KR100314412B1 - 배기가스터보과급기 - Google Patents

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KR100314412B1
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Abstract

이중벽 칸막이 (4) 가 배기 터보 과급기 안에서 터빈 (3) 과 압축기 (2) 사이에 배치된다. 방사상 리브 (12) 와 웨브 (14) 가 내벽 (13) 의 보강목적으로 설치된다. 압축기 (2) 와 칸막이 (4) 에 의해 경계지워지는 공간 (8) (11) 은 압축기로의 열 전달을 종래 기술과 비교하여 더 곤란하게 만들고, 또한 그리하여 압축기 휠의 작동 주기가 증가한다. 축방향 추력이 밀봉띠 (7) 하에서 증가된 압력을 감소하는 칸막이 (4) 의 내벽 (130) 안의 원주방향 슬롯 (15) 에 의해 감소된다.

Description

배기가스 터보과급기
제 1 도는 배기가스 터보과급기의 부분 종단면도.
제 2 도는 밀봉띠와 함께 칸막이를 나타낸 부분도.
제 3 도는 커버판과 함께 칸막이를 나타낸 부분도.
제 4 도는 이중벽의 칸막이(웨브와 리브)를 통한 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 축 2 : 압축기
3 : 터빈 4 : 칸막이
5 : 커버판 6 : 배기가스 공간
7 : 밀봉띠 8 : 자유공간
9 : 안내부시 10 : 보호용 축부시
11 : 중간공간 12 : 방사상 리브
13 : 내벽 14 : 웨브
15 : 원주방향 슬롯 16 : 터빈원판
17 : 지지부
본 발명은 고온의 배기가스를 차폐하기 위하여 압축기와 터빈 사이에 칸막이가 배치되는 배기가스 터보과급기에 관한 것이다.
상기 배기가스 터보과급기는 공지되어 있다. 지금까지, 공통축상에 설치된 압축기와 터빈 사이에 압축기로부터 터빈으로의 고온가스를 차폐하는 작용을 하는 단일벽 칸막이가 배치되었다. 이로 인하여, 배기가스가 중간공간에서 극소량만이 교환되어 절연층으로서 작용하기 때문에, 편평한 커버판에 의해 형성된 중간공간이 상기 효과를 강화시킨다. 압축기와 칸막이(래버린스실(labyrinth seal))사이의 밀봉띠가 손상되지 않도록, 조립시에 안내의 목적(칸막이의 지지)으로 안내부시가 사용된다. 베어링이 고장난 경우(방사상 유격의 확대)에 축은 칸막이를 스치게 되어 그 결과 심하게 손상될 수 있었다. 안내부시는 이러한 손상을 제한하거나 방지하기 위해 알루미늄으로 구성된다.
또한, 칸막이와 보호용 축부시는 래버린스실의 갭을 통하여 나오는 누출공기가 압축기, 축 및 터빈원판을 지나 가스유출 하우징 쪽으로 향하도록 안내한다. 압축기와 칸막이 사이의 래버린스 실 아래에는 자유공간이 형성된다. 누출공기는 압축기, 축 및 터빈원판을 냉각시킨다. 누출공기는 배기가스가 압축기에 도달하는 것을 방지하기 때문에 봉쇄 공기라 불린다.
압축기와 칸막이 사이의 봉쇄 공기는 압축기와 함께 회전하고, 따라서 밀봉띠 아래의 압력을 상승시키는 경향이 있다 이렇게 상승된 압력은 베어링에 작용하는 축방향 추력을 증가시키게 된다.
축방향 추력의 증가는 상술한 자유공간에서 칸막이에 리브를 제공함으로써 방지된다. 리브는, 베어링에 작용하는 축방향 추력을 감소시키지만, 압축기 휠로의 열의 소산이 증가하는 단점을 갖는 와류를 일으켜서, 수명을 단축시킨다.
본 발명은 이러한 모든 단점을 피하기 위한 것이다. 본 발명의 목적은 서두에서 언급한 유형의 배기가스 터보과급기의 경우에 부가적인 부품의 추가없이 축방향 추력을 작게 하고 동시에 압축기 휠내의 온도를 낮추는 것과, 이에 따라 종래기술과 비교하여 수명을 연장시키는데에 있다.
이러한 목적은 본 발명에 의해 다음과 같은 구성으로 달성되는데, 이에 따르면, 공통축에 설치된 압축기와 터빈으로 구성되며, 커버판에 의해 터빈의 배기가스 공간과 분리되는 칸막이가 압축기와 터빈 사이에 배치되며, 밀봉띠(래버린스 실)가 압축기와 칸막이 사이에 제공되고, 압축기와 칸막이 사이의 밀봉띠 아래에는 자유공간이 있으며, 칸막이와 보호용 웨이브 부시를 지지하기 위해 안내부시가 지지부와 함께 축상에 설치되는 배기가스 터보과급기에 있어서, 종래기술에 존재하는 리브단면이 없음으로 인해 압축기와 칸막이 사이의 자유공간이 확대되고, 상기 칸막이가 이중벽 구조로 되어 있어, 방사상 리브가 설치된 중간공간이 추가로 형성되며, 압축기와 대면하는 이중벽 칸막이의 내벽에는 슬롯들이 형성된다.
내벽이 웨브에 의해 칸막이와 연결된다면 특히 유익하다.
본 발명의 장점은, 종래기술과 비교하여, 배기가스 터보과급기의 경우에 부가적인 복잡한 부품없이 압축기와 휠내의 저온 및 작은 축방향 추력을 달성할 수 있고, 또한 이로 인하여 수명을 연장시킨다는 것이다.
본 발명에 대한 보다 완전한 이해와 그 부수적인 다수의 장점은 다음의 상세한 설명을 참고로 하여 첨부된 도면과 관련하여 고려할 때 더욱 명확히 이해될 것이다.
본 발명을 이해하는데 필수적인 요소들만 도시하였다. 도시하지 않은 장치의 부품으로서는, 예컨대, 배기가스 파이프와 연도(flue)를 갖는 터빈의 배기가스 하우징 또는 압축기 요소의 입구 부품이 있다. 작동 매체의 유동방향은 화살표로 나타냈다.
제 1 도에 따르면, 본 발명에 따른 배기가스 터보과급기는 공통축 (1) 에 설치된 압축기 (2) 와 터빈 (3) 으로 구성되며, 압축기 (2) 와 터빈 (3) 사이에 이중벽 칸막이 (4) 가 배치된다. 이 칸막이 (4) 의 주요 작용은, 압축기 (2) 로부터 터빈 (3) 까지의 고온 배기가스를 차폐하는 것이다. 칸막이 (4)에 나사결합되고 (제 3 도) 이에 의해 배기가스 공간 (6)을 감소시키는 커버판 (5) 은, 배기가스가 중간공간에서 극소량만 교환되고 따라서 절연층으로 작용하기 때문에, 이렇게 형성된 중간공간에 의해서 상기 기능을 강화시킨다.
배기가스 터보과급기의 조립중에, 안내부시 (9) 는 압축기 (2) 와 칸막이 (4) 사이의 밀봉띠 (7) (래버린스 실)를 손상시키지 않도록 안내 (칸막이 (4)의지지) 작용을 한다. 베어링이 고장난 경우 (방사상 유격(play)의 확대) 에는, 축 (1) 은 칸막이 (4)를 스쳐지나게 되고 이에 따라 심하게 손상된다.
리브단면(종래기술에 이미 존재함)이 없음으로 인해 압축기 (2) 와 칸막이 (4) 사이의 자유공간 (8) 이 확대된다. 그 결과, 와류(eddy) 형성이 방지되고 압축기휠 쪽으로 열이 소산하는 것이 더욱 어렵게 된다. 상기 구성에서, 종래기술에 따른 단일벽 칸막이가 사용되는 경우에, 밀봉띠 (7) 아래의 공간 (8) 내의 공기의 순환 유동에 의해 발생된 압력에 의해 추력이 증가하게 된다. 본 발명에 따른 배기가스 터보과급기의 경우에는, 이 공기는 내벽 (13) 에 형성된 원주방향 슬롯 (15) (제 2 도)을 통해, 중간공간 (11) 에 도달하고, 이 중간공간에서 공기가 팽창하게 된다. 이로 인해, 추력을 증가시키는 압력의 발생이 방지된다.
봉쇄공기는 밀봉띠 (7)를 통하여 압축기 (2) 와 공간 (8) 사이에서 뿐만 아니라 강화된 형태로 중간공간 (11)을 통하여 축 (1) 으로 유동한 다음, 보호용 축부시 (10) 와 터빈원판 (16) 사이를 지나 터빈 (3) 의 배기가스 공간 (6) 으로 유동하게 된다. 축 (1) 의 냉각 및 압축기 (2) 와 연관된 배기가스의 봉쇄가 보장된다.
방사상 리브 (12) 는 내벽 (13) 의 중간공간 (11)에 제공된다 (제 4 도). 그 결과, 벽 (13) 이 강화되고 또한 중간공간 (11) 내에서 순환유동이 방지된다. 내벽 (13) 은 웨브 (14)를 통해 칸막이 (4) 에 연결된다.
안내부시 (9) 는 지지부 (17) 에 의해 고정되며, 상술한 기능과 함께 부가적으로 두 공간 (8, 11) 의 상호간 상대적인 밀봉을 함으로써, 매우 소량의 봉쇄 공기만이 중간공간 (11) 으로부터 공간 (8) 에 도달하게 된다.
두 공간 (8, 11) 은 종래기술과 비교할 때 압축기 (2) 로의 열전달을 실질적으로 더욱 곤란하게 만든다. 이렇게 얻어진 저온으로 인해 압축기 휠의 수명이 연장된다. 동시에, 밀봉띠 (7) 아래에서 증가된 압력을 감소시키는 원주방향 슬롯 (15) 은 축방향 추력을 감소시킨다.
상기 기술내용에 비추어 본 발명의 다수의 수정과 변형이 가능함은 명백하다. 따라서, 첨부된 청구범위내에서, 본 발명이 여기에 특정하여 설명한 바와 다르게 실시할 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (2)

  1. 공통축 (1) 에 설치된 압축기 (2) 와 터빈 (3) 으로 구성되며, 커버판 (5) 에 의해 터빈 (3) 의 배기가스 공간 (6) 과 분리되는 칸막이 (4) 가 압축기와 터빈 사이에 배치되며, 밀봉띠 (래버린스 실) (7) 가 압축기 (2) 와 칸막이 (4) 사이에 제공되고, 압축기 (2) 와 칸막이 (4) 사이의 밀봉띠 (7) 아래에는 자유공간 (8) 이 있으며, 칸막이 (4) 와 보호용 축부시 (10) 를 지지하기 위해 안내부시 (9) 가 지지부 (17) 와 함께 축 (1) 상에 설치되는 배기가스 터보과급기에 있어서, 상기 칸막이는 이중벽 구조로 되어 있어, 자유공간의 하류에 있는 칸막이의 외벽과 내벽 (13) 사이에는 중간공간(11) 이 추가로 형성되고, 중간공간과 자유공간을 연결시키기 위해 원주방향 슬롯 (15) 들이 상기 내벽에 형성되어 있으며, 또한 중간공간에는 방사상 리브 (12) 들이 상기 내벽에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 터보과급기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 내벽 (13) 이 웨브 (14) 에 의해 칸막이 (4) 에 연결되는 것을 특징으로 하는 배기가스 터보과급기.
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