータ装置とおよび
ハウジング内ピストン・シリンダに依存する装置との双
方に関して種々の問題がこれまでに経験されて来た。特
に、この側壁が、その全閉位置−すなわち、タービン入
口通路の幅が最少に近接される位置−へ接近される際
に、その制御が困難となることが判明した。
可変形態タービンが開示されているが、これにおいて
は、側壁に対して機械的に結合される外部アクチュエー
タがハウジング内のピストン・シリンダ装置により変位
されるように構成されている。側壁の軸方向位置の制御
において、従来の前記外部アクチュエータ装置とおよび
ハウジング内ピストン・シリンダに依存する装置との双
方に関して種々の問題がこれまでに経験されて来た。特
に、この側壁が、その全閉位置−すなわち、タービン入
口通路の幅が最少に近接される位置−へ接近される際
に、その制御が困難となることが判明した。
【０００５】そこで、本発明の目的は、上述した問題を
解決乃至軽減することにある。
解決乃至軽減することにある。
【０００６】
【発明の概要】本発明によれば、以下のような可変形態
タービン、すなわち、ハウジングと、ハウジング内の予
め定められた軸線上を回転するよう装着されたタービン
ホイールと、固定壁および環状側壁の間に画定されるタ
ービン用のガス入口通路であって、ハウジング内に装着
されて、軸方向に離間された第一および第二の位置の間
で固定壁に対し変位可能なガス入口通路と、側壁を固定
壁から第一位置の方向へ向け離間するよう付勢する少な
くとも１つのスプリングと、および側壁に対し軸方向の
力を前記少なくとも１つのスプリングとは反対方向へ向
け適用することにより側壁の軸方向位置を制御する手段
とを含む可変形態タービンにおいて、前記少なくとも１
つのスプリングがスプリング力に対し非線形の長さ特性
を有し、これにより、適用されるスプリング力とおよび
通路を通るガス流の結果側壁に適用される軸方向の力と
の合成力が、側壁が第一位置から第二位置へ変位するに
従い連続的に増大されることを特徴とする可変形態ター
ビンが提供される。
タービン、すなわち、ハウジングと、ハウジング内の予
め定められた軸線上を回転するよう装着されたタービン
ホイールと、固定壁および環状側壁の間に画定されるタ
ービン用のガス入口通路であって、ハウジング内に装着
されて、軸方向に離間された第一および第二の位置の間
で固定壁に対し変位可能なガス入口通路と、側壁を固定
壁から第一位置の方向へ向け離間するよう付勢する少な
くとも１つのスプリングと、および側壁に対し軸方向の
力を前記少なくとも１つのスプリングとは反対方向へ向
け適用することにより側壁の軸方向位置を制御する手段
とを含む可変形態タービンにおいて、前記少なくとも１
つのスプリングがスプリング力に対し非線形の長さ特性
を有し、これにより、適用されるスプリング力とおよび
通路を通るガス流の結果側壁に適用される軸方向の力と
の合成力が、側壁が第一位置から第二位置へ変位するに
従い連続的に増大されることを特徴とする可変形態ター
ビンが提供される。
【０００７】側壁の変位に伴うスプリング力の変化率
は、側壁が第一位置から第二位置へ変位するに従って増
大されることができる。スプリング力は、１つまたはそ
れ以上のスプリングにより供給され、そして、そのまた
はそれらの各々がスプリング力に対し非線形の長さ特性
を有するように、或いは、２つまたはそれ以上のスプリ
ングにより供給され、そして、それらの各々がスプリン
グ力に対し線形の長さ特性を有するが、合成されたスプ
リング合成力は非線形となるように構成されることがで
きる。
は、側壁が第一位置から第二位置へ変位するに従って増
大されることができる。スプリング力は、１つまたはそ
れ以上のスプリングにより供給され、そして、そのまた
はそれらの各々がスプリング力に対し非線形の長さ特性
を有するように、或いは、２つまたはそれ以上のスプリ
ングにより供給され、そして、それらの各々がスプリン
グ力に対し線形の長さ特性を有するが、合成されたスプ
リング合成力は非線形となるように構成されることがで
きる。
【０００８】側壁は、ホイールの軸線に平行して延在す
る支持ロッド上に装着されることができ、そしてこの支
持ロッドは、そのまたはそれぞれのスプリングによって
直接作用されるか、或いは、そのまたはそれぞれのスプ
リングを組込まれる外部アクチュエータに結合されるこ
とができる。
る支持ロッド上に装着されることができ、そしてこの支
持ロッドは、そのまたはそれぞれのスプリングによって
直接作用されるか、或いは、そのまたはそれぞれのスプ
リングを組込まれる外部アクチュエータに結合されるこ
とができる。
【０００９】
【実施例】次に、本発明の一実施態様を、実施例とし
て、添付図面を参照しながら以下説明する。
て、添付図面を参照しながら以下説明する。
【００１０】図１および図２を参照すると、図示される
可変形態タービンは、環状クリップ３でクランプ結合さ
れた軸受ハウジング１およびタービンホイール・ハウジ
ング２で画定されるハウジングと、軸線６周りを回転す
るよう軸５上に装着されるタービンホイール４とを含
む。軸５は、軸受ハウジング１内の軸受上に支持されて
いる。タービンハウジング２は、側壁９で画定される面
８に対面する面７を画定する。図示される組立における
側壁９は、比較的に薄い鋼材から全体的にＣ形状の断面
に形成されているが、この側壁９は、例えば、鋳造部品
から構成され得ることは理解されるであろう。側壁上に
装着されるベーン１０は、面８から、ハウジング内に画
定された環状凹部１１内へ突出されている。図示実施例
におけるベーンを支持する側壁は、しばしば“ノズルリ
ング”と呼称されているが、ここでは“側壁”と言う用
語を使用する。
可変形態タービンは、環状クリップ３でクランプ結合さ
れた軸受ハウジング１およびタービンホイール・ハウジ
ング２で画定されるハウジングと、軸線６周りを回転す
るよう軸５上に装着されるタービンホイール４とを含
む。軸５は、軸受ハウジング１内の軸受上に支持されて
いる。タービンハウジング２は、側壁９で画定される面
８に対面する面７を画定する。図示される組立における
側壁９は、比較的に薄い鋼材から全体的にＣ形状の断面
に形成されているが、この側壁９は、例えば、鋳造部品
から構成され得ることは理解されるであろう。側壁上に
装着されるベーン１０は、面８から、ハウジング内に画
定された環状凹部１１内へ突出されている。図示実施例
におけるベーンを支持する側壁は、しばしば“ノズルリ
ング”と呼称されているが、ここでは“側壁”と言う用
語を使用する。
【００１１】シールリング１２が、面７および面８の間
に画定される入口通路１３と、側壁のベーン１０から離
間する側に位置するチャンバ１４との間におけるガス流
を規制している。すなわち、側壁９は、チャンバ１４を
画定している環状シリンダ内に受入れられる環状ピスト
ンを形成している。側壁９が装着される支持ロッド１５
が、チャンバ１４内に延在されている。入口１６が、ハ
ウジング１４内の圧力を制御できるようにして軸受ハウ
ジング１内に形成されている。圧力が増大すると、側壁
９は、図１に示す全閉位置へ向け移動され、一方、圧力
が減少すると、側壁９は、図２に示す全開位置へ向け移
動される。
に画定される入口通路１３と、側壁のベーン１０から離
間する側に位置するチャンバ１４との間におけるガス流
を規制している。すなわち、側壁９は、チャンバ１４を
画定している環状シリンダ内に受入れられる環状ピスト
ンを形成している。側壁９が装着される支持ロッド１５
が、チャンバ１４内に延在されている。入口１６が、ハ
ウジング１４内の圧力を制御できるようにして軸受ハウ
ジング１内に形成されている。圧力が増大すると、側壁
９は、図１に示す全閉位置へ向け移動され、一方、圧力
が減少すると、側壁９は、図２に示す全開位置へ向け移
動される。
【００１２】図３を参照すると、ここには、軸受ハウジ
ング１内におけるスプリング装着支持ロッド１５に対す
る１つの装置が示されている。図３に示す装置−これ
は、全開位置における、図１および図２に示す側壁９に
対応されている−において、各支持ロッドは、軸受ハウ
ジング１内の孔部を貫通して凹部１７内へ延在されてい
る。凹部１７は、軸受ハウジング１とこの軸受ハウジン
グ１に結合される別のハウジング要素１８との間に画定
されている。凹部１７内の圧力は大気圧に近似して維持
されている。
ング１内におけるスプリング装着支持ロッド１５に対す
る１つの装置が示されている。図３に示す装置−これ
は、全開位置における、図１および図２に示す側壁９に
対応されている−において、各支持ロッドは、軸受ハウ
ジング１内の孔部を貫通して凹部１７内へ延在されてい
る。凹部１７は、軸受ハウジング１とこの軸受ハウジン
グ１に結合される別のハウジング要素１８との間に画定
されている。凹部１７内の圧力は大気圧に近似して維持
されている。
【００１３】チャンバ１４内の圧力は、側壁９の軸方向
変位を制御するのに用いられる。チャンバ１４内の圧力
を制御する−例えば、エンジンの速度およびトルク、お
よびタービンの圧力および温度に対応した制御プログラ
ムに従って−手段（図示せず）が設けられている。圧力
制御手段は入口１６に接続されている。
変位を制御するのに用いられる。チャンバ１４内の圧力
を制御する−例えば、エンジンの速度およびトルク、お
よびタービンの圧力および温度に対応した制御プログラ
ムに従って−手段（図示せず）が設けられている。圧力
制御手段は入口１６に接続されている。
【００１４】ロッド１５は、線形のスプリング力特性を
有する圧縮スプリング１９−これは、軸受ハウジング１
とロッド１５の一端縁部上に保持されるワッシャ２０と
の間で圧縮されている−を介して、図３において左方向
へ付勢されている。従って、若し入口通路１３とチャン
バ１４とが大気に開放されていると、ロッド１５は図３
に示す軸方向の位置に位置されるであろう。次いで、若
しチャンバ１４内の圧力が増大されると、ロッド１５と
側壁９とは、適用された圧力に対応する距離だけ、図３
において右側へ変位されるであろう。
有する圧縮スプリング１９−これは、軸受ハウジング１
とロッド１５の一端縁部上に保持されるワッシャ２０と
の間で圧縮されている−を介して、図３において左方向
へ付勢されている。従って、若し入口通路１３とチャン
バ１４とが大気に開放されていると、ロッド１５は図３
に示す軸方向の位置に位置されるであろう。次いで、若
しチャンバ１４内の圧力が増大されると、ロッド１５と
側壁９とは、適用された圧力に対応する距離だけ、図３
において右側へ変位されるであろう。
【００１５】次に図４を参照すると、これは、本発明の
一実施例を示し、そして、図３に示すと同等の要素には
同一の参照符号が付されているが、しかしながら、この
図４に示す装置では、更に別の圧縮スプリング２１−軸
線６と同一軸線を有する−が、環状支持リング２２−図
３に示す装置のワッシャ２０と同一機能を果たす−に対
接されていることが、注目されるであろう。各支持ロッ
ド１５は、また、同一軸線の圧縮スプリング１９内を貫
通して延在されている。従って、ロッド１５を図４にお
いて左側へ駆動する力は、スプリング１９および２１に
よって適用される圧縮力と、入口通路１３内を流動する
ガスによって側壁９に適用される軸方向力との合成力と
なる。
一実施例を示し、そして、図３に示すと同等の要素には
同一の参照符号が付されているが、しかしながら、この
図４に示す装置では、更に別の圧縮スプリング２１−軸
線６と同一軸線を有する−が、環状支持リング２２−図
３に示す装置のワッシャ２０と同一機能を果たす−に対
接されていることが、注目されるであろう。各支持ロッ
ド１５は、また、同一軸線の圧縮スプリング１９内を貫
通して延在されている。従って、ロッド１５を図４にお
いて左側へ駆動する力は、スプリング１９および２１に
よって適用される圧縮力と、入口通路１３内を流動する
ガスによって側壁９に適用される軸方向力との合成力と
なる。
【００１６】スプリング１９および２１は、そのロッド
１５に適用される復帰力を、側壁９の面８がタービンハ
ウジング２で画定される面７に近付く程増大されるよう
に構成されている。例えば、スプリング２１は、その弛
緩時における長さを、側壁９が面７に比較的近接する場
合を除き、リング２２の図示右側への移動に対抗しない
ような長さに設定されることができる。このことは、入
口通路１３内の圧力−これは、面８上に作用される−
が、面８が面７に近接する際に減少される−これら両面
の間に画定される隙間内の流動条件のために−場合に、
有利な特性となることが判明した。
１５に適用される復帰力を、側壁９の面８がタービンハ
ウジング２で画定される面７に近付く程増大されるよう
に構成されている。例えば、スプリング２１は、その弛
緩時における長さを、側壁９が面７に比較的近接する場
合を除き、リング２２の図示右側への移動に対抗しない
ような長さに設定されることができる。このことは、入
口通路１３内の圧力−これは、面８上に作用される−
が、面８が面７に近接する際に減少される−これら両面
の間に画定される隙間内の流動条件のために−場合に、
有利な特性となることが判明した。
【００１７】図５に、図３に関して説明したような装置
−これでは、スプリング１９は線形のスプリング率を有
する−と、図４に示す本発明に係る装置−これでは、ス
プリング１９および２１の組み合わせは非線形のスプリ
ング率を発生する−と、の間の作動的な相違を示す。図
５において、曲線は、面７および面８間の間隔（入口通
路の幅）が最少２３（図１に示す全閉）から最大２４
（図２に示す全開）まで増大される際における、側壁９
を含む要素組立に適用される軸方向の力を表している。
−これでは、スプリング１９は線形のスプリング率を有
する−と、図４に示す本発明に係る装置−これでは、ス
プリング１９および２１の組み合わせは非線形のスプリ
ング率を発生する−と、の間の作動的な相違を示す。図
５において、曲線は、面７および面８間の間隔（入口通
路の幅）が最少２３（図１に示す全閉）から最大２４
（図２に示す全開）まで増大される際における、側壁９
を含む要素組立に適用される軸方向の力を表している。
【００１８】図５の曲線２５は、側壁９の面８上の反応
ガスによる軸方向の力の変化を表している。通路幅が減
少するに従い、反応ガス力は、最初は連続的に上昇する
が次いで側壁９がタービンの面７に近付くに従い下降す
ることが注目されるであろう。曲線２６および２７は、
図３のスプリング１９で適用される力を表している。曲
線２８および２９は、側壁９上の合成軸方向力を表し、
この合成力は、通路幅が線３０で示される間隔を越えて
減少するに従い減少されている。従って、図３に示す装
置−これでは、スプリング１９は線形の特性を有する−
においては、入口通路幅が線３０で表される限界まで減
少すると、側壁９の軸方向位置が不安定となる。特に、
側壁が線３０で表される位置を通過するや否や、この側
壁は最少幅の位置へ向け制御不能な状態で急速に移動さ
れる傾向を発生するであろう。
ガスによる軸方向の力の変化を表している。通路幅が減
少するに従い、反応ガス力は、最初は連続的に上昇する
が次いで側壁９がタービンの面７に近付くに従い下降す
ることが注目されるであろう。曲線２６および２７は、
図３のスプリング１９で適用される力を表している。曲
線２８および２９は、側壁９上の合成軸方向力を表し、
この合成力は、通路幅が線３０で示される間隔を越えて
減少するに従い減少されている。従って、図３に示す装
置−これでは、スプリング１９は線形の特性を有する−
においては、入口通路幅が線３０で表される限界まで減
少すると、側壁９の軸方向位置が不安定となる。特に、
側壁が線３０で表される位置を通過するや否や、この側
壁は最少幅の位置へ向け制御不能な状態で急速に移動さ
れる傾向を発生するであろう。
【００１９】図４に示す装置では、入口通路の幅が線２
４および２５の間の間隔で表される範囲にある場合に
は、スプリング２１は作用されない。しかしながら、通
路幅が線３１で表される限界まで減少されるや否や、通
路幅のそれ以上の減少は、スプリング２１およびスプリ
ング１９の双方を圧縮する。この結果、組み合わせスプ
リングの特性は線２６および線３２として表され、また
合成力は線２８および線３３で表される。すなわち、ス
プリングおよび反応ガスの合成力は、入口通路幅が線２
３で表される最少幅まで減少されるにつれて連続的に増
大される。従って、側壁９の軸方向位置の不安定性が解
消される。
４および２５の間の間隔で表される範囲にある場合に
は、スプリング２１は作用されない。しかしながら、通
路幅が線３１で表される限界まで減少されるや否や、通
路幅のそれ以上の減少は、スプリング２１およびスプリ
ング１９の双方を圧縮する。この結果、組み合わせスプ
リングの特性は線２６および線３２として表され、また
合成力は線２８および線３３で表される。すなわち、ス
プリングおよび反応ガスの合成力は、入口通路幅が線２
３で表される最少幅まで減少されるにつれて連続的に増
大される。従って、側壁９の軸方向位置の不安定性が解
消される。
【００２０】図６を参照すると、これには、通常の構造
−但し、線形の特性を有する通常の圧縮スプリングを非
線形の特性を有する圧縮スプリングに変更したことを除
いて−を有する外部アクチュエータ組立の断面図が示さ
れている。図６に示すアクチュエータを図１乃至図４に
示すような制御ロッドに相互連結する機構は、例えば米
国特許第５５２２６９５号公報に開示されている。
−但し、線形の特性を有する通常の圧縮スプリングを非
線形の特性を有する圧縮スプリングに変更したことを除
いて−を有する外部アクチュエータ組立の断面図が示さ
れている。図６に示すアクチュエータを図１乃至図４に
示すような制御ロッドに相互連結する機構は、例えば米
国特許第５５２２６９５号公報に開示されている。
【００２１】図６を参照して、この図の下半部は、全伸
長状態におけるアクチュエータ（協働する側壁が、図１
に示すように全閉されている位置に対応する）を示し、
一方図６の上半部は、全収縮位置におけるアクチュエー
タ（協働する側壁が、図２に示すように全閉されている
位置に対応する）を示している。アクチュエータは、鋼
材のプレス要素３５からなるカバーを有し、このカバー
の間に、ダイアフラム３６の周縁部がクランプされてい
る。図６には、チャンバ３７がダイアフラム３６の左手
側に図示されており、そしてこのチャンバ内に圧力ガス
が入口（図示せず）から導入されることにより、カップ
状部材３９−この部材は、ダイアフラム３６のチャンバ
３７から離間する側に対接されている−に連結されたア
クチュエータ出力ロッド３８の軸方向の移動が制御され
る。圧縮スプリング４０がカバー内に受入れられ、そし
て、その一端部をピストン部材３９に対接されると共に
他端部をクランプ板４１に対接されており、そして、こ
のクランプ板からはスタッド４２が延在され、このスタ
ッドにはアクチュエータをサポート（図示せず）に固定
するための適宜の手段が設けられている。塵埃シールド
４３は、汚染物質のカバー内への浸入を抑止している。
長状態におけるアクチュエータ（協働する側壁が、図１
に示すように全閉されている位置に対応する）を示し、
一方図６の上半部は、全収縮位置におけるアクチュエー
タ（協働する側壁が、図２に示すように全閉されている
位置に対応する）を示している。アクチュエータは、鋼
材のプレス要素３５からなるカバーを有し、このカバー
の間に、ダイアフラム３６の周縁部がクランプされてい
る。図６には、チャンバ３７がダイアフラム３６の左手
側に図示されており、そしてこのチャンバ内に圧力ガス
が入口（図示せず）から導入されることにより、カップ
状部材３９−この部材は、ダイアフラム３６のチャンバ
３７から離間する側に対接されている−に連結されたア
クチュエータ出力ロッド３８の軸方向の移動が制御され
る。圧縮スプリング４０がカバー内に受入れられ、そし
て、その一端部をピストン部材３９に対接されると共に
他端部をクランプ板４１に対接されており、そして、こ
のクランプ板からはスタッド４２が延在され、このスタ
ッドにはアクチュエータをサポート（図示せず）に固定
するための適宜の手段が設けられている。塵埃シールド
４３は、汚染物質のカバー内への浸入を抑止している。
【００２２】通常のアクチュエータでは、圧縮スプリン
グ４０が長さ関係に対し線形のスプリング力を有するの
で、従って、図５において図３に示す構造を参照して説
明したのと同様の制御問題が提起される。しかしなが
ら、図６に示す本発明に係るアクチュエータでは、その
圧縮スプリング４０が非線形の特性を有することによ
り、図４に示すスプリング装置で発揮されるのと同等の
性能が提供される。このような非線形のスプリング特性
は、適宜通常の方法で、例えば、圧縮スプリング４０
を、その一方の端部スプリング巻回で他方の端部スプリ
ング巻回の前に互いに接触されるように形成することに
より、達成されることができる。別の装置、例えば、図
６に示す円筒形よりはむしろ全体的に円錐形の圧縮スプ
リングを、企図し得ることは勿論である。
グ４０が長さ関係に対し線形のスプリング力を有するの
で、従って、図５において図３に示す構造を参照して説
明したのと同様の制御問題が提起される。しかしなが
ら、図６に示す本発明に係るアクチュエータでは、その
圧縮スプリング４０が非線形の特性を有することによ
り、図４に示すスプリング装置で発揮されるのと同等の
性能が提供される。このような非線形のスプリング特性
は、適宜通常の方法で、例えば、圧縮スプリング４０
を、その一方の端部スプリング巻回で他方の端部スプリ
ング巻回の前に互いに接触されるように形成することに
より、達成されることができる。別の装置、例えば、図
６に示す円筒形よりはむしろ全体的に円錐形の圧縮スプ
リングを、企図し得ることは勿論である。
【００２３】更に、上述したように、本発明の代案とし
ての実施態様では、２つまたはそれ以上のスプリング−
これらのスプリングは、その各々はスプリング力に対し
て線形の長さ特性を有するが、合成されると非線形のス
プリング力を発生するように構成されている−と協働さ
れることができる。このようなスプリングの２つは、例
えば、一方を他方の内部に収納するか、或いはこれらの
端縁部同士を単一板のような適宜のサポートで分離して
連結するように構成することができる。その他の可能な
装置が、当業者には適宜容易に理解されるであろう。
ての実施態様では、２つまたはそれ以上のスプリング−
これらのスプリングは、その各々はスプリング力に対し
て線形の長さ特性を有するが、合成されると非線形のス
プリング力を発生するように構成されている−と協働さ
れることができる。このようなスプリングの２つは、例
えば、一方を他方の内部に収納するか、或いはこれらの
端縁部同士を単一板のような適宜のサポートで分離して
連結するように構成することができる。その他の可能な
装置が、当業者には適宜容易に理解されるであろう。
【図１】可変形態タービンの側壁組立の上半部−但し、
側壁はガス入口通路が最少幅となる位置に図示されてい
る−を示す断面図である。
側壁はガス入口通路が最少幅となる位置に図示されてい
る−を示す断面図である。
【図２】図１に示す側壁組立の下半部−但し、側壁は全
開位置に変位されている−を示す断面図である。
開位置に変位されている−を示す断面図である。
【図３】図１および図２に示す側壁支持ロッドに対する
スプリング装置を示す断面図である。
スプリング装置を示す断面図である。
【図４】図１および図２に示す側壁支持ロッドに対する
本発明に係るスプリング装置を示す断面図である。
本発明に係るスプリング装置を示す断面図である。
【図５】図３および図４に示すスプリング組立の別の特
性と、およびこのような組立を有する側壁上の反応ガス
力および合成力とを示す略説明図である。
性と、およびこのような組立を有する側壁上の反応ガス
力および合成力とを示す略説明図である。
【図６】側壁支持ロッドに対する外部アクチュエータ組
立−但し、アクチュエータは本発明に従い変更されてい
る−を示す断面図である。
立−但し、アクチュエータは本発明に従い変更されてい
る−を示す断面図である。
１ 軸受ハウジング ２ タービンホイール・ハウジング ３ 環状クリップ ４ タービンホイール ５ 軸 ６ 軸線 ７，８ 面 ９ 側壁 １０ ベーン １１ 環状凹部 １２ シールリング １３ 入口通路 １４ チャンバ １５ 支持ロッド １６ 入口 １７ 凹部 １８ ハウジング要素 １９，２１ 圧縮スプリング ２０ ワッシャ ２２ 環状支持リング ２３ 最少間隔 ２４ 最大間隔 ２５，２６，２７，２８，２９，３２，３３ 曲線
（線） ３０，３１ 間隔 ３５ 要素（カバー） ３６ ダイアフラム ３７ チャンバ ３８ 出力ロッド ３９ カップ状部材（ピストン部材） ４０ 圧縮スプリング ４１ クランプ板 ４２ スタッド ４３ 塵埃シールド
（線） ３０，３１ 間隔 ３５ 要素（カバー） ３６ ダイアフラム ３７ チャンバ ３８ 出力ロッド ３９ カップ状部材（ピストン部材） ４０ 圧縮スプリング ４１ クランプ板 ４２ スタッド ４３ 塵埃シールド
Claims (8)
- 【請求項１】 ハウジングと、ハウジング内の予め定め
られた軸線上を回転するよう装着されたタービンホイー
ルと、固定壁および環状側壁の間に画定されるタービン
用のガス入口通路であって、ハウジング内に装着され
て、軸方向に離間された第一および第二の位置の間で固
定壁に対し変位可能なガス入口通路と、側壁を固定壁か
ら第一位置の方向へ向け離間するよう付勢する少なくと
も１つのスプリングと、および側壁に対し軸方向の力を
前記少なくとも１つのスプリングとは反対方向へ向け適
用することにより側壁の軸方向位置を制御する手段とを
含む可変形態タービンにおいて、 前記少なくとも１つのスプリングがスプリング力に対し
非線形の長さ特性を有し、これにより、適用されるスプ
リング力とおよび通路を通るガス流の結果側壁に適用さ
れる軸方向の力との合成力が、側壁が第一位置から第二
位置へ変位するに従い連続的に増大されることを特徴と
する可変形態タービン。 - 【請求項２】 側壁の変位に伴うスプリング力の変化率
が、側壁が第一位置から第二位置へ変位するに従い増大
されることを特徴とする請求項１記載の可変形態タービ
ン。 - 【請求項３】 １つまたはそれ以上のスプリングを含
み、その各々がスプリング力に対し非線形の長さ特性を
有することを特徴とする請求項２記載の可変形態タービ
ン。 - 【請求項４】 少なくとも２つのスプリングを含み、そ
の各々がスプリング力に対し線形の長さ特性を有し、そ
してこれらのスプリングが、これらによって側壁に適用
されるその合成力が非線形となるように構成されること
を特徴とする請求項２記載の可変形態タービン。 - 【請求項５】 側壁が、ホイールの軸線に平行して延在
する支持ロッド上に装着され、各々の支持ロッドが、そ
れぞれの圧縮スプリングによって挿通且つ作用されるこ
とを特徴とする請求項２、３または４のいずれかに記載
の可変形態タービン。 - 【請求項６】 各支持ロッドが、ホイール軸線と同一軸
線の圧縮スプリングによって更に作用されることを特徴
とする請求項５記載の可変形態タービン。 - 【請求項７】 側壁が、ホイールの軸線に平行して延在
する支持ロッド上に装着され、各々の支持ロッドが、ハ
ウジングの外側に装着されるアクチュエータに結合され
た機構によって作用され、前述した少なくとも１つのス
プリングおよび軸方向力の適用手段がアクチュエータに
よって規定されることを特徴とする請求項１，２または
３のいずれかに記載の可変形態タービン。 - 【請求項８】 添付図面の図４または図６を参照して実
質的に開示される可変携帯タービン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB9711892.1A GB9711892D0 (en) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | Variable geometry turbine |
| GB9711892.1 | 1997-06-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1162511A true JPH1162511A (ja) | 1999-03-05 |
| JP4128269B2 JP4128269B2 (ja) | 2008-07-30 |
Family
ID=10813796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16268098A Expired - Fee Related JP4128269B2 (ja) | 1997-06-10 | 1998-06-10 | 可変形態タービン |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0884454B1 (ja) |
| JP (1) | JP4128269B2 (ja) |
| DE (1) | DE69816373T2 (ja) |
| GB (1) | GB9711892D0 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19905637C1 (de) * | 1999-02-11 | 2000-08-31 | Daimler Chrysler Ag | Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine |
| US6931849B2 (en) | 2002-11-19 | 2005-08-23 | Holset Engineering Company, Limited | Variable geometry turbine |
| US7475540B2 (en) | 2002-11-19 | 2009-01-13 | Holset Engineering Co., Limited | Variable geometry turbine |
| US7207176B2 (en) | 2002-11-19 | 2007-04-24 | Cummins Inc. | Method of controlling the exhaust gas temperature for after-treatment systems on a diesel engine using a variable geometry turbine |
| GB2461720B (en) | 2008-07-10 | 2012-09-05 | Cummins Turbo Tech Ltd | A variable geometry turbine |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2633587C2 (de) * | 1976-07-27 | 1985-05-23 | Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln | Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine |
| CA1119140A (en) * | 1978-12-26 | 1982-03-02 | Phiroze Bandukwalla | Centrifugal vapor compressor and a diffuser control therefor |
| EP0654587B1 (en) | 1993-11-19 | 1999-01-20 | Holset Engineering Company Limited | Turbine with variable inlet geometry |
-
1997
- 1997-06-10 GB GBGB9711892.1A patent/GB9711892D0/en not_active Ceased
-
1998
- 1998-05-26 EP EP19980304122 patent/EP0884454B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-26 DE DE69816373T patent/DE69816373T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-06-10 JP JP16268098A patent/JP4128269B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4128269B2 (ja) | 2008-07-30 |
| DE69816373D1 (de) | 2003-08-21 |
| EP0884454A1 (en) | 1998-12-16 |
| EP0884454B1 (en) | 2003-07-16 |
| DE69816373T2 (de) | 2004-04-15 |
| GB9711892D0 (en) | 1997-08-06 |
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