KR20180075675A - 베어링 하우징을 밀봉하기 위한 장치, 및 이러한 장치를 갖는 배기가스 터보차저 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베어링 하우징을 관통하여 인접한 압축기 하우징의 방향으로 안내된 로터 (2) 를 갖는 배기가스 터보차저의, 윤활유를 수용하는 상기 베어링 하우징 (10) 을 밀봉하기 위해 이용된다. 장치는 중간벽 (11), 상기 중간벽의, 축방향으로 연장된 벽 연장부 (111), 및 로터 (2) 의 샤프트 (20) 위에 고정된 실링 디스크 (5) 를 포함한다. 또한, 로터 (2) 와 벽 연장부 (111) 사이에 또는 중간벽 (11) 사이에 시일들 (4) 이 배치된다. 중간벽 (11) 은 상기 베어링 하우징 안에 배치된 큰 오일챔버 (12) 를 압축기휠 (21) 의 휠 후방 챔버 (13) 로부터 분리한다. 주로 축방향으로 연장되고 적어도 부분링 모양으로 상기 로터 둘레로 안내된 커버 (6) 는 중간벽 (11) 으로부터 상기 큰 오일챔버 안으로 돌출한다. 특히, 큰 오일챔버 (12) 는 커버 (6) 에 의해 그리고 방사상 방향에 있어서 연장된 실링 디스크 (5) 에 의해, 외부 오일 수집 챔버 (121) 와 내부 오일 수집 챔버 (122) 로 분할된다. 상기 터보차저의 베어링들 (3) 을 통해 큰 오일챔버 (12) 의 방향으로 이송된 윤활유의 대부분은 외부 오일 수집 챔버 (121) 에 의해 수집될 수 있다. 내부 오일 수집 챔버 (122) 안으로 들어간 윤활유는, 중력에 의해, 실링 디스크 (5) 에 대한 큰 축방향 간격을 두고 배출구 (61) 로 이송된다. 내부 오일 수집 챔버 (122) 로부터 계속해서 방사상으로 안쪽으로 실링 디스크 (5) 를 따라서 시일들 (4) 의 방향으로 나아가는 오일량은 이 장치를 이용해 현저히 감소될 수 있고, 상기 베어링 하우징의 밀봉성이 현저히 향상될 수 있다. 이러한 장치를 갖는 배기가스 터보차저가 마찬가지로 제공된다.

Description

베어링 하우징을 밀봉하기 위한 장치, 및 이러한 장치를 갖는 배기가스 터보차저

본 발명은 배기가스 터보차저 분야에 관한 것이다.

본 발명은 배기가스 터보차저의, 윤활유를 수용하는 베어링 하우징을 밀봉하기 위한 장치, 및 이러한 장치를 갖는 배기가스 터보차저에 관한 것이다.

배기가스 터보차저는 내연기관에 공급된 연소공기를 압축하기 위해 내연기관의 연소가스들을 이용한다. 연소공기의 달성된 사전압축 또는 과급을 통해, 충전량 그리고 이로써 엔진의 실린더들 안의 연료 혼합물도 증가할 수 있다. 그 결과, 엔진 출력의 명백한 향상이 달성될 수 있다. 이와 관련하여 이용된 배기가스 터보차저는 표준에 따라 터빈휠, 압축기휠, 및 이 부품들을 서로 연결하는 샤프트 (shaft), 베어링, 터빈 하우징, 베어링 하우징 및 압축기 하우징과 같은 고정되어 있는 하우징 부품들을 갖는 로터 (rotor) 로 구성된다. 터빈 하우징과 압축기 하우징은 각각 터빈휠 또는 압축기휠을 수용하고, 질량유량 (mass flow) 으로 부하를 받을 수 있다. 상기 베어링 하우징은 한편으로는 상기 터빈 하우징에 인접하고 다른 한편으로는 상기 압축기 하우징에 인접하며, 샤프트, 및 상기 샤프트의 관련 베어링을 수용한다. 터빈측에서 그리고 압축기측에서 만연한, 대부분 높은 공정압력은, 상기 베어링 하우징의 내부에 전형적으로 존재하는 대기압을 넘는다. 그렇기 때문에, 상기 베어링 하우징의 내부공간을 질량유량에 대해 터빈측 또는 압축기측으로부터 밀봉하기 위해, 상응하는 밀봉장치들은, 상기 샤프트가 상기 베어링 하우징 벽들을 관통하여 상기 압축기 하우징 또는 상기 터빈 하우징 안으로 안내되는, 상기 베어링 하우징의 영역들에서 이용된다.

상기 베어링 하우징 내부에서의 베어링들을 윤활하기 위해 윤활유가 사용되고, 상기 윤활유에, 그 밖에도 전형적으로 높은 터빈측 작동온도에 대한 냉각기능이 부과될 수 있다. 이로써, 밀봉장치들은 상기 압축기 하우징 또는 상기 터빈 하우징 안으로의 윤활유의 누출을 저지하기 위해서도 쓰인다.

배기가스 터보차저들에서 이용되는 시일들 (seals) 은 상기 베어링 하우징의 내부에 배치된 오일 수집 챔버 (oil collecting chamber) 시스템들 및 피스톤링들을 포함하며, 상기 베어링 하우징 내부에 대해, 상기 베어링 하우징 밖으로 안내된 샤프트 부분을 밀봉하기 위해 쓰인다. 이 샤프트 밀봉 시스템들은 전형적으로 추가적으로, 냉각하기 위한 그리고 터빈측 배기가스들에 대해 차단하기 위한 그리고 이로써 상기 베어링 하우징 내부에서의 오염 형성을 저지하기 위한 차단 공기 시스템을 구비한다. 또한, 냉각 목적으로 오일 분출 보어들이 상기 샤프트 밀봉 시스템들의 영역에 설치될 수 있다.

배기가스 터보차저의 베어링은 표준에 따라 2개의 레이디얼 베어링과 1개의 엑시얼 베어링을 구비한다. 각각의 이 베어링에, 상응하는 오일 공급 라인들을 통해 윤활유가 공급되고, 상기 윤활유는 그 후 상기 각각의 베어링을 통해 베어링 공간 안으로, 즉 베어링 하우징의 전체 내부공간 안으로 이송된다. 상기 각각 이송된 윤활유의 양, 및 상기 윤활유를 각각 상기 베어링 공간 안으로 내던지는 속도는 부분적으로 크다. 이것은 윤활유로 상기 베어링 하우징의 전체 내벽들을 적시는 것을 초래한다. 또한, 베어링들로부터 이송되고 상기 베어링 공간 안으로 내던져진 윤활유는 상기 베어링 하우징의 벽부분들에서도 되튈 수 있다. 이 윤활유의 일 부분은 불리한 되튐에 있어서 베어링 하우징 벽들로부터 상기 베어링 하우징의 밀봉부분들의 영역들 안으로 반사될 수 있고, 그곳에서 누출을 초래한다. 이 문제는 특히 상기 베어링 하우징의 내부에 제공된 베어링 공간이 작으면 중요하다. 상기 벽들과 상기 밀봉부분들 사이의 간격이 작으면 작을수록 샤프트 시일 (shaft seal) 의 영역 안으로의 윤활유의 반사가 더 있을 수 있다. 상응하여, 상기 베어링 공간이 작으면 작을수록 샤프트 시일에 대한 요구가 더 크다.

샤프트 밀봉 시스템들의 오일 배출구의 각각의 영역은 특히 샤프트 밀봉 부분들의 누출과 관련하여 특히 중요하다. 상기 베어링 하우징의 내부 안으로의 윤활유를 위한 비교적 작은 유입틈들에 대해, 상기 윤활유가 흘러내리는 표면들은 크다. 이 큰 흐름면들에서의 윤활유의 불리한 반사를 통해, 윤활유는 밀봉부분의 영역 안으로 내던져지고, 따라서 누출이 생길 수 있다.

EP 2 192 272 에는, 인접한 압축기 하우징에 대해 배기가스 터보차저의 베어링 하우징을 밀봉하기 위한 장치가 기술되고, 상기 압축기 하우징 안으로, 베어링측으로부터 상기 배기가스 터보차저의 샤프트가 안내된다. 상기 장치는 축방향으로 연장되고 고리 모양으로 상기 샤프트 둘레로 안내된 벽 연장부를 갖는, 고정되어 있는 중간벽을 포함한다. 이 벽 연장부를 통해, 압축기휠의 휠 후방 챔버는 상기 베어링 하우징의 내부에 배치된 오일챔버로부터 분리된다. 이 오일챔버 안으로, 상기 샤프트에 고정된 실링 디스크 (sealing disk) 가 돌출하고, 상기 실링 디스크와, 상기 실링 디스크를 향한 상기 벽 연장부의 단부면 사이에 분리틈이 배치된다. 상기 샤프트와 상기 중간벽 사이에 시일들, 예컨대 피스톤링들 또는 래버린스 시일들이 제공되고, 상기 시일들에 의해, 상기 베어링 하우징 밖으로의 윤활유의 누출 또는 압축기측으로부터의 공기-질량유량의 침입이 또한 저지되어야 한다. 또한, 상기 장치는 오일 수집 홈과 연결된 배출 장치를 포함하고, 상기 배출 장치는 상기 오일 수집 홈 안에 수집된 윤활유를 중력을 이용해 오일 배출구로 안내한다. 상기 배출 장치는 윤활유를 위한 배출면을 구비하고, 중력과 관련하여 샤프트 아래에 배치된 상기 오일챔버의 영역에서, 그리고 상기 실링 디스크로부터의 큰 축방향 간격을 두고 배치된다. 상기 분리틈 안에 도달하는 윤활유는 상기 배출 장치를 통해 이것의 축방향 간격에 근거하여 그리고 실링 디스크에 대해 상대적인 이것의 기울기에 근거하여 상기 실링 디스크와의 상호작용 없이 오일 배출구 안으로 안내될 수 있다.

본 발명과 관련하여, 윤활 기능을 떠맡는, 베어링 하우징 내부에서의 오일이 관련된다. 또한, 이 오일에 터빈측 또는 압축기측에서의 높은 공정온도에 대한 냉각 기능도 부과될 수 있다. 상기에서 그리고 하기에서 오일 또는 오일 흐름이라는 개념들이 사용되면, 이것들은 윤활유 또는 윤활유 흐름과 동일한 의미로 이해될 수 있다.

본 발명의 목적은 압축기측 샤프트 시일의 밀봉이 개선되는, 배기가스 터보차저의 압축기 하우징에 대해 베어링 하우징을 밀봉하기 위한 장치를 제공하는 것이다. 본 발명은 또한 이러한 장치를 갖는 배가가스 터보차저에 관한 것이다.

본 발명에 따른 장치에 있어서, 상기에서 선행기술과 관련하여 기술된, 샤프트 위에 고정된 실링 디스크가 큰 오일챔버 안으로 돌출하는 상기 큰 오일챔버 안에 추가적으로, 주로 축방향에 있어서 연장된 커버 (cover) 가 배치된다. 중간벽의, 축방향으로 연장된 벽 연장부에 대해, 상기 커버는 방사상으로 바깥으로 오프셋되고 (offset), 상기 큰 오일챔버를 실링 디스크와 함께 내부 오일 수집 챔버와 외부 오일 수집 챔버로 분할한다. 상기 실링 디스크와 상기 커버 사이에 분리틈이 배치되고, 상기 분리틈에 의해, 상기 내부 오일 수집 챔버와 상기 외부 오일 수집 챔버가 서로 분리된다. 상기 커버의 이러한 배치를 통해, 상기 큰 오일챔버의 방향으로 이송된 윤활유의 대부분이, 이 윤활유가 밀봉부분의 방향으로 그리고 특히 벽 연장부와 실링 디스크 사이의 분리틈 안에 도달할 수 없으면서, 상기 외부 오일 수집 챔버 안에 수집되고, 상기 베어링 하우징의 오일 배출구의 방향으로 운반될 수 있는 것이 달성된다. 이로써, 특히, 너무 많은 양의 오일이 피스톤링들의 영역 안에 그리고 그곳으로부터 압축기 채널 안에 도달할 수 있는 것도 저지된다.

상기 내부 오일 수집 챔버 안으로 들어간 오일을 배출하기 위해, 상기 커버 안에는, 중력과 관련하여 상기 샤프트 아래에 있는 영역에서 개구부가 배치된다. 상기 내부 오일 수집 챔버 밖으로의 오일 배출에 쓰이는 상기 개구부는 상기 커버의, 중력과 관련하여,“가장 깊은 지점”에 대해 또는 상기 커버에 의해 둘러싸인 내부 오일 수집 챔버에 대해, 로터의 회전방향과 반대로 오프셋되어 배치될 수 있다. 즉, 상기 개구부는 샤프트의 회전축에 대해 수직으로 있는 평면에서 수직선으로부터 상기 로터의 회전방향으로 측정된 각도범위 90°내지 180°에서 연장될 수 있다. 상기 커버의“가장 깊은 지점”이란 수직선으로부터 측정할 때 180°의 각도에 있어서 배치된 상기 커버의 지점이라고 말할 수 있다. 다른 말로 하자면, 상기 커버 (6) 의 상기 개구부는, 수직선과 수평선에 의해 펼쳐친, 상기 베어링 하우징으로부터 상기 압축기 하우징으로 연장된 상기 로터 (2) 의 축 (A) 에 대해 수직인 평면에서 수직선으로부터 상기 로터의 회전방향으로 측정할 때 90°내지 180°의 범위에 배치될 수 있다. 상기 개구부의 이러한 배치에 있어서, 밀봉부분은 유리하게, 상기 외부 오일 수집 챔버의 상기 로터 아래에 있는 영역에서 벽들로부터 상기 로터의 방향으로 반사되는 이러한 윤활유로부터 차폐된다.

본 발명의 그 밖의 장점들은 종속항들에 나타나 있다.

이하, 도면들을 근거로, 본 발명에 따른, 윤활유를 수용하는 베어링 하우징을 밀봉하기 위한 장치의 실시예가 도시되고 상세히 설명된다. 도면들에서, 동일한 작용을 갖는 요소들은 동일한 참조부호들을 갖는다.

도 1 은 본 발명에 따른 커버를 갖는 압축기측 밀봉부분의 도식적인 단면도를 나타내고,
도 2a 는 중공의 원뿔대 형태의 섹션을 구비하는 커버를 갖는 도 1 에 따른 밀봉부분의 부분영역을 나타내고,
도 2b 는 비스듬한 중공 원통 (hollow cylinder) 형태의 섹션을 구비하는 커버를 갖는 도 1 에 따른 밀봉부분의 부분영역을 나타내고,
도 2c 는 중공의 원통 형태의 섹션을 구비하는 커버를 갖는 도 1 에 따른 밀봉부분의 부분영역을 나타내고, 이 섹션의 벽두께는 축방향에 있어서 실링 디스크로부터 중간벽의 방향으로 압축기 하우징 쪽으로 테이퍼된다,
도 3a 는 커버와 실링 디스크의 도식적인 도면을, 이 부품들이 서로 인접하는 영역에서 나타내고,
도 3b 는 커버와 실링 디스크의 가능한 배치의 그 밖의 도식적인 도면을, 이 부품들이 서로 인접하는 영역에서 나타내고,
도 3c 는 도 3b 에 따른 부품들의 배치의 개선을 나타내고,
도 4 는 내부 오일 수집 챔버의 내부에 수집된 윤활유를 위한 배출구를 갖는 커버의 도식적인 아이소메트릭 단면도를 나타낸다.

도 1 은 베어링 하우징과 중간벽이 서로 인접하는, 그리고 상기 베어링 하우징의 내부에 본 발명에 따른 상기 기술된 특징들을 갖는 샤프트 시일이 배치된, 배기가스 터보차저의 영역의 도식적인 단면도를 나타낸다. 상기 터보차저의 하우징 (1) 의 고정되어 있는 구성요소들, 및 베어링 하우징 (10) 으로부터 압축기 하우징의 방향으로 안내된 샤프트 (20) 를 갖는 그리고 압축기휠 (21) 을 갖는 로터 (2) 의 부분이 도시된다. 베어링 하우징 (10) 의 내부에는, 샤프트 (20) 를 지지하기 위해 상응하는 베어링들 (3) 이 배치되고, 상기 베어링들은 (도시되지 않은) 오일 공급 라인들을 이용해 윤활유를 공급받는다. 도 1 에 예시적으로 도시된 베어링 (3) 은 특히 레이디얼 베어링이다. 하지만, 상기 터보차저의 상기 샤프트를 따른 베어링들의 특수한 배치는 본 발명의 대상과 관련이 없다. 상기 베어링들을 통해 이송된 윤활유는, 부분적으로 높은 속도로 상기 베어링 하우징의 내부공간 안으로 던져지고, 이로써 큰 오일챔버 (12) 안에도 도달한다. 상기 큰 오일챔버는 이것의 축방향 연장에 있어서 일측에서 중간벽 (11) 에 의해 한정되고, 상기 중간벽은 큰 오일챔버 (12) 와 압축기휠 (21) 의 휠 후방 챔버 (13) 를 분리한다.

큰 오일챔버 (12) 안으로, 샤프트 (20) 위에 고정된 실링 디스크 (5) 가 돌출한다. 실링 디스크 (5) 는 샤프트 밀봉을 위한 시스템의 부품이고, 베어링들로부터 이송된 윤활유가 베어링 내부공간으로부터 압축기의 방향으로 도달할 수 있는 것이 상기 부품에 의해 저지되어야 한다. 중간벽 (11) 은 축방향으로 연장되고 고리 모양으로 로터 (2) 둘레로 안내된 벽 연장부 (111) 를 구비한다. 상기 베어링 하우징 내부를 향한 벽 연장부 (111) 의 단부면과 실링 디스크 (5) 사이에, 제 1 분리틈 (7) 이 배치된다. 이 분리틈에 의해, 큰 오일챔버 (12) 는 상기 로터와 중간벽 사이에 있는 시일 (4) 로부터 분리된다. 시일 (4) 은, 실링 디스크 (5) 와 같이, 샤프트 시일에 속하고, 예컨대 하나 또는 다수의 피스톤링의 형태로 실시될 수 있다.

본 발명에 따른, 주로 축방향으로 연장된 커버 (6) 는 큰 오일챔버 (12) 안에 배치되고, 상기 커버는 이것의 주로 축방향 연장에 있어서 한편으로는 중간벽 (11) 에 의해 한정되고, 다른 한편으로는 축방향에 있어서 실링 디스크 (5) 의 안착부까지 안내된다. 실링 디스크 (5) 와 커버 (6) 사이에 제 2 분리틈 (8) 이 배치된다. 이로써, 실링 디스크 (5) 와 함께 커버 (6) 는 큰 오일챔버 (12) 를 외부 오일 수집 챔버 (121) 와 내부 오일 수집 챔버 (122) 로 분할한다. 제 2 분리틈 (8) 은 외부 오일 수집 챔버 (121) 와 특히 내부 오일 수집 챔버 (122) 를 분리한다.

베어링들 (3) 을 통해 외부 오일 수집 챔버 (121) 안으로 내던져진 윤활유는 외부 오일 수집 챔버 (121) 의 벽들에서 반향된다. 이 윤활유의 대부분은 커버 (6) 에 의해, 내부 오일 수집 챔버 (122) 안에 도달하는 것이 저지된다. 하지만, 제 2 분리틈 (8) 을 통해, 특히 중력과 관련하여 로터 (2) 위에 있는 영역에서, 윤활유의 소량은 외부 오일 수집 챔버 (121) 로부터 내부 오일 수집 챔버 (122) 안에 도달한다. 내부 오일 수집 챔버 (122) 는 이것의 확장에 있어서 각각 중간벽 (11) 에 의해, 상기 중간벽의 벽 연장부 (111) 에 의해, 실링 디스크 (5) 에 의해, 그리고 커버 (6) 에 의해 한정된다. 중간벽 (11) 으로부터 멀리 향하는 벽 연장부 (111) 의 부분과 실링 디스크 (5) 는, 제 2 분리틈 (8) 안에 도달한 윤활유가 바로 계속하여 제 1 분리틈 (7) 의 방향으로 흐르는 대신에 우선 내부 오일 수집 챔버 (122) 안에 도달하는 방식으로 배치될 수 있다. 이 오일은 내부 오일 수집 챔버 (122) 내부에서의 중력을 이용해, 내부 오일 수집 챔버 (122) 의, 중력과 관련하여 로터 (2) 아래에 있는 영역 안으로 도입된다. 이 영역에서 배출구 (61) 가 배치되고, 상기 배출구를 통해 오일은 로터 (2) 아래에 있는, 외부 오일 수집 챔버 (121) 의 부분 안으로, 그리고 그곳으로부터 중력을 이용해 상기 베어링 하우징의 오일 배출구 안으로 안내될 수 있다. 또한 하기에서 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 오일을 배출구 (61) 의 방향으로 향하게 하기 위해, 상기 내부 오일 수집 챔버를 향해 있는 커버 (6) 의 벽 부분들은 적어도 중력과 관련하여 상기 로터 아래에 있는 영역에서 원뿔꼴로, 배출구 (61) 의 방향으로의 기울기를 갖고, 설계될 수 있다. 상기 베어링 하우징의 오일 배출구로부터, 오일은 상응하는 윤활유 순환을 통해 결국 다시 베어링들 (3) 에 공급될 수 있다.

배출구 (61) 는 커버 (6) 의 개구부의 형태를 가질 수 있고, 상기 개구부는 중력과 관련하여 로터 (2) 아래에 있는 커버의 영역의 부분에 배치된다. 또한, 내부 오일 수집 챔버 (122) 의 배출구 (61) 는 유리하게 실링 디스크 (5) 에 대한 큰 축방향 간격을 두고 배치된다. 이러한 배치를 통해, 내부 오일 수집 챔버 (122) 밖으로 배출구 (61) 를 통해 배출되어야 하는 오일이 실링 디스크 (5) 와 부딪치는 것이 저지될 수 있고, 이로써 제 1 분리틈 (7) 안으로 그리고 계속해서 시일 (4) 의 방향으로 도달할 수 있는 것이 저지될 수 있다.

배출구 (61) 의 영역에서 내부 오일 수집 챔버 (122) 밖으로의 오일로 실링 디스크 (5) 를 적시는 것을 방지하기 위해, 상기 중간벽에 인접하는 커버 (6) 의 적어도 한 섹션은 중공의 원뿔대의 형태를 가질 수 있다. 이를 위한 예를 도 2a 가 나타내며, 이 도면에는 도 1 에 따른 밀봉부분의 부분영역이 도시된다. 도 2a 에서 커버 (6) 의 한 섹션을 이루는 상기 중공의 원뿔대의 축은 이 경우 상기 로터의 축 (A) 과 일치한다. 상기 중공의 원뿔대의 가장 큰 지름은 목적에 맞게 중간벽 (11) 을 향한 커버 (6) 의 단부에 배치된다. 이러한 방식으로, 내부 오일 수집 챔버 (122) 안에 수집된 윤활유는 로터 (2) 아래에 있는 내부 오일 수집 챔버 (122) 의 영역에서 중력을 이용해 내부 오일 수집 챔버 (122) 의 원뿔꼴의 벽들에서, 실링 디스크 (5) 로부터 멀리 배출구 (61) 의 방향으로 안내될 수 있다. 목적에 맞게, 배출구 (61) 는 이 경우, 바로 중간벽 (11) 에 인접하는 커버 (6) 의 이러한 영역에서 상기 로터 아래에 배치된다.

그 밖의 실시형태에 있어서, 예시적으로 도 2b 에서 알 수 있는 바와 같이, 중간벽 (11) 에 인접하는 상기 주로 축방향으로 연장된 커버 (6) 의 적어도 하나의 섹션은 비스듬한 중공 원통의 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 비스듬한 중공 원통의 축은 로터 (2) 의 축 (A) 에 대해 수직선의 방향으로 중간벽 (11) 으로부터 베어링 하우징 (10) 의 방향으로 볼 때 위로 기울어져 있다. 이 형태를 통해, 또다시 상기 내부 오일 수집 챔버 (122) 내부에 수집된 윤활유는 내부 오일 수집 챔버 (122) 의 하부 영역에서 이것의 벽들을 따라서 실링 디스크 (5) 로부터 멀리 배출구 (61) 의 방향으로 운반될 수 있다.

도 2c 에 도시된, 적어도 상기 중간벽 (11) 에 인접하는 커버 (6) 의 부분의 형태를 위한 그 밖의 가능성은 중공의 원통을 통해 주어지고, 이것의 축은 로터 (2) 의 축 (A) 을 따라서 연장된다. 상기 중공의 원통의 벽들의 두께는 축방향에 있어서 중간벽 (11) 쪽으로 감소할 수 있다. 이를 통해, 상기 로터 아래에 있는 내부 오일 수집 챔버 (122) 의 영역에서, 또다시 중간벽 (11) 쪽으로 기울어진 표면이 만들어질 수 있다. 이 표면을 따라서, 윤활유는 상기, 축방향으로 실링 디스크 (5) 로부터 멀리 중간벽 (11) 쪽으로 오프셋된, 배출구 (61) 의 방향으로 흐를 수 있다.

상기에서 기술되고 하기에서 기술되는 모든 경우들에서, 커버 (6) 는 중간벽 (11) 위에 가압되고, 나사결합되고 또는 용접될 수 있다. 또한, 예컨대 커버 (6) 를 정렬하기 위한 헤비 다월 핀 (heavy dowel pin) 이 사용될 수 있다. 헤비 다월 핀 (9) 을 통한 커버 (6) 의 정렬을 위한 예는 특히 도 1 에서 알 수 있다. 상기 구체적인, 상기에서 기술되고 하기에서 기술되는 커버 (6) 의 형태에 의존하지 않고, 즉 예컨대 상기 커버의 적어도 일 부분이, 상기에서 도 2a, 도 2b 및 도 2c 와 관련하여 기술된, 중공의 원뿔대의 형태를 갖는지, 중공의 원통의 형태를 갖는지 또는 중공의 비스듬한 원통의 형태를 갖는지의 여부에 의존하지 않고, 커버 (6) 를 통한 절단면은 로터 (2) 의 축 (A) 에 대해 수직인 평면에서 각각 적어도 부분링 (partial ring) 의 형태 또는 하나의 완전한 링의 형태를 가질 수 있다.

가능성에 따라서, 오일이 중력과 관련하여 로터의 축 (A) 위에 있는 영역에서 외부 오일 수집 챔버 (121) 의 벽들로부터 오면서 또는 바로 베어링들로부터 오면서, 바로 밀봉부분의 영역 안에 도달할 수 있는 것이 저지되어야 한다. 이러한 관점에서 샤프트 시일을 더욱 개선하기 위해, 실링 디스크 (5) 와 커버 (6) 는 서로를 향한 영역에서 각각 하기에서 도 1 과 관련하여, 그리고 후속하여 도면 3A, 도면 3B 및 도면 3C 와 관련하여 기술되는 형태들 중 하나를 가질 수 있다.

커버 (6) 는 축방향으로 연장된 제 1 섹션과 축방향으로 연장된 제 2 섹션을 구비할 수 있다. 이때, 상기 축방향으로 연장된 제 1 섹션은 중간벽 (11) 으로부터 실링 디스크 (5) 의 방향으로 큰 오일챔버 (12) 안으로 연장된다. 이와 달리, 상기 축방향으로 연장된 제 2 섹션은 샤프트 (11) 의 축 (A) 으로부터의 보다 큰 방사상 간격을 가지며, 실링 디스크 (5) 의 외부 가장자리를 방사상으로 밖으로부터 차폐한다. 실링 디스크 (5) 의 외부 가장자리란 실링 디스크 (5) 의 측면이라고도 말할 수 있다. 상기 축방향으로 연장된 제 1 섹션의 상기 중간벽 (11) 으로부터 멀리 향하는 단부와 상기 축방향으로 연장된 제 2 섹션 사이의 연결은, 방사상으로 실링 디스크 (5) 를 따라서 연장된 커버 (6) 의 섹션을 통해 주어진다. 이때, 실링 디스크 (5) 와 상기 실링 디스크에 이웃한 커버 (6) 의 부분들 사이에, 제 2 분리틈 (8) 이 배치된다. 상기 먼저 기술된 커버 (6) 의 형태의 경우, 이 제 2 분리틈 (8) 은 방사상으로 연장된 부분 (81) 및 축방향으로 연장된 부분 (82) 을 갖는다. 커버 (6) 의 상기 축방향으로 연장된 제 2 부분에 의해, 상기 제 2 분리틈의 상기 축방향으로 연장된 부분 (82) 은 특히 방사상으로 외부 오일 수집 챔버 (121) 로부터 차폐된다. 상기 축방향으로 연장된 커버 (6) 의 제 2 섹션은 예컨대 분리틈 (8) 의 상기 축방향으로 연장된 부분 (82) 의 형태를 방사상으로 바깥으로 차폐하는 덮개 또는 주둥이를 구비할 수 있다. 또한, 중간벽 (11) 으로부터 멀리 향하는 커버 (6) 의 단부에서의 챔퍼 (chamfer) 는, 이 영역에서 부딪치는 오일이 유리한 방식으로 제 2 밀봉틈 (8) 으로부터 멀리 그리고 이로써 밀봉부분들로부터 멀리 향하게 되는 방식으로 만들어질 수 있다. 커버 (6) 의 상기 먼저 기술된 형태는 특히 도 1 에 도시된다.

실링 디스크 (5) 와 커버 (6) 의 구현형태의 그 밖의 가능성들은 이 부품들이 서로를 향해 있는 영역에서, 도면 3A, 도면 3B 및 도면 3C 에서 알 수 있다. 커버 (6) 의 형태는 각각, 실링 디스크 (5) 가 커버 (6) 의 상응하는 축방향으로 연장된 섹션에 의해 방사상으로 바깥으로 차폐되는 방식으로 선택된다.

도 3a 에서, 이러한 차폐는, 커버 (6) 의 상기 상응하는 축방향으로 연장된 섹션이 쐐기 모양을 가짐으로써 실현되고, 상기 쐐기 모양에, 실링 디스크 (5) 의 부합하는, 방사상으로 연장된 섹션이 마찬가지로 쐐기 모양으로 맞춰진다.

도 3b 는 커버 (6) 의 상응하는 섹션을 통한, 실링 디스크 (5) 의 방사상 차폐의 그 밖의 가능성을 나타낸다. 커버 (6) 는 도시된 영역에서 축방향으로 연장된다. 방사상 방향에 있어서 측정된 커버 (6) 의 두께는 우선 값 (d1) 을 갖는다. 커버 (6) 가 축방향에 있어서 상기 방사상 방향에 있어서 연장된 실링 디스크 (5) 에 부딪치는 영역에서, 커버 (6) 의 두께는 비약적으로 두께 (d2) 로 작아진다. 이것은 실링 디스크 (5) 가 방사상 방향에 있어서, 제 2 두께 (d2) 를 갖는 커버 (6) 의 섹션에 의해 차폐되기 때문이다. 이를 통해, 제 2 분리틈 (8) 의 축방향으로 연장된 부분 (82) 이 생긴다. 제 2 분리틈 (8) 의 방사상으로 연장된 부분 (81) 은 실링 디스크 (5) 와, 커버 (6) 의 두께가 비약적으로 d1 에서 d2 로 변하는 커버 (6) 의 영역 사이에 배치된다.

도 3c 에는, 커버 (6) 를 통한, 도 3b 에 도시된 실링 디스크 (5) 의 방사상 차폐의 개선이 도시된다. 방사상 방향에 있어서 측정된 커버 (6) 의 두께는 중간벽 (11) 의 방향으로부터 볼 때 이 경우 두 단계로 작아지고, 즉 두께 (d1) 로부터 두께 (d2) 를 거쳐 두께 (d3) 로 작아진다. 상기 로터의 축 (A) 으로부터 측정된 실링 디스크 (5) 의 반지름이 제 1 의 보다 작은 값 (r1) 으로부터 축방향에 있어서 상기 중간벽으로부터 볼 때 비약적으로 제 2 의 보다 큰 값 (r2) 으로 변함으로써, 실링 디스크 (5) 는 상응하는 영역에서 커버 (6) 의 연장에 맞춰진다. 이때, 상기 로터의 축 (A) 으로부터의 방사상 간격 (r1) 을 갖는 실링 디스크 (5) 의 측면의 부분은 방사상으로 바깥으로, 두께 (d2) 를 갖는 커버 (6) 의 상기 축방향으로 연장된 영역에 의해 차폐된다. 유사하게, 상기 로터의 축 (A) 으로부터의 방사상 간격 (r2) 를 갖는 실링 디스크 (5) 의 측면의 부분은 방사상으로 바깥으로, 두께 (d3) 를 갖는 커버 (6) 의 축방향으로 연장된 영역에 의해 차폐된다. 이로써, 커버 (6) 와 실링 디스크 (5) 사이의 제 2 분리틈 (8) 은 도 3c 에 따른 구성의 경우 방사상으로 연장된 2개의 섹션 및 축방향으로 연장된 2개의 섹션을 갖는다.

상기 로터에 고정된 실링 디스크 (5) 의 회전시의 원심력을 통해, 윤활유는 제 2 분리틈 (8) 의 상기 방사상으로 연장된 영역에서, 방사상으로 바깥으로 이송될 수 있다. 내부 오일 수집 챔버 (122) 로부터 외부 오일 수집 챔버 (121) 의 방향으로의 오일의 이러한 원하는 운반을 돕기 위해, 실링 디스크 (5) 는 상응하는 매끄러운, 즉 경우에 따라서는 판판하게 된 또는 코팅된, 표면을 구비할 수 있다. 일반적으로, 상기 실링 디스크의 표면은 너무 거칠게 선택되어서는 안 되는데, 왜냐하면 그렇지 않으면 제 2 분리큼 (8) 안에 있는 공기를 통한 큰 마찰손실이 생길 수 있기 때문이다. 또한, 내부 오일 수집 챔버 (122) 에 인접하는 분리틈 (8) 의 영역이 방사상 연장 구성요소를 가지면 유리할 수 있다. 이러한 방사상 연장 구성요소를 통해, 분리틈 (8) 의 관련 영역에서 상기 실링 디스크의 회전시 흡입 작용이 생길 수 있고, 상기 흡입 작용을 통해 윤활유는 방사상 방향에 있어서 밖으로 이송된다.

실링 디스크 (5) 와 커버 (6) 가 서로를 향해 있는 영역에서, 도면 3B 및 도면 3C 에 도시된 커버 (6) 의 가능한 형태들의 경우에서, 상기 커버는 그 밖에도 도면 3B 및 도면 3C 에 도시되지 않은, 외부 오일 수집 챔버 (121) 를 향해 있는 챔퍼를 구비할 수 있다. 이 챔퍼는 또다시, 상기 챔퍼의 영역에서 부딪치는 오일이 유리한 방식으로 제 2 밀봉틈 (8) 으로부터 멀리 그리고 이로써 밀봉부분들로부터 멀리 향하게 되는 방식으로 만들어질 수 있다. 이때, 상기 챔퍼는 도 1, 도 2a, 도 2b 및 도 2c 에 도시된 상응하는 챔퍼와 유사한 형태를 가질 수 있다.

도 4 에는, 커버 (6) 의 도식적인 아이소메트릭 단면도가, 베어링 하우징측으로부터 볼 때, 도시된다. 도시된 커버 (6) 의 형태는 도 1 에 단면도로 도시된 형태에 상응한다. 중력과 관련하여 상기 로터의 축 (A) 아래에 있는 커버 (6) 의 영역에는, 상기 커버의 개구부의 형태로 배출구 (61) 가 있다. 이 개구부는 상기 로터의 축 (A) 에 대해 수직인 평면에서 수직선으로부터 상기 로터의 회전방향 (D) 에서 측정할 때 90°내지 180°의 범위에서 연장된다. 즉, 상기 개구부는 상기 커버의, 중력과 관련하여, 가장 깊은 지점에 대해 상기 로터의 회전방향 (D) 과 반대로 오프셋되어 배치된다. 커버 (6) 의 상기 개구부는 이 경우를 위해, 상기 로터로부터 스쳐 지나가며 상기 베어링 하우징의 내부 안으로 내던져진 그리고 벽들에서 되튀는 오일이 배출구 (61) 의 상기 개구부를 통해 상기 내부 오일 수집 챔버 안으로 반사될 수 없는 방식으로 배치된다.

개념들 “위에”및 “가장 깊은 지점”의 사용에 있어서, 여기서 항상 기준계가 이용되며, 상기 기준계에서 터보차저는 수평 면 위에 있고, 이로써 상기 터보차저의 로터의 축은 수평으로 연장된다. 표시들 “위에”및 “가장 깊은 지점”은 이와 관련하여 수직선과 관련하여, 즉 중력을 통해 주어진 방향과 관련하여, 이해될 수 있다. 장착시 상기 터보차저의 실제의 정렬은 상기 기술된 수평 정렬에서 벗어날 수 있다.

A : 회전축
D : 로터의 회전방향
1 : 하우징
10 : 베어링 하우징
11 : 중간벽
12 : 큰 오일챔버
13 : 휠 후방 챔버
111 : 벽 연장부
121 : 외부 오일 수집 챔버
122 : 내부 오일 수집 챔버
2 : 로터
20 : 샤프트
21 : 압축기휠
3 : 베어링
4 : 시일
5 : 실링 디스크
6 : 커버
61 : 내부 오일 수집 챔버의 배출구
7 : 제 1 분리틈
8 : 제 2 분리틈
81 : 제 2 분리틈의 방사상으로 연장된 부분
82 : 제 2 분리틈의 축방향으로 연장된 부분
9 : 헤비 다월 핀
d1 : 커버의 제 1 두께
d2 : 커버의 제 2 두께
d3 : 커버의 제 3 두께
r1 : 실링 디스크의 제 1 의 보다 작은 반지름
r2 : 실링 디스크의 제 2 의 보다 큰 반지름

Claims (8)

1. 로터 (2) 를 갖는 배기가스 터보차저의, 윤활유를 수용하는 베어링 하우징 (10) 을 밀봉하기 위한 장치로서,
   상기 로터는 상기 베어링 하우징을 관통하여 인접한, 질량유량으로 부하를 받을 수 있는 압축기 하우징 안으로 안내되고,
   상기 베어링 하우징으로 둘러싸인 큰 오일챔버 (12) 와 상기 압축기 하우징의 휠 후방 챔버 (13) 를 서로 분리하고, 축방향으로 연장되고, 고리 모양으로 상기 로터 둘레로 안내된 벽 연장부 (111) 를 구비하는 중간벽 (11),
   상기 로터 (2) 의 샤프트 (20) 위에 고정되고 상기 큰 오일챔버 (12) 안으로 돌출하는 고리 모양의 실링 디스크 (5),
   상기 실링 디스크 (5) 와 상기 벽 연장부 (111) 사이에 배치된 제 1 분리틈 (7),
   로터 (2) 와 중간벽 (11) 사이에 배치된 시일 (seal, 4) 을 포함하고,
   주로 축방향으로 연장된 커버 (6) 가 상기 큰 오일챔버 (12) 안에 배치되고,
   상기 커버는 상기 축방향으로 연장된 벽 연장부 (111) 에 대해 방사상으로 바깥으로 오프셋되고 (offset), 상기 큰 오일챔버 (12) 를 상기 실링 디스크 (5) 와 함께 내부 오일 수집 챔버 (122) 와 외부 오일 수집 챔버 (121) 로 분할하는 것을 특징으로 하는, 베어링 하우징을 밀봉하기 위한 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 커버 (6) 는 상기 로터 (2) 의 축 (A) 의 수평 정렬과 관련하여 상기 로터 아래에 있는 영역에서 배출구 (61) 를 구비하고,
   상기 배출구는 상기 커버의 개구부의 형태로 형성되고, 상기 내부 오일 수집 챔버 (122) 의 내부에 수집된 윤활유를 배출하기 위해 쓰이는 것을 특징으로 하는, 베어링 하우징을 밀봉하기 위한 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 내부 오일 수집 챔버 (122) 의 상기 배출구 (61) 는 중력과 관련하여 상기 내부 오일 수집 챔버 (122) 의 가장 깊은 지점에 대해 상기 로터 (2) 의 회전방향과 반대로 오프셋되어 배치되는 것을 특징으로 하는, 베어링 하우징을 밀봉하기 위한 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 커버 (6) 는 상기 중간벽 (11) 위에 가압되고, 그리고/또는 헤비 다월 핀 (9) 에 의해 정렬되고 그리고/또는 적어도 부분링 모양으로 상기 로터 (2) 둘레로 안내되는 것을 특징으로 하는, 베어링 하우징을 밀봉하기 위한 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 커버 (6) 는 주로 축방향으로 연장된 제 1 섹션과 주로 축방향으로 연장된 제 2 섹션을 구비하며,
   상기 주로 축방향으로 연장된 제 1 섹션은 상기 중간벽 (11) 으로부터 상기 실링 디스크 (5) 의 방향으로 상기 큰 오일챔버 (12) 안으로 연장되고,
   상기 주로 축방향으로 연장된 제 2 섹션은 상기 주로 축방향으로 연장된 제 1 섹션보다 상기 로터 (20) 의 상기 축 (A) 으로부터의 보다 큰 방사상 간격을 가지며 상기 실링 디스크 (5) 의 외부 가장자리를 방사상으로 밖으로부터 차폐하고,
   상기 주로 축방향으로 연장된 제 1 섹션과 상기 주로 축방향으로 연장된 제 2 섹션은 상기 커버 (6) 의 주로 방사상으로 연장된 섹션을 통해 서로 연결되고,
   제 2 분리틈 (8) 은 상기 실링 디스크 (5) 와 상기 주로 방사상으로 연장된 섹션 사이에 그리고 상기 커버 (6) 의 상기 주로 축방향으로 연장된 제 2 섹션 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 베어링 하우징을 밀봉하기 위한 장치.
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 주로 축방향으로 연장된 커버 (6) 의 상기 중간벽 (11) 에 인접하는 섹션은 중공의 원뿔대의 형태를 가지며,
   상기 중공의 원뿔대의 축은 상기 로터 (2) 의 상기 축 (A) 과 일치하고, 상기 중공의 원뿔대의 가장 큰 지름은 상기 중간벽 (11) 을 향한 상기 커버의 단부에 위치하고,
   상기 배출구 (61) 는 상기 내부 오일 수집 챔버 안에 수집된 윤활유를 위해 축방향으로 오프셋되어 상기 실링 디스크 (5) 로부터 상기 중간벽 (11) 의 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 베어링 하우징을 밀봉하기 위한 장치.
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 주로 축방향으로 연장된 커버 (6) 의 상기 중간벽 (11) 에 인접하는 섹션은 비스듬한 중공 원통의 형태를 가지며,
   상기 비스듬한 중공 원통의 축은 상기 로터 (2) 의 상기 축 (A) 에 대해 수직선의 방향으로 상기 중간벽 (11) 으로부터 상기 베어링 하우징 (10) 의 방향으로 볼 때 위로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는, 베어링 하우징을 밀봉하기 위한 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 갖는 배기가스 터보차저.

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