KR101131988B1

KR101131988B1 - 가변형상터빈

Info

Publication number: KR101131988B1
Application number: KR1020030081113A
Authority: KR
Inventors: 파커존
Original assignee: 홀셋 엔지니어링 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2012-03-30
Also published as: KR20040044142A; JP2004169703A; CN100379956C; CN1508410A; EP1435434B1; EP1435434A2; JP4354257B2; GB0226943D0; DE60322502D1; EP1435434A3

Abstract

본 발명에 따른 가변형상터빈은 이동가능한 벽면 부재 및 터빈 하우징의 대향 벽면 사이에서 형성되는 환형의 흡기부 통로를 포함한다. 상기 이동가능한 벽면 부재는 상기 하우징 내에 제공되며 환형의 내 외측 표면을 구비하는 환형 공동 내에 장착된다. 환형의 실부재(seal)가 상기 이동가능한 벽면부재 및 상기 공동의 인접한 내측 또는 환형 외측 표면 사이에 배치된다. 하나 이상의 흡기부 우회(bypass) 통로가 상기 환형의 플랜지 또는 인접한 공동 표면에 구비되어 상기 환형 실부재 및 우회 통로가 이동성 벽면 부재가 움직이듯이 서로 상대적으로 축 방향으로 이동된다. 상기 환형 실부재 및 각 우회 통로는 환형 벽면 부재가 상기 하우징의 대향하는 벽면에 접근하도록 위치되어, 각 우회 통로가 터빈 휠로 상기 공동을 통해 배기 가스가 흐르도록 함으로써 환형의 흡기부 통로를 우회 하게 한다.

우회 통로(bypass), 터보차저, 터빈 휠, 노즐 링(nozzle ring), 실 링(seal ring)

Description

가변형상터빈{Variable geometry turbine}

도1은 종래 기술에 따른 터보차저를 도시한 단면도.

도2a 및 도2b는 본 발명에 따라 도1의 터보차저를 변형한 것을 도시한 단면도.

도3a 및 도3b는 본 발명의 제2실시예를 도시한 단면도.

도4a 및 도4b는 본 발명에 따른 제3실시예를 개략적으로 도시한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명

4 : 흡기부 챔버 6 : 흡기부 통로

8 : 노즐 링 10 : 베인

12 : 터빈 휠 20, 21 : 플랜지

22, 33 : 공동 26, 36 : 실 링

28 : 엑츄에이터 32 : 홀

34 : 슈라우드 플레이트 35 : 압력 균형 홀

본 발명은 가변 형상 터빈에 관한 것으로서, 특히, 한정되지는 않지만, 내연 기관 엔진의 터보차저 터빈에 관한 것이다.

터보차저는 내연기관 엔진의 흡기부로 대기압 보다 높은 압력(부스트 압력 : boost pressure)의 공기를 공급하는 장치로 잘 알려져 있다. 종래의 기본적인 터보차저는 배기가스에 의해 구동되는 터빈 하우징 내의 회전 샤프트에 장착되는 터빈휠을 포함한다. 터빈 휠이 회전하여 상기 회전 샤프트 타단부의 압축기 하우징 내에 장착되는 압축기 휠을 회전시킨다. 상기 압축기 휠은 압축 공기를 엔진의 흡기 매니폴드(manifold)에 공급한다. 상기 터보차저의 샤프트는 통상적으로 적절한 윤활 시스템(lubricating system)을 포함하고, 터빈과 압축기 휠 하우징 사이에서 연결되는 중앙 베어링 내에 위치되는 저널(journal) 스러스트 베어링에 의해 지지된다.

공지된 종래의 터보차저에서는, 터빈 단(stage)은 터빈 휠이 내부에 장착되는 터빈 챔버, 상기 터빈 챔버를 둘러싸며 배열되는 마주보는 환형의 벽면들 사이에 형성되는 환형의 흡기 통로, 상기 흡기 통로 주위에 배열되는 흡기부 및 상기 터빈 챔버로부터 연장되는 배기통로를 포함한다. 상기 통로들 및 챔버들은 연통되어 흡기부 챔버로 유입되는 압축된 배기가스가 흡기부 통로를 경유하여 터빈을 지나 배출구 통로로 흘러가고, 터빈 휠이 회전한다. 또한, 흡기부 통로에 노즐 베인 이라 불리는 베인을 제공하여, 흡기부 통로를 통해 터빈 휠의 회전 방향으로 가스가 흐르는 것을 방지함으로써, 터빈 성능을 향상시키는 것도 공지되어 있다.

터빈은 고정형상 또는 가변형상 타입으로 이루어질 수 있다. 가변형상터빈은 흡기부 통로의 크기가 질량 유량율(mass flow rate)의 범위에 따른 가스 유동 속도를 최적화하도록 가변될 수 있어서 터빈의 출력이 엔진의 요구에 따라 적절히 가변될 수 있다는 점에서 고정형상터빈과 구별된다. 예를 들면, 터빈에 공급되는 배기 가스의 부피가 상대적으로 적은 경우, 환형의 흡기부 통로의 크기를 감소시킴으로써, 효과적인 터빈 구동을 위한 수준으로 터빈휠에 도달하는 가스의 속도가 유지된다.

공지된 가변형상터빈의 한 형태에서는, 일반적으로 축방향으로 이동가능한 벽면부재에 의해 노즐 링이라고 불리는 흡기부 통로의 일측벽이 형성된다. 상기 흡기부 통로의 대향 벽면에 대한 상대적인 노즐링의 위치가 흡기부 통로의 축방향 폭을 제어하도록 조절된다. 따라서, 예를들면, 터빈을 통한 가스 유량이 감소되면 흡기부 통로의 너비 또한 감소되어 가스 속도를 유지하고 터빈 출력을 최적화시킨다. 이러한 노즐링은 기본적으로 방사상으로 연장되는 벽면과 축방향 내외측으로 연장되는 환형의 플랜지를 포함한다. 상기 환형의 플랜지는 노즐 링의 축 방향 이동을 수용하며, 터빈 하우징 내에 형성되는 환형의 공동(실제로 베어링 하우징에 의해 제공되는 하우징의 일 부분)으로 연장된다.

상기 노즐 링에는, 흡기부 통로로 노즐 링의 이동을 수용하기 위한 흡기부 통로의 대향 벽면에 제공되는 슬롯을 통해 연장되는, 베인이 제공된다. 또한, 베인 들은 고정된 벽면으로부터 노즐 링에 제공된 슬롯을 통해 연장될 수 있다. 일반적으로 상기 노즐 링은 터빈 휠의 회전 축에 대해 평행하게 연장된 로드 상에 지지되며, 상기 로드를 축방향으로 배치시키는 액츄에이터에 의해 이동된다. 공압, 유압 및 전기 액츄에이터를 포함하고, 터보차저의 외측에 장착되며, 적절한 연결수단을 통해 가변형상시스템에 연결되는 가변형상터빈용 액츄에이터의 다양한 형태들이 공지되어 있다.

터보차저의 성능을 최적화 하기 위한 통상적인 가변형상 터빈의 제어외에도, 배기 브레이킹 기능(exhaust braking funtion)을 제공하기 위하여 터보차저를 최소화하는 설비들의 이점 또한 공지되어 있다. 다양한 형태의 배기 브레이크 시스템은 차량 엔진 시스템에 고정되며, 특히, 트럭과 같은 큰 파워를 갖는 차량에 사용되는 압축착화 엔진(compression ignition engine)(디젤엔진)에 사용된다. 통상적인 배기 브레이크 시스템은 실질적으로 작동할 때 엔진 배기를 막는(배기 라인이 엔진을 스톨(stall)시키는 동안 엔진을 완전히 막는) 엔진으로부터 배기 라인에 위치되는 밸브를 포함한다. 이는 차량 운행 열(vehicle drive train)을 통해 차량 휠에 전달되는 브레이크력을 제공하는 엔진의 회전을 감속시키는 배압을 발생시킨다. 배기 브레이크는 차량 휠에 작용하는 통상적인 마찰 브레이크의 효과를 강화시키는데 사용될 수 있고, 어떤 환경에서는 휠 브레이킹 시스템에 독립적으로 사용될 수 있는데, 예를 들면, 차량의 내리막 주행을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 배기 브레이크에는 브레이크가 엔진 스로틀이 닫히면(즉, 운전자가 스로틀 페달에서 발을 떼는 경우) 자동적으로 작동되도록 설정되어 있고, 다른 브레이크들은 별도의 브레이크 페달을 누르는 것과 같이, 배기 브레이크가 드라이버의 수동 조작을 요구한다. 배기 브레이크 밸브는 일반적으로 브레이크 효과를 조절하도록 제어가능하며, 예를 들면 차량의 일정 속도를 유지할 수 있도록 제어된다.

가변형상터빈에서는 별도의 브레이크 밸브를 제공할 필요가 없다. 또한, 터빈 흡기부 통로가 브레이크가 필요한 경우 최소 유동 면적으로 간단히 밀폐될 수 있다. 브레이크의 레벨은 노즐 링(또는 다른 가변형상메카니즘)의 축방향 위치를 적절히 제어하여 흡기부 통로의 크기를 제어함으로써 조절될 수 있다. 그러나 별도의 배기 브레이크 밸브를 제공할 필요를 제거하는 이점을 갖는 반면에, 배기 브레이크 모드에서 가변형상터빈의 작동을 관련시켜야 하는 문제점이 있다.

특히, 최근의 고효율 터빈에서, 흡기부 터빈이 최소 너비로 감소되더라도, 상대적으로 높은 공기 유동이 엔진에 공급된다. 이는 흡기부 통로가 너무 많이 닫히는 경우, 엔진 실린더 압력이 허용치에 도달하거나 넘어서는 것을 초래한다. 따라서, 실제적으로 흡기부 통로가 브레이크 모드에서 닫힐 수 있는 정도의 제한이 있으며, 종래의 가변형상터빈의 제어에 의해 제공될 수 있는 효율적이 브레이크력을 제한할 수 있다.

본 발명은 상기의 제반 문제점을 미연에 방지하거나, 완화시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 터빈 축에 대해 회전하기 위해 하우징 내에 지지되는 터빈 휠과 상기 터빈 휠을 향하여 방사상 내측으로 연장되는 환형 흡기부 통로를 포함하되, 상기 환형의 흡기부 통로는 이동가능한 벽면 부재의 방사상 벽면과 하우징의 대향 벽면 사이에서 형성되고, 상기 이동가능한 벽면부재는 하우징 내측에 제공되며 내 외측 환형면을 구비한 환형 공동 내에 장착되며, 상기 벽면 부재는 상기 축방향의 제2위치가 제1위치보다 상기 하우징의 대향 벽면에 더 가까운 제1 및 제2위치에서 흡기부 통로의 너비를 가변시키기 위하여 축방향으로 이동가능하게 형성되고, 상기 이동 가능한 벽면 부재는 상기 공동으로 상기 하우징의 대향 벽면에서 멀어지는 방향으로 환형 벽면으로부터 축방향으로 연장되는 환형의 제1플랜지를 구비하며; 상기 환형의 제1플랜지 및 인접한 공동의 내측 또는 외측의 환형면 사이에 배치되는 환형의 제1실부재를 포함하되, 상기 환형의 제1실부재는 상기 환형의 제1플랜지 또는 인접한 공동의 환형면 중 하나에 장착되며;

하나 또는 그 이상의 흡기부 우회 통로가 상기 환형의 제1플랜지 및 인접한 공동 표면의 타측에 제공되어, 이동가능한 벽면부재가 상기 제1 및 제2위치 사이에서 이동하는 것과 같이, 상기 환형의 제1실부재 및 우회 통로가 서로 상대적으로 축방향으로 이동하고;

상기 환형의 제1실부재 및 우회 통로들은 축방향으로 위치되어, 상기 제1위치의 환형 벽면부재에 의해 상기 실부재가 공동을 통한 배기가스 유동을 막지만, 상기 제2위치의 이동가능한 벽면부재에 의해 우회 통로들이 상기 공동을 통해 배기 가스가 터빈휠로 유동하게 함으로써 환형 흡기부를 우회 할 수 있는 가변형상 터빈을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도1을 참고하면, 도1은 미국 특허 제5,044,880호에 제안된 공지된 터보차저를 도시한 것이다. 상기 터보차저는 터빈 단(1) 및 압축기 단(2)을 포함한다. 상기 터빈 단(1)은 내연기관 엔진(미도시)으로부터 배기가스가 공급되는 볼루트(volute) 또는 흡기부 챔버(4)를 형성하는 터빈 하우징(3)을 포함하는 가변형상터빈이다. 상기 배기가스는 노즐링이라 언급한 이동가능한 환형부재(8)의 방사상 벽면(7)에 의해 일측이 형성되고 하우징(3)의 대향하는 방사상 벽면(9)에 의해 타측이 형성되는 환형의 흡기부 통로(6)를 경유하여, 흡기부 챔버(4)로부터 배출구 통로(5)로 흐른다. 노즐 베인(10)의 배열은 상기 노즐링(8)에서 지지 핀(12)에 장착된 베인지지링(11)으로 부터 흡기부 통로(6)를 가로지르는 슬롯을 통해 연장된다. 상기 배열은 상기 베인(10)이 상기 흡기부 통로(6)를 가로지르는 것이 노즐링(8)을 독립적으로 제어할 수 있을 정도로 형성되며, 여기서 상세히 설명하지는 않는다.

상기 흡기부 챔버(4)에서 배출구 통로(5)로의 가스 유동은 터빈 하우징(2)을 압축기 하우징(17)과 연결하는 베어링 하우징(16) 내에 위치되는 베어링 어셈블리(15)에서 회전하는 터보차저 샤프트(14)를 통해 결과적으로 압축기 휠(13)을 구동시키는 터빈 휠(12)을 통과한다. 압축기 휠(13)의 회전은 압축기 흡기부(8)를 통해 공기를 유입시키고, 배기 볼루트(19)를 통해 엔진(미도시)의 흡기부로 압축된 공기가 유입되게 한다. 베어링 하우징 또한 오일 공급부 및 실(seal) 배열을 수용하지만, 그 세부 구성은 본 발명을 이해하는데 필요하지 않다.

상기 노즐 링(8)은 방사상 벽면(7)을 형성하는 방사상으로 연장된 환형부 및 터빈 하우징(3)에 제공되는 환형 공동(22) 내로 각각 축방향의 내측 또는 외측으로 연장되는 환형 플랜지(20, 21)를 포함한다. 도면에 도시된 터빈 구조에서, 상기 공동(22)의 대부분은 사실상 베어링 하우징(16)에 의해 형성된다. -이것은 단순히 본 실시예가 적용되는 특정 터보차저 구조에 의한 것이며, 터빈 하우징과 베어링 하우징 사이에서 이러한 방식으로 제조되는 것으로 한정하려는 목적은 아니다.- 상기 공동(22)은 방사상 내측 및 외측의 표면(24, 25)들 사이에서 형성되는 방사상으로 연장되는 환형의 개구(23)를 구비한다. 실 링(26)은 외측 환형 표면(25)에 제공되는 환형의 홀에 위치되며, 터빈을 통해 흐르는 배기 가스가 흡기부 통로(6)보다 공동(22)을 경유하여 더 많이 흐르는 것을 방지하기 위하여 노즐링(8)의 외측 환형 플랜지(21)를 지지한다.

유압으로 작동되는 액츄에이터(27)는 연결 플레이트(31)를 통해 노즐 링(8)을 지지하는 축방향으로 연장되는 가이드 로드(30)(도면에는 하나만 표시)를 차례로 결합시키는 스터럽(stirrup)부재(29)에 연결되는 액츄에이터 출력축(28)을 통해 노즐 링(8)의 위치를 제어하도록 작동한다. 따라서, 액츄에이터(27)의 적절한 제어를 통해, 가이드 로드의 축방향 위치 및 이에 따른 노즐 링(8)의 위치를 제어할 수 있다. 도1은 흡기부 통로(6)가 최대 너비인 노즐 링이 완전 개방된 위치를 도시한 것이다.

전술한 바와 같이, 도1에 도시된 바와 같은 가변형상터빈은 브레이크력이 필 요한 경우 너비를 최소화하여 흡기부 통로(6)을 닫음으로써 배기 브레이크로서의 기능을 수행할 수 있다. 그러나, 또한, 전술한 바와 같이, 이러한 배열에 의해, 배기 브레이크 상태 하의 흡기부 통로의 최소 너비는 과도하게 높은 엔진 실린더 압력을 피하는 것을 요구하기 때문에, 제한적이다.

도2a 및 도2b는 본 발명에 따른 도1의 터보차저를 변형한 것을 도시한 것이다. 본 발명을 이해하기 위하여 설명이 필요한 터빈의 부품들 만이, 완전 개방 및 완전 밀폐 위치인 경우의 노즐 링을 각각 나타내는 터보차저 노즐링/흡기부통로의 일부를 확대한 도2a 및 도2b에 도시되었다. 상기 노즐 링(8)은 방사상 외측 플랜지(21)를 통해 제공되는 홀(32)의 배열을 둘레에 제공함으로써 변형된다. 상기 홀(32)을 위치시키는 것은 이들이, 노즐 링(8)이 밀폐 위치에 다가올 때, 상기 홀(32)이 실부재(26)을 지나는 점(도2b)을 제외하고는, 흡기부 통로(6)로부터 떨어진 실 링(26)의 측면에 놓이게 된다(도2a). 이는 흡기부 통로(6)를 통하는 것 보다는, 상기 흡기부 챔버(4)로부터 공동(22)을 경유하여 터빈 휠(12)에 이르도록 하는 배기 가스의 우회 경로를 개방한다. 상기 흡기부 통로(6) 및 노즐 베인(10)을 우회하는 배기 가스 유동은, 베인(10)에 의해 접선 방향으로 휘어지기 때문에 특히, 흡기부 통로를 통한 배기 가스 유동보다 적은 일(work)을 한다. 달리 말하면, 홀(32)이 흡기부 통로(6)와 연통되자마자, 터보차저의 효율이 즉시 감소하게 되고, 이와 동시에, 엔진 실린더 압력의 강하와 함께, 유출 압력(boost pressure)이 강하한다.

따라서, 본 발명에서 흡기부 우회경로의 제공에 의해, 홀(32)이 정상적인 상 태하에서는 터보차저의 효율에 어떠한 영향도 미치지 않지만, 터빈이 엔진 브레이크 모드에서 작동하는 경우에는 흡기부 통로가 최소너비로 감소되고, 홀(32)이 엔진 실린더를 압축하지 않는 종래기술에서 가능한 것 보다 흡기부 통로의 크기를 더 많이 감소시킨다. 따라서, 이것은 엔진브레이크 성능을 향상시킨다.

홀(32)의 개수,크기, 형상 및 위치를 적절히 선택함으로써, 터보차저의 효율 감소 영향이 미리 설정될 수 있다.

도3a 및 도3b는 본 발명의 제2실시예를 도시한 것이다. 도2a 및 도2b에서와 같이, 터빈의 노즐링/흡기부통로의 세부구성 일부만이 도시되었다. 적절한 경우, 동일한 도면 번호가 도1 및 도2에 사용된 것과 같이 도3a 및 도3b에 사용되었다. 도3a 및 도3b는 도1의 터빈과 몇몇 관점에서 구별되는 통상적인 터빈이 아닌경우, 본 발명이 적용된 것을 도시한 것이다. 우선, 노즐 베인(10)이 노즐링(8)에 장착되고, 노즐 링(8)의 방사상 벽면에서 함께 흡기부 통로의 벽면을 형성하는 슈라우드 플레이트(shroud plate)(34)에 제공된 각각의 슬롯들을 경유하여 상기 흡기부 통로(6)를 가로지르며 공동(33)으로 연장된다. 이는 공지된 배열이다.

다음으로, 유럽 특허 제0 654 587호에 공개된 바에 따르면, 압력 균형 홀(35)이 노즐 링(8)의 방사상 벽면(7)을 통해 제공되며, 환형의 내측 플랜지(20)가 하우징(3)의 방사상 내측 환형부(24)에 제공된 환형 홀에 위치되는 각각의 실 링(36)에 의해 하우징(3)에 대해 밀봉(seal)된다. 홀(35)의 제공은 공동(22) 내부의 압력이 흡기부 통로(6)를 통한 배기 가스 유동에 의해 노즐 링(8)의 방사상 벽면(7)에 적용되는 정압과 동일하게 해준다. 이것은, 특히, 상기 흡기부 통로(6)가 최소 너비로 감소되는 것과 같이, 상기 노즐 링(8) 위치 제어의 정밀성을 향상시키면서 노즐 링에 걸리는 하중을 감소시킨다.

방사상 내측 실 링(36)의 제공에 의해, 본 발명을 적용하는 것은, 상기 노즐 링(8)의 환형의 내측 플랜지(20)에 가스 우회 통로(32a)를 제공할 필요가 있다. 상기 통로(32a)는 실 링(26)에 대해 대응하게 위치되어, 이들이 실 링(26)의 흡기부 통로측과 연통되도록 개방되면, 이와 동시에, 전술한 도2a 및 도2b의 실시예와 동일한 효과를 얻으면서 상기 환형의 외측플랜지(21)의 통로(32b)는 공동(22)을 통해 우회 유동 통로를 제공한다.

그러나, 외측 통로(32b)는 내부 통로(32a)와 연결되는 우회 유동 경로를 제공하기 위한 압력 균형 홀(32)에 의해 생략될 수 있다.

또한, 하우징에 제공되어 위치하는 홀들 보다는 노즐 링에 제공되어 위치하는 홀 내에 내측 및/또는 외측 실 링을 위치시킴으로써 하우징에 대해 노즐 링을 밀봉하는 것이 공지되어 있다. 이러한 경우에, 실 링은 노즐 링과 함께 이동한다. 상세히 말하면, 도4a 및 도4b는 본 발명에 따라 변형된 유럽 특허 제 0 654 587호(전술하)에 제안된 터빈의 노즐링/흡기부통로 일부를 도시한 것이다. 적절한 경우에, 이전에 사용된 것과 동일한 도면 번호들이 도4a 및 도4b에 사용되었다. 도3a 및 도3b의 터빈 배열에서 처럼, 상기 노즐 베인(10)은 노즐 링(8)에 의해 지지되고, 슈라우드 플레이트(34)를 통해 공동(33)으로 흡기부 통로(6)를 가로질러 연장된다. 압력 균형 홀(35)들이 노즐 링(8)의 방사상 벽면(7)을 통해 제공되어, 내측 및 외측 실 링(26, 37)에 의해 상기 공동(22) 각각을 밀봉한다. 그러나, 상기 실 링(26)이 하우징(3)에 제공되는 홈 내에 위치되는 경우, 방사상 외측 실 링(37)은 노즐 링(8)의 환형 외측 플랜지(21) 내에 제공되는 홈(38) 내에 위치됨으로써 노즐 링의 이동과 같이 이동한다. 본 발명에 따르면, 상기 노즐 링(8)의 환형 내측 플랜지(20)에는, 노즐 링이 이동하여 흡기부 통로(6)를 최소로(도4b에 도시) 밀폐하는 것처럼, 실 링(26)을 지나는 흡기부 우회 홀(32)이 제공된다. 그러나, 외측 흡기부 우회 경로는 노즐 링을 통하는 홀에 의해 제공되는 것이 아니라, 공동(22)의 개구(23) 외측 환형부(25) 둘레에 형성된 원주의 홈 배열(39)에 의해 제공된다. 도4a에 도시된 바와 같이, 정상적인 작동 상태에서, 상기 실 링(37)은 노즐 링(8) 주위에서 공동(22)을 통하는 배기 가스의 통로를 막으면서 홈(39)의 내측에 배치된다. 그러나, 도4b에 도시된 바와 같이 상기 흡기부 통로(6)를 최소화 하도록 노즐 링이 이동하는 경우, 상기 실 링(37)은 상기 상기 홈(39)과 축이 정렬되도록 이동함으로써, 상기 공동(22)을 통해 노즐 링(8)의 환형의 내측 플랜지에 제공된 흡기부 우회 홀(32)을 경유하여 터빈 휠로 가스가 흘러갈 수 있게 하는 실 링(37) 주위의 우회 경로를 제공한다. 설명하지 않은 홈들(39)은 상기 홀(32)과 직접적으로 효과가 동일하며, 동작에 있어서, 본 발명의 본 실시예는 전술한 본 발명의 다른 실시예들과 실질적으로 동일한 방식으로 기능한다.

전술한 본 발명의 실시예의 변형이 만들어질 수 있다. 예를 들면, 도8에 예시적으로 설명된 것처럼 단지 하나의 실 링만을 필요로하고, 이것이 노즐 링에 위치된다면, 노즐 링의 내측 플랜지에 홀(32)을 제공할 필요가 없다. 유사하게, 내측 및 외측 실링이 모두 하우징에 위치된다면, 노즐 링을 통과하는 우회 홀 대신에 하우징의 내측 및 외측 환형 부 모두에 우회 홀을 제공할 필요가 있을 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 감속시 흡기부 통로의 너비를 최소활 할 수 있으며, 우회 유량에 의해 실린더의 압력을 감소시킬 수 있으므로, 효율적으로 배기 브레이크 모드를 작동시키면서도 노즐 링에 무리가 가지 않도록 할 수 있는 효과가 있다.

Claims

터빈 축에 대해 회전하기 위해 하우징 내에 지지되는 터빈 휠과 상기 터빈 휠을 향하여 방사상 내측으로 연장되는 환형 흡기부 통로를 포함하되,

상기 환형의 흡기부 통로는 이동가능한 벽면 부재의 방사상 벽면과 하우징의 대향 벽면 사이에서 형성되며, 상기 이동가능한 벽면부재는 하우징 내측에 제공되며 내 외측 환형면을 구비한 환형 공동 내에 장착되며, 상기 벽면 부재는 축방향의 제2위치가 제1위치보다 상기 하우징의 대향 벽면에 더 가까운 제1 및 제2위치에서 흡기부 통로의 너비를 가변시키기 위하여 축방향으로 이동가능하게 형성되고, 상기 이동 가능한 벽면 부재는 상기 공동으로 상기 하우징의 대향 벽면에서 멀어지는 방향으로 환형 벽면으로부터 축방향으로 연장되는 환형의 제1플랜지를 구비하며,

상기 환형의 제1플랜지 및 인접한 공동의 내측 또는 외측의 환형면 사이에 배치되는 환형의 제1실부재를 포함하되,

상기 환형의 제1실부재는 상기 환형의 제1플랜지 또는 인접한 공동의 환형면 중 하나에 장착되며;

하나 또는 그 이상의 우회 통로가 상기 환형의 제1플랜지 및 인접한 환형의 공동(cavity) 표면의 타측에 제공되어, 이동가능한 벽면부재가 상기 제1 및 제2위치 사이에서 이동하는 것과 같이, 상기 환형의 제1실부재 및 우회 통로가 서로 상대적으로 축방향으로 이동하고;

상기 환형의 제1실부재 및 우회 통로들은 축방향으로 위치되어, 상기 제1위치의 환형 벽면부재에 의해 상기 실부재가 공동을 통한 배기가스 유동을 막지만, 상기 제2위치의 이동가능한 벽면부재에 의해 우회 통로들이 상기 공동을 통해 배기 가스가 터빈휠로 유동하게 함으로써 환형 흡기부를 우회 할 수 있는

가변형상터빈.
제1항에 있어서,

상기 환형의 실부재는 상기 공동의 환형 표면에 장착되며;

각 우회 통로는 상기 이동가능한 벽면 부재의 환형의 제1플랜지를 통하는 홀을 포함하는

가변형상터빈.
제2항에 있어서,

상기 환형 실부재는 상기 공동의 환형 표면 내에 제공되는 환형의 홈 내에 위치되는

가변형상터빈.
제1항에 있어서,

상기 환형 실부재는 환형의 제1플랜지에 장착되고,

각 우회 통로는 상기 공동의 환형 표면에 인접하게 제공된 홈을 포함하는

가변형상터빈.
제4항에 있어서,

상기 환형의 실부재는 상기 환형의 제1플랜지의외측 표면에 제공되는 환형의 홈 내에 위치되는

가변형상터빈.
제1항에 있어서,

상기 환형의 제1플랜지는 이동가능한 벽면부재의 방사상 벽면의 최외측 방사상 둘레로부터 축방향으로 연장되고,

상기 환형의 제1실부재는 상기 환형의 제1플랜지 및 공동의 외측 표면 사이에 배치되는

가변형상터빈.
제6항에 있어서,

상기 이동가능한 벽면부재는 방사상 벽면의 최내측 방사상 둘레로부터 공동으로 축방향으로 연장되는 환형의 제2플랜지를 포함하고,

상기 공동의 환형 내측 표면 또는 제2환형 플랜지 중 하나에 환형의 제2실부재가 장착되며,

상기 상기 환형의 제2플랜지 및 내측 공동 표면중 나머지에 하나 이상의 흡기부 우회 통로가 제공되는

가변형상터빈.
제1항 내지 제5항 중 어느 한항에 있어서,

상기 환형의 제1플랜지는 방사상 벽면의 최내측 방사상 둘레로부터 상기 공동으로 축방향으로 연장되고,

상기 환형의 제1실부재는 상기 환형의 제1플렌지와 공동의 내면 사이에 배치되는

가변형상터빈.
제1항에 있어서,

공동이 상기 흡기부 통로와 유체를 연통시키는 이동가능한 벽면 부재의 방사상 벽면을 통해 홀이 제공되고,

상기 홀은, 사용상 힘이 항싱 단일 축 방향으로 적용되는 이동 가능한 벽면 부재에 결과력이 작용하도록 배열되는

가변형상터빈.
제1항에 있어서,

상기 이동가능한 벽면부재가 상기 제2위치에 있는 경우, 흡기부 통로의 너비가 최소가 되는

가변형상터빈.
제1항에 있어서,

상기 이동가능한 벽면부재가 상기 제1위치 및 제1위치와 제2위치 중간의 제3위치 사이에 있는 경우, 각 실부재는 상기 우회 통로를 경유하여 상기 공동을 통해 가스가 흐르는 것을 방지하고,

상기 이동가능한 벽면부재가 상기 제3위치 및 제2위치 사이에 위치하는 경우, 상기 우회 통로는 상기 공동을 통해 가스가 흐르도록 하며,

상기 제3위치는 제1위치보다 제2위치에 가까운

가변형상터빈.
제11항에 있어서,

상기 제1위치 및 제3위치 사이의 위치는 터빈의 정상적인 고효율 작동모드와 관련되고,

상기 제3위치 및 제2위치 사이의 위치는 터빈의 배기 브레이크 작동 모드와 관련되는

가변형상터빈.
제1항에 있어서,

상기 각각의 환형 플랜지 또는 환형의 공동 표면 둘레로 배치되는 복수개의 우회 통로를 구비하는

가변형상터빈.
제1항에 있어서,

상기 흡기부 통로로 연장되는 노즐 베인을 포함하는

가변형상터빈.
제14항에 있어서,

상기 노즐 베인은 상기 노즐 링으로부터 연장되는

가변형상터빈.
제1항에 따른 가변형상터빈을 포함하는 터보차저.
제16항에 따른 터보차저를 포함하는 터보차저 내연기관엔진.
제17항에 따른 터보차저 내연기관엔진을 포함하되,

상기 제2위치에서 또는 제2위치에 인접한 환형의 벽면부제에 의한 터보차저 작동은 배기 브레이크 기능을 제공하는

차량.