KR101242427B1 - 터보 과급기 - Google Patents

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KR101242427B1
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스티브 돈 아놀드
글렌 에프. 탐슨
데이빗 에이. 칼타
크리스티안 엔. 둘락
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허니웰 인크.
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Abstract

다단 압축기(12) 및 그의 압축기 하우징 및 방법이 제공된다. 하우징은 제 1 및 제 2 스테이지(38a, 38b) 내에서 가스를 연속적으로 압축하기 위한 압축기 휠(16)을 수용하는 개구(18)를 형성한다. 제 1 및 제 2 스테이지 입구(40, 42)는 대체로 축방향으로 개구(18)에 유체식으로 연결되고, 제 1 및 제 2 스테이지 볼류트(46, 48)는 그 둘레에서 적어도 부분적으로 환형으로 연장되어 각각의 볼류트가 압축기 휠(16)로부터 대체로 반경방향 외측으로 흐르는 가스를 수용하도록 구성된다. 게다가, 제 1 및 제 2 통로(58a, 58b)는 제 1 스테이지 볼류트(46)를 제 2 스테이지 입구에 유체식으로 연결한다. 각각의 통로는 제 2 스테이지 볼류트(48)의 반경방향 외측으로 연장되고 제 1 스테이지 볼류트로부터 제 2 스테이지 볼류트에 축방향으로 반대로 연장되는 경로를 따라 제 1 스테이지 입구로부터 제 2 스테이지 입구(42)로 연장된다. 이에 따라, 가스는 휠(16)에 의해 압축된 제 1 스테이지 입구(40)를 통해 수용되어 제 1 스테이지 볼류트 및 통로를 거쳐 제 2 스테이지 입구로 순환된 다음 휠에 의해 다시 압축됨으로써 제 2 스테이지 볼류트로 전달될 수 있다.

Description

터보 과급기{MULTI-STAGE COMPRESSOR AND HOUSING THEREFOR}
본 발명은 일반적으로 다단 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 압축기의 스테이지를 통해 가스를 연속적으로 전달하여 멀티 스테이지에서 가스를 순차적으로 압축하기 위한 제 1 및 제 2 스테이지 볼류트를 갖는 2단 원심 또는 반경 흐름 압축기에 관한 것이다.
예컨대, 터보 과급기에서 사용되는 압축기는 일반적으로 하우징 내에 회전가능하게 장착되고 하우징의 내부면에 근접하게 반경방향 외측으로 연장되는 블레이드를 형성하는 압축기 휠을 구비한다. 하우징은 축방향으로 공기 또는 다른 가스를 수용하기 위한 입구를 형성하고, 환형의 디퓨저는 그로부터 반경방향으로 공기를 수용하도록 휠 둘레에 원주방향으로 연장된다. 디퓨저로부터 반경방향 외측에 배치된 볼류트는 디퓨저로부터의 공기를 수용하도록 구성된다. 작동시에, 공기는 압축기의 블레이드의 회전에 의해 압축되어 디퓨저를 통해 볼류트로 반경방향 외측으로 전달된다. 압축기 휠은 보통 고속으로 회전되어, 공기가 디퓨저로 고속으로 이동된 다음, 공기의 속도를 늦추고 공기의 정압을 증가시킨다. 디퓨저에 비해 비 교적 큰 체적을 제공하는 볼류트에 있어서, 공기의 속도는 더욱 감소되고 공기의 정압도 또한 증가된다.
순차적인 멀티 스테이지를 갖는 압축기의 경우, 공기는 제 1 스테이지에서 제 1 압력으로 압축된 다음, 제 2 스테이지에서 보다 높은 압력으로 압축된다. 예를 들면, 2000년 5월 16일자로 아놀드 등에 허여되고 본 출원의 양수인에게 양도된 미국 특허 제 6,062,028 호는 전체적인 공기 흐름 도관 구성을 갖는 연이은 반경 흐름 압축기 휠을 구비한 2단 압축기를 갖는 "저속 고압비 터보 과급기(Low Speed High Pressure Ratio Turbocharger)"를 개시하고 있다. 터보 과급기의 회전 속도는 감소될 수 있고/있거나 압축비는 단일 스테이지 장치에 비해 증가될 수 있다.
종래의 2단 압축기가 효율적이고 몇몇의 단일 스테이지 압축기에 비해 이점을 제공하고 있지만, 멀티 스테이지에서 순차적으로 가스를 압축하는데 이용될 수 있는 개선된 압축기에 대한 필요성이 계속 존재한다. 특히, 압축기는 제 1 스테이지의 출구로부터 제 2 스테이지의 입구로의 매끄러운 가스 흐름을 제공하는 한편, 제 1 스테이지를 나오는 가스의 소용돌이를 저감시키고/거나 제 2 스테이지를 나오는 가스와 제 1 스테이지로부터 제 2 스테이지로 유동하는 공기 사이의 열에너지의 전달을 저감시켜야 한다.
이에 본 발명을 일반적인 용어로 기술하는바, 반드시 축적이 이루어지지 않은 첨부된 도면을 참고할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 스테이지 압축기를 갖는 터보 과급기를 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 터보 과급기의 압축기 하우징을 도시한 입면도,
도 3은 도 2의 우측으로부터 본 바와 같은, 도 2의 압축기 하우징을 도시한 입면도,
도 4는 도 3의 우측으로부터 본 바와 같은, 도 2의 압축기 하우징을 도시한 입면도,
도 5는 도 2의 5-5선을 따라 본 바와 같은, 도 2의 압축기 하우징을 도시한 단면도,
도 6 및 도 7은 도 2의 압축기 하우징을 도시한 사시도,
도 8은 도 2의 압축기 하우징을 도시한 부분 절결도,
도 9 및 도 10은 도 2의 압축기 하우징의 유동 경로의 모델을 도시한 입면도,
도 11 및 도 12는 도 2의 압축기 하우징의 유동 경로의 모델을 도시한 사시도,
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기 하우징을 도시한 입면도,
도 14는 도 13의 압축기 하우징의 유동 경로의 모델을 도시한 입면도.
본 발명은 몇 가지의 실시예를 도시한 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하 게 기술될 것이다. 실제로, 본 발명은 다양한 형태로 실시될 것이고 개시된 실시예에 제한되는 것을 의도하지 않으며, 본 개시내용이 적용가능한 법적인 요건을 충족시키도록 이들 실시예들이 제공된다. 동일 참조부호는 동일 요소를 지칭한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 압축기(12)를 갖는 터보 과급기(10)를 도시하고 있다. 압축기(12)는 압축기 하우징(20)의 본체에 의해 형성된 공동 또는 개구(18) 내에 회전가능하게 장착된 압축기 휠(16)을 구비한다. 터보 과급기(10)는 터빈 하우징(24) 내에 배치된 터빈 휠(22)을 갖는 터빈(14)을 구비한다. 압축기 휠(16)은 그 사이에서 축방향으로 연장된 샤프트(26)에 의해 터빈 휠(22)에 연결된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 샤프트(26)는 압축기(12)와 터빈(14) 사이의 중앙 하우징(28) 내에 회전가능하게 장착되어, 중앙 하우징(28) 내의 베어링(30)에 의해 지지된다. 또한, 중앙 하우징(28)은 윤활 및 냉각용 오일의 흐름을 수용 및 순환시키기 위한 하나 이상의 통로(32)를 형성할 수 있다.
터보 과급기(10)는 내연 기관(도시하지 않음)의 배출 가스로부터 에너지를 추출하도록 구성된다. 특히, 터빈 휠(22)은 터빈 하우징(24)을 통한 배출 가스의 흐름에 의해 회전되어, 압축기 휠(16)이 압축기 하우징(20)을 통해 흐르는 공기를 압축하고 엔진(도시하지 않음)의 흡입구에 압축된 공기를 전달하도록 샤프트(26)를 회전시킬 수 있다. 터보 과급기(10)의 일 실시예가 도 1에 도시되어 있지만, 터보 과급기의 다른 구성이 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 압축기(12)는 다른 목적 그리고 터보 과급기 이외의 장치와관련하여 사용될 수 있는 다른 가스를 압축하는데 이용될 수 있다.
복수의 블레이드(34a, 34b)는 압축기 휠(16)로부터 반경방향 외측으로 연장되고, 블레이드(34a, 34b)는 압축기 휠(16)이 하우징(20)을 통해 공기 또는 다른 가스를 압축 및 전달하는데 이용될 수 있도록 하우징(20)의 윤곽의 내부면(36) 가까이로 연장된다. 보다 상세하게는, 압축기(12)는 제 1 스테이지(38a)에서의 제 1 압력 그리고 제 2 스테이지(38b)에서의 보다 높은 압력으로 공기 또는 다른 가스를 연속적으로 압축하기 위한 제 1 및 제 2 스테이지(38a, 38b)를 구비한다. 이로써, 압축기(12)는 일반적으로 종래의 단일 스테이지 압축기보다 높은 압력 및/또는 작동시의 보다 낮은 회전 속도를 성취할 수 있다.
압축기(12)는 제 1 및 제 2 압축 스테이지에 대응하는 제 1 및 제 2 휠과 같은 가스를 연속적으로 압축하기 위한 복수의 압축기 휠을 구비할 수 있고, 휠은 동일하거나 상이한 회전축을 따라 유사하거나 다른 구성으로 구성될 수 있다. 변형례로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 단일 압축기 휠(16)은 상이한 압축 스테이지에 대응하는 상이한 부분을 형성할 수 있다. 즉, 압축기 휠(16)은 압축기(12)의 제 1 스테이지(38a) 내에 배치된 제 1 조의 블레이드(34a)(이하, "제 1 스테이지 임펠러"로도 부름)와, 압축기(12)의 제 2 스테이지(38b) 내에 배치된 제 2 조의 블레이드(34b)(이하, "제 2 스테이지 임펠러"로도 부름)를 형성할 수 있다. 블레이드(34a, 34b)는 반경방향 외측으로 연장되고 압축기(12)의 축방향으로 배향된다. 특히, 제 1 조의 블레이드(34a)는 압축기 하우징(20)의 제 1 스테이지 입구(40)를 향해 제 1 축방향으로 배향되고, 제 2 조의 블레이드(34b)는 압축기 하우징(20)의 제 2 스테이지 입구(42)를 향해 반대방향인 제 2 축방향으로 배향된다.
도 1 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 압축기(12)의 제 1 및 제 2 스테이지(38a, 38b)는 제 1 스테이지 입구(40) 및 제 2 스테이지 입구(42)가 축방향 반대편으로 배향되는 연이은 구성을 형성한다. 즉, 압축기 휠(16)은 제 1 방향으로 제 2 스테이지 입구(40) 내로 그리고 대체로 반대의 동일선상의 방향으로 제 2 스테이지 입구(42) 내로 가스를 수용하도록 구성된다. 가스는 후술되는 바와 같이 압축기(12)의 제 1 스테이지(38a)로부터 제 2 스테이지(38b)로 순환된다. 그 후, 가스는 내연 기관 등의 입구를 향한 대체로 접선방향으로 연장될 수 있는 제 2 스테이지 출구(44)를 거쳐 제 2 스테이지(38b)로부터 배출될 수 있다.
도 5 및 도 8에 도시한 바와 같이, 압축기 하우징(20)은 압축기(12)의 제 1 및 제 2 스테이지(38a, 38b)에 대응하는 제 1 및 제 2 스테이지 볼류트(46, 48)를 형성한다. 볼류트(46, 48) 각각은 디퓨저(50, 52)를 거쳐 대체로 반경방향 외측으로 압축기 휠(16)의 블레이드(34a, 34b)의 각 조로부터 가스를 수용하도록 구성된다. 즉, 하우징(20)에 의해 형성된 제 1 스테이지 디퓨저(50)는 제 1 조의 블레이드(34a) 둘레에 원주방향으로 연장되고, 개구(18)를 제 1 스테이지 볼류트(46)에 유체식으로 연결한다.
마찬가지로, 하우징(20)에 의해 형성된 제 2 스테이지 디퓨저(52)는 제 2 조의 블레이드(34b) 둘레에 원주방향으로 연장되고, 개구(18)를 제 2 스테이지 볼류트(48)에 유체식으로 연결한다. 이에 따라, 압축기(12)의 각 스테이지(38a, 38b)는 대체로 축방향으로 가스를 수용하도록 구성되어, 각각의 디퓨저(50, 52)를 통해 대체로 반경방향 외측으로 그리고 각각의 볼류트(46,48) 내로 가스를 전달한다.
제 1 및 제 2 디퓨저(50, 52)는 배플(54) 또는 시일 플레이트(도 1)에 의해 분리된다. 배플(54)은 일반적으로 하우징(20)에 대해 정적으로 유지되도록 구성되어, 다른 경우에 있어서 배플(54)이 휠(16)과 함께 회전할 수 있지만 압축기 휠(16)은 배플(54)에 인접하게 회전한다. 모든 경우에 있어서, 시일(56)은 디퓨저(50, 52) 사이 또는 볼류트(46, 48) 사이에서 가스가 직접 유동하는 것을 방지하도록 배플(54)과 휠(16) 및/또는 하우징(20) 사이에 제공될 수 있다.
볼류트(46, 48)의 구성을 도 1, 도 2 및 도 7에서 참조하면, 제 1 스테이지 볼류트(46)는 제 1 및 제 2 세그먼트 또는 부분(46a, 46b)을 구비한다. 각각의 부분(46a, 46b)은 휠(16) 둘레에 약 180°로 연장되고, 2개의 통로(58a, 58b) 또는 도관 중 각각 하나에 의해 제 2 스테이지 입구(42)에 유체식으로 연결된다. 각각의 통로(58a, 58b)는 제 1 스테이지 볼류트(46)와 제 2 스테이지 입구(42) 사이에서 축방향으로 연장되고 제 2 스테이지 볼류트(48)의 반경방향 외측으로 통과한다.
제 1 및 제 2 스테이지 볼류트(46, 48) 및 통로(58a, 58b)의 구성은 도 9 내지 도 12에 도시되어 있고, 각각의 도면은 명확성을 위해 압축기를 통과하는 유동 경로의 일부에 의해 형성된 공간, 특히 볼류트(46, 48) 및 통로(58a, 58b)에 의해서만 형성된 공간을 실선으로 도시한다. 이와 관련하여, 용어 "볼류트(volute)", "통로(passage)" 및 "디퓨저(diffuser)"는 해당하는 구조뿐만 아니라 그러한 구조에 의해 형성되는 공백 또는 공간을 지칭하도록 사용된다. 도시한 바와 같이, 제 2 스테이지 볼류트(48)는 하우징(20)의 개구(18) 둘레에 실질적으로 연속으로 그리고 환형으로 연장될 수 있다. 일반적으로, 제 2 스테이지 볼류트(48)는 가스의 흐름방향으로 증가되는 단면적 치수를 형성한다. 제 2 스테이지 볼류트(48)로부터의 출구(44)는 제 2 스테이지 볼류트(48)로부터 대체로 접선방향 외측으로 연장될 수 있다. 마찬가지로, 제 2 스테이지 볼류트(46)는 환형 구성으로 연속적으로 연장될 수 있으며, 제 2 스테이지 볼류트(46)의 각 부분(46a, 46b)는 대략 180°로 연장된다. 제 1 스테이지 볼류트(46)의 각 부분(46a, 46b)은 가스의 흐름방향, 즉 제 2 스테이지 입구(42)로 연장되는 통로(58a, 58b) 중 각각의 하나를 향해 증가하는 단면적 치수를 가질 수도 있다. 이에 따라, 가스의 속도는 볼류트(46, 48) 내에서 감소될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제 2 스테이지 볼류트(48)는 일반적으로 제 1 스테이지 볼류트(46)와 제 2 스테이지 입구(42) 사이에서 축방향으로 배치되고, 각각의 통로(58a, 58b)는 제 1 스테이지 볼류트(46)를 제 2 스테이지 입구(42)에 연결하도록 제 2 스테이지 볼류트(48)를 지나 축방향으로 연장된다. 이와 관련하여, 각각의 통로(58a, 58b)는 제 1 스테이지 볼류트(46)로부터 제 2 스테이지 볼류트(48)의 반경방향 외측의 위치로 그리고 제 2 스테이지 볼류트(48)의 반경방향 외측의 위치로부터 제 2 스테이지 입구(42)로 연장될 수 있다. 일반적으로, 통로(58a, 58b)는 제 1 스테이지 볼류트(46)의 부분 각각으로부터 실질적으로 접선방향으로 연장되지만, 통로(58a, 58b)는 제 2 스테이지 입구(42) 내의 가스 소용돌이를 감소하도록 제 2 스테이지 입구(42)에 인접한 실질적으로 반경방향으로 연장될 수 있다. 또한, 통로(58a, 58b)는, 제 1 스테이지 볼류트(46)에서의 대체로 관형의 구성으로부터 제 2 스테이지 입구(42)에서의 평탄 구성으로 전이될 수 있다.
통로(58a, 58b)가 제 1 스테이지 볼류트(46)를 제 2 스테이지 입구(42)에 연결하기 위한 것으로 기술되지만, 임의 개수의 통로가 제공될 수 있다. 예를 들면, 몇몇의 경우에 3개, 4개, 5개 이상의 통로가 형성될 수 있고, 통로는 균일 또는 불균일한 원주방향으로 이격된 간격으로 제공될 수 있다. 복수의 통로(58a, 58b)를 제공함으로써, 가스 유동에 대한 저항이 저감될 수 있고, 실질적으로 균일한 유동이 제 2 스테이지 입구(42)에 제공될 수 있다. 몇몇의 경우에, 통로(58a, 58b)와 제 2 스테이지 볼류트(48) 사이의 열전달이 최소화됨으로써, 일반적으로 부가적인 압축 조작을 받고 그에 따라 통로(58a, 58b) 내의 가스보다도 고온의 제 2 스테이지 볼류트(48) 내의 가스로부터 통로(58a, 58b) 내의 가스의 가열을 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 통로(58a, 58b)는 제 2 스테이지 볼류트(48)로부터 보다 이격되게 배치될 수 있고/있거나, 각 통로(58a, 58b)의 표면적에 대한 각 통로(58a, 58b)의 단면적 치수의 비는, 예컨대 각각의 통로(58a, 58b)의 적어도 일부에 대해 관형의 단면을 제공함으로써 증대될 수 있다.
몇몇의 경우에, 베인 또는 다른 부재는 가스의 흐름을 배향 및/또는 제어하기 위해 압축기(12) 내에 제공될 수 있다. 예를 들면, 조절가능한 베인 또는 다른 조절가능한 부재는 하나 또는 양자의 디퓨저(50, 52) 내에 제공될 수 있다. 조절가능한 베인은, 2003년 12월 16일자로 아놀드에 허여된 "가변 기하학적 형상의 터보 과급기용의 제어 방법 및 관련된 시스템(Control method for variable geometry turbocharger and related system)"에 관한 미국 특허 제 6,665,604 호; 2004년 1월 27일자로 아놀드에 허여된 "가변형 기하학적 형상의 터보 과급기 제어를 위한 방법 및 시스템(Methods and systems for variable geometry turbocharger control)"에 관한 미국 특허 제 6,681,573 호; 및 2004년 1월 20일자로 아놀드에 허여된 "가변 기하학적 형상의 터보 과급기(Variable geometry turbocharger)"에 관한 미국 특허 제 6,679,057 호에 개시되어 있으며, 모두 본 출원의 양수인에게 양도되어 있다. 이러한 베인은 변화하는 질량 유속을 갖는 압축기(12)의 효율적인 작동을 위해 적절한 바와 같이 작동시에 디퓨저(50, 52)의 단면적 치수를 조절하는데 이용될 수 있다. 더욱이, 베인 또는 다른 흐름 부재는, 압축기(12)가 이러한 베인의 사용 없이 작동될 수 있지만, 미국 특허 제 6,062,028 호에 개시된 바와 같이 흐름을 배향하도록 제 2 스테이지 입구(42) 내에 제공될 수 있다. 실제로, 통로(58a, 58b)는 입구(42)의 유동 경로 내에서 베인 또는 다른 부재의 사용 없이 제 2 스테이지 입구(42) 위에서 실질적으로 균일한 흐름을 제공하도록 구성되어, 압축기(12)의 중량을 잠재적으로 저감시킬 수 있다. 각각의 미국 특허 제 6,665,604 호, 제 6,681,573 호, 제 6,679,057 호 및 제 6,062,028 호의 내용은 본원에 참고로 인용된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 작동에 있어서, 공기와 같은 가스는 압축기(12)의 제 1 및 제 2 스테이지(38a, 38b) 내에서 연속적으로 압축된다. 특히, 가스는 제 1 스테이지 입구(40)를 통해 압축기 휠(16)의 제 1 조의 블레이드(34a), 즉 휠(16)의 제 1 스테이지로 수용된다. 압축기 휠(16)이 회전함에 따라, 가스는 제 1 압력으로 압축되어 제 1 스테이지 볼류트(46)로 전달된다. 가스는 제 1 스테이지 볼류트(46)로부터 제 1 및 제 2 통로(58a, 58b)를 통해 그리고 제 1 및 제 2 통로(58a, 58b)로부터 제 2 스테이지 입구(42)를 통해 대체로 축방향으로 휠(16)의 제 2 조의 블레이드(34b), 즉 휠(16)의 제 2 스테이지로 순환한다. 특히, 가스는 각각의 통로(58a, 58b)를 통해 제 2 스테이지 볼류트(48)를 지나 반경방향 외측으로 연장되고 제 1 스테이지 볼류트(46)로부터 제 1 스테이지 볼류트(46)로부터 축방향 반대편인 제 2 스테이지 볼류트(48)로 연장되는 경로 내에서 순환한다. 가스는 제 1 스테이지(38a)에 도입되는 가스의 방향에 축방향 반대편으로 제 2 스테이지(38b)에 도입될 수 있다. 그 다음, 가스는 다시 압축되어 제 2 압력으로 제 2 스테이지 볼류트(48)로 전달된다.
상술한 바와 같이, 가스의 흐름은 제 2 스테이지 입구(42)에 실질적으로 균일하게 제공될 수 있고, 가스의 흐름은 감소된 속도의 소용돌이 성분으로 입구(42)에 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 각각의 통로(58a, 58b)가 제 1 스테이지 볼류트(46)의 대응하는 부분(46a, 46b)으로부터 대체로 접선방향으로 연장되지만, 각각의 통로(58a, 58b)는 가스의 원주방향 속도(또는 소용돌이)가 감소되도록 도 11에 도시한 바와 같이 축방향(또는 거의 축방향)으로 회전할 수 있다. 그 후, 통로(58a, 58b)는 또한 제 2 스테이지 입구(42)를 향한 내측의 반경방향(또는 거의 반경방향)으로 흐름을 배향하도록 회전될 수 있다. 이에 따라 , 가스는 감소한 소용돌이를 갖는 제 2 스테이지 입구(42)에 도입될 수 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 통로(58a, 58b)는 가스가 실질적으로 균일한 압력 및 속도를 갖는 제 2 스테이지 입구(42)에 도입되도록 제 2 스테이지 입구(42)의 원주 둘레의 흐름을 퍼지게 할 수 있다. 예를 들면, 통로(58a, 58b)는 제2 스테이지 입구의 직경보다 큰 폭을 형성할 수 있고, 통로(58a, 58b)를 형성하는 벽은 가스를 반경방향 내측으로 배향하도록 만곡될 수 있다. 또한, 통로(58a, 58b)의 구성은 제 2 스테이지 입구(42) 내로의 소망된 흐름에 따라 적어도 부분적으로 설계될 수 있다. 몇몇의 경우에 있어서, 통로(58a, 58b)를 형성하는 벽의 각도 및 곡률은 제 2 스테이지 입구(42)로의 소망된 흐름에 따라 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 13 및 도 14는 통로(58a, 58b)의 벽이 약 90°의 곡률을 형성하는 실시예를 도시한다. 이에 따라, 도 13에 도시한 바와 같이, 통로(58a, 58b)를 통과하여 흐르는 가스는 적은 소용돌이 및 실질적으로 균일한 압력 및 속도를 갖는 제 2 스테이지 입구(42)로 대체로 반경방향 내측으로 배향된다.
기술된 본 발명의 각종 변형 및 다른 실시예는 전술한 상세한 설명 및 첨부된 도면에 제공된 내용의 이점을 포함한다는 것을 당업자는 알 것이다. 따라서, 본 발명이 특정 실시예에 제한되지 않고 변형 및 다른 실시예가 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 포함된다는 점을 이해해야 한다. 특정 용어가 본원에 이용되지만, 이들은 포괄적으로 기술용으로 사용된 것으로 한정을 위한 것은 아니다.

Claims (24)

  1. 보어를 형성하는 중앙 하우징으로서, 상기 보어는 축방향으로 상기 중앙 하우징을 통해 연장되며, 상기 중앙 하우징은 상기 보어 내에 장착되는 베어링과, 상기 베어링 내에 지지되는 회전가능한 샤프트를 가지며, 상기 샤프트는 대향 단부를 가지며, 상기 중앙 하우징은 축방향으로 대향된 측부를 갖는, 상기 중앙 하우징;
    상기 샤프트의 일단부 상에 장착된 압축기 휠;
    상기 샤프트의 다른 단부 상에 장착된 터빈 휠;
    상기 압축기 휠을 둘러싸며 대향된 제 1 및 제 2 측부를 갖는 압축기 하우징으로서, 상기 제 2 측부는 상기 중앙 하우징의 측부들 중 하나에 장착되는, 상기 압축기 하우징; 및
    상기 터빈 휠을 둘러싸는 상기 중앙 하우징의 다른 측부에 장착되는 터빈 하우징으로서, 상기 터빈 하우징은 배출 가스를 수용하여 상기 배출 가스를 상기 터빈 휠의 반경방향 내측으로 지향시키기 위해 상기 터빈 휠을 둘러싸는 환형 챔버를 형성하며, 상기 터빈 하우징은 상기 중앙 하우징으로부터 축방향으로 이격되게 연장되는 배출 가스용 출구를 형성하는, 상기 터빈 하우징을 포함하며,
    상기 압축기 휠은 연이은 배치로 된 제 1 스테이지 임펠러와 제 2 스테이지 임펠러를 가지고,
    상기 압축기 하우징은 상기 제 1 스테이지 임펠러 내에 공기를 공급하기 위해 상기 압축기 하우징의 제 1 측부 내로 축방향으로 연장되는 제 1 스테이지 입구를 형성하고, 상기 제 2 스테이지 임펠러 내로 공기를 공급하기 위해 상기 압축기 하우징의 제 2 측부 내로 축방향에 반대편으로 연장되는 제 2 스테이지 입구를 형성하고,
    상기 압축기 하우징은 상기 제 1 스테이지 임펠러로부터 배출된 공기를 수용하기 위해 상기 제 1 스테이지 임펠러를 둘러싸는 환형의 제 1 스테이지 볼류트, 상기 제 2 스테이지 임펠러로부터 배출된 공기를 수용하기 위해 상기 제 2 스테이지 임펠러를 둘러싸는 환형의 제 2 스테이지 볼류트, 및 상기 제 2 스테이지 볼류트에 연결되며 상기 제 2 스테이지 볼류트로부터 접선방향 외측으로 연장되는 출구 도관을 형성하며,
    상기 압축기 하우징은 상기 제 1 스테이지 볼류트를 상기 제 2 스테이지 입구에 연결하는 2개의 별개의 통로를 형성하며, 상기 통로 각각은 상기 제 2 스테이지 볼류트의 반경방향 외측으로 연장되는
    터보 과급기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 스테이지 입구에 반경방향 내측으로 연장되는 통로 각각의 일부는 상기 압축기 하우징의 벽과 상기 중앙 하우징의 벽 사이에 형성되는
    터보 과급기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 스테이지 볼류트는 2개 이상의 부분을 형성하며, 각각의 부분은 상기 통로 중 2개 사이에서 연장되며 상기 통로로부터 접선방향으로 연장되는 상기 통로 중 각각의 하나를 향하는 방향으로 증대되는 단면적 치수를 갖는
    터보 과급기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 스테이지 볼류트의 단면적 치수는 상기 출구 도관을 향하는 방향으로 증대되는
    터보 과급기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 스테이지 볼류트는 상기 제 1 스테이지 임펠러를 함께 둘러싸는 2개의 반원형의 세그먼트를 포함하며, 상기 통로 중 하나는 상기 세그먼트 중 하나에 연결되고, 상기 통로 중 다른 하나는 상기 세그먼트 중 다른 하나에 연결되는
    터보 과급기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 압축기 하우징은 2개의 별개의 제 1 및 제 2 섹션으로 형성되며, 상기 제 1 섹션은 상기 제 1 스테이지 볼류트 및 상기 통로 각각의 제 1 부분을 형성하고, 상기 제 2 섹션은 상기 제 2 스테이지 볼류트 및 상기 통로 각각의 제 2 부분을 형성하며, 상기 제 1 및 제 2 섹션은 연결부에서 서로 연결되는
    터보 과급기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 압축기 하우징의 제 1 섹션과 제 2 섹션으로부터 별개로 형성되며 상기 제 1 섹션과 제 2 섹션 사이에 배치되는 배플을 더 포함하며, 상기 배플은 상기 제 1 스테이지 볼류트를 상기 제 2 스테이지 볼류트와 분리시키는
    터보 과급기.
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