開關閥裝置及旋轉機械制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種開關閥裝置及旋轉機械。本發明專利技術為具備如下閥主體(10)的渦輪增壓器(1)：從覆蓋渦輪機動葉片(6)的殼體(4a)的流入口(14)至渦旋流路(Ca)的范圍內，單一構成或者被分割成多個而構成，并且配置于將第一壁面(17)及與第一壁面(17)對置的第二壁面(18)作為其一部分而形成有內表面并向渦輪機動葉片(6)供給流體(G)的吸入流路(Cb)內，且從流體(G)的流動的上游朝向下游延伸，并以能夠在與第一壁面(17)及第二壁面(18)靠近分離的方向上轉動的方式設置于殼體(4a)，在上游側的端部于與第一壁面(17)之間形成上游側節流流路(F1)，且在下游側的端部于與第二壁面(18)之間形成下游側節流流路(F2)。閥主體(10)具有：第一面(21)，在上游側的端部與第一壁面(17)對置且從上游側朝向下游側逐漸靠近第一壁面(17)之后逐漸分離；及第二面(22)，與第二壁面(18)對置。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】開關閥裝置及旋轉機械
本專利技術涉及一種設置于旋轉機械并調整工作流體的流量的開關閥裝置及具備該開關閥裝置的旋轉機械。
技術介紹
例如，已知有能夠將流體的動能作為機械能而取出的旋轉機械。作為旋轉機械，已知有渦輪增壓器、膨脹機及燃氣輪機等，這些設有輻流式渦輪機及斜流式渦輪機等。渦輪增壓器一般使用具有根據引擎的輸出變化來調整成為工作流體的排氣的流量的功能的可變容量式渦輪機。并且，當膨脹機用于將排氣能量轉換成電能的設備時，為了將發電頻率保持為恒定，需要一邊將轉速保持為恒定一邊改變輸出。為了應對這種狀況，膨脹機具有上述可變容量的功能。另外，噴氣式引擎等中使用的燃氣輪機為了航空器的加減速等而也具有可變容量的功能。然而，為了實現渦輪增壓器的可變容量功能，目前已知有各種技術，例如可舉出通過調整噴嘴的安裝角度來改變喉部面積的渦輪增壓器(例如專利文獻1)、及使用流量調整閥或旁通閥的渦輪增壓器等。在此，將現有技術中的使用了噴嘴且具有可變容量功能的渦輪機示于圖21。該渦輪機200中，作為發揮可變容量功能的結構，具有開關閥201，所述開關閥201設置于渦旋流路C0a及吸入流路C0b的分割壁202的上游端部，并通過以該上游端為支點轉動來調整流入到渦輪機動葉片203的工作流體F0的流量。以往技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特開2012-102745號公報
技術實現思路
專利技術要解決的技術課題然而，在作為上述現有例的圖21所示的結構中，若開關閥相對于工作流體的流動方向的角度變大，則由于擴散器效果在下游側工作流體剝離而產生回流(參考圖21的虛線Y所示的速度分布)，壓力損失增大而有可能導致渦輪機的運行效率降低。尤其在渦輪增壓器及小型燃氣輪機中，開關閥處于暴露在1000℃程度的高溫氣體中的狀態，因此需要避免產生開關閥的驅動機構中的熱應力、熱變形、磨耗等。因此，需要設置如保護驅動機構的機構，或者確保開關閥與殼體的間隙。并且，還有可能因這種保護機構或來自間隙的泄漏流而導致運行效率降低。本專利技術提供一種能夠以簡單的結構提高運行效率的開關閥裝置及具備該開關閥裝置的旋轉機械。用于解決技術課題的手段本專利技術的第一方式的開關閥裝置具備如下閥主體：從覆蓋渦輪機動葉片的殼體的流入口至呈渦旋狀且流路面積隨著到達流體的流動的下游逐漸變小的渦旋流路的范圍內，單一構成或者被分割成多個而構成，并且配置于將第一壁面及與該第一壁面對置的第二壁面作為其一部分而形成有內表面并向所述渦輪機動葉片供給流體的吸入流路內，從流體的流動的上游朝向下游延伸，并以能夠在相對于所述第一壁面及所述第二壁面靠近分離的方向上轉動的方式設置于所述殼體，在所述上游側的端部于與所述第一壁面之間形成上游側節流流路，且在所述下游側的端部于與所述第二壁面之間形成下游側節流流路，所述閥主體中，所述上游側的端部為與所述第一壁面對置的端部，該上游側的端部由第一面形成，所述第一面從所述上游側朝向下游側與該第一壁面逐漸靠近之后逐漸分離，在所述下游側的端部具有與所述第二壁面對置的第二面。根據這種開關閥裝置，通過使閥主體轉動，能夠調整殼體與第一壁面之間的間隙即上游側節流流路的流路寬度，并能夠改變流入到渦輪機動葉片的流體的流量。并且，在上游側節流流路中，沿著閥主體的第一面的形狀，流路寬度逐漸變小之后，流路寬度逐漸變大。因此，可抑制通過上游側節流流路的流體從第一面剝離的同時，通過擴散器效果恢復壓力。另外，若流體通過下游側節流流路，則流體被加速，因此下游側節流流路周邊的靜壓降低。因此，在第一壁面與閥主體之間的流路中流通的流體朝向由下游側節流流路形成的靜壓降低區域被加速。因此，能夠抑制流體從第一面剝離。即，在閥主體的下游側，流體的速度分布朝向均勻化方向而能夠抑制壓力損失，并能夠抑制總壓降低。并且，本專利技術的第二方式所涉及的開關閥裝置可設為如下，即，上述第一方式中的所述閥主體中可以形成有：上游側開口，向所述第二面開口；下游側開口，在比該上游側開口更靠所述下游側向所述第一面開口；及貫穿孔部，連接這些上游側開口和下游側開口，并且貫穿所述第一面與所述第二面之間。如此，通過在閥主體形成貫穿孔部，流體從上游側開口流入到貫穿孔部，并從下游側開口流出。其結果，在下游側開口的出口周邊，流體的流速增大而靜壓降低，因此能夠使沿著第一面流動的流體朝向下游側加速。因此，在閥主體的下游側，流體的速度分布朝向均勻化方向而能夠抑制壓力損失，并能夠進一步抑制總壓降低。并且，本專利技術的第三方式所涉及的開關閥裝置可設為如下：上述第一或第二方式中的所述閥主體可以具有朝向所述下游側逐漸靠近該第一壁面的凸面、與該凸面的下游側延續并朝向所述第二面凹狀彎曲的第一凹面及與該第一凹面的下游側延續且以比該第一凹面大的曲率半徑朝向所述第二面凹狀彎曲的第二凹面來作為所述第一面，且具有朝向與所述第一面分離的一側凸狀彎曲的凸面來作為所述第二面。如此，通過了上游側節流流路的流體在沿著凸面流通之后，沿著第一凹面和第二凹面向下游側流通。此時，首先，能夠通過第一凹面加大與第一壁面之間的流路寬度的增加率的同時，使流體流通。然后，能夠通過第二凹面將流路寬度的增加率抑制為較小的同時，使流體流通。即，通過在流速更快且邊界層容易發展的下游側設置曲率半徑更大的第二凹面，能夠更有效地抑制流體從第一面剝離。另外，通過在第二壁面側設置作為第二面的凸面，在上游側，與第二壁面之間的流路寬度的減小率急劇變大之后，流路寬度的減小率逐漸變小。即，朝向下游側節流流路，沿著第二面流通的流體被加速，下游側節流流路周邊的靜壓降低。因此，在第一壁面與閥主體之間的流路中流通的流體朝向由下游側節流流路形成的靜壓降低區域被加速，能夠抑制流體從第一面剝離。因此，能夠抑制壓力損失，并能夠抑制總壓降低。本專利技術的第四方式所涉及的開關閥裝置可設為如下：上述第一或第二方式中的所述閥主體具有：第一部分，位于所述上游側且朝向所述下游延伸；及第二部分，與所述第一部分的所述下游側平滑地延續而形成，并位于比該第一部分更靠所述第二壁面側，且沿著第一部分的延伸方向向所述下游延伸，作為所述第一面，朝向所述下游側逐漸靠近該第一壁面的凸面及與該凸面的下游側延續并朝向所述第二面凹狀彎曲的凹面以橫跨所述第一部分和所述第二部分的方式形成。如此，通過閥主體具有第一部分及第二部分，閥主體的形狀呈如在第一部分與第二部分之間折彎或彎曲的形狀。因此，通過將具有這種形狀的閥主體設置于渦輪增壓器，在第一壁面側，流體通過第一面的凸面向下游側被引導之后，通過第一面的凹面進一步向下游側被引導，并通過形成于上游側節流流路的下游側的下游側擴大流路。因此，在閥主體的第一壁面側，流路面積朝向下游側擴大時，在上游側面積擴大率變大，在下游側面積擴大率變小。因此，通過了上游側節流流路的流體從上游側朝向下游側而速度的減小率逐漸變小。因此，能夠抑制流體的急劇減速，并能夠減少壓力損失。另外，若以第一部分的中心線沿吸入流路的寬度方向的中心線的方式設置閥主體，則從吸入流路到達渦旋流路的流體與吸入流路的寬度方向的中心線平行地流通。因此，朝向渦旋流路的旋繞起點(吸入流路的終點)，流體能夠減速的同時平滑地到達，能夠使流體有效地流入到渦旋流路。另外，閥主體中，第二部分偏靠第二壁面側。因此，在改變閥主體的開度時，即使在上游側的端部(前本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種開關閥裝置，其具備如下閥主體：從覆蓋渦輪機動葉片的殼體的流入口至呈渦旋狀且流路面積隨著到達流體的流動的下游逐漸變小的渦旋流路的范圍內，單一構成或者被分割成多個而構成，并且配置于將第一壁面及與該第一壁面對置的第二壁面作為其一部分而形成有內表面并向所述渦輪機動葉片供給流體的吸入流路內，且從流體的流動的上游朝向下游延伸，并以能夠在相對于所述第一壁面及所述第二壁面靠近分離的方向上轉動的方式設置于所述殼體，在所述上游側的端部于與所述第一壁面之間形成上游側節流流路，且在所述下游側的端部于與所述第二壁面之間形成下游側節流流路，所述閥主體中，所述上游側的端部為與所述第一壁面對置的端部，該上游側的端部由第一面形成，所述第一面從所述上游側朝向下游側逐漸靠近該第一壁面之后逐漸分離，在所述下游側的端部具有與所述第二壁面對置的第二面。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.08.27 JP PCT/JP2014/0724601.一種開關閥裝置，其具備如下閥主體：從覆蓋渦輪機動葉片的殼體的流入口至呈渦旋狀且流路面積隨著到達流體的流動的下游逐漸變小的渦旋流路的范圍內，單一構成或者被分割成多個而構成，并且配置于將第一壁面及與該第一壁面對置的第二壁面作為其一部分而形成有內表面并向所述渦輪機動葉片供給流體的吸入流路內，且從流體的流動的上游朝向下游延伸，并以能夠在相對于所述第一壁面及所述第二壁面靠近分離的方向上轉動的方式設置于所述殼體，在所述上游側的端部于與所述第一壁面之間形成上游側節流流路，且在所述下游側的端部于與所述第二壁面之間形成下游側節流流路，所述閥主體中，所述上游側的端部為與所述第一壁面對置的端部，該上游側的端部由第一面形成，所述第一面從所述上游側朝向下游側逐漸靠近該第一壁面之后逐漸分離，在所述下游側的端部具有與所述第二壁面對置的第二面。2.根據權利要求1所述的開關閥裝置，其中，所述閥主體中形成有：上游側開口，向所述第二面開口；下游側開口，在比該上游側開口更靠所述下游側向所述第一面開口；及貫穿孔部，連接這些上游側開口和下游側開口，并且貫穿所述第一面與所述第二面之間。3.根據權利要求1或2所述的開關閥裝置，其中，所述閥主體具有朝向所述下游側逐漸靠近該第一壁面的凸面、與該凸面的下游側延續并朝向所述第二面凹狀彎曲的第一凹面及與該第一凹面的下游側延續且以比該第一凹面大的曲率半徑朝向所述第二面凹狀彎曲的第二凹面來作為所述第一面，且具有朝向與所述第一面分離的一側凸狀彎曲的凸面來作為所述第二面。4.根據權利要求1或2所述的開關閥裝置，其中，所述閥主體具有：第一部分，位于所述上游側且朝向所述下游延伸；及第二部分，與所述第一部分的所述下游側平滑地延續而形成，并位于比該第一部分更靠所述第二壁面側，且沿著第一部分的延伸方向向所述下游延伸，作為所述第一面，朝向所述下游側逐漸靠近該第一壁面的凸面及與該凸面的下游側延續并朝向所述第二面凹狀彎曲的凹面以橫跨所述第一部分和所述第二部分的方式形成。5.根據權利要求1至4中任一項所述的開關閥裝置，其中，與所述殼體分體地具備使所述閥主體轉動的轉動部。6.根據權利要求1至5中任一項所述的開關閥裝置，其中，以從上游側朝向下游側成列的方式具備多個所述閥主體，并具備使各個所述閥主體單獨轉動的轉動部。7.根據權利要求1至6中任一項所述的開關閥裝置，其中，所述開關閥裝置還具有多個引導部，所述引導部在所述渦旋流路內，在比所述渦輪機動葉片更靠該渦輪機動葉片的旋轉軸的徑向的外側以沿該渦輪機動葉片的旋轉軸的周向相互分離的方式配置有多個，并且具有面向所述徑向的內側的引導面，位于所述流體的流動的上游側的所述引導部中的所述引導面設置成能夠朝向位于下游側的引導部中的所述引導面引導所述流...

【專利技術屬性】
技術研發人員：東森弘高，
申請(專利權)人：三菱重工業株式會社，
類型：發明
國別省市：日本,JP