JPS6013925A - 排ガスタ−ボ過給機のタ−ビン流入横断面を調節する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、排ガスターゼ過給機のタービン流入横断面を
調節する装置であって、主として、タービン流通路にお
いて回転羽根の上流に配置されていて軸方向にある特定
の値だけ可動の調節部材と、該調節部材を操作する機構
とから成っている形式のものに関する。

従来の技術 機関の部分負荷時には排ガス量は減少し、タービン流入
横断面が変わらない場合これによって過給圧が降下せし
められる。この結果機関における空気量が少なくなりす
ぎ、ひいては排ガス温度が上昇し、不完全燃焼のおそれ
が増大する。このような状態を回避して支障なく走行す
るためには、運転中にタービン流入横断面をその都度の
機関負荷状態に合わせることができなくてはならない。

このタービン流入横断面の適合によって、全調整範囲に
おいである程度一定の過給圧及び煙の出ない運転が達成
される。

タービン流入横断面を調節するこのような装置がスイス
特許出願第２６０９　／　８．２の対象である。

この装置では移動調節可能なリングスライダによってタ
ービン流入横断面を無段階式に変化させることができ、
このリングスライダの移動調節は軸方向移動によって行
なわれる。リングスライダはガスケーシングに設けられ
た円筒形の孔内を案内されるようになっており、この場
合リングスライダとガスケーシングとの間には半径方向
の遊びがなくてはならない。排ガスの漏出を阻止するた
めに、リングスライダにはラビリンスノξツキンが設け
られている。

発明が解決しようとする問題点 ケーシング孔内において比較的短い円筒形のスライダを
案内することは、スライダのひっかかりに関連した種種
の難点の原因となり、さらに、互いに摩擦し合う部材の
高い温度に基づく摩擦損失及び摩耗現象は回避不能であ
る。

ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の装置を改良
して、調節部材が可能な限り容易に移動可能でかつ正確
に案内され得る装置を提供することである。

問題点を解決するだめの手段 この課題を解決するために本発明の構成では、調節部材
が、タービン軸線に対して同軸的に配置された２つのリ
ング形ヒンジレノ々−に懸吊されておシ、タービンの近
くに配置された第１のリンク形ヒンジレノ々−のレバー
アームが第２のリング形ヒン、ルバーのレバーアームよ
りも長く、タービン軸線を含む平面に配置された台形の
４角形リンク機構が形成されており、両し・ぐ−アーム
の長さ、両レバーアーム間の軸方向間隔並びに、調節部
材のシール箇所と第１のリング形ヒンジレバーとの間の
軸方向間隔が、調節部材の並進運動的な直線案内からの
、該調節部材の運動軌道の偏位が最小になるように合わ
せられている。

本発明によって得られる利点は主として調節部材の、無
接触のシールに好都合な並進運動的な案内に見ることが
でき、この場合リング形ヒンジレ・々−の摩擦の小さい
ヒンジは比較的低い温度の領域に配置されている。リン
グ形ヒンジレノ々−及び調節部材が圧力ケーシングの圧
力室に配置されていると、動的負荷を受ける、周囲に対
するシール箇所が駆動軸の貫通部にただ１つしか存在し
ないという利点が得られる。これによってシールに関す
る問題の解決は著しく容易になる。

また第２のリング形ヒンジレバーのレバーアーム長さを
正しく設定することによって、調節部材の並進運動的な
直線案内からの、該調節部材の、運動軌道の偏位はほと
んどなくなる。

実　施　例 すべての図面において同一の部材には等しい符号がつけ
られており、作業媒体の流れ方向は矢印で示されている
。

第１図に示された輻流タービンはガス流入口９を介して
図示されていない機関排気管に接続されている。タービ
ン軸１はタービンケーシング４に支承されていて、回転
羽根３を備えたタービンデス２を有している。輻流ター
ビンの前にはタービン流入横断面を変えるために、軸方
向移動可能な調節部材６が配置されている。この調節部
材６の、タービン流れ通路に突入している端面は、流れ
に合うように丸く面取りされている。調節部材６の完全
に開放した位置はタービン流入通路の最大幅Ｅに相当し
ている。

調節部材６の最大軸方向移動距離Ｓｌｌ′ｉ：機関調重
要なことはタービン流入横断面の減少が、タービンへの
ガス流入絶対速度が全回転数範囲においてほぼ一定にな
るように合わせられることである。

本発明によれば調節部材６は、タービン軸線に対して同
心的に配置された２つのリング形ヒンジレノ々−７，８
に懸吊されている。タービンの近くに配置された第１の
リング形ヒンジレバー７のレノＳ−アームＲ１は第２の
リング形ヒンジレノ々−８のレノマーアームＲ２よりも
長い。この場合、タービン軸線を含む平面に配置された
台形の牛角形リンク機構が生せしめられる。レバーアー
ムＲ１及びＲ２の長さ、両レバーアームＲ１とＲ２との
間の軸方向間隔Ｃ並びに、調節部材６のシール箇所と第
１のリング形ヒンジレ・′！−７との間の軸方向間隔り
は、調節部材６の並進運動的な直線案内からの、該調節
部材の運動軌道の偏位が最小になるように合わせられて
いる。タービンケーシング４には、ガス流出口１０を有
している圧力ケーシング５が接続されている。圧力ケー
シング５０回転対称的な内側部分５ａは、同軸的に配置
された中空のシリンダとして構成されている。内側部分
５ａの、タービン側の端部は流れに合った形に成形され
ていて、タービン流入通路の最大幅Ｅを規定している。

圧力ケーシング５は圧力室５ｂを取り囲んで閉鎖してい
る。

リング形ヒンジレバー７．８及び調節部材６は圧力ケー
シング５の圧力室５ｂに配置されており、つまり比較的
低い温度の範囲に位置している。

このようにリング形ヒンジレ−：−７，８及び調節部材
６が圧力ケーシング５の圧力室５ｂＫ配置されているこ
とには、ガス圧下にあるタービン流通路と大気との間の
シールすべき貫通部を最小に制限できるという利点があ
る。つまりこの場合ヒンジピン１４の支承部だけがシ・
−ルされればよく、これは単純なシールリング１６によ
って達成される。

リング形ヒンジレバー８のレバーアームＲ２は有利には
別の影響値との関連において下記の式によって規定する
ことができる： Ｒ１ この式はほぼ の場合に成り立つ。

式中における符号はそれぞれ次の意味を持っ：Ｄ・・・
シール箇所とリング形ヒンルパ−７との間の軸方向間隔 Ｓ・・・調節部材６の最大軸方向移動距離Ｃ・・・両す
ング形ヒンジレノ々−７，８間の軸方向間隔 Ｒ１・・・リング形ヒンジレノζ−７のレノクーアーム
長さ 調節部材６の円筒形の内周面は、圧力ケーシング５の内
側部分５ａの円筒形の外周面に沿って接触することなく
移動する。同様に接触することなく調節部材６の円筒形
の外周面はタービンケーシング４に配置された軸方向孔
の円筒形の面に沿って移動する。

圧力ケーシング５の内側部分５ａと調節部材６との間の
環状間隙、並びにタービンケーシング４と調節部材６と
の間の環状間隙は可能な限り小さくなくてはならない。

さもないと、タービン流入通路の周方向において生じる
圧力勾配と調節部材６上の圧力差とによって流れ損失並
びに圧力室５ｂにおける機関排ガスの強烈な渦流が生せ
しめられる。圧力室５ｂにおいて高温の排ガスの渦流が
生ぜしめられると、台形の４角形リンク機構の働きに不
都合な影響が与えられることがある。

第２歯に示された横断面図には長いリング形ヒンジレノ
ζ−７が示されている。このリング形ヒンジレノぐ−７
は下部においてヒンジピン１２によって圧力ケーシング
５に支承されている。

リング形ヒンジレバー７の上部には調節部材６がヒンジ
ピン１１を介して回転可能に懸吊されている。

第３図には第１図のＢ−Ｂ線に沿った横断面図が示され
ている。第２のリング形ヒンジレノ々−８は２つ忙分割
されたヒンジピン１４を介して圧力ケーシング５に支承
されており、ヒンジピン１４には駆動レノζ−１５が堅
く配置されている。ヒンジピン１４は、駆動レ−’−１
５の側の支承部にシールリング１６を有している。調節
部材６はリング形ヒンジレバー８の上部においてヒンジ
ピン１３を介して回転可能に懸吊されている。

上に述べた装置の作用形式は以下の通りである： 機関の全負荷時には調節部材６は第１図に示されている
ような開放位置を占めている。機関の負荷が減じられる
と、タービンの前の排ガス圧は降下する。この時に調節
部材６は自動的に又は手によってタービン流通路内に移
動せしめられ、調節部材６とケーシング４との間の間隔
ひいてはタービン流入横断面が減少せしめられる。調節
部材６を自動的に制御する場合の制御値としては例えば
機関排ガス圧を用いることができる。

機関の最小負荷時における調節部材６の移動位置は第１
図において破線で示されている。

調節部材６を作動させるだめの機構は台形のΦ角形リン
ク機構であシ、この４角形リンク機構の回転点は、ケー
シング５に位置固定に配置された２つのヒンジピン１２
．１４と、両すング形ヒンクレバー７，８に１つずつ配
置されたヒンジピン１１．１３とによって形成されてい
る。リング形ヒンジレバー８と堅く結合されたヒンジピ
ン１４と同様に堅く結合された駆動レバー１５の旋回に
よって、リング形ヒンジレバー８は駆動レバー１５と同
じ旋回角だけヒンジピン１４を旋回させる。この際にヒ
ンジピン１３はヒンジピン１４を中心にしてレノζ−ア
ームＲ２の長さを半径とする円弧軌道に沿って運動する
。この運動は調節部材６に伝達され、調節部材６はほぼ
軸方向に移動せしめられる。調節部材６はヒンジピン１
１を介してリング形ヒンジレバー７に枢着的に懸吊され
ているので、リング形ヒンジレバー７もリング形ヒンジ
レ・ζ−８と同方向でしかしながら幾分小さな角度だけ
旋回し、この際にヒンジピン１１はヒンジピン１２を中
心としてレバーアーム　Ｒ１の長さを半径とする円弧軌
道に沿って運動する。レバーアーム長さＲ２はし・２−
アーム長さＲ１よりも小さいので、タービンロータ（２
，３）に向かって両すング形ヒンジレ・々−７，８が旋
回運動する際に調節部材６のタービン側端部はその下降
する円弧軌道から上方に持ち上げられ、この結果調節部
材６の運動は純然たる並進運動からほとんど偏位しない
。従って調節部材６の移動は直線的であるとみなすこと
ができる。

第４図に示された輻流タービンが第１図に示されたもの
と異なっている点は、調節部材６が、タービンケーシン
グ牛に配置された螺旋形の流れ通路の移動可能な制限壁
として構成されていることである。螺旋形の流れ通路に
適合する調節部材形状は第５図において１点鎖線で示さ
れている。この場合の移動調節機構は第１図のものとま
ったく同じである。

本発明はもちろん図示及び記載の実施例に限定されるも
のではない。本発明は別の型式のタービン、例えば部分
的妊半径方向に貫流させるタービン案内装置を備えたタ
ービン並びに、軸方向移動可能な調節部材を備えだター
ビンをも含んでいる。

発明の効果 土に述べたことかられかるように本発明の利点は特に、
調節部材６の、正確でかつ摩擦の小さい並進運動的な案
内が無接触のシールと共に得られることであシ、これに
よって摩擦現象及び運転支障が著しく減少せしめられ、
かつ装置の耐用寿命に好都合な影響を与えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は円筒形の調節部材を備えた排ガスターぜ過給機
の輻流タービンの縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線
に沿った横断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ線に沿った
横断面図、第４図は螺旋形の流入通路の軸方向移動可能
な制限壁を備えだ別の形式の輻流タービンの縦断面図、
第３図は第４図のｘ−Ｘ線に沿った横断面図である。 ｌ・・・タービン軸、２・・・タービンデス、３・・・
回転羽根、４・・・タービンケーシング、５・・・圧力
ケーシング、５ａ・・・内側部分、５ｂ・・・圧力室、
６・・・調節部材、７・・・第１のリング形ヒンクレバ
ー、８・・・第２のリング形ヒンジレバー、９・・・ガ
ス流入口、１０・・・ガス流出口、１１，１２，１３゜
１４・・・ヒン、クビン、１５・・・駆動レノ々−，１
６・・・シールリング、Ｒ１，Ｒ２・・・レバーアーム
、Ｃ・・・両すング形ヒンジレバー間め軸方向間隔、Ｄ
・・・シール箇所と第１のリング形ヒンジレバーとの間
の軸方向間隔、Ｅ；・・タービン流入通路の最大３−　
田瓢ｑダ秋 Ｒ，、Ｒ２−、−ムへ−７−へ ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　排ガスターゼ過給機のタービン流入横断面を調節す
   る装置であって、主として、タービン流面路において回
   転羽根（３）の上流に配置されていて軸方向にある特定
   の値（Ｓ）だけ可動の調節部材（６）と、該調節部材を
   操作する機構とから成っている形式のものにおいて、調
   節部材（６）が、タービン軸線に対して同軸的に配置さ
   れた２つのリング形ヒンジレバー（７，８）に懸吊され
   ておシ、タービンの近くに配置された第１のリング形ヒ
   ンジレバー（７）のレバーアーム（Ｒ１）が第２のリン
   ク形ヒン・フレバー（８）のレバーアーム（Ｒ２）より
   も長く、タービン軸線を含む平面に配置された台形の４
   角形リンク機構が形成されており、両レバーアーム（Ｒ
   １ｒ　Ｒ２）の長さ、両レバーアーム間の軸方向間隔（
   Ｃ）並びに、調節部材（６）のシール箇所と第１のリン
   グ形ヒンジレノ々−（７）との間の軸方向間隔ＣＤ）が
   、調節部材（６）の並進運動的な直線案内からの、該調
   節部材の運動軌道の偏位が最小になるように合わせられ
   ていることを特徴とする、排ガスターダ過給機のタービ
   ン流入横断面を調節する装置。 ２、　リング形ヒンル・々−（７，８）及び調節部材（
   ６）が圧力ケーシング（５）　ノ圧力室（５ｂ）に配置
   されている特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、　リング形ヒンジレバー（８）のレバーアーム（Ｒ
   ２）の長さは別の影響値との関連において下記の式によ
   って規定され： この式はほぼ の場合に成り立ち、式中、Ｄはシール箇所と第１のリン
   グ形ヒンジレノζ−（７）との間の軸方向間隔、Ｓは調
   節部材（６）の最大軸方向移動距離、Ｃは両すング形ヒ
   ンークレ・５−（７，８）間の軸方向間隔及びＲ１は第
   １のリング形ヒンジレバー（７）のレバーアーム長さで
   ある特許請求の範囲第１項又は第２項記載の装置。