开关阀装置及旋转机械制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种开关阀装置及旋转机械。本发明专利技术为具备如下阀主体(10)的涡轮增压器(1)：从覆盖涡轮机动叶片(6)的壳体(4a)的流入口(14)至涡旋流路(Ca)的范围内，单一构成或者被分割成多个而构成，并且配置于将第一壁面(17)及与第一壁面(17)对置的第二壁面(18)作为其一部分而形成有内表面并向涡轮机动叶片(6)供给流体(G)的吸入流路(Cb)内，且从流体(G)的流动的上游朝向下游延伸，并以能够在与第一壁面(17)及第二壁面(18)靠近分离的方向上转动的方式设置于壳体(4a)，在上游侧的端部于与第一壁面(17)之间形成上游侧节流流路(F1)，且在下游侧的端部于与第二壁面(18)之间形成下游侧节流流路(F2)。阀主体(10)具有：第一面(21)，在上游侧的端部与第一壁面(17)对置且从上游侧朝向下游侧逐渐靠近第一壁面(17)之后逐渐分离；及第二面(22)，与第二壁面(18)对置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】开关阀装置及旋转机械
本专利技术涉及一种设置于旋转机械并调整工作流体的流量的开关阀装置及具备该开关阀装置的旋转机械。
技术介绍
例如，已知有能够将流体的动能作为机械能而取出的旋转机械。作为旋转机械，已知有涡轮增压器、膨胀机及燃气轮机等，这些设有辐流式涡轮机及斜流式涡轮机等。涡轮增压器一般使用具有根据引擎的输出变化来调整成为工作流体的排气的流量的功能的可变容量式涡轮机。并且，当膨胀机用于将排气能量转换成电能的设备时，为了将发电频率保持为恒定，需要一边将转速保持为恒定一边改变输出。为了应对这种状况，膨胀机具有上述可变容量的功能。另外，喷气式引擎等中使用的燃气轮机为了航空器的加减速等而也具有可变容量的功能。然而，为了实现涡轮增压器的可变容量功能，目前已知有各种技术，例如可举出通过调整喷嘴的安装角度来改变喉部面积的涡轮增压器(例如专利文献1)、及使用流量调整阀或旁通阀的涡轮增压器等。在此，将现有技术中的使用了喷嘴且具有可变容量功能的涡轮机示于图21。该涡轮机200中，作为发挥可变容量功能的结构，具有开关阀201，所述开关阀201设置于涡旋流路C0a及吸入流路C0b的分割壁202的上游端部，并通过以该上游端为支点转动来调整流入到涡轮机动叶片203的工作流体F0的流量。以往技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-102745号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题然而，在作为上述现有例的图21所示的结构中，若开关阀相对于工作流体的流动方向的角度变大，则由于扩散器效果在下游侧工作流体剥离而产生回流(参考图21的虚线Y所示的速度分布)，压力损失增大而有可能导致涡轮机的运行效率降低。尤其在涡轮增压器及小型燃气轮机中，开关阀处于暴露在1000℃程度的高温气体中的状态，因此需要避免产生开关阀的驱动机构中的热应力、热变形、磨耗等。因此，需要设置如保护驱动机构的机构，或者确保开关阀与壳体的间隙。并且，还有可能因这种保护机构或来自间隙的泄漏流而导致运行效率降低。本专利技术提供一种能够以简单的结构提高运行效率的开关阀装置及具备该开关阀装置的旋转机械。用于解决技术课题的手段本专利技术的第一方式的开关阀装置具备如下阀主体：从覆盖涡轮机动叶片的壳体的流入口至呈涡旋状且流路面积随着到达流体的流动的下游逐渐变小的涡旋流路的范围内，单一构成或者被分割成多个而构成，并且配置于将第一壁面及与该第一壁面对置的第二壁面作为其一部分而形成有内表面并向所述涡轮机动叶片供给流体的吸入流路内，从流体的流动的上游朝向下游延伸，并以能够在相对于所述第一壁面及所述第二壁面靠近分离的方向上转动的方式设置于所述壳体，在所述上游侧的端部于与所述第一壁面之间形成上游侧节流流路，且在所述下游侧的端部于与所述第二壁面之间形成下游侧节流流路，所述阀主体中，所述上游侧的端部为与所述第一壁面对置的端部，该上游侧的端部由第一面形成，所述第一面从所述上游侧朝向下游侧与该第一壁面逐渐靠近之后逐渐分离，在所述下游侧的端部具有与所述第二壁面对置的第二面。根据这种开关阀装置，通过使阀主体转动，能够调整壳体与第一壁面之间的间隙即上游侧节流流路的流路宽度，并能够改变流入到涡轮机动叶片的流体的流量。并且，在上游侧节流流路中，沿着阀主体的第一面的形状，流路宽度逐渐变小之后，流路宽度逐渐变大。因此，可抑制通过上游侧节流流路的流体从第一面剥离的同时，通过扩散器效果恢复压力。另外，若流体通过下游侧节流流路，则流体被加速，因此下游侧节流流路周边的静压降低。因此，在第一壁面与阀主体之间的流路中流通的流体朝向由下游侧节流流路形成的静压降低区域被加速。因此，能够抑制流体从第一面剥离。即，在阀主体的下游侧，流体的速度分布朝向均匀化方向而能够抑制压力损失，并能够抑制总压降低。并且，本专利技术的第二方式所涉及的开关阀装置可设为如下，即，上述第一方式中的所述阀主体中可以形成有：上游侧开口，向所述第二面开口；下游侧开口，在比该上游侧开口更靠所述下游侧向所述第一面开口；及贯穿孔部，连接这些上游侧开口和下游侧开口，并且贯穿所述第一面与所述第二面之间。如此，通过在阀主体形成贯穿孔部，流体从上游侧开口流入到贯穿孔部，并从下游侧开口流出。其结果，在下游侧开口的出口周边，流体的流速增大而静压降低，因此能够使沿着第一面流动的流体朝向下游侧加速。因此，在阀主体的下游侧，流体的速度分布朝向均匀化方向而能够抑制压力损失，并能够进一步抑制总压降低。并且，本专利技术的第三方式所涉及的开关阀装置可设为如下：上述第一或第二方式中的所述阀主体可以具有朝向所述下游侧逐渐靠近该第一壁面的凸面、与该凸面的下游侧延续并朝向所述第二面凹状弯曲的第一凹面及与该第一凹面的下游侧延续且以比该第一凹面大的曲率半径朝向所述第二面凹状弯曲的第二凹面来作为所述第一面，且具有朝向与所述第一面分离的一侧凸状弯曲的凸面来作为所述第二面。如此，通过了上游侧节流流路的流体在沿着凸面流通之后，沿着第一凹面和第二凹面向下游侧流通。此时，首先，能够通过第一凹面加大与第一壁面之间的流路宽度的增加率的同时，使流体流通。然后，能够通过第二凹面将流路宽度的增加率抑制为较小的同时，使流体流通。即，通过在流速更快且边界层容易发展的下游侧设置曲率半径更大的第二凹面，能够更有效地抑制流体从第一面剥离。另外，通过在第二壁面侧设置作为第二面的凸面，在上游侧，与第二壁面之间的流路宽度的减小率急剧变大之后，流路宽度的减小率逐渐变小。即，朝向下游侧节流流路，沿着第二面流通的流体被加速，下游侧节流流路周边的静压降低。因此，在第一壁面与阀主体之间的流路中流通的流体朝向由下游侧节流流路形成的静压降低区域被加速，能够抑制流体从第一面剥离。因此，能够抑制压力损失，并能够抑制总压降低。本专利技术的第四方式所涉及的开关阀装置可设为如下：上述第一或第二方式中的所述阀主体具有：第一部分，位于所述上游侧且朝向所述下游延伸；及第二部分，与所述第一部分的所述下游侧平滑地延续而形成，并位于比该第一部分更靠所述第二壁面侧，且沿着第一部分的延伸方向向所述下游延伸，作为所述第一面，朝向所述下游侧逐渐靠近该第一壁面的凸面及与该凸面的下游侧延续并朝向所述第二面凹状弯曲的凹面以横跨所述第一部分和所述第二部分的方式形成。如此，通过阀主体具有第一部分及第二部分，阀主体的形状呈如在第一部分与第二部分之间折弯或弯曲的形状。因此，通过将具有这种形状的阀主体设置于涡轮增压器，在第一壁面侧，流体通过第一面的凸面向下游侧被引导之后，通过第一面的凹面进一步向下游侧被引导，并通过形成于上游侧节流流路的下游侧的下游侧扩大流路。因此，在阀主体的第一壁面侧，流路面积朝向下游侧扩大时，在上游侧面积扩大率变大，在下游侧面积扩大率变小。因此，通过了上游侧节流流路的流体从上游侧朝向下游侧而速度的减小率逐渐变小。因此，能够抑制流体的急剧减速，并能够减少压力损失。另外，若以第一部分的中心线沿吸入流路的宽度方向的中心线的方式设置阀主体，则从吸入流路到达涡旋流路的流体与吸入流路的宽度方向的中心线平行地流通。因此，朝向涡旋流路的旋绕起点(吸入流路的终点)，流体能够减速的同时平滑地到达，能够使流体有效地流入到涡旋流路。另外，阀主体中，第二部分偏靠第二壁面侧。因此，在改变阀主体的开度时，即使在上游侧的端部(前本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关阀装置，其具备如下阀主体：从覆盖涡轮机动叶片的壳体的流入口至呈涡旋状且流路面积随着到达流体的流动的下游逐渐变小的涡旋流路的范围内，单一构成或者被分割成多个而构成，并且配置于将第一壁面及与该第一壁面对置的第二壁面作为其一部分而形成有内表面并向所述涡轮机动叶片供给流体的吸入流路内，且从流体的流动的上游朝向下游延伸，并以能够在相对于所述第一壁面及所述第二壁面靠近分离的方向上转动的方式设置于所述壳体，在所述上游侧的端部于与所述第一壁面之间形成上游侧节流流路，且在所述下游侧的端部于与所述第二壁面之间形成下游侧节流流路，所述阀主体中，所述上游侧的端部为与所述第一壁面对置的端部，该上游侧的端部由第一面形成，所述第一面从所述上游侧朝向下游侧逐渐靠近该第一壁面之后逐渐分离，在所述下游侧的端部具有与所述第二壁面对置的第二面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.27 JP PCT/JP2014/0724601.一种开关阀装置，其具备如下阀主体：从覆盖涡轮机动叶片的壳体的流入口至呈涡旋状且流路面积随着到达流体的流动的下游逐渐变小的涡旋流路的范围内，单一构成或者被分割成多个而构成，并且配置于将第一壁面及与该第一壁面对置的第二壁面作为其一部分而形成有内表面并向所述涡轮机动叶片供给流体的吸入流路内，且从流体的流动的上游朝向下游延伸，并以能够在相对于所述第一壁面及所述第二壁面靠近分离的方向上转动的方式设置于所述壳体，在所述上游侧的端部于与所述第一壁面之间形成上游侧节流流路，且在所述下游侧的端部于与所述第二壁面之间形成下游侧节流流路，所述阀主体中，所述上游侧的端部为与所述第一壁面对置的端部，该上游侧的端部由第一面形成，所述第一面从所述上游侧朝向下游侧逐渐靠近该第一壁面之后逐渐分离，在所述下游侧的端部具有与所述第二壁面对置的第二面。2.根据权利要求1所述的开关阀装置，其中，所述阀主体中形成有：上游侧开口，向所述第二面开口；下游侧开口，在比该上游侧开口更靠所述下游侧向所述第一面开口；及贯穿孔部，连接这些上游侧开口和下游侧开口，并且贯穿所述第一面与所述第二面之间。3.根据权利要求1或2所述的开关阀装置，其中，所述阀主体具有朝向所述下游侧逐渐靠近该第一壁面的凸面、与该凸面的下游侧延续并朝向所述第二面凹状弯曲的第一凹面及与该第一凹面的下游侧延续且以比该第一凹面大的曲率半径朝向所述第二面凹状弯曲的第二凹面来作为所述第一面，且具有朝向与所述第一面分离的一侧凸状弯曲的凸面来作为所述第二面。4.根据权利要求1或2所述的开关阀装置，其中，所述阀主体具有：第一部分，位于所述上游侧且朝向所述下游延伸；及第二部分，与所述第一部分的所述下游侧平滑地延续而形成，并位于比该第一部分更靠所述第二壁面侧，且沿着第一部分的延伸方向向所述下游延伸，作为所述第一面，朝向所述下游侧逐渐靠近该第一壁面的凸面及与该凸面的下游侧延续并朝向所述第二面凹状弯曲的凹面以横跨所述第一部分和所述第二部分的方式形成。5.根据权利要求1至4中任一项所述的开关阀装置，其中，与所述壳体分体地具备使所述阀主体转动的转动部。6.根据权利要求1至5中任一项所述的开关阀装置，其中，以从上游侧朝向下游侧成列的方式具备多个所述阀主体，并具备使各个所述阀主体单独转动的转动部。7.根据权利要求1至6中任一项所述的开关阀装置，其中，所述开关阀装置还具有多个引导部，所述引导部在所述涡旋流路内，在比所述涡轮机动叶片更靠该涡轮机动叶片的旋转轴的径向的外侧以沿该涡轮机动叶片的旋转轴的周向相互分离的方式配置有多个，并且具有面向所述径向的内侧的引导面，位于所述流体的流动的上游侧的所述引导部中的所述引导面设置成能够朝向位于下游侧的引导部中的所述引导面引导所述流...

【专利技术属性】
技术研发人员：东森弘高，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP