KR20020070118A

KR20020070118A - 가변 용량 터빈용 가변 노즐 기구 및 그 제작 방법

Info

Publication number: KR20020070118A
Application number: KR1020020010112A
Authority: KR
Inventors: 진나이야스아끼; 사까모또다로
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2002-09-05
Also published as: US20020119039A1; EP1236866B1; BR0200562A; ATE376615T1; JP3735262B2; DE60223100D1; KR100574310B1; EP1236866A2; DE60223100T2; US6736595B2; EP1236866A3; JP2002256876A; BR0200562B1

Abstract

노즐 조립품에서의 전체 폐쇄 위치의 조정을 불필요로 하는 동시에 조립, 조정용의 지그를 불필요로 함으로써 가변 노즐 기구의 조립, 조정 작업을 간단화하여 작업 공정수 및 조립, 조정 비용을 저감하고, 또한 구조를 간단화하여 부품의 종류 및 부품 갯수를 감소하여 부품 비용을 저감하며, 또한 노즐 베인, 링크 조립품 등의 구성 부재의 수치 정밀도에 의한 영향을 받는 일 없이 고정밀를 가지고 가변 노즐 기구의 노즐 베인 설정을 이룰 수 있는 가변 용량 터빈을 제공하기 위해, 가변 용량 터빈에 있어서의 가변 노즐 기구에 있어서, 복수의 노즐 베인의 노즐축부와 노즐 구동 부재를 연결하는 노즐 베인과 동일 수의 연결 부재를 상기 노즐 베인의 블레이드각과 연결 부재의 일단부측 연결부의 결합 방향과의 관계를 미리 설정하여 노즐 베인의 노즐축부와 연결 부재의 일단부측 연결부를 결합, 고정하고, 계속해서 각 연결 부재의 타단부측을 노즐 구동 부재에 연결시킨다.

Description

가변 용량 터빈용 가변 기구 및 그 제작 방법{VARIABLE MECHANISM FOR VARIABLE CAPACITY TURBINE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 내연 기관의 과급기(배기 터보 과급기) 등에 이용되고, 작동 가스를 터빈 케이싱에 형성된 소용돌이형의 스크롤로부터 블레이드각을 가변하게 된 복수의 노즐 베인을 경유하여 터빈 회전자와 반경 방향으로 유동시켜 상기 터빈 회전자를 회전 구동하도록 구성된 레이디얼 흐름형의 가변 용량 터빈에 있어서의 가변 용량 터빈용 가변 노즐 기구 및 그 제작 방법에 관한 것이다.

과급기 부착 내연 기관에 있어서는 가관으로부터의 배기 가스 유량과 과급기의 가장 적절한 작동 조건이 되는 가스 유량과의 매칭을 이루기 위해, 소용돌이형의 스크롤로부터 터빈 회전자로 이송되는 배기 가스 유량을 기관의 운전 상태에 따라서 가변하게 하는 가변 용량 터빈을 구비한 과급기가 최근 많이 이용되고 있다.

이러한 가변 용량 터빈을 구비한 과급기는 작동기로부터 작동기 로드 및 구동 레버를 거쳐서 터빈 회전자의 회전 축심 주위로 회전 구동하게 되는 링크 조립품에 의해 상기 노즐 베인을 회전시켜 그 블레이드각을 변화시키는 가변 노즐 기구를 구비하고 있다.

이와 같은 가변 노즐 기구 조립 및 조정 수단으로서, 일본 특허 제3085210호의 발명이 제공되어 있다.

이러한 발명에 있어서는 터빈 회전자의 회전 축심 주위로 회전 구동하게 되는 링크 조립품과 노즐 베인과의 전체 폐쇄 상태의 설정을 행하는 데 있어서는, 노즐 베인의 내주측에 상기 노즐 베인의 후방 모서리가 접촉 가능한 지그를 배치해 두고, 링크 플레이트의 원주 방향 복수 부위에 설치된 긴 홈 내에 끼워 맞추어지는 스톱퍼 핀이 없는 상태 혹은 상기 스톱퍼 핀이 기능하지 않는 상태로 하여 상기 노즐 베인을 지그에 접촉시키고, 위상 맞춤용 구멍과 맞춤 핀을 끼워 맞추어 링크 조립품 전체를 완전한 전체 폐쇄 위상으로 하여 노즐 베인과 레버 플레이트를 용접에 의해 고정 부착하고, 그런 후에 스톱퍼 핀을 부착하고 있다.

그러나, 상기 일본 특허 제3085210호의 발명에 있어서는 링크 플레이트의 긴 홈 내에 끼워 맞추어지는 스톱퍼 핀이 기능하지 않는 노즐 베인 프리의 상태에서 노즐 베인를 지그에 접촉시키는 공정과, 이 상태에서 위상 맞춤용 구멍과 맞춤 핀을 끼워 맞추게 해 링크 조립품 전체를 완전한 전체 폐쇄 위상으로 하여 노즐 베인과 레버 플레이트를 용접에 의해 고정 부착하여 스톱퍼 핀을 부착하는 공정과의 2개의 공정이 필요해지는 동시에 조립용 지그를 필요로 하고, 가변 노즐 기구의 조립 및 조정 작업이 번거로워지고 또한 많은 작업 공정수를 필요로 해 비용이 상승하게 된다.

또한, 이러한 종래 기술에 있어서는 링크 플레이트의 원주 방향 복수 부위에 설치된 긴 홈 내에 스톱퍼 핀을 끼워 맞추어 링 위치 결정용 핀을 구비한 구조이므로, 구조가 복잡하고 부품의 종류 및 부품 갯수가 많아 부품 비용도 상승하게 된다.

또한, 이러한 종래 기술에 있어서는 가변 노즐 기구의 전체 폐쇄 상태의 설정을 링크 플레이트의 원주 방향 복수 부위에 설치된 긴 홈 안으로의 스톱퍼 핀의 끼워 맞춤 및 노즐 베인 후방 모서리의 지그로의 접촉에 의한 레버 플레이트와의 상대 각도 맞춤에 의해 행하도록 되어 있으므로, 전체 폐쇄 상태의 설정에 변동이 발생하여 설정 오차가 발생하기 쉽고, 또한 상기 가변 노즐 기구의 전체 폐쇄 위치가 상기와 같은 구성 부품의 수치 정밀도에 의해 일의적으로 결정되는 것으로 되어 있어, 가변 노즐 기구의 정확한 설정 정밀도를 얻기 어려운 등의 문제점을 갖고 있다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 과제에 비추어 노즐 조립품에서의 전체 폐쇄 위치의 조정을 불필요로 하는 동시에 조립, 조정용의 지그를 불필요로 함으로써 가변 노즐 기구의 조립, 조정 작업을 간단화하여 작업 공정수 및 조립, 조정 비용을 저감하고, 또한 구조를 간단화하여 부품의 종류 및 부품 갯수를 감소하여 부품 비용을 저감하고, 또한 노즐 베인, 링크 조립품 등의 구성 부재의 수치 정밀도에 의한 영향을 받는 일 없이 고정밀도를 가지고 가변 노즐 기구의 노즐 베인 설정을 이룰 수 있는 가변 용량 터빈의 조립 및 조정 방법과 조립 및 조정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본 발명에 관한 가변 용량 터빈 부착 과급기용 가변 노즐 기구의 회전 축심에 따른 단면도이고, 도8의 Z부에 대응하는 도면.

도2는 노즐축과 레버 플레이트와의 결합부를 도시한 도1의 Y부에 대응하는 단면도.

도3은 도2의 C 화살표도.

도4는 노즐 베인과 레버 플레이트와의 결합부의 사시도.

도5는 도1의 X부 상세 단면도.

도6은 도1의 A 화살표도.

도7은 도1의 B 화살표도.

도8은 본 발명이 적용되는 가변 용량 터빈 부착 과급기의 회전 축심에 따른 요부 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 레버 플레이트

1b : 결합 구멍

1c : 홈부

1d : 구멍측 계지면

2 : 노즐 베인

2a : 코오킹부

02 : 노즐축

02a : 결합축부

02b : 축측 계지면

3 : 링크 플레이트

3a : 결합 핀부

4 : 노즐 마운트

7 : 노즐 서포트

8 : 회전 축심

10 : 링크 조립품

12 : 노즐 플레이트

012 : 와셔

30 : 터빈 케이싱

33 : 터빈 회전자

033 : 회전자 샤프트

34 : 터빈 휠

35 : 압축기 휠

36 : 베어링 하우징

40 : 작동기 로드

040 : 작동기

41 : 구동 레버

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해, 터빈 케이싱에 고정된 노즐 마운트에 노즐축부가 회전 가능하게 지지되는 동시에 터빈의 원주 방향에 따라 복수개 배치된 블레이드각이 가변의 노즐 베인과, 작동기에 의해 터빈 축심 주위로 회전 가능하게 되어 상기 노즐 베인을 구동하는 노즐 구동 부재와, 상기 노즐 베인의 내주측에 회전 가능하게 설치된 터빈 회전자를 구비하고, 작동 가스를 상기 터빈 케이싱의 스크롤로부터 상기 노즐 베인을 경유하여 터빈 회전자와 반경 방향으로 유동시켜 상기 터빈 회전자를 회전 구동하도록 구성된 가변 용량 터빈에 있어서의 가변 노즐 기구를 제작할 때에, 상기 복수의 노즐 베인의 노즐축부와 상기 노즐 구동 부재를 연결하는 상기 노즐 베인과 동일 수의 연결 부재를 상기 노즐 베인의 블레이드각과 상기 연결 부재의 일단부측 연결부의 결합 방향과의 관계를 미리 설정하여 상기 노즐 베인의 노즐축부와 상기 연결 부재의 일단부측 연결부를 결합, 고정하고 계속해서 상기 각 열결 부재의 타단부측을 상기 노즐 구동 부재에 연결하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 노즐 베인측과 연결 부재측과의 구체적 연결 방법은 상기 연결 부재의 일단부측 연결부에 평면 혹은 곡면으로 이루어지는 구멍측 계지면을 갖는 결합 구멍을 형성하고, 상기 복수의 노즐 베인의 노즐축부에 있어서의 상기 연결 부재로의 연결부에 상기 구멍측 계지면에 대응하는 형상의 축측 계지면을 갖는 결합축부를 형성하여 회전 정지 가능을 갖게 하고, 상기 결합 구멍에 상기 결합축부를 상기 결합 구멍 및 결합축부에 소성 변형을 수반하는 일 없이 끼워 맞추고, 또한 상기 구멍측 계지면과 축측 계지면을 접촉시켜 상기 회전 정지 기능에 의해 상기 연결 부재와 상기 노즐 베인을 상대 회전 불가능하게 끼워 맞춘 후, 선단부의확경부(모따기부)를 이용하여 연결 부재의 측면으로부터 돌출되지 않도록 빠짐 방지 처리를 실시하는 것을 특징으로 한다.

이 경우 바람직하게는, 상기 연결 부재의 결합 구멍과 상기 노즐축의 결합축부와의 끼워 맞춤 후에 있어서의 상기 선단부의 확경부(모따기부)를 이용하여 빠짐 방지 처리를 상기 결합축부 축단부의 코오킹에 의해 행하고, 상기 축단부 코오킹부가 상기 연결 부재의 측면으로부터 돌출되지 않도록 코오킹 처리를 행하는 것이 좋다. 또한, 상기 선단부의 빠짐 방지 처리는 경미한 용접 등으로 대용해도 좋다.

또한 본 발명의 상기 연결 부재와 노즐 구동 부재와의 구체적 연결 방법은 상기 각 연결 부재의 타단부측에 대략 반경 방향으로 홈을 형성하고, 상기 노즐 구동 부재에 원주 방향에 따라 상기 연결 부재와 동일 수 돌출 설치된 결합 핀부를 상기 홈에 결합하여 상기 각 연결 부재와 노즐 구동 부재를 연결하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하여 제작된 가변 노즐 기구는 터빈 케이싱에 고정된 노즐 마운트에 노즐축부가 회전 가능하게 지지되는 동시에 터빈의 원주 방향에 따라 복수개 배치된 블레이드각이 가변의 노즐 베인과, 작동기에 의해 터빈 축심 주위로 회전 가능하게 되어 상기 노즐 베인을 구동하는 원판형의 링크 플레이트와, 상기 노즐 베인의 내주측에 회전 가능하게 설치된 터빈 회전자를 구비하고, 작동 가스를 상기 터빈 케이싱의 스크롤로부터 상기 노즐 베인을 경유하여 터빈 회전자와 반경 방향으로 유동시켜 상기 터빈 회전자를 회전 구동하도록 구성된 가변 용량 터빈의 가변 노즐 기구에 있어서, 축방향에 있어서 상기 노즐 마운트와 링크 플레이트 사이에상기 노즐 베인과 동일 수의 레버 플레이트를 배치하고, 상기 레버 플레이트의 일단부측을 상기 노즐 베인의 블레이드각과의 결합 방향과의 관계를 미리 설정하여 상기 노즐 베인의 노즐축부에 고정하는 동시에 상기 레버 플레이트의 타단부측에 대략 반경 방향으로 형성된 홈을 마련하고, 상기 링크 플레이트의 상기 레버 플레이트측의 측면에 상기 레버 플레이트와 동일 수의 결합 핀부를 상기 레버 플레이트측을 향해 돌출 설치하여 상기 결합 핀부를 상기 레버 플레이트의 홈에 결합하여 이루어진다.

이러한 발명에 따르면, 열결 부재의 일단부측 연결부를 구성하는 레버 플레이트의 결합 구멍과 노즐축부의 연결부를 구성하는 결합축부를 미리 노즐 베인의 블레이드각과 노즐 구동 부재를 구성하는 링크 플레이트의 회전각이 소요의 관계가 되도록 기하학적으로 설정한 다음 끼워 맞추고, 상기 노즐축부의 선단부를 선단부의 확경부(모따기부)를 이용하여 코오킹하여 상기 레버 플레이트에 고정한 후, 상기 노즐 구동 부재에 원주 방향에 따라 상기 연결 부재와 동일 수 돌출 설치된 결합 핀부를 상기 각 연결 부재의 타단부측에 형성된 홈에 결합하여 상기 각 연결 부재와 노즐 구동 부재를 연결한다는 매우 간단한 수법으로 가변 노즐 기구의 조정, 즉 노즐 베인의 블레이드각과 노즐 구동 부재와의 위치 설정을 행할 수 있다.

이에 의해, 상기 일본 특허 제3085210호와 같이 링크 플레이트의 복수의 긴 홈과 스톱퍼 핀과 지그를 이용하여 노즐 조립품의 상태에서 전체 폐쇄 위치의 조정을 행하는 노즐 조립품 상태에서의 가변 노즐 기구의 조정이 불필요해져 조립 공정수가 저감되는 동시에, 상기 지그 등의 각별한 조립 요구가 불필요해져 조립 작업비용이 저감된다.

또한, 본 발명에 관한 가변 노즐 기구는 연결 부재(레버 플레이트)의 일단부측과 노즐축부를 상기와 같이 양자의 기하학적 관계를 설정하여 고정하고, 각 연결 부재 타단부측에 상기 노즐 구동 부재(링크 플레이트)를 열결하도록 구성되어 있으므로, 상기 종래 기술에 비해 구조가 간단화되고, 부품의 종류 및 부품 갯수도 대폭으로 적어져 부품 비용이 저감된다.

또한, 이러한 발명에 따르면 연결 부재(레버 플레이트)의 일단부측과 노즐축부를 미리 상기 노즐 베인의 블레이드각과 노즐 구동 부재(링크 플레이트)의 회전각이 소요의 관계가 되도록 기하학적으로 설정한 다음 끼워 맞추어 양자를 고정한 후, 각 연결 부재의 타단부측에 상기 노즐 구동 부재를 연결함으로써, 가변 노즐 기구의 조정, 즉 노즐 베인의 블레이드각과 노즐 구동 부재와의 위치 설정을 행할 수 있으므로, 상기 종래 기술과 같이 링크 플레이트의 복수의 긴 홈과 스톱퍼 핀과 지그를 이용하여 노즐 조립품의 상태에서 전체 폐쇄 위치의 조정을 행함으로써 전체 폐쇄 상태의 설정에 변동이 발생하여 설정 오차가 발생하는 일이 없으며, 또한 가변 노즐 기구의 전체 폐쇄 위치가 구성 부품의 수치 정밀도에 의해 일의적으로 결정되는 일이 없고, 노즐 조립품 및 링크 조립품의 수치 정밀도에 영향을 주는 일 없이 고정밀도를 가지고 가변 노즐 기구의 설정이 가능해지는 동시에, 상기 가변 노즐 기구를 여러 가지의 사양으로 설정 가능해진다.

또한, 본 발명에 따르면 터빈 축방향에 있어서 노즐 마운트와 링크 플레이트 사이에 노즐 베인과 동일 수의 레버 플레이트를 배치하고, 상기 레버 플레이트의일단부측을 상기 노즐 베인의 노즐축부에 고정하는 동시에 상기 레버 플레이트의 타단부측에 설치된 홈에, 상기 링크 플레이트에 상기 레버 플레이트측을 향해 돌출 설치된 결합 핀부를 결합하는 동시에, 상기 레버 플레이트와 노즐축부의 축단부와의 코오킹부가 선단부의 확경부(모따기부)를 이용하여 레버 플레이트의 측면으로부터 돌출되지 않도록 코오킹 처리를 실시했으므로, 링크 프레이트와 레버 플레이트를 최소한의 간극으로 부착 가능해져, 상기 레버 플레이트를 사이에 둔 링크 플레이트와 노즐 마운트와의 거리가 짧아져 가변 노즐 기구의 축방향 길이가 단축된다.

또한 상기 노즐축부의 코오킹부가 링크 플레이트측으로 돌출되는 것이 회피되어, 상기 돌출부와 링크 플레이트와의 간섭 및 마찰에 의한 가변 노즐 기구의 작동 불량의 발생이 방지된다.

이하, 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 이용하여 상세하게 설명한다. 단, 이 실시예에 기재되어 있는 구성 부품의 수치, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것으로만 한정하는 취지는 아니며, 단순한 설명예에 지나지 않는다.

도1은 본 발명에 관한 가변 용량 터빈 부착 과급기용 가변 노즐 기구의 회전 축심에 따른 단면도로, 도8의 Z부에 대응하는 도면이다. 도2는 노즐축과 레버 플레이트와의 결합부를 도시한 도1의 Y부에 대응하는 단면도, 도3은 도2의 C 화살표도이다. 도4는 노즐 베인과 레버 플레이트와의 결합부의 사시도이다. 도5는 도1의 X부 상세 단면도이다. 도6은 도1의 A 화살표도, 도7은 도1의 B 화살표도이다. 도8은 본 발명이 적용되는 가변 용량 터빈 부착 과급기의 회전 축심에 따른 주요부단면도이다.

본 발명이 적용되는 가변 용량 터빈 부착 과급기의 전체 구조를 도시한 도8에 있어서, 부호 30은 터빈 케이싱, 부호 38은 상기 터빈 케이싱(30) 내의 외주부에 소용돌이형으로 형성된 스크롤이다. 부호 34는 터빈 휠, 부호 35는 압축기 휠, 부호 033은 상기 터빈 휠(34)과 압축기 휠(35)을 연결하는 회전자 샤프트로, 이들에 의해 터빈 회전자(33)를 구성한다.

부호 08은 상기 터빈 회전자(33)로 팽창 작업을 한 배기 가스를 과급기 밖으로 송출하기 위한 배기 가스 출구이다. 부호 31은 압축기 케이싱, 부호 36은 상기 압축기 케이싱(31)과 상기 터빈 케이싱(30)을 연결하는 베어링 하우징이다. 부호 37은 상기 베어링 하우징(36)에 부착되어 상기 터빈 회전자(33)를 지지하는 베어링이다.

부호 2는 노즐 베인으로, 상기 스크롤(38)의 내주측에 터빈의 원주 방향 등간격으로 복수개 배치되는 동시에, 이에 일체 형성된 노즐축(02)이 상기 터빈 케이싱(30)에 고정된 노즐 마운트(4)에 회전 가능하게 지지되고, 그 블레이드각이 변화하게 되도록 되어 있다.

부호 40은 상기 노즐 베인(2)을 구동하는 작동기(040)의 출력 단부인 작동기 로드로, 상기 작동기 로드(40)의 왕복 이동은 구동 레버(41)를 포함하는 공지의 링크 기구를 거쳐서 회전 운동으로 변환되어 후술하는 가변 노즐 기구(100)의 링크 플레이트(3)에 전달되도록 되어 있다.

이러한 구성으로 이루어지는 가변 용량 터빈 부착 과급기에 있어서, 내연 기관(도시하지 않음)으로부터의 배기 가스는 상기 스크롤(38)로 들어가고, 상기 스크롤(38)의 소용돌이에 따라 주회하면서 노즐 베인(2)으로 유입한다. 그리고, 상기 배기 가스는 상기 노즐 베인(2)의 블레이드 사이를 통과하여 상기 터빈 회전자 휠(34)로 그 외주측로부터 유입하고, 중심축을 향하는 반경 방향으로 흘러 터빈 회전자(33)에 팽창 작업을 이룬 후, 축방향으로 유출되어 배기 가스 출구(08)로부터 과급기 밖으로 송출된다.

부호 100은 가변 노즐 기구로, 상기 작동기(040)로부터 작동기 로드(40) 및 구동 레버(4)를 포함하는 링크 기구를 거쳐서 상기 터빈 회전자(33)의 회전 축심(8) 주위로 회전 구동하게 되는 링크 플레이트(3)에 의해 상기 노즐 베인(2)을 회전시켜 그 블레이드각을 변화시키는 것이다.

본 발명은 이와 같은 가변 노즐 기구(100)의 제작 방법 및 이에 의해 제작된 가변 노즐 기구(100)의 구조에 관한 것이다.

본 발명의 실시예를 도시한 도1 내지 도7에 있어서, 부호 3은 원판형으로 형성된 링크 플레이트로, 상기와 같이 작동기 로드(40)에 구동 레버(41)를 포함하는 링크 기구를 거쳐서 회전 축심(8) 주위로 회전 가능하게 연결되어 있다.

부호 4는 상기 터빈 케이싱(30)에 고정된 환형의 노즐 마운트, 부호 12는 원환형의 노즐 플레이트이다. 부호 7은 노즐 서포트로, 상기 노즐 마운트(4)와 노즐 플레이트(12) 사이에 도7에 도시한 바와 같이 원주 방향에 따라서 4개(복수개이면 좋음) 배치되어 상기 노즐 마운트(4)와 노즐 플레이트(12)를 고정하고 있다. 상기 노즐 서포트(7)의 노즐 플레이트(12)측 결합부는, 도5에 도시한 바와 같이 상기 노즐 서포트(7)의 축단부에 형성된 평행축부(7a)를 노즐 플레이트(12)의 구멍(12a) 내에 형성된 평행 구멍부에 끼워 맞춤으로써 회전 정지를 실시하고, 상기 노즐 서포트(7)의 축단부를 와셔(012)를 거쳐서 코오킹함으로써 노즐 플레이트(12)에 고정하고 있다.

한편, 상기 노즐 베인(2)은 상기 노즐 마운트(4)와 노즐 플레이트(12) 사이에 있어서의 상기 노즐 서포트(7)의 내주측 부위에 배치되고, 이에 고정된[혹은 노즐 베인(2)과 일체인] 노즐축(02)이 상기 노즐 마운트(4)에 회전 가능하게 지지되어 있다.

부호 1은 상기 링크 플레이트(3)와 각 노즐 베인(2)측의 노즐축(02)을 연결하는 연결 부재를 구성하는 레버 플레이트로, 상기 노즐 베인(2)과 동일 수 설치 되고, 후술하는 수법에 의해 일단부측이 상기 노즐축(02)에 고정되어 타단부측이 상기 링크 플레이트(3)에 연결되어 있다.

상기 레버 플레이트(1)의 일단부측에는 도2 및 도4에 도시한 바와 같이 상기 노즐축(02)으로의 결합 구멍(1b)이 관통하여 설치되어 있다. 상기 결합 구멍(1b)은 대향하는 2면에 평행한 구멍측 계지면(1d)을 갖는 타원 형상으로 형성되어 있다.

한편, 상기 노즐 베인(2)의 노즐축(02)의 축단부에는 상기 결합 구멍(1b)에 끼워 맞추어지는 결합축부(02a)가 형성되어 있다. 상기 결합축부(02a)는 이것이 끼워 맞추어지는 상기 결합 구멍(1b)과 동일 형상의 타원 형상으로 형성되고, 서로 평행한 축측 계지면(02b)이 상기 구멍측 계지면(1d)에 접촉함으로써, 상기 레버 플레이트(1)와 노즐 베인(2)을 상대 회전 불가능하게 끼워 맞추게 하고 있다.

또한, 상기 결합축부(02a)를 결합 구멍(1b) 내에 끼워 맞춘 후, 도2에 도시한 바와 같이 결합축부(02a)의 선단부를 코오킹(부호 2a는 코오킹부)함으로써, 빠짐 방지를 실시하고 있다.

또한, 상기 각 레버 플레이트(1)의 타단부측에는 도3, 도4, 도6에 도시한 바와 같이 대략 반경 방향에 홈(1c)을 형성하고, 상기 홈부에 상기 링크 플레이트(3)의 레버 플레이트(1)측의 측면에 상기 레버 플레이트(1)측을 향해 돌출 설치된 상기 레버 플레이트(1)와 동일 수의 결합 핀부(3)를 상기 레버 플레이트측을 향해 돌출 설치된 결합 핀부(3a)를 결합하고 있다.

그리고 상기 레버 플레이트(1)는 터빈의 축방향에 있어서 상기 노즐 마운트(4)와 링크 플레이트(3) 사이에 배치되고, 상기한 바와 같이 일단부측, 즉 내주측이 상기 노즐축(02)에 고정되고 타단부측, 즉 외주측이 상기 링크 플레이트(3)의 결합 핀부(3a)에 열결된다.

이러한 구성으로 이루어지는 가변 노즐 기구(100)를 구비한 가변 용량 터빈의 용량을 제어하는 데 있어서는 상기 작동기(040)에 대해 상기 노즐 베인(2)을 흐르는 배기 가스의 유량이 소요의 유량이 되는 상기 노즐 베인(2)의 블레이드각을 블레이드각 제어 수단(도시 생략)에 의해 설정한다. 이러한 블레이드각에 대응하는 작동기(040)의 왕복 변위는 작동기 로드(40), 구동 레버(41)를 포함하는 링크 기구에 의해 회전 운동으로 변환되어 상기 링크 플레이트(3)에 전달되고, 상기 링크 플레이트(3)가 회전 구동된다.

상기 링크 플레이트(3)의 회전에 의해 상기 링크 플레이트(3)에 결합 핀부(3a)와 홈부(1c)와의 결합에 의해 연결되어 있는 상기 각 레버 플레이트(1)가 상기 링크 플레이트(3)의 회전에 의한 결합 핀부(3a)의 원주 방향 이동에 의해 상기 노즐축(02)의 축심 주위로 요동하게 되고, 각 레버 플레이트(1)의 요동에 의해 상기 노즐축(02)이 회전하게 되고, 이에 의해 노즐 베인(2)이 회전하여 상기 작동기(040)에서 설정된 블레이드각으로 변화하게 된다.

이러한 실시예에 있어서, 상기 레버 플레이트(1)의 결합 구멍(1b)에 노즐 베인(2)의 결합축부(02a)를 끼워 맞추는 데 있어서는 상기 결합 구멍(1b)의 상기 구멍측 계지면(1d)과 결합축부(02a)의 축측 계지면(02b)을 노즐 베인(2)의 블레이드각과 링크 플레이트(3)의 회전각이 소요의 관계가 되도록 기하학적으로 설정한 후 접촉시켜 끼워 맞추고, 상기 결합축부(02a)의 선단부를 코오킹함으로써 빠짐 방지를 실시한다.

이러한 코오킹 처리에 있어서는 도2에 도시한 바와 같이 미리 상기 레버 플레이트(1)의 결합 구멍(1b)의 외측에 모따기를 실시해 두고(부호 01b는 모따기부), 상기 레버 플레이트(1)의 결합 구멍(1b)과 상기 노즐축(02)의 결합축부(02a)를 끼워 맞춘 후, 상기 결합축부(02a)의 축단부를 상기 모따기부(01b)에 따라 코오킹한다. 이 때에 상기 결합축부(02a) 축단부의 코오킹부(2a)가 레버 플레이트(1)의 측면(1a)으로부터 내측으로 돌출되지 않도록 모따기부(01b)를 이용하여 코오킹 처리를 행한다.

이와 같이 코오킹 처리를 행함으로써, 노즐축(02)의 코오킹부(2a)가 링크 플레이트(3)측으로 돌출되는 것이 회피되고, 상기 돌출부와 링크 플레이트(3)와의 마찰에 의한 가변 노즐 기구(100)의 작동 불량의 발생이 방지되는 동시에, 레버 플레이트(1)와 링크 플레이트(3)와의 축방향 거리를 최소로 할 수 있어 가변 노즐 기구(100)의 축방향 길이가 단축된다.

이러한 실시예에 따르면, 레버 플레이트(1)의 일단부측에 형성된 결합 구멍(1b)[구멍측 계지면(1d)]과 노즐축(02)의 결합축부(02a)[축측 계지면(02b)]를 미리 상기 노즐 베인(2)의 블레이드각과 링크 플레이트(3)의 회전각이 소요의 관계가 되도록 기하학적으로 설정한 다음 끼워 맞추고, 상기 노즐축(02)[결합축부(02a)]의 선단부를 모따기부(확경부)(01b)를 이용하여 코오킹하여 레버 플레이트(1)에 고정한 후, 각 레버 플레이트(1)의 타단부측에 형성된 홈부(1c)에 상기 링크 플레이트(3)의 결합 핀부(3a)를 결합시킨다는 매우 간단한 수법으로 가변 노즐 기구(100)의 조정, 즉 노즐 베인(2)의 블레이드각과 링크 플레이트(3)와의 위치 설정을 행할 수 있다.

이에 의해, 일본 특허 제3085210호와 같이 링크 플레이트의 복수의 긴 홈과 스톱퍼 핀과 지그를 이용하여 노즐 조립품의 상태에서 전체 폐쇄 위치의 조정을 행하는 노즐 조립품의 상태에서의 가변 노즐 기구(100)의 조정이 불필요해져, 조립 공정수가 저감되는 동시에, 상기 지그 등의 각별한 조립 요구가 불필요해져 조립 작업 비용이 저감된다.

또한, 가변 노즐 기구(100)는 레버 플레이트(1)의 일단부측과 노즐축(02)을 상기와 같이 양자의 기하학적 관계를 설정하여 고정하고, 각 레버 플레이트(1)의타단부측에 상기 링크 플레이트(3)를 연결하도록 구성되어 있으므로, 상기 종래 기술에 비해 구조가 간단화되어, 부품의 종류 및 부품 갯수도 대폭으로 적어져 부품 비용이 저감된다.

또한, 이러한 실시예에 따르면 레버 플레이트(1)의 일단부측과 노즐축(02)을 미리 상기 노즐 베인(2)의 블레이드각과 링크 플레이트(3)의 회전각이 소요의 관계가 되도록 기하학적으로 설정한 다음 끼워 맞추어 양자를 고정한 후, 각 레버 플레이트(1)의 타단부측에 상기 링크 플레이트(3)를 연결함으로써, 가변 노즐 기구(100)의 조정, 즉 노즐 베인(2)의 블레이드각과 링크 플레이트(3)와의 위치 설정을 행할 수 있으므로, 상기 종래 기술과 같이 링크 플레이트의 복수의 긴 홈과 스톱퍼 핀과 지그를 이용하여 노즐 조립품의 상태에서 전체 폐쇄 위치의 조정을 행함으로써 전체 폐쇄 상태의 설정에 변동이 발생하여 설정 오차가 발생하는 일이 없고, 또한 가변 노즐 기구의 전체 폐쇄 위치가 구성 부품의 수치 정밀도에 의해 일의적으로 결정되는 일이 없으며, 노즐 조립품 및 링크 조립품의 수치 정밀도에 영향을 끼치는 일 없이 고정밀도를 가지고 가변 노즐 기구(100)의 설정이 가능해지는 동시에, 상기 가변 노즐 기구(100)를 여러 가지의 사양으로 설정 가능해진다.

또한, 이러한 실시예에 따르면 터빈축 방향에 있어서 상기 노즐 마운트(4)와 링크 플레이트(3) 사이에 상기 노즐 베인(2)과 동일 수의 레버 플레이트(1)를 배치하고, 상기 레버 플레이트(1)의 일단부측을 상기 노즐 베인(2)의 노즐축(02)에 고정하는 동시에 상기 레버 플레이트(1)의 타단부측에 설치된 홈에, 상기 링크 플레이트(3)에 상기 레버 플레이트측을 향해 돌출 설치된 결합 핀부(3a)를 결합하는 동시에, 상기 레버 플레이트(1)와 노즐축(02)의 축단부와의 코오킹부(2a)가 레버 플레이트(1)의 측면으로부터 돌출되지 않도록 코오킹 처리를 실시했으므로, 링크 플레이트(3)와 레버 플레이트(1)를 최소한의 간극으로 부착 가능해지고, 상기 레버 플레이트(1)를 사이에 둔 링크 플레이트(3)와 노즐 마운트(4)의 거리가 짧아져 가변 노즐 기구(100)의 축방향 길이가 단축된다.

또한 상기와 같이, 상기 노즐축(02)의 코오킹부(2a)가 링크 플레이트(3)측으로 돌출되는 것이 회피되어, 상기 돌출부와 링크 플레이트(3)와의 마찰에 의한 가변 노즐 기구(100)의 작동 불량의 발생이 방지된다.

이상 기재한 바와 같이 본 발명에 따르면, 연결 부재의 일단부측 연결부의 결합 구멍과 노즐축부의 연결부를 구성하는 결합축부를 미리 노즐 베인의 블레이드각과 노즐 구동 부재를 구성하는 링크 플레이트의 회전각이 소요의 관계가 되도록 기하학적으로 설정한 다음 끼워 맞추고, 상기 노즐축부의 선단부를 상기 선단부의 확경부(모따기부)를 이용하여 코오킹하여 상기 레버 플레이트에 고정한 후, 상기 노즐 구동 부재에 원주 방향에 따라 상기 연결 부재와 동일 수 돌출 설치된 결합 핀부를 상기 각 연결 부재의 타단부측에 형성된 홈에 결합하여 상기 각 연결 부재와 노즐 구동 부재를 연결한다는 매우 간단한 수법을 써서 가변 노즐 기구의 조정, 즉 노즐 베인의 블레이드각과 노즐 구동 부재와의 위치 설정을 행할 수 있다.

이에 의해, 노즐 조립품의 상태에서의 가변 노즐 기구의 조정이 불필요해져 죕 공정수가 저감되는 동시에, 상기 지그 등의 각별한 조립 요구가 불필요해져 조립 작업 비용이 저감된다.

또한, 본 발명에 관한 가변 노즐 기구는 연결 부재의 일단부측과 노즐축부를 상기와 같이 양자의 기하학적 관계를 설정하여 고정해, 각 연결 부재 타단부측에 상기 노즐 구동 부재를 연결하도록 구성되어 있으므로, 상기 종래 기술에 비해 구조가 간단화되어 부품의 종류 및 부품 갯수도 대폭으로 적어져 부품 비용이 저감된다.

또한, 연결 부재의 일단부측과 노즐축부를 미리 상기 노즐 베인의 블레이드각과 노즐 구동 부재의 회전각이 소요의 관계가 되도록 기하학적으로 설정한 다음 끼워 맞추어 양자를 고정한 후, 각 연결 부재의 타단부측에 상기 노즐 구동 부재를 연결함으로써, 노즐 베인의 블레이드각과 노즐 구동 부재와의 위치 설정을 행할 수 있으므로, 노즐 조립품의 상태에서 전체 폐쇄 위치의 조정이 불필요해져 이러한 조정에 의한 변동 및 설정 오차의 발생이 회피되고, 또한 가변 노즐 기구의 전체 폐쇄 위치가 구성 부품의 수치 정밀도에 의해 일의적으로 결정되는 일이 없어져 노즐 조립품 및 링크 조립품의 수치 정밀도에 영향을 끼치는 일 없이 고정밀도를 가지고 가변 노즐 기구의 설정이 가능해지는 동시에 상기 가변 노즐 기구를 여러 가지의 사양으로 설정 가능해진다.

또한, 청구항 5 및 청구항 3과 같이 구성하면, 터빈 축방향에 있어서 노즐 마운트와 링크 플레이트 사이에 노즐 베인과 동일 수인 레버 플레이트를 배치하고, 상기 레버 플레이트의 일단부측을 상기 노즐 베인의 노즐축부에 고정하는 동시에 상기 레버 플레이트의 타단부측에 설치된 홈에 상기 링크 플레이트에 돌출 설치된결합 핀부를 결합하는 동시에, 상기 레버 플레이트와 노즐축부의 축단부와의 코오킹부가 레버 플레이트의 측면으로부터 돌출되지 않도록 코오킹 처리를 실시했으므로, 링크 플레이트와 레버 플레이트를 최소한의 간극으로 부착 가능해지고, 상기 레버 플레이트를 사이에 둔 링크 플레이트와 노즐 마운트와의 거리가 짧아져 가변 노즐 기구의 축방향 길이가 단축된다.

또한 선단부의 확경부(모따기부)를 이용하여 코오킹하면, 상기 노즐축부의 코오킹부가 링크 플레이트측으로 돌출되는 것이 회피되어 상기 돌출부와 링크 플레이트와의 간섭 및 마찰에 의한 가변 노즐 기구의 작동 불량의 발생이 방지된다.

Claims

터빈 케이싱에 고정된 노즐 마운트에 노즐축부가 회전 가능하게 지지되는 동시에 터빈의 원주 방향에 따라 복수개 배치된 블레이드각이 가변의 노즐 베인과, 작동기에 의해 터빈 축심 주위로 회전 가능하게 되어 상기 노즐 베인을 구동하는 노즐 구동 부재와, 상기 노즐 베인의 내주측에 회전 가능하게 설치된 터빈 회전자를 구비하고, 작동 가스를 상기 터빈 케이싱의 스크롤로부터 상기 노즐 베인을 경유하여 터빈 회전자와 반경 방향으로 유동시켜 상기 터빈 회전자를 회전 구동하도록 구성된 가변 용량 터빈에 있어서의 가변 노즐 기구의 제작시에,

상기 복수의 노즐 베인의 노즐축부와 상기 노즐 구동 부재를 연결하는 상기 노즐 베인과 동일 수의 연결 부재를 상기 노즐 베인의 블레이드각과 상기 연결 부재의 일단부측 연결부의 결합 방향과의 관계를 미리 설정하여 상기 노즐 베인의 노즐축부와 상기 연결 부재의 일단부측 연결부를 결합, 고정하고, 계속해서 상기 각 연결 부재의 타단부측을 상기 노즐 구동 부재에 연결하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 터빈용 가변 노즐 기구의 제작 방법.
제1항에 있어서, 상기 연결 부재의 일단부측 연결부에 평면 혹은 곡면으로 이루어지는 구멍측 계지면을 갖는 결합 구멍을 형성하고, 상기 복수의 노즐 베인의 노즐축부에 있어서의 상기 연결 부재로의 연결부에 상기 구멍측 계지면에 대응하는 형상의 축측 계지면을 갖는 결합축부를 형성하여 회전 정지 기능을 갖게 하고, 상기 결합 구멍에 상기 결합축부를 상기 결합 구멍 및 결합축부에 소성 변형을 수반하는 일 없이 끼워 맞추고, 또한 상기 구멍측 계지면과 축측 계지면을 접촉시켜 상기 회전 정지 기능에 의해 상기 연결 부재와 상기 노즐 베인을 상대 회전 불가능하게 끼워 맞춘 후, 상기 결합 구멍 선단부의 확경부를 이용하여 연결 부재의 측면으로부터 돌출되지 않도록 빠짐 방지 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 터빈용 가변 노즐 기구의 제작 방법.
제2항에 있어서, 상기 연결 부재의 결합 구멍과 상기 노즐축의 결합축부와의 끼워 맞춤 후에 있어서의 상기 결함 구멍의 확경부를 이용한 빠짐 방지 처리를 상기 결합축부 축단부의 코오킹에 의해 행하고, 상기 축단부 코오킹부가 상기 연결 부재의 측면으로부터 돌출되지 않는 것을 특징으로 하는 가변 용량 터빈용 가변 노즐 기구의 제작 방법.
제1항에 있어서, 상기 각 연결 부재의 타단부측에 대략 반경 방향에 홈을 형성하고, 상기 노즐 구동 부재에 원주 방향에 따라 상기 연결 부재와 동일 수 돌출 설치된 결합 핀부를 상기 홈에 결합하여 상기 각 연결 부재와 노즐 구동 부재를 연결하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 터빈용 가변 노즐 기구의 제작 방법.
터빈 케이싱에 고정된 노즐 마운트에 노즐축부가 회전 가능하게 지지되는 동시에 터빈의 원주 방향에 따라 복수개 배치된 블레이드각이 가변의 노즐 베인과,작동기에 의해 터빈 축심 주위로 회전 가능하게 되어 상기 노즐 베인을 구동하는 원판형의 링크 플레이트와, 상기 노즐 베인의 내주측에 회전 가능하게 설치된 터빈 회전자를 구비하고, 작동 가스를 상기 터빈 케이싱의 스크롤로부터 상기 노즐 베인을 경유하여 터빈 회전자와 반경 방향으로 유동시켜 상기 터빈 회전자를 회전 구동하도록 구성된 가변 용량 터빈의 가변 노즐 기구에 있어서, 축방향에 있어서 상기 노즐 마운트와 링크 플레이트 사이에 상기 노즐 베인과 동일 수의 레버 플레이트를 배치하고, 상기 레버 풀레이트의 일단부측을 상기 노즐 베인의 블레이드각과의 결합 방향과의 관계를 미리 설정하여 상기 노즐 베인의 노즐축부에 고정하는 동시에 상기 레버 플레이트의 타단부측에 대략 반경 방향으로 형성된 홈을 마련하고, 상기 링크 플레이트의 상기 레버 플레이트측의 측면에 상기 레버 플레이트와 동일 수의 결합 핀부를 상기 레버 플레이트측을 향해 돌출 설치하여 상기 결합 핀부를 상기 레버 플레이트의 홈에 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변 용량 터빈의 가변 노즐 기구.