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KR20190026579A - 터보차저 - Google Patents

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KR20190026579A
KR20190026579A KR1020180101187A KR20180101187A KR20190026579A KR 20190026579 A KR20190026579 A KR 20190026579A KR 1020180101187 A KR1020180101187 A KR 1020180101187A KR 20180101187 A KR20180101187 A KR 20180101187A KR 20190026579 A KR20190026579 A KR 20190026579A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
turbine
bearing housing
oil
housing cap
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020180101187A
Other languages
English (en)
Inventor
루카스 보제크
페트르 홀릭
Original Assignee
만 에너지 솔루션즈 에스이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 만 에너지 솔루션즈 에스이 filed Critical 만 에너지 솔루션즈 에스이
Publication of KR20190026579A publication Critical patent/KR20190026579A/ko
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Abstract

터보차저(1)가, 제1 매체를 팽창시키기 위한 터빈(2)으로서, 터빈 로터(5) 및 터빈 하우징(4)을 포함하는 것인, 터빈(2), 제1 매체의 압축 도중에 터빈(2) 내에서 추출되는 에너지를 활용하여 제2 매체를 압축하기 위한 압축기(3)로서, 샤프트(8)를 통해 터빈 로터(5)에 연결되는 압축기 로터(7) 및 압축기 하우징(6)을 포함하는 것인, 압축기(3), 베어링 하우징(9)으로서, 터빈 로터(5)와 압축기 로터(7)를 연결하는 샤프트(8)가 그 내부에 장착되는 것인, 베어링 하우징(9), 터빈(2)을 지향하는 측부에서 베어링 하우징(9)을 경계 한정하는 베어링 하우징 캡(16), 및 베어링 하우징(9)을 지향하는 측부에서 터빈(2)을 경계 한정하는 터빈 커버(17)로서, 베어링 하우징 캡(16)을 뒤따르며 그리고 베어링 하우징 캡(16)의 리세스(16a) 내로 돌출하는 섹션(17a)을 구비하는 것인, 터빈 커버(17)를 구비한다. 베어링 하우징 캡(16)의 리세스(16a) 내로 돌출하는 터빈 커버(17)의 섹션(17a)을 외측에서 뒤따르는, 외측에서 베어링 하우징 캡(16)의 리세스(16a)를 경계 한정하는 베어링 하우징 캡(16)의 섹션(16b) 상에, 오일 포집 립(22)이, 터빈 로터(5)를 지향하는 베어링 하우징 캡(16)의 측부 상에, 형성된다.

Description

터보차저{TURBOCHARGER}
본 발명은, 터보차저에 관한 것이다.
도 1은, 종래기술로부터 공지되는 터보차저(1)의 기본적 구조를 도시한다. 터보차저(1)는, 제1 매체를 팽창시키기 위한, 특히 내연 기관의 배기 가스를 팽창시키기 위한, 터빈(2)을 포함한다. 더불어, 터보차저(1)는, 말하자면 제1 매체의 팽창 도중에 터빈(2) 내에서 추출되는 에너지를 활용하여, 제2 매체를, 특히 충전 공기를 압축하기 위한 압축기를 포함한다.
터빈(2)은, 터빈 하우징(4) 및 터빈 로터(5)를 포함한다. 압축기(3)는, 압축기 하우징(6) 및 압축기 로터(7)를 포함한다. 압축기 로터(7)는, 베어링 하우징(9) 내에 장착되는 샤프트(8)를 통해 터빈 로터(5)에 연결되고, 베어링 하우징(9)은, 터빈 하우징(4)과 압축기 하우징(6) 사이에 배치되며, 그리고 터빈 하우징(4)과 압축기 하우징(6) 양자 모두에 연결된다. 도 1은 더불어, 압축기 측의 소음기(10)를 도시한다.
터빈(2)의 터빈 하우징(4)은, 유입 하우징(11) 및 유출 하우징(12)을 포함한다. 유입 하우징(11)에 의해, 터빈(2)의 구역에서 팽창될 제1 매체가, 터빈 로터(5)로 공급될 수 있다. 유출 하우징(12)에 의해, 터빈 로터(5)의 구역에서 팽창된 제1 매체가, 터빈(2)으로부터 멀어지게 배출된다.
유입 하우징(11) 및 유출 하우징(12)에 부가하여, 하우징(4)은 삽입 부재(13)를 포함하고, 삽입 부재(13)는, 특히 유입 하우징(11)의 구역에서, 말하자면 반경 방향 외측에서 터빈 로터(5)의 이동 블레이드들(14)에 인접하도록 터빈 로터(5)에 인접하게, 연장된다.
더불어, 터빈 하우징(4)은, 노즐 링(15)을 포함한다. 노즐 링(15)은 또한, 터빈 가이드 장치로 지칭된다.
도 1은, 더불어, 유입 하우징(11)과 베어링 하우징(9)의 연결 구역 내의 베어링 하우징 캡(16) 및 터빈 커버(17)를 도시한다.
도 2 및 도 3은, 베어링 하우징 캡(16)은, 베어링 하우징(9)을 축 방향으로 경계 한정하고, 터빈 커버(17)는, 터빈(2)을 축 방향으로 경계 한정하며, 그리고 터빈 커버(17)는, 축 방향으로 베어링 하우징 캡(16)을 뒤따르는 것인, 베어링 캡(16) 및 터빈 커버(17)의 구역에서, 종래기술로부터 공지되는 터보차저의 추가적인 세부사항을 도시한다. 도 2로부터, 터빈 커버(17)가, 반경 방향 외측에 그리고 상부에, 베어링 하우징 캡(16)의 리세스(16a) 내로 돌출하는 섹션(17a)을 구비하고, 터빈 커버(17)의 섹션(17a)은, 반경 방향 외측에서 베어링 하우징 캡(16)의 리세스(16a)를 경계 한정하는, 베어링 하우징 캡(16)의 섹션(16b)이 반경 방향 외측에서 뒤따르게 된다는 것이, 명백하다.
터보차저의 작동 도중에, 오일이, 베어링 하우징(9)으로부터, 말하자면, 베어링 하우징 캡(16)과, 말하자면 베어링 하우징 캡(16)의 섹션(16b)과 베어링 하우징(9) 사이에 형성되는 밀봉 틈새(18)를 통해, 누출될 수 있다. 이러한 밀봉 틈새(18)는, 밀봉 요소(19)를 통해 밀봉된다. 이것에도 불구하고, 오일은, 이러한 밀봉 틈새(18)를 통해 베어링 하우징(9)으로부터, 도 2의 화살표(20)에 의해 도시되는 바와 같이 터빈(2)의 방향으로, 누출될 수 있다.
종래기술로부터 공지되는 터보차저들을 동반하는 경우, 화살표(20)를 따라 베어링 하우징 캡(16) 및 베어링 하우징(9) 사이의 밀봉 틈새(18)를 통해 유동하는 이러한 오일은, 초기에 베어링 하우징 캡(16)을 따라 화살표들(21)의 방향으로 유동하고, 이후 베어링 하우징 캡(16)과 터빈 커버(17) 사이의 틈새로 들어가며, 그리고 도 3에 따라, 이어서 베어링 하우징 캡(16)과 터빈 커버(17) 사이의 틈새를 통해 하방으로 유동하고, 마지막으로 주변 환경으로 들어갈 수 있다. 이는 불리한 것이다.
이로부터 시작하여, 본 발명은, 새로운 유형의 터보차저를 창출하는 목적에 기초하게 된다.
이러한 목적은 청구항 1에 따른 터보차저를 통해 해소된다. 본 발명에 따라, 오일 포집 립(oil trapping lip)이, 터빈 로터를 지향하는 베어링 하우징 캡의 측부 상에서, 베어링 하우징 캡의 리세스 내로 돌출하는 터빈 커버의 섹션을 외측에서 뒤따르는, 외측에서 베어링 하우징 캡의 리세스를 경계 한정하는 베어링 하우징 캡의 섹션 상에, 형성된다.
오일 포집 립은, 터빈의 방향으로 베어링 하우징 캡과 베어링 하우징 사이의 밀봉 틈새를 통해 유동하는, 오일을 포집하며, 그리고 오일이 베어링 하우징 캡과 터빈 커버 사이의 틈새로 들어갈 수 있는 것을 방지한다. 오일은, 터빈 로터를 지향하는 터빈 커버의 측부 상에 유지되며 그리고, 오일이 연소되는 곳인, 터빈 유동 덕트 내로 안내된다. 오일이 터보차저의 주변 환경으로 들어가는 위험이, 감소된다.
우선적으로, 오일 포집 립은, 돌출부와 홈부에 의해 형성되고, 오일 포집 립의 돌출부는, 오일 포집 립의 홈부보다, 터빈 로터로부터 더 작은 간극을 갖는다. 오일 포집 립의 이러한 구성은, 오일의 특히 효과적인 포집을 가능하도록 한다.
우선적으로, 오일 포집 립의 돌출부는, 터빈 로터의 방향으로 반경 방향에 대해 비스듬한 위치를 갖도록, 베어링 하우징 캡의 섹션으로부터 시작하여 반경 방향 내측으로 연장된다. 오일 포집 립의 홈부는, 반경 방향 내측으로 개방되며, 그리고 베어링 하우징 캡의 리세스 내로 돌출하는 터빈 커버의 섹션을 지향한다. 이는, 오일의 특히 효과적인 포집을 가능하도록 한다.
본 발명의 유리한 다른 개선예에 따르면, 오일 포집 경사부가, 터빈 로터를 지향하는 터빈 커버의 측부 상에서 베어링 하우징 캡의 리세스 내로 돌출하는 터빈 커버의 섹션 상에, 형성된다. 베어링 하우징 캡의 오일 포집 립은, 터빈 커버의 오일 포집 경사부 상으로 오일을 전달하고, 터빈 커버의 오일 포집 경사부는, 터빈 유동 덕트 내로 오일을 전달한다. 터빈 커버의 오일 포집 경사부는, 오일 포집 립의 효과를 지원한다. 오일 포집 경사부는 또한, 오일이 베어링 하우징 캡과 터빈 커버 사이의 틈새에 들어가는 것을 그리고 그에 따라 이러한 틈새를 통해 주변 환경으로 탈출하는 것을, 방지한다. 오일은, 터빈 로터를 지향하는 터빈 커버의 측부 상에 유지되며, 오일이 연소되는 곳인, 터빈 유동 덕트 내로 안내된다.
본 발명의 바람직한 다른 개선예들이, 종속 청구항들 및 뒤따르는 설명으로부터 달성된다.
본 발명의 예시적인 실시예들이, 이에 제한되지 않는, 도면을 통해, 더욱 상세하게 설명된다. 도면들에서:
도 1은 터보차저를 통한 단면도이고,
도 2는 종래기술에 따른 터보차저의 상세도이며,
도 3은 종래기술에 따른 터보차저의 다른 상세도이고,
도 4는 본 발명에 따른 터보차저의 상세도이며,
도 5는 본 발명에 따른 터보차저의 다른 상세도이다.
여기에서 제시되는 본 발명은, 터보차저에 관련된다. 종래기술에 따른 터보차저의 기본적 구조 및 종래기술로부터 공지되는 그러한 터보차저들의 문제점들이, 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여, 앞서 설명되었다. 이하에서, 단지 본 발명에 따른 터보차저의 세부사항들만이, 말하자면 도 4 및 도 5를 참조하여, 논의된다.
도 4 및 도 5는, 본 발명에 따른 터보차저의 상세도들을, 말하자면 그들의 위치 설정에 관하여 도 2 및 도 3의 상세도들에 대응하는 섹션들을, 도시한다. 따라서, 도 4는 특히 베어링 하우징 캡(16) 및 터빈 커버(17)를 도시하고, 베어링 하우징 캡(16)은 베어링 하우징(9)을 축방향으로 경계 한정하며 그리고 터빈 커버(17)는 터빈(2)을 축방향으로 경계 한정한다. 터빈 커버(17)의 반경 방향 외측 상측 섹션(17a)이, 베어링 하우징 캡(16)의 리세스(16a) 내로 돌출하고, 이러한 리세스(16a)는, 베어링 하우징(9)과 함께 밀봉 틈새(18)를 형성하는, 베어링 하우징 캡(16)의 섹션(16b)에 의해, 외측에서 반경 방향으로 경계 한정된다. 본 발명에 따른 터보차저에서, 리세스(16a) 내로 돌출하는 터빈 커버(17)의 섹션(17b)을 외측에서 뒤따르는, 외측에서 베어링 하우징 캡(16)의 리세스(16a)를 경계 한정하는 베어링 하우징 캡(16)의 섹션(16b) 상에, 말하자면, 터빈 로터(5) 또는 터빈 로터(5)의 이동 블레이드들(14)을 지향하는 베어링 캡(16)의 측부 상에, 오일 포집 립(22)이 형성되는 것이, 제공된다.
도 4에 따르면, 이러한 오일 포집 립(22)은, 돌출부(23) 및 홈부(24)에 의해 형성되고, 돌출부(23)는, 홈부(24)보다, 터빈 로터(5)의 이동 블레이드들(14)로부터 더 작은 간극을 갖는다.
오일 포집 립(22)의 돌출부(23)는, 베어링 하우징 캡(16)의 섹션(16b)으로부터 시작하여, 터빈 로터(5)의 방향으로 반경 방향에 대해 반경 방향 내측으로 비스듬히 위치하게 되도록, 연장된다. 오일 포집 립(22)의 홈부(24)는, 반경 방향 내측으로 개방되며, 그리고 베어링 하우징 캡(16)의 리세스(16a) 내로 돌출하는 터빈 커버(17)의 섹션(17a)을 지향한다.
터빈 로터(5)의 방향으로 화살표(20)를 따라 베어링 하우징(9)과 베어링 하우징 캡(16) 사이의 밀봉 틈새(18)를 통해 유동하는, 오일은, 오일 포집 립(22)에 도달하며, 그리고 오일 포집 립 상에서, 말하자면 돌출부(23)의 구역 그리고 또한 홈부(24)의 구역 양자 모두에서, 포집된다. 이 때문에, 오일이 베어링 하우징 캡(16)과 터빈 커버(17) 사이의 틈새에 들어가는 것이, 방지될 수 있다.
본 발명의 다른 개선예에서, 베어링 하우징 캡(16)의 리세스(16a) 내로 돌출하는 터빈 커버(17)의 섹션(17a) 상에, 터빈 로터 또는 이동 블레이드들을 지향하는 터빈 로터(5) 또는 이동 블레이드들(14)의 측부 상에, 오일 포집 경사부(25)가 형성되고, 오일 포집 립(22)은, 오일 포집 립에 포집되는 오일을, 오일 포집 경사부(25) 상으로 유도하는 것이, 제공된다. 이때, 오일 포집 경사부(25)는, 오일을 화살표들(26)을 따라 터빈 로터(5)를 지향하는 터빈 커버(17)의 측부를 따라 안내하며, 그리고 오일을, 터빈의 또는 터빈(2)의 터빈 하우징(4)의 유입 하우징(11)의 터빈 유동 덕트(27) 내로 전달한다. 여기서, 오일은 연소되며, 따라서 오일이 주변 환경으로 탈출하는 위험이 존재하지 않는다.
도 4에 따르면, 오일 포집 립(22)은, 적어도 부분적으로 반경 방향 외측에서, 말하자면 반경 방향으로 간극을 동반하는 가운데, 오일 포집 경사부(25) 위로 돌출한다. 오일 포집 경사부(25)는, 축 방향에서 볼 때, 터빈 커버(17)의 섹션(17a)의 외측 끝단이 오일 포집 립(22)의 돌출부(23)도 홈부(24)도 덮지 않는 방식으로, 경사진다.
오일 포집 립(22)에 포집된 오일은, 방해 없이 오일 포집 경사부(25)에 도달할 수 있으며, 그리고 터빈 유동 덕트(27)의 방향으로 화살표들(26)을 따라 오일 포집 경사부에 의해 안내될 수 있다.
축 방향에서 볼 때, 터빈 커버(17)의 섹션(17a)의 반경 방향 외측 끝단은, 터빈 로터(5) 또는 터빈 로터의 이동 블레이드들(14)로부터, 오일 포집 립(22)보다, 말하자면 오일 포집 립(22)의 돌출부(23) 및 홈부(24)보다, 더 큰 간극을 갖는다.
본 발명에 따르면, 베어링 하우징(9)과 베어링 하우징 캡(16) 사이의 밀봉 틈새(18)를 통해 베어링 하우징(9)으로부터 탈출하는, 오일은, 터빈 하우징(4)의 유입 하우징(11)의 터빈 유동 덕트(27) 내로 안전하게 방출될 수 있으며, 그리고 그곳에서 연소될 수 있다. 그러한 오일이 베어링 하우징 캡(16)과 터빈 커버(17) 사이의 틈새를 통해 주변 환경으로 들어가는 위험은, 최소화된다.
1: 터보차저 2: 터빈
3: 압축기 4: 터빈 하우징
5: 터빈 로터 6: 압축기 하우징
7: 압축기 로터 8: 샤프트
9: 베어링 하우징 10: 소음기
11: 유입 하우징 12: 유출 하우징
13: 삽입 부재 14: 이동 블레이드
15: 노즐 링 16: 베어링 하우징 캡
16a: 리세스 16b: 섹션
17: 터빈 커버 17a: 섹션
18: 밀봉 틈새 19: 밀봉체
20: 오일 21: 오일
22: 오일 포집 립 23: 돌출부
24: 홈부 25: 오일 포집 경사부
26: 오일 27: 터빈 유동 덕트

Claims (8)

  1. 터보차저(1)로서,
    제1 매체를 팽창시키기 위한 터빈(2)으로서, 터빈 로터(5) 및 터빈 하우징(4)을 포함하는 것인, 터빈(2),
    제1 매체의 압축 도중에 상기 터빈(2) 내에서 추출되는 에너지를 활용하여 제2 매체를 압축하기 위한 압축기(3)로서, 샤프트(8)를 통해 터빈 로터(5)에 연결되는 압축기 로터(7) 및 압축기 하우징(6)을 포함하는 것인, 압축기(3),
    베어링 하우징(9)으로서, 상기 터빈 로터(5)와 상기 압축기 로터(7)를 연결하는 상기 샤프트(8)가 그 내부에 장착되는 것인, 베어링 하우징(9),
    상기 터빈(2)을 지향하는 측부에서 상기 베어링 하우징(9)을 경계 한정하는 베어링 하우징 캡(16), 및
    상기 베어링 하우징(9)을 지향하는 측부에서 상기 터빈(2)을 경계 한정하는 터빈 커버(17)로서, 상기 베어링 하우징 캡(16)을 뒤따르며 그리고 상기 베어링 하우징 캡(16)의 리세스(16a) 내로 돌출하는 섹션(17a)을 구비하는 것인, 터빈 커버(17)
    를 구비하는, 터보차저(1)에 있어서,
    상기 베어링 하우징 캡(16)의 상기 리세스(16a) 내로 돌출하는 상기 터빈 커버(17)의 상기 섹션(17a)을 외측에서 뒤따르는, 상기 베어링 하우징 캡(16)의 상기 리세스(16a)를 경계 한정하는 상기 베어링 하우징 캡(16)의 섹션(16b) 상에, 상기 터빈 로터(5)를 지향하는 상기 베어링 하우징 캡(16)의 측부 상에, 오일 포집 립(22)이 형성되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 오일 포집 립(22)은, 돌출부(23) 및 홈부(24)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 오일 포집 립(22)의 상기 돌출부(23)는, 상기 오일 포집 립(22)의 상기 홈부(24)보다, 상기 터빈 로터(5)로부터 더 작은 간극을 갖는 것을 특징으로 하는 터보차저.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 오일 포집 립(22)의 상기 돌출부(23)는, 상기 터빈 로터(5)의 방향으로 반경 방향에 대해 비스듬한 위치를 갖도록, 상기 베어링 하우징 캡(16)의 상기 섹션(16b)으로부터 시작하여 반경 방향 내측으로 연장되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오일 포집 립(22)의 상기 홈부(24)는, 반경 방향 내측으로 개방되며, 그리고 상기 터빈 커버(17)의 상기 섹션(17a)을 지향하는 것을 특징으로 하는 터보차저.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 하우징 캡(16)의 상기 리세스(16a) 내로 돌출하는 상기 터빈 커버(17)의 상기 섹션(17a) 상에서, 상기 터빈 로터(5)를 지향하는 측부 상에, 오일 포집 경사부(25)가 형성되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 오일 포집 립(22)은, 외측에서 상기 오일 포집 경사부(25) 위로, 이들 사이에 간극을 갖는 가운데, 돌출하는 것을 특징으로 하는 터보차저.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 베어링 하우징 캡(16)의 상기 오일 포집 립(22)은, 상기 터빈 커버(17)의 상기 오일 포집 경사부(25) 상으로 오일을 유도하며, 그리고 상기 터빈 커버(17)의 상기 오일 포집 경사부(25)는, 터빈 유동 덕트(27) 내로 오일을 유도하는 것을 특징으로 하는 터보차저.
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