KR100641621B1 - 비상 오일탱크를 구비한 배기가스 터보차져 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 배기가스 터보차져의 베어링 하우징내에 배치되고 단순하고 저렴한 비용으로 윤활 오일을 공급하는 공급 조립체를 구비한 비상 오일 탱크를 제공하는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 공급 라인(9)을 통해 윤활 오일 저장부(10)에 연결된 오일 공급부(8)를, 베어링 하우징(5)의 내부에 배치하고 샤프트 축(3)의 아래쪽에서 공급 라인(9)에 연결한다.

Description

비상 오일탱크를 구비한 배기가스 터보차져{EXHAUST-GAS TURBOCHARGER HAVING AN EMERGENCY OIL TANK}
도 1 은 내연 기관에 연결된 종래 배기가스 터보차져의 개략도.
도 2 는 본 발명에 따른 경로를 갖는 라인을 구비한 배기가스 터보차져의 베어링 하우징의 단면도.
도 3 은 도 2 에 도시한 베어링 하우징의 제 2 실시예의 단면도.
"도면의 주요부분에 대한 부호의 설명"
2 : 샤프트 5 : 베어링 하우징
7 : 비상 오일 탱크 8 : 오일 공급부
9 : 공급 라인 16: 오일 회수부
24: 오일 유입부
본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 기재된 바와 같은 배기가스 터보차져(exhaust-gas turbocharger)용 비상 오일탱크에 관한 것이다.
배기가스 터보차져의 윤활 지점에는 그 배기가스 터보차져에 연결된 내연 기관의 윤활 오일이 대개 공급된다. 윤활 오일이 공급되지 않음으로서 배기가스 터보차져가 손상되는 것을 방지하기 위해서는, 초기에 고속으로 회전하는 배기가스 터보차져에 소정 시간동안 윤활 오일을 계속 공급하여야 한다. 이러한 목적을 위해, 비상 오일탱크를 배기가스 터보차져의 하우징에 또는 그 하우징 내부에 마련하고, 주(main)유동로 또는 제 2 유동로에 즉, 배기가스 터보차져의 윤활 지점과 연속되게 또는 그 윤활 지점에 평행하게 배치한다.
베어링 하우징내에 배치된 비상 오일탱크를 구비한 배기가스 터보차져는 미쯔비시 중공업 주식회사가 1996년 1월에 발생한 터보차져 오버홀 프로시져 (Turbocharger Overhaul Procedure) 라는 명칭의 사내 간행물 MET 83SD의 4쪽에 개시되어 있다. 그 비상 오일탱크는 주유동로에 배치되어 있으며, 비상 오일탱크에 부착되고 파이프 라인에 연결된 오일 공급부 및 체크 밸브를 통해 오일을 공급받는다. 베어링 하우징 외측에서 측방향으로 연장하는 파이프 라인 및 오일 공급부는 배기가스 터보차져가 장착되기 전에는 설치될 수 없다. 이로 인해, 배기가스 터보차져상에 적당한 지지체가 요구된다. 한편, 이러한 영역에서 측정(measuring) 및 모니터링(monitoring)을 위해 베어링 하우징에 자유롭게 접근할 수 있어야 한다. 배기가스 터보차져는 작동상태에서 주위환경과 격리되어야 하기 때문에, 파이프 라인의 지지 및 접근성은 고도의 기술적 배치를 통해서만 달성될 수 있다. 이러한 결과 비용이 높아지게 되고 또한, 그에 따라 설치 공간이 커지게 되어 최종적으로 배기가스 터보차져의 경쟁력에 나쁜 영향을 미치게 된다.
상기 단점을 극복하기 위한 본 발명의 목적은, 배기가스 터보차져의 베어링 하우징에 배치되고, 단순하고 저렴한 윤활 오일 공급 조립체를 구비한 비상 오일탱크를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 청구범위 제 1 항의 전제부에 기재된 장치에서, 공급 라인을 통해 윤활 오일 저장부에 연결된 오일 공급부는 베어링 하우징의 내부에 배치되고, 샤프트 축 아래쪽의 공급 라인에 연결된다.
베어링 하우징에 일체로 형성되어 비상 오일 탱크에 오일을 공급하는 오일 공급부 및 샤프트 축의 아래쪽에 정렬되어 공급라인에 연결되는 오일 공급부의 연결부로 인해, 배기가스 터보차져의 상단 영역에 오일 공급부를 위한 별도의 설치공간이 필요없게 되고, 그에 따른 지지체도 필요없게 된다. 또한, 지지체가 불필요하다는 사실로 인해, 단열층에 구멍을 낼 필요가 없게되어, 결과적으로 배기가스 터보차져의 설치비를 크게 줄일 수 있다. 이와 유사하게, 베어링 하우징 영역내에 배치되는 측정(measuring) 연결부는 오일 공급부에의해 덮히지 않게되어, 측정 및 모니터링을 위한 접근성을 개선할 수 있다.
오일 공급부는, 샤프트 축의 아래쪽에 배치되고 베어링 하우징내로의 유입을 위한 오일 유입부를 포함한다. 오일 회수부는 베어링 하우징의 최하부에 형성되고, 오일 유입부는 그 오일 회수부의 바로 위쪽에 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 배기가스 터보차져 외부에 위치하는 윤활 오일 저장부에 오일 유입부 및 오일 회수부를 간단히 연결할 수 있다. 그러한 연결은 설치가 간단할 뿐만 아니라, 두개의 별개 라인의 경우 보다 튼튼하다.
오일 공급부를, 베어링 하우징내에 일체로 주조된 파이프로 구성하거나 또는 베어링 하우징내에 통로를 드릴 가공하여 구성할 수도 있다. 이러한 방법으로, 간단하고 따라서 비용이 절감되는 제작이 가능하다.
제 2 오일 공급부는, 베어링 하우징내에 배치되는 것이 바람직하고 상기와 마찬가지로 비상 오일 탱크에 연결된다. 제 2 오일 공급부는 제 2 오일 유입부를 구비한다. 이러한 목적을 위해, 오일 공급부들 중 하나는 배기가스 터보차져의 샤프트의 일측에 배치된다. 제 2 오일 회수부는 베어링 하우징의 최하부에 형성되며, 제 2 오일 유입부는 제 2 오일 회수부의 바로 위쪽에 배치된다. 그러나, 비상 오일 탱크는 2개의 오일 공급부 중 하나 및 연접 공급라인을 통해서 항상 윤활 오일 저장부에만 연결된다.
본 발명에 따른 제 2 오일 공급부의 설계 및 배치로 인해, 실제 조건에 따라, 배기가스 터보차져의 일측 또는 타측을 윤활 오일 저장부에 연결하는 것이 가능하다.
체크 밸브를 각 오일 공급부상에 또는 오일 공급부내에 배치하는 것이 특히 편리하다. 따라서, 작동중에 각 오일 공급부는 그러한 체크 밸브를 항상 포함한다. 이러한 방법으로, 체크 밸브가 수동 오일 공급으로 부터 자동 오일 공급으로 전환되지 않아 발생하는 오작동을 방지할 수 있다.
마지막으로, 배기가스 터보차져에 연결된 내연 기관의 윤활 오일 탱크는 배기가스 터보차져 외측에 배치된 윤활 오일 저장부로서 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 2 개의 실시예를 내연 기관에 연결된 배기가스 터보차져를 참조하여 도면에 도시하였다.
도면에는, 본 발명을 이해하는데 반드시 필요한 구성요소만을 도시하였다. 예를 들어, 배기가스 터보차져의 압축기측과 터빈측은 도시하지 않았다. 작업 매체의 유동방향은 화살표로 나타냈다.
배기가스 터보차져(1)는, 하우징내에 각각 배치되는, 공통 사프트(2)에 의해 지지되는 압축기(도시 안함)와, 터빈(도시 안함)을 포함한다. 샤프트 축(3)은 샤프트(2)를 통해 수평으로 연장한다. 샤프트(2)의 베어링 조립체는 소위 내부 베어링 조립체이며, 다시 말하면 그 샤프트(2)가 압축기와 터빈 사이의 영역에서 대응 베어링(4)상에 지지된다는 것을 의미한다. 압축기와 터빈 사이에 배치되고 베어링(4)을 지지하는 샤프트(2)의 그러한 영역은 베어링 하우징(5)에 의해 둘러싸이며, 그 베어링 하우징(5)은 압축기 하우징과 터빈 하우징에 연결된다.
개략적으로 도시한 도 1 에는 내연 기관(6)에 연결된 종래 배기가스 터보차져(1)가 개시되어 있으며, 그 엔진과 터보차져의 상대적인 크기는 실제와 일치하지는 않는다. 베어링 하우징(5) 내부에서, 비상 오일탱크(7)는 상부 영역에 배치된다. 오일 공급부(8) 및 그 오일 공급부에 연결된 공급 라인(9)을 통해, 비상 오일탱크(7)는 기름통으로 설계된 내연 기관(6)의 윤활 오일 저장부(10)에 연결된다. 이러한 구성에서, 오일 공급부(8)는 플랜지(11)를 통해 공급 라인(9)에 연결되고, 탱크 덮개(12)를 통해 비상 오일탱크(7)에 연결된다. 공급 펌프(13)는 공급 라인(9)내에 배치되고, 체크 밸브(14)는 오일 공급부(8)에 연결된다. 공급 통로(15)는 베어링(4) 및 비상 오일탱크(7) 사이에 형성된다. 또한, 오일 회수부(16,16')는 샤프트(2)의 양측에서 베어링 하우징(5)의 최하부에 배치된다. 그러나, 하나의 오일 회수부(16)만이 회수 라인(17)을 통해 내연 기관(6)의 윤활 오일 저장부(10)에 연결된다. 제 2 오일 회수부(16')는 덮개(18)에 의해 폐쇄된다. 베어링 하우징(5)내에는 벤트(vent) 라인(19)이 배치되고, 그 벤트 라인은, 일단부가 비상 오일탱크(7)에 위치하고 타단부가 베어링 하우징(5)의 자유 공간(21)으로 개방된 쵸크(choke) 장치(20)를 포함한다.
내연 기관(6)의 작동중에, 내연 기관의 고온 배기 가스는 터빈을 통과하여 그 터빈을 구동시킨다. 그 터빈은 다시 샤프트(2)를 통해 터빈에 연결된 압축기를 구동한다. 압축기 내에서 압축된 공기는 공급라인(도시 안함)을 통해 내연 기관(6)을 통과하고, 그 공기는 내연 기관(6)의 과급(supercharging) 즉, 그 엔진의 출력증대에 사용된다. 이러한 작동중에, 샤프트(2) 및 그 샤프트를 포함한 전체 회전자 하부조립체(subassembly)는 고속으로 회전한다. 관련 마찰을 최소화하기 위해, 작동중에 샤프트(2)에 윤활 오일(22)을 연속적으로 공급한다. 이러한 목적을 위해, 윤활 오일(22)이 공급 펌프(13)에 의해 내연 기관(6)의 윤활 오일 저장부(10)로 부터 공급라인(9) 및 오일 공급부(8)를 통해 비상 오일탱크(7)로 전달되며, 또 그 비상 오일탱크로 부터 공급 통로(15)를 통해 베어링(4)으로 전달된다. 이러한 경우에, 비상 오일탱크(7)는 주유동로에 놓이게 되고, 그에 따라 계속적으로 압력을 받는다. 윤활 오일(22)은 베어링(4)으로 부터 오일 회수부(16) 및 회수 라인(17)을 통해 유동하여 내연 기관(6)의 윤활 오일 저장부(10)로 되돌아 간다.
내연 기관(6)의 윤활 오일 공급 중단이 발생하면, 비상 오일탱크(7)내의 오일 높이가 낮아진다. 이러한 경우에, 비상 오일탱크(7)의 빈 공간에는 벤트 라인(19) 및 쵸크 장치(20)를 통해 베어링 하우징(5)으로 부터 공기가 충전되는 한편, 오일 공급부(8)는 체크 밸브(14)에 의해 폐쇄되어 윤활 오일(22)이 역류하는 것이 방지된다. 따라서, 비상 오일탱크(7)내의 윤활 오일(22)이 소모될 때까지, 배기가스 터보차져(1)의 베어링 지점에의 공급은 계속 이루어진다. 이러한 시간중에, 배기가스 터보차져(1)가 정지되거나 또는 윤활 오일의 정상적인 공급이 재개될 수 있을 것이다. 그러나, 윤활 오일(22)의 부족으로 인한 배기가스 터보차져(1)의 손상은 고려하지 않고 있다.
본 발명의 제 1 실시예에서는, 전술한 종래 기술의 구성과 달리, 오일 공급부(8)가 베어링 하우징(5) 외부에 배치되지 않고 베어링 하우징(5) 내부에 배치되고, 샤프트 축(3) 아래쪽의 공급 라인(9)에 연결된다. 이러한 목적을 위해, 최종 베어링 하우징(5)을 드릴 가공하여 대응 통로(23)를 형성한다. 오일 공급부(8)는 베어링 하우징(5)으로 오일을 유입하는 오일 유입부(24)를 구비하고, 그 오일 유입부(24)는 샤프트 축(3)의 아래쪽에 위치하고, 그 오일 유입부(24)에는 공급 라인(9)이 연결된다. 이러한 경우에, 오일 유입부(24)는 베어링 하우징(5)의 최하부에 형성된 오일 회수부(16)의 바로 위에 배치된다(도 2 참조).
라인 경로의 다른 설계 및 기능은 전술한 종래 기술과 실질적으로 동일하다. 베어링 하우징(5)과 일체인 오일 공급부(8)로 인해, 배기가스 터보차져(1)의 바로 바깥쪽 영역에 오일 공급부(8)를 위한 설치공간이 전혀 필요치 않게 되어, 오일 공급부(8)를 지지할 필요가 없고, 배기가스 터보차져(1)의 절연층(도시 안함)을 중간에서 절단(interrupt)할 필요가 없다.
본 발명의 제 2 실시예에서, 제 1 오일 공급부(8)에 추가하여 제 2 오일 공급부(8')가 베어링 하우징(5)내에 배치된다. 각각의 오일 공급부(8,8')용 체크 밸브(14,14')가 비상 오일탱크(7)의 영역에서 각 오일 공급부(8,8')에 고정된다. 양 오일 공급부(8,8')는 베어링 하우징(5)과 일체로 주조된 적절한 형상의 파이프(25)로 구성된다. 유사하게, 제 2 오일 공급부(8')는 비상 오일탱크(7)에 연결되고, 제 2 오일 유입부(24')를 구비한다(도 3 참조).
이러한 조립체에서, 오일 공급부(8,8') 중 하나는 배기가스 터보차져(1)의 샤프트(2)의 일측에 배치된다. 제 2 오일 회수부(16')는 베어링 하우징(5)의 최하부에 배치된다. 제 2 오일 유입부(24')는 제 2 오일 회수부(16')의 바로 위에 정렬된다. 비상 오일탱크(7)는 제 2 오일 공급부(8') 및 그 공급부에 연접하는 공급 라인(9)을 통해서만 내연 기관(6)의 윤활 오일 저장부(10)에 연결된다. 따라서, 제 1 실시예의 경우 보다 큰 덮개(18')가 형성되고, 그 덮개(18')는 제 1 오일 회수부(16) 및 제 1 오일 유입부(24) 모두를 폐쇄한다.
제 1 실시예와 실질적으로 동일한 방법으로 오일이 베어링(4)에 공급되고, 내연 기관(6)의 윤활 오일 저장부(10)에 연결되지 않은 오일 공급부(8)는 체크 밸브(14)에 의해 비상 오일탱크(7)와 차단된다. 내연 기관(6)의 윤활 오일 저장부(10)가 실제 연결 조건에 의해 베어링 하우징(5)의 타측에 연결되어야 하고 덮개(18')가 제 2 오일 회수부(16') 및 제 2 오일 유입부(24')를 폐쇄하도록 배치되어야 할 때, 제 1 오일 공급부(8) 및 제 1 오일 유입부(24)를 통해 오일 공급이 이루어진다. 이러한 경우에(도시 안함), 베어링(4)으로 부터 흘러나오는 윤활 오일(22)은 제 1 오일 회수부(16)를 통해 윤활 오일 저장부(10)로 되돌아 간다.
오일 공급부(8,8')는 모두 제 1 실시예에 도시한 오일 공급부(8)와 같이 베어링 하우징(5)내를 드릴가공하여 형성할 수 있다. 이와 달리, 제 1 실시예의 오일 공급부(8)를 베어링 하우징(5)내에 일체로 주조한 파이프로 구성할 수도 있다. 이와 마찬가지로, 비상 오일 탱크를 주유동로에 배치하지 않고 제 2 유동로(도시 안함)에 배치할 수도 있다.
이상에서 기술한 바와 같이, 본 발명에 따라, 배기가스 터보차져의 베어링 하우징에 배치되고 단순하고 저렴한 윤활 오일 공급 조립체를 구비한 비상 오일탱크를 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 비상 오일 탱크를 구비한 배기가스 터보차져로서, 상기 비상 오일 탱크는 배기가스 터보차져(1)의 샤프트 축(3) 위쪽에서 배기가스 터보차져(1)의 베어링 하우징(5)내에 배치되고 공급 라인(9)을 통해 배기가스 터보차져(1) 외측에 위치하는 윤활 오일 저장부(10)에 연결되며, 상기 공급 라인(9)과 비상 오일 탱크(7) 사이에는 오일 공급부(8)가 형성되는 배기가스 터보차져에 있어서,
    상기 오일 공급부(8)는 베어링 하우징(5) 내부에 배치되고 샤프트 축(3) 아래쪽에서 공급 라인(9)에 연결되는 것을 특징으로 하는 비상 오일 탱크를 구비한 배기 가스 터보차져.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공급 라인(9)과 오일 공급부(8)는 베어링 하우징(5)내에 배치된 오일 유입부(24)를 통해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 비상 오일 탱크를 구비한 배기 가스 터보차져.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 베어링 하우징(5)의 최하부에 오일 회수부(16)가 형성되고, 상기 오일 유입부(24)는 상기 오일 회수부(16)의 바로 위쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 비상 오일 탱크를 구비한 배기 가스 터보차져.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 오일 공급부(8)는 베어링 하우징(5)내에 일체로 주 조된 파이프(25) 또는 그 베어링 하우징(5)내에 드릴 가공된 통로(23)로 구성되는 것을 특징으로 하는 비상 오일 탱크를 구비한 배기 가스 터보차져.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 비상 오일 탱크(7)가 2개의 오일 공급부(8,8') 중 하나를 통해 공급라인(9)에만 항상 연결되지만, 제 2 오일 공급부(8')는 베어링 하우징(5)내에 배치되고, 비상 오일 탱크(7)에 연결되며, 제 2 오일 유입부(24')를 포함하는 것을 특징으로 하는 비상 오일 탱크를 구비한 배기 가스 터보차져.
  6. 제 5 항에 있어서, 오일 공급부(8,8') 중 하나는 배기가스 터보차져(1)의 샤프트(2)의 일측에 배치되고, 제 2 오일 회수부(16')는 베어링 하우징(5)의 최하부에 형성되며, 제 2 오일 유입부(24')는 상기 제 2 오일 회수부(16') 바로 위쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 비상 오일 탱크를 구비한 배기 가스 터보차져.
  7. 제 6 항에 있어서, 각 오일 공급부(8,8')상에 또는 그 내부에 체크 밸브(14,14')가 배치되는 것을 특징으로 하는 비상 오일 탱크를 구비한 배기 가스 터보차져.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기가스 터보차져(1) 외측에 배치된 윤활 오일 저장부(10)로서, 상기 배기가스 터보차져(1)에 연결된 내연 기관(6)의 기름통이 설치된 것을 특징으로 하는 비상 오일 탱크를 구비한 배기 가스 터보차져.
KR1020000029276A 1999-06-05 2000-05-30 비상 오일탱크를 구비한 배기가스 터보차져 KR100641621B1 (ko)

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