本發(fā)明涉及由來自于發(fā)動機的排氣驅(qū)動的排氣渦輪機以及裝載有該排氣渦輪機的船舶。

背景技術(shù)：

以往，汽車、船舶等上裝載有可變噴嘴型排氣渦輪機。例如，專利文獻1公開了如圖9所示的可變噴嘴型排氣渦輪機100。

具體地，排氣渦輪機100包含具有噴嘴葉片141和軸部142的多個噴嘴構(gòu)件140、以及用于使各噴嘴構(gòu)件140繞軸部142旋轉(zhuǎn)的連接機構(gòu)150。各噴嘴構(gòu)件140的噴嘴葉片141配置于在渦輪葉輪110周圍形成的導入路105，軸部142貫通沿著導入路105的板130。板130和殼體120之間形成有連接室125，該連接室125內(nèi)容納有連接機構(gòu)150。

連接機構(gòu)150包含與噴嘴構(gòu)件140數(shù)量相同的臂151、以及與這些臂151接合的環(huán)152。各臂151與噴嘴構(gòu)件140的軸部142不可旋轉(zhuǎn)地連結(jié)，并在以渦輪葉輪110的軸心111為中心的徑向（以下，簡稱“徑向r”。）上從軸部142向外延伸。通常，各臂151的內(nèi)側(cè)端部與連接室125的向外壁面126分離，當環(huán)152旋轉(zhuǎn)時，各臂151的內(nèi)側(cè)端部與向外壁面126抵接。由此，限制臂151的搖動和噴嘴構(gòu)件140的旋轉(zhuǎn)。

而且，排氣渦輪機100中，采用即使排氣所含的煙塵堆積于連接室125內(nèi)也不易受其影響的結(jié)構(gòu)。例如，在與連接室125的向外壁面126抵接的各臂151的內(nèi)側(cè)端部，設置用于排出堆積的煙塵的凹部（未圖示）。

現(xiàn)有技術(shù)文獻：

專利文獻：

專利文獻1：日本特開2013－72404號公報。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題：

然而，與不易受到排氣所含煙塵堆積于連接室內(nèi)時的影響相比，更期望防止排氣向連接室內(nèi)流入的事件本身。

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠防止排氣向連接室內(nèi)流入的排氣渦輪機以及裝載有該排氣渦輪機的船舶。

解決問題的手段：

為了解決上述問題，本發(fā)明的排氣渦輪機是由來自于發(fā)動機的排氣驅(qū)動的排氣渦輪機，具備：沿著形成于渦輪葉輪周圍的導入路的板；包含配置于所述導入路的噴嘴葉片、和貫通所述板的軸部的多個噴嘴構(gòu)件；用于使所述多個噴嘴構(gòu)件分別繞所述軸部旋轉(zhuǎn)的連接機構(gòu)；旋轉(zhuǎn)自如地支持安裝有所述渦輪葉輪的旋轉(zhuǎn)軸、且與所述板之間形成容納所述連接機構(gòu)的連接室的殼體；以及向所述連接室內(nèi)供給加壓空氣的加壓路。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，連接室內(nèi)供給有加壓空氣，因此能夠防止排氣向連接室內(nèi)流入。

亦可使上述排氣渦輪機還具備：沿著所述多個噴嘴構(gòu)件中至少一個噴嘴構(gòu)件的軸部形成、且將供給至所述連接室內(nèi)的加壓空氣向所述導入路排出的排出路。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，供給至連接室內(nèi)的加壓空氣沿著噴嘴構(gòu)件的軸部通過排出路排出，因此能夠利用加壓空氣冷卻因與排氣接觸而成為高溫的噴嘴構(gòu)件。因為通常加壓空氣的溫度遠比排氣低。通過像這樣冷卻噴嘴構(gòu)件從而可抑制噴嘴構(gòu)件的熱膨脹，可以將噴嘴構(gòu)件的轉(zhuǎn)動阻力抑制為較小。

亦可使所述連接機構(gòu)包含：分別與所述多個噴嘴構(gòu)件的軸部連結(jié)且從所述軸部向側(cè)方延伸的多個臂；分別安裝于與所述多個臂的所述噴嘴構(gòu)件相反側(cè)的端部的多個輥；以及具有介于所述多個輥之間且對所述輥在以所述渦輪葉輪的軸心為中心的徑向上的移動進行引導的多個操作片的連接環(huán)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，安裝于臂的輥在連接環(huán)的操作片上轉(zhuǎn)動，因此可抑制臂及連接環(huán)的磨損，獲得較高的耐久性。

又，本發(fā)明的船舶具備上述的排氣渦輪機、以及通過進氣路與所述發(fā)動機連接的壓縮機，所述加壓路從所述進氣路分岔。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，將從壓縮機向發(fā)動機供給的加壓空氣的一部分用作用于排氣渦輪機的加壓空氣.。因此，無需設置排氣渦輪機專用的壓縮機，可以利用現(xiàn)有的系統(tǒng)（例如，增壓器的壓縮機）將加壓空氣供給至排氣渦輪機。

例如，亦可使所述發(fā)動機為包含與推進器軸連結(jié)的曲軸的推進用發(fā)動機，所述排氣渦輪機與包含所述壓縮機的增壓器獨立設置，并與所述曲軸連結(jié)。

發(fā)明效果：

根據(jù)本發(fā)明，能夠防止排氣向連接室內(nèi)流入。

附圖說明

圖1是裝載有本發(fā)明一實施形態(tài)的排氣渦輪機的船舶的發(fā)動機周圍的概略結(jié)構(gòu)圖；

圖2是圖1所示的排氣渦輪機的剖視圖；

圖3是噴嘴構(gòu)件及連接機構(gòu)的一部分的主視圖，示出輸入桿處于基準位置的狀態(tài)；

圖4是噴嘴構(gòu)件及連接機構(gòu)的一部分的主視圖，示出將輸入桿從基準位置向增大噴嘴的開度的方向扳動后的狀態(tài)；

圖5是沿圖3的v－v線的剖視圖；

圖6是沿圖3的vi－vi線的剖視圖；

圖7是襯套的立體圖；

圖8是表示變形例的船舶的發(fā)動機周圍的概略結(jié)構(gòu)圖；

圖9是以往的排氣渦輪機的一部分的剖視圖。

具體實施方式

圖1示出裝載有本發(fā)明一實施形態(tài)的可變噴嘴型排氣渦輪機1的船舶10。圖1中，排氣渦輪機1發(fā)揮改善裝載于船舶10的推進用發(fā)動機2的燃料消耗率的作用。

船舶10上除了排氣渦輪機1及推進用發(fā)動機2以外，還裝載有增壓器11。增壓器11包含向發(fā)動機2供給加壓空氣的壓縮機12、和由來自于發(fā)動機2的排氣驅(qū)動而使壓縮機12旋轉(zhuǎn)的渦輪機13。即，排氣渦輪機1與增壓器11獨立設置。

發(fā)動機2例如是二沖程柴油發(fā)動機，包括曲軸21。曲軸21與梢端安裝有推進器15的推進器軸14連結(jié)。又，發(fā)動機2包括內(nèi)部燃燒空氣和燃料（燃料油和/或燃料氣體）的混合氣的多個缸22（圖1中為了簡化圖面僅圖示兩個）、向缸22分配加壓空氣的進氣歧管23、以及將從缸22排出的排氣集合的排氣歧管24。增壓器11的壓縮機12通過進氣路91與進氣歧管23連接，增壓器11的渦輪機13通過排氣路92與排氣歧管24連接。

排氣渦輪機1介由減速器16與曲軸21連結(jié)。又，排氣渦輪機1通過抽出路93與排氣路92連接。因此，從排氣歧管24排出的排氣的一部分被導入至排氣渦輪機1，排氣渦輪機1由來自于發(fā)動機2的排氣驅(qū)動。即，排氣渦輪機1從排氣中回收能量，并利用該回收的能量輔助曲軸21的旋轉(zhuǎn)。另外，亦可使抽出路93直接與排氣歧管24相連。

但是，排氣渦輪機1并不限定于輔助曲軸21的旋轉(zhuǎn)的用途，可以用于各種用途。例如，排氣渦輪機1亦可用于使發(fā)電機旋轉(zhuǎn)的用途。或者，可變噴嘴型排氣渦輪機1亦可用作增壓器11的渦輪機13。

以下，參照圖2～圖6詳細說明排氣渦輪機1的結(jié)構(gòu)。

如圖2所示，排氣渦輪機1包含渦輪葉輪32、安裝有渦輪葉輪32的旋轉(zhuǎn)軸31、以及被旋轉(zhuǎn)軸31貫通的第一殼體34。又，排氣渦輪機1包含在渦輪葉輪32的周圍形成導入路44的板35及罩（shroud）41、以及形成與導入路44連通的旋渦室45的第二殼體46。以下，為了方便說明，將以渦輪葉輪32的軸心33為中心的徑向簡稱為“徑向r”，將軸心33延伸的方向簡稱為“軸向x”。

導入路44是與徑向r平行的環(huán)狀的流路。旋渦室45中供給有來自于發(fā)動機2的排氣。供給至旋渦室25的排氣通過導入路44吹向渦輪葉輪32。

板35沿著導入路44，并擴展至渦輪葉輪32的背面?zhèn)取０?5可以是單塊的板，也可以分割為多塊板。板35固定于第一殼體34。

罩41具有隔著導入路44與板35相向的突緣部43、和從突緣部43的內(nèi)側(cè)端部往板35相反側(cè)延伸的管狀部42。即，管狀部42構(gòu)成排氣渦輪機1的排氣的排出口。

隔著板35位于罩41相反側(cè)的第一殼體34具有：介由襯套39旋轉(zhuǎn)自如地支持旋轉(zhuǎn)軸31的主體部34a、以及蓋住板35背面?zhèn)鹊目臻g從而與板35之間形成連接室36的蓋部34b。

而且，排氣渦輪機1包含在渦輪葉輪32的周圍以相等的角度間隔配置的多個噴嘴構(gòu)件5、以及容納于連接室36內(nèi)的連接機構(gòu)6。連接機構(gòu)6介由貫通蓋部34b的軸構(gòu)件82由輸入桿81操作。

如圖3～圖6所示，各噴嘴構(gòu)件5包含配置于導入路44的噴嘴葉片51、以及從噴嘴葉片51貫通板35地在軸向x上延伸至連接室36內(nèi)的軸部52。軸部52介由襯套53旋轉(zhuǎn)自如地支持于板35。

相鄰的噴嘴葉片51之間形成有向渦輪葉輪32噴射排氣的噴嘴50。圖3示出上述輸入桿81處于基準位置的狀態(tài)，圖4示出將輸入桿81從基準位置向增大噴嘴50的開度的方向扳動后的狀態(tài)（當然，也有將輸入桿81從基準位置向減小噴嘴50的開度的方向扳動的情況）。通過操作輸入桿81，從而改變噴嘴50的開度及朝向。

連接機構(gòu)6用于使各噴嘴構(gòu)件5繞軸部52旋轉(zhuǎn)。具體而言，連接機構(gòu)6變化多個臂61、相對于臂61配置于板35相反側(cè)的連接環(huán)（linkring）65、以及相對于連接環(huán)65配置于板35相反側(cè)的輸入連桿（inputlink）7。

各臂61從噴嘴構(gòu)件5的軸部52向側(cè)方（本實施形態(tài)中，在徑向r上向內(nèi)）延伸。各臂61的外側(cè)端部與噴嘴構(gòu)件5的軸部52不可旋轉(zhuǎn)地連結(jié)。各臂61的內(nèi)側(cè)端部（即噴嘴構(gòu)件5相反側(cè)的端部）安裝有輥62。

本實施形態(tài)中，各輥62具有圓盤狀的輪部63、和從輪部63的中心起在軸向x上延伸的軸部64。而且，軸部64旋轉(zhuǎn)自如地支持于臂61的內(nèi)側(cè)端部。但是，亦可使輥62為在中心具有貫通孔的環(huán)狀，輥62介由旋轉(zhuǎn)自如地支持該輥62的軸構(gòu)件（未圖示）安裝于臂61。

連接環(huán)65具有周方向上連續(xù)的主體部66、和從主體部66突出的多個操作片67。本實施形態(tài)中，主體部66形成為軸向x上較薄的板狀，操作片67從主體部66的板35側(cè)的主面起在軸向x上突出。但是，亦可使連接環(huán)65配置于臂61的內(nèi)側(cè)，且形成為操作片67從主體部66起在徑向r上向外突出的結(jié)構(gòu)。

操作片67形成為介于多個輥62之間，且對輥62在徑向r上的移動進行引導的結(jié)構(gòu)。具體而言，各操作片67成為在徑向r上向內(nèi)梢端變細的梯形形狀，相鄰操作片67的相互對置的側(cè)面彼此平行。

連接環(huán)65的內(nèi)側(cè)配置有與連接環(huán)65能滑動地嵌合的導環(huán)37。導環(huán)37固定于第一殼體34。導環(huán)37形成有與連接環(huán)65的主體部66的內(nèi)側(cè)端部接合的凹部37a。又，導環(huán)37上安裝有用于將連接環(huán)65主體部66內(nèi)側(cè)端部保持在凹部37a內(nèi)的壓環(huán)38。

輸入連桿7與上述軸構(gòu)件82不可旋轉(zhuǎn)地連結(jié)。軸構(gòu)件82貫通蓋部34b地在軸向x上延伸，并固定于輸入桿81。又，軸構(gòu)件82由安裝于蓋部34b的軸承構(gòu)件83旋轉(zhuǎn)自如地支持。即，輸入連桿7繞軸構(gòu)件82搖動。

輸入連桿7在徑向r上從軸構(gòu)件82延伸至與連接環(huán)65重疊的位置，輸入連桿7的內(nèi)側(cè)端部形成有在徑向r上向內(nèi)開口的開口71。換而言之，輸入連桿7具有規(guī)定開口71的一對接合片72。

另一方面，與輸入連桿7的開口71接合的輸入輥69介由軸構(gòu)件68安裝于連接環(huán)65。本實施形態(tài)中，連接環(huán)65的一個操作片67所在的壁厚部分形成有螺紋孔，形成于軸構(gòu)件68的一端部的螺紋旋擰于該螺紋孔。輸入輥69旋轉(zhuǎn)自如地支持于軸構(gòu)件68。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當操作輸入桿81時，如圖4所示，輸入連桿7搖動，輸入輥69在一方的接合片72上轉(zhuǎn)動同時連接環(huán)65旋轉(zhuǎn)。伴隨于此，安裝于各臂61的輥62一邊在連接環(huán)65的操作片67的一方的側(cè)面上轉(zhuǎn)動一邊在徑向r上移動。當輥62在徑向上移動時，各臂61繞噴嘴構(gòu)件5的軸部52搖動，噴嘴構(gòu)件5的噴嘴葉片51的角度改變。由此，改變噴嘴50的開度及朝向。如此，本實施形態(tài)的排氣渦輪機1中，安裝于臂61的輥62在連接環(huán)65的操作片67上轉(zhuǎn)動，因此可抑制臂61及連接環(huán)65的磨損，能夠獲得較高的耐久性。

而且，本實施形態(tài)中，采用防止排氣向連接室36內(nèi)流入的結(jié)構(gòu)。具體而言，排氣渦輪機1包含向連接室36內(nèi)供給加壓空氣的加壓路94。

本實施形態(tài)中，如圖1所示，加壓路94從進氣路91分岔。如圖5所示，加壓路94由設置于蓋部34b的流入口96、以及連接流入口96和進氣路91的配管95構(gòu)成。

而且，如圖6所示，排氣渦輪機1包含沿著噴嘴構(gòu)件5中至少一個噴嘴構(gòu)件5的軸部52形成的排出路97。排出路97是用于將供給至連接室36內(nèi)的加壓空氣向?qū)肼?4排出的流路。

本實施形態(tài)中，沿所有的噴嘴構(gòu)件5的軸部52形成排出路97。具體而言，如圖6及圖7所示，各襯套53的外周面形成有在襯套53的軸向上延伸的槽54，由該槽54構(gòu)成排出路97。另外，槽54無需必須在襯套53的軸向上延伸，亦可相對于襯套53的軸向傾斜。

如以上說明所述，本實施形態(tài)的排氣渦輪機1中，連接室36內(nèi)供給有加壓空氣，因此能夠防止排氣向連接室36內(nèi)流入。而且，供給至連接室36內(nèi)的加壓空氣沿著噴嘴構(gòu)件5的軸部52通過排出路97排出，因此，能夠利用加壓空氣冷卻因與排氣接觸而成為高溫的噴嘴構(gòu)件5。因為通常加壓空氣的溫度遠比排氣低。通過像這樣冷卻噴嘴構(gòu)件5從而可抑制噴嘴構(gòu)件5的熱膨脹，可以將噴嘴構(gòu)件5的轉(zhuǎn)動阻力抑制為較小。

（變形例）

本發(fā)明不限于上述實施形態(tài)，在不脫離本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)可進行各種變形。

例如，如圖8所示，亦可與增壓器11獨立地設置壓縮機17，使加壓路94與該壓縮機17相連。但是，像上述實施形態(tài)那樣加壓路94從進氣路91分岔時，將從增壓器11的壓縮機12向發(fā)動機2供給的加壓空氣的一部分用作用于排氣渦輪機1的加壓空氣。因此，無需設置圖8所示那樣的排氣渦輪機1專用的壓縮機17，可以利用現(xiàn)有的系統(tǒng)將加壓空氣供給至排氣渦輪機1。

又，排氣渦輪機1用作增壓器11的渦輪機13的情況下，加壓路94可以是跨設于壓縮機12的殼體和渦輪機13的殼體的內(nèi)部流路。

又，沿著各噴嘴構(gòu)件5的軸部52的排出路97無需必須由設置于襯套53的槽構(gòu)成。例如，排出路97可以由設置于軸部52的外周面的槽構(gòu)成，也可以由設置于板35的保持孔的內(nèi)周面上的槽構(gòu)成。該情況下，可以省略襯套53。

或者，排出路97無需必須由槽構(gòu)成。例如，沿著各噴嘴構(gòu)件5的軸部52的排出路97亦可由在軸部52附近設置于板35上的貫通孔構(gòu)成。該情況下，也能利用流過排出路97的加壓空氣冷卻噴嘴構(gòu)件5。

而且，無需必須設置沿著噴嘴構(gòu)件5中至少一個噴嘴構(gòu)件5的軸部52形成的排出路97，例如亦可使加壓空氣通過構(gòu)件間的間隙從連接室36內(nèi)向外部排出。

又，臂61無需必須從噴嘴構(gòu)件5的軸部52在徑向r上向內(nèi)延伸，亦可從噴嘴構(gòu)件5的軸部52在徑向r上向外延伸?；蛘撸嗫墒贡?1從軸部52起相對于徑向r斜向內(nèi)或斜向外地延伸。

又，導環(huán)37無需必須配置于連接環(huán)65的內(nèi)側(cè)，亦可配置于連接環(huán)65的外側(cè)。該情況下，連接環(huán)65亦可形成為操作片67從主體部66在徑向r上向內(nèi)突出的結(jié)構(gòu)?；蛘?，亦可省略導環(huán)37，而使連接環(huán)65與第一殼體34直接嵌合。

而且，作為連接機構(gòu)6的結(jié)構(gòu)，除上述以外還可采用各種結(jié)構(gòu)。例如，連接機構(gòu)6中，亦可設置不可自轉(zhuǎn)的銷代替輥62、69。

又，排出排氣渦輪機1的驅(qū)動用排氣的發(fā)動機無需必須是船舶10的推進用發(fā)動機2，例如也可以是設置在陸地上的發(fā)電用發(fā)動機。

符號說明：

1排氣渦輪機

10船舶

11增壓器

2發(fā)動機

31旋轉(zhuǎn)軸

32渦輪葉輪

33軸心

34第一殼體

35板

36連接室

44導入路

5噴嘴構(gòu)件

51噴嘴葉片

52軸部

6連接機構(gòu)

61臂

62輥

65連接環(huán)

67操作片

94加壓路

97排出路。