KR20020062976A

KR20020062976A - 가변 용량 터빈

Info

Publication number: KR20020062976A
Application number: KR1020027007827A
Authority: KR
Inventors: 오사꼬가쯔유끼; 진나이야스아끼
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2002-07-31
Also published as: US20030039543A1; EP3056691A1; JP2002129970A; CN1317485C; BR0107347A; CN1394254A; EP1327749A4; WO2002035063A1; EP1327749A1; US6742986B2

Abstract

최대 개방도 위치(A)와 최소 개방도 위치(C) 사이로 설정되는 정격 개방도 위치(B)에 가동 노즐 블레이드(19)가 위치하고 있는 상태에서, 상기 가동 노즐 블레이드(19)의 전방 모서리(19a)보다 전방 위치에 서포트 핀(24)을 배치함으로써, 소유량시에 있어서의 서포트 핀의 공력적 영향을 작게 하여, 소유량시의 터빈 효율을 개선한다.

Description

가변 용량 터빈{VARIABLE DISPLACEMENT TURBINE}

터보 과급기 등에서 사용되는 가변 용량 터빈은 터빈 임펠러의 외주위에서 서로 대향하는 두개의 측벽면부 사이에 복수매의 가동 노즐 블레이드를 각각 축 부재에 의해 회전 가능하게 설치되어 있고, 상기 가동 노즐 블레이드의 회전에 의해서 노즐 유출각 및 이동 블레이드 입구부의 통로 면적이 변화하여 터빈 용량이 변화한다.

상술한 바와 같은 구조의 가변 용량 터빈에는, 가동 노즐 블레이드가 배치되는 2개의 측벽면 사이의 간격, 즉 노즐 클리어런스를 상기 부분이 배기 가스 등의 고온 가스에 노출되어도, 적정치로 유지하기 위해 상기 2개의 측벽면 사이를 가로질러 연장하는 클리어런스 설정용 서포트 핀이 설치된다.

서포트 핀은, 구조상, 필요 불가결한 것이지만, 터빈 입구부의 작동 가스 유로 속에 존재하므로, 유로 저항이 되어 공력적 영향에 의해 터빈 효율을 저하시키는 원인이 된다. 특히, 소유량시에 있어서의 서포트 핀의 공력적 영향은 크며, 소유량시의 터빈 효율의 저하가 문제가 된다.

이 점에 대해, 서포트 핀에 의한 터빈 효율의 저하를 줄이는 연구는, 종래부터 다양하게 행해지고 있으며, 예를 들어 일본 실용신안 공개 평7-25249호 공보, 일본 특허 공개 평11-190219호 공보, 일본 특허 공개 평11-336554호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 것이 있다. 이들 공보에 개시되어 있는 기술은 서포트 핀의 기계적인 구조를 개량함으로써, 서포트 핀에 의한 유로 저항을 줄여 터빈 효율의 저하를 저감하는 것이다.

상술한 바와 같은, 서포트 핀의 기계적인 구조를 개량한 종래 기술은, 우선 소기의 목적을 달성하지만, 서포트 핀의 구조를 복잡한 것으로 하는 경향이 있고, 또한 서포트 핀의 기계적인 구조의 개량만에서는 유로 저항의 저감에 한도가 있어, 보다 좋은 터빈 효율을 얻기 위해서는 서포트 핀에 의한 유로 저항을, 보다 한층 저감할 필요가 있다.

따라서, 본 발명은 서포트 핀의 기계적인 구조의 관점과는 다른 관점으로부터, 서포트 핀에 의한 유로 저항을 효과적으로 저감하고, 특히 소유량시에 있어서의 서포트 핀의 공력적 영향을 작게 하여, 소유량시의 터빈 효율을 개선할 수 있는 가변 용량 터빈을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은, 자동차 등의 차량용 터보 과급기 등에서 사용되는 레이디얼 터빈에 관한 것으로, 특히 가동 노즐 블레이드(가변 노즐)를 갖는 가변 용량 터빈에 관한 것이다.

도1은 본 발명에 의한 가변 용량 터빈을 자동차용 터보 과급기에 적용한 경우의 전체 구성을 도시한 단면도이다.

도2는 본 발명에 의한 가변 용량 터빈의 일실시 형태의 주요부를 도시한 설명도이다.

도3의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 의한 가변 용량 터빈에 있어서의 가동 노즐 블레이드 및 서포트 핀 주위의 유선을 도시한 도면이다.

도4의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 의한 가변 용량 터빈에 있어서의 가동 노즐 블레이드 및 서포트 핀 주위의 정압력 분포를 도시한 도면이다.

도5의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 의한 가변 용량 터빈에 있어서의 가동 노즐 블레이드 및 서포트 핀 주위의 절대 유속 분포를 도시한 도면이다.

도6은 본 발명에 의한 가변 용량 터빈에 있어서의 가동 노즐 블레이드 및 서포트 핀 주위의 유선을 도시한 도면이다.

도7은 본 발명에 의한 가변 용량 터빈에 있어서의 가동 노즐 블레이드 및 서포트 핀 주위의 정압력 분포를 도시한 도면이다.

도8은 본 발명에 의한 가변 용량 터빈에 있어서의 가동 노즐 블레이드 및 서포트 핀 주위의 절대 유속 분포를 도시한 도면이다.

도9는 본 발명에 의한 가변 용량 터빈의 다른 실시 형태의 주요부를 도시한 설명도이다.

도1O의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 의한 가변 용량 터빈에 있어서의 가동 노즐 블레이드 및 서포트 핀 주위의 유선을 도시한 도면이다.

도11의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 의한 가변 용량 터빈에 있어서의 가동 노즐 블레이드 및 서포트 핀 주위의 정압력 분포를 도시한 도면이다.

도12의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 의한 가변 용량 터빈에 있어서의 가동 노즐 블레이드 및 서포트 핀 주위의 절대 유속 분포를 도시한 도면이다.

도13은 본 발명에 의한 가변 용량 터빈에 있어서의 가동 노즐 블레이드 및 서포트 핀 주위의 유선을 도시한 도면이다.

도14는 본 발명에 의한 가변 용량 터빈에 있어서의 가동 노즐 블레이드 및 서포트 핀 주위의 정압력 분포를 도시한 도면이다.

도15는 본 발명에 의한 가변 용량 터빈에 있어서의 가동 노즐 블레이드 및 서포트 핀 주위의 절대 유속 분포를 도시한 도면이다.

도16의 (a) 내지 (c)는 종래의 가변 용량 터빈에 있어서의 가동 노즐 블레이드 및 서포트 핀 주위의 유선을 도시한 도면이다.

도17의 (a) 내지 (c)는 종래의 가변 용량 터빈에 있어서의 가동 노즐 블레이드 및 서포트 핀 주위의 정압력 분포를 도시한 도면이다.

도18의 (a) 내지 (c)는 종래 가변 용량 터빈에 있어서의 가동 노즐 블레이드 및 서포트 핀 주위의 절대 유속 분포를 도시한 도면이다.

본 발명에 의한 가변 용량 터빈은, 터빈 임펠러의 외주위에서 서로 대향하는 2개의 측벽면부 사이에 복수매의 가동 노즐 블레이드가 각각 축 부재에 의해 회전 가능하게 설치되고, 상기 2개의 측벽면 사이의 간격을 적정치로 유지하기 위해, 상기 2개의 측벽면 사이를 가로질러 연장하는 클리어런스 설정용 서포트 핀을 갖는 가변 용량 터빈에 있어서, 최대 개방도 위치와 최소 개방도 위치 사이로 설정되는 정격 개방도 위치(α= 20°± 5°)에 상기 가동 노즐 블레이드가 위치하고 있는 상태에서, 상기 가동 노즐 블레이드의 전방 모서리보다 전방 위치에 상기 서포트 핀이 배치되어 있는 것이다.

이 구조에 따르면, 가동 노즐 블레이드에 대한 서포트 핀의 배치 위치에 의해 공력적 영향, 특히 정격 개방도 위치 내지 최소 개방도 위치 상태에서의 공력적 영향이 저감하여 소유량 영역에 있어서의 고효율화가 도모된다.

또한, 본 발명에 의한 가변 용량 터빈은, 보다 한층 효과를 얻기 위해, 상기 서포트 핀의 배치 위치를 상기 정격 개방도 위치(α= 20°± 5°)에 위치하고 있는 상기 가동 노즐 블레이드의 블레이드 두께 중앙부를 통과하는 대수 나선의 연장선상 혹은 그 근방의 위치에, 다시 특정한 것이다.

또한, 본 발명에 의한 가변 용량 터빈은, 보다 한층 효과를 얻기 위해, 상기 서포트 핀의 배치 위치를, 상기 서포트 핀의 외경을 d라 한 경우, 상기 서포트 핀은 상기 가동 노즐 블레이드의 전방 모서리로부터 3d의 이격 거리 범위 내에, 다시 특정한 것이다.

또한, 본 발명에 의한 가변 용량 터빈은, 보다 한층 효과를 얻기 위해, 상기 서포트 핀의 배치 위치를, 상기 가동 노즐 블레이드가 상기 정격 개방도 위치(α= 20°± 5°)보다 개방도를 증대함으로써 상기 가동 노즐 블레이드의 부압면측에 상기 서포트 핀이 위치하고, 상기 가동 노즐 블레이드가 상기 정격 개방도 위치(α=20°± 5°)보다 개방도를 저감함으로써 상기 가동 노즐 블레이드의 압력면측에 상기 서포트 핀이 위치하는 위치에, 다시 특정한 것이다.

또한, 본 발명에 의한 가변 용량 터빈은, 터빈 임펠러의 외주위에서 서로 대향하는 2개의 측벽면부 사이에 복수매의 가동 노즐 블레이드가 각각 축 부재에 의해 회전 가능하게 설치되고, 상기 2개의 측벽면 사이의 간격을 적정치로 유지하기 위해, 상기 2개의 측벽면 사이를 가로질러 연장하는 클리어런스 설정용 서포트 핀을 갖는 가변 용량 터빈에 있어서, 상기 가동 노즐 블레이드의 압력면측에서, 최대 개방도 위치에 있는 가동 노즐 블레이드와 접촉하는 일 없이, 상기 가동 노즐 블레이드의 회전 중심 위치보다 상기 가동 노즐 블레이드의 전방 모서리측 위치에 상기 서포트 핀이 배치되어 있는 것이다.

이 구조에 의해서도, 가동 노즐 블레이드에 대한 서포트 핀의 배치 위치에 의해 공력적 영향, 특히 저개방도 위치 상태에서의 공력적 영향이 저감하여 소유량 영역에 있어서의 고효율화가 도모된다.

또한, 본 발명에 의한 가변 용량 터빈은 보다 한층 효과를 얻기 위해, 상기 서포트 핀의 배치 위치를, 상기 가동 노즐 블레이드의 회전 중심과 상기 가동 노즐 블레이드의 전방 모서리와의 사이의 대략 중간 위치와 상기 가동 노즐 블레이드의 전방 모서리 위치와의 사이의 위치에, 다시 특정한 것이다.

이하에 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명에 의한 가변 용량 터빈을 자동차용 터보 과급기에 적용한 경우의 전체 구성을 도시하고 있다.

터보 과급기는, 크게 나누어 중앙 베어링 하우징(1)과, 베어링 하우징(1)의 한 쪽에 부착된 터빈 하우징(2) 및 터빈 아우트렛 하우징(3)과, 베어링 하우징(1)의 다른 쪽에 부착된 압축기 하우징(4)의 4개의 하우징 조립체에 의해 구성되어 있다.

베어링 하우징(1)은 베어링(5)에 의해 터빈 축(6)을 회전 가능하게 지지하고 있다. 터빈 축(6)은 베어링 하우징(1)을 도1에서 좌우 방향으로 관통하여 연장하고 있고, 한 쪽 단부에 터빈 임펠러(7)를 일체로 갖고, 타단부에 압축기 임펠러(8)가 부착되어 있다.

터빈 임펠러(7)는 레이디얼 터빈 형상을 이루어 복수매의 터빈 블레이드(이동 블레이드)(9)를 갖고 있고, 터빈 하우징(2)이 획정하는 터빈실(10) 내에 배치되어 있다. 터빈실(10) 외측에는 터빈 하우징(2)에 의해 터빈 스크롤부(11)가 형성되어 있다. 압축기 임펠러(8)는 압축기 하우징(4)이 획정하는 압축기실(12) 내에 있으며, 압축기실(12) 외측에는 압축기 하우징(4)에 의해 압축기 스크롤부(13)가 형성되어 있다.

터빈 임펠러(7)의 외주위에는, 환언하면 터빈실(10)과 스크롤부(11) 사이에는 서로 대향하는 2개의 측벽면부(14, 15)에 의해 인렛 통로부(16)가 획정되어 있다. 본 실시 형태에서는, 한 쪽 측벽면부(14)는 터빈 하우징(2)에 고정된 노즐 마운트 부재(17)에 의해 부여되고, 다른 쪽 측벽면부(15)는 터빈 하우징(2)에 설치된 노즐 플레이트(18)에 의해 부여되어 있다.

인렛 통로부(16)는 터빈 임펠러(7)의 회전 중심과 동심의 원환형을 이루고 있고, 인렛 통로부(16)에는 복수매의 가동 노즐 블레이드(19)가 각각 축 부재(20)에 의해 회전 가능하게 설치되어 있다. 축 부재(20)는 링크 기구(21)에 의해 액튜에이터(22)의 동작 로드(23)와 구동 연결되고, 액튜에이터(22)에 의해 회전 구동된다. 이에 의해, 가동 노즐 블레이드(19)는 최대 개방도 위치(A) 내지 정격 개방도 위치(중간 위치)(B) 내지 최소 개방도 위치(C)(도2 참조) 사이에 회전 변위한다.

상술한 2개의 측벽면부(14, 15)와의 간격, 환언하면 인렛 통로부(16) 폭 방향의 치수를 적정치로 유지하기 위해, 인렛 통로부(16)를 가로질러 연장하는 클리어런스 설정용 서포트 핀(24)이 설치되어 있다. 서포트 핀(24)은 원주 형상을 이루어, 일단부가 노즐 마운트 부재(17)에 고정되고, 타단부가 노즐 플레이트(18)와 접속되어 있다.

본 발명에 의한 가변 용량 터빈의 특징은 가동 노즐 블레이드(19)에 대한 서포트 핀(24)의 위치 관계에 있으며, 서포트 핀(24)의 배치 위치의 최적화이며, 도2에 도시되어 있는 바와 같이 최대 개방도 위치(A)와 최소 개방도 위치(C) 사이로 설정되는 정격 개방도 위치(E)에 가동 노즐 블레이드(19)가 위치하고 있는 상태에서의 가동 노즐 블레이드(19)의 전방 모서리(19a)보다 전방 위치에 서포트 핀(24)이 배치되어 있다. 보다 상세하게는, 서포트 핀(24)은 정격 개방도 위치(B)에 위치하고 있는 가동 노즐 블레이드(19)의 블레이드 두께 중앙부를 통과하는 대수 나선(LS)의 연장선상 혹은 그 근방의 위치로서, 전방 모서리(19a)에 매우 근접한 위치에 배치되어 있다.

또, 여기서 말하는 정격 개방도 위치(B)라 함은, 피크 효율을 얻을 수 있는 설계 유량에 상당하는 개방도, 개략 α= 20°± 5°의 각도이다.

이 배치 위치에 의해, 가동 노즐 블레이드(19)가 정격 개방도 위치(B)보다개방도를 증대(도2에서 시계 회전 방향의 회전)함으로써, 가동 노즐 블레이드(19)의 부압면(19b) 측에 서포트 핀(24)이 위치하고, 이와는 반대로 가동 노즐 블레이드(19)가 정격 개방도 위치(B)보다 개방도를 저감(도2에서 반시계 회전 방향의 회전)함으로써, 가동 노즐 블레이드(19)의 압력면(19c)측에 서포트 핀(24)이 위치한다.

도3은 서포트 핀(24)을 상술한 바와 같은 배치 위치에 배치한 경우의 유동 해석 결과로부터 얻을 수 있는 가동 노즐 블레이드(19) 및 서포트 핀(24) 주위의 유선을, 도4는 마찬가지로 정압력 분포를, 도5는 마찬가지로 절대 유속 분포를 각각 도시하고 있다. 또, 도3 내지 도5에 있어서 (a)는 최대 개방도 위치 상태를, (b)는 정격 개방도 위치 상태를, (c)는 최소 개방도 위치 상태를 각각 도시하고 있다.

도2에 있어서, 부호 p는 종래의 서포트 핀의 표준적인 배치 위치를 도시하고 있고, 도16은 서포트 핀(p)의 경우의 유동 해석 결과로부터 얻을 수 있는 가동 노즐 블레이드(19) 및 서포트 핀(p) 주위의 유선을, 도17은 마찬가지로 정압력 분포를, 도18은 마찬가지로 절대 유속 분포를 각각 도시하고 있다. 또, 도16 내지 도18에 있어서도, (a)는 최대 개방도 위치 상태를, (b)는 정격 개방도 위치 상태를, (c)는 최소 개방도 위치 상태를 각각 도시하고 있다.

상술한 유동 해석 결과로부터, 종래예에서는 어떤 노즐 개방도라도 서포트 핀(p)이 가동 노즐 블레이드(19)에 공력적 영향을 부여하고, 특히 최소 개방도 위치에서는 서포트 핀(p)이 노즐 블레이드간 통로를 막아 큰 유로 저항이 된다. 이에 대해, 서포트 핀(24)의 경우에는 최소 개방도 위치 내지 정격 개방도 위치에 있어서, 거의 공력 영향을 끼치는 일 없으며, 최대 개방도 위치에서는 다소 영향을 끼치지만, 이 때에는 노즐 블레이드 부근에서의 압력 팽창은 그다지 없고, 게다가 노즐 목부 면적이 커져 있으므로, 문제가 되지 않는다고 생각할 수 있다. 이에 의해, 서포트 핀(24)은 특히 가동 노즐 블레이드(19)가 최소 개방도 위치 내지 정격 개방도 위치에 있을 때에, 공력적으로 거의 영향을 주지 않고, 소유량측의 고효율화를 도모할 수 있다.

유체력학에 있어서, 원기둥(서포트 핀) 주위의 흐름에 의해, 원기둥 하류에 생기는 소용돌이열(칼만의 소용돌이열)은 소용돌이열이 상호 유도 속도로 서로 영향을 주는 결과, 소용돌이열이 안정되게 존재하기 위해서는 원기둥 외경의 대략 3배의 길이가 필요하다는 것을 알고 있다.

이 점에 의해, 칼만 소용돌이를 발생시키지 않기 위해서는 서포트 핀(24)의 외경을 d라 한 경우, 서포트 핀(24)은 가동 노즐 블레이드(19)의 전방 모서리(9a)로부터 3d의 이격 거리 범위 내에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 도2에서 부호 24'는 가동 노즐 블레이드(19)의 전방 모서리(19a)로부터 3d 이격한 위치에 서포트 핀을 배치한 한계예를 도시하고 있다.

도6은 서포트 핀(24')을 상술한 바와 같은 배치 위치에 배치한 경우의 유동해석 결과로부터 얻을 수 있는 가동 노즐 블레이드(19) 및 서포트 핀(24') 주위의 유선을, 도7은 마찬가지로 정압력 분포를, 도8은 마찬가지로 절대 유속 분포를 각각 도시하고 있다. 또, 도6 내지 도8에 있어서는 정격 개방도 위치 상태를 대표하여 도시하고 있다.

서포트 핀(24')의 경우에서도, 최소 개방도 위치 내지 정격 개방도 위치에 있어서, 거의 공력 영향을 미치는 일 없이, 가동 노즐 블레이드(19)가 최소 개방도 위치 내지 정격 개방도 위치에 있을 때, 공력적으로 거의 영향을 주지 않고, 소유량측의 고효율화를 도모할 수 있다.

도9는 본 발명에 의한 가변 용량 터빈의 다른 실시 형태의 주요부를 도시하고 있다. 또, 도9에 있어서 도2에 대응하는 부분은, 도2에 부여한 부호와 동일한 부호를 부여하여, 그 설명을 생략한다.

본 실시 형태에서는, 서포트 핀(124)이 가동 노즐 블레이드(19)의 압력면(19c)측에서, 최대 개방도 위치(A)에 있는 가동 노즐 블레이드(19)와 접촉하는 일 없이, 가동 노즐 블레이드(19)의 회전 중심 위치[축 부재(20)의 위치]보다 가동 노즐 블레이드(19)의 전방 모서리(19a)측 위치에 배치되어 있다.

도10은 서포트 핀(124)을 상술한 바와 같은 배치 위치에 배치한 경우의 유동해석 결과로부터 얻을 수 있는 가동 노즐 블레이드(19) 및 서포트 핀(124) 주위의 유선을, 도11은 마찬가지로 정압력 분포를, 도12는 마찬가지로 절대 유속 분포를 각각 도시하고 있다. 또, 도10 내지 도12에 있어서도, (a)는 최대 개방도 위치 상태를, (b)는 정격 개방도 위치 상태를, (c)는 최소 개방도 위치 상태를 각각 도시하고 있다.

상술한 유동 해석 결과로부터, 종래예에서는 전술한 바와 같이, 어떤 노즐 개방도라도 서포트 핀(p)이 가동 노즐 블레이드(19)에 공력적 영향을 부여하고, 특히 최소 개방도 위치에서는 서포트 핀(p)이 노즐 블레이드간 통로를 막아, 큰 유로 저항이 되지만, 서포트 핀(124)의 경우에는 최소 개방도 위치에 있어서, 거의 공력 영향을 주는 일이 없고, 정격 개방도 내지 위치 최대 개방도 위치에서는 약간 영향을 끼치지만, 이 때 노즐 블레이드 부근에서의 압력 팽창은 그다지 없고, 게다가 노즐 목부 면적이 커지고 있으므로, 문제가 되지 않는다고 생각할 수 있다. 이에 의해 서포트 핀(124)은, 특히 가동 노즐 블레이드(19)가 저개방도 위치에 있을 때에, 공력적으로 거의 영향을 끼치지 않으며, 소유량측의 고효율화를 도모할 수 있다.

이 경우의 서포트 핀(124)의 적정 배치 범위는, 가동 노즐 블레이드(19)의 회전 중심과 가동 노즐 블레이드 전방 모서리(193) 사이의 대략 중간 위치(부호 124로 나타내고 있는 서포트 핀의 위치 상당)와 가동 노즐 블레이드(19)의 전방 모서리 위치(부호 124'로 나타내고 있는 서포트 핀의 위치 상당)와의 사이 정도이다.

도13은 서포트 핀(124')을 상술한 바와 같은 배치 위치에 배치한 경우의 유동 해석 결과로부터 얻을 수 있는 가동 노즐 블레이드(19) 및 서포트 핀(124') 주위의 유선을, 도14는 마찬가지로 정압력 분포를, 도15는 마찬가지로 절대 유속 분포를 각각 도시하고 있다. 또, 도14 내지 도15에 있어서는 정격 개방도 위치 상태를 대표하여 도시하고 있다.

서포트 핀(124')의 경우라도, 가동 노즐 블레이드(19)가 저개방도 위치에 있을 때에, 공력적으로 거의 영향을 주지 않아, 소유량측의 고효율화를 도모할 수 있다.

이상의 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 본 발명에 의한 가변 용량 터빈에 따르면, 최대 개방도 위치와 최소 개방도 위치 사이로 설정되는 정격 개방도 위치(α= 20°± 5°)에 가동 노즐 블레이드가 위치하고 있는 상태에서, 가동 노즐 블레이드 전방 모서리보다 전방 위치에 서포트 핀이 배치되어 있으므로, 이 가동 노즐 불레이드에 대한 서포트 핀의 배치 위치에 의해 공력적 영향, 특히 정격 개방도 위치 내지 최소 개방도 위치 상태에서의 공력적 영향이 저감하여 소유량 영역에 있어서의 고효율화를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 가변 용량 터빈에 따르면, 가동 노즐 블레이드의 압력면측에서, 최대 개방도 위치에 있는 가동 노즐 블레이드와 접촉하는 일이 없어, 상기 가동 노즐 블레이드의 회전 중심 위치보다 상기 가동 노즐 블레이드의 전방 모서리측 위치에 서포트 핀이 배치되어 있으므로, 이 가동 노즐 블레이드에 대한 서포트 핀의 배치 위치에 의해 공력적 영향, 특히 저개방도 위치 상태에서의 공력적 영향이 저감하여 소유량 영역에 있어서의 고효율화를 도모할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 가변 용량 터빈은 자동차 등의 차량용 터보 과급기 등에 이용하는 데 적합하다.

Claims

터빈 임펠러의 외주위에서 서로 대향하는 2개의 측벽면부 사이에 복수매의 가동 노즐 블레이드가 각각 축 부재에 의해 회전 가능하게 설치되고, 상기 2개의 측벽면 사이의 간격을 적정치로 유지하기 위해, 상기 2개의 측벽면 사이를 가로질러 연장하는 클리어런스 설정용 서포트 핀을 갖는 가변 용량 터빈에 있어서,

최대 개방도 위치와 최소 개방도 위치 사이로 설정되는 정격 개방도 위치(α= 20°± 5°)에 상기 가동 노즐 블레이드가 위치하고 있는 상태에서, 상기 가동 노즐 블레이드의 전방 모서리보다 전방 위치에 상기 서포트 핀이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 터빈.
제1항에 있어서, 상기 서포트 핀은 상기 정격 개방도 위치(α= 20°± 5°)에 위치하고 있는 상기 가동 노즐 블레이드의 블레이드 두께 중앙부를 통과하는 대수 나선의 연장선상 혹은 그 근방 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 터빈.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 서포트 핀의 외경을 d라 한 경우, 상기 서포트 핀은 상기 가동 노즐 블레이드의 전방 모서리로부터 3d의 이격 거리 범위 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 터빈.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가동 노즐 블레이드가 상기 정격 개방도 위치(α= 20°± 5°)보다 개방도를 증대함으로써 상기 가동 노즐 블레이드의 부압면측에 상기 서포트 핀이 위치하고, 상기 가동 노즐 블레이드가 상기 정격 개방도 위치보다 개방도를 저감함으로써 상기 가동 노즐 블레이드의 압력면측에 상기 서포트 핀이 위치하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 터빈.
터빈 임펠러의 외주위에서 서로 대향하는 2개의 측벽면부 사이에 복수매의 가동 노즐 블레이드가 각각 축 부재에 의해 회전 가능하게 설치되고, 상기 2개의 측벽면 사이의 간격을 적정치로 유지하기 위해, 상기 2개의 측벽면 사이를 가로질러 연장하는 클리어런스 설정용 서포트 핀을 갖는 가변 용량 터빈에 있어서,

상기 가동 노즐 블레이드의 압력면측에서, 최대 개방도 위치에 있는 가동 노즐 블레이드와 접촉하는 일 없이, 상기 가동 노즐 블레이드의 회전 중심 위치보다 상기 가동 노즐 블레이드의 전방 모서리측 위치에 상기 서포트 핀이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 터빈.
제5항에 있어서, 상기 가동 노즐 블레이드의 회전 중심과 상기 가동 노즐 블레이드의 전방 모서리 사이의 대략 중간 위치와 상기 가동 노즐 블레이드의 전방 모서리 위치 사이에 상기 서포트 핀이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 터빈.