KR101669881B1 - 배기가스 터보차저의 터빈 케이싱 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배기가스 터보차저(62)의 터빈 케이싱(1)에 관한 것으로, 나선부(3)와 인접한 입구 연결부(2), 및 출구 연결부(4)를 구비하고, 입구 연결부(2), 나선부(3), 및/또는 출구 연결부(4)로의 열유입을 저감하는 단열 장치(5)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

배기가스 터보차저의 터빈 케이싱{TURBINE CASING OF AN EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기가스 터보차저의 터빈 케이싱에 관한 것이다.
이러한 유형의 터빈 케이싱이 DE 10 2008 011 257 A1호에 기재되어 있다. 상기 터빈 케이싱의 경우, 쉘 요소들이 냉각수가 전달되는 중공 공간을 형성하도록 터빈 케이싱의 외부에 체결된다.
다른 설계와 비교하여, DE 10 2008 011 257 A1호의 정보에 따른 이러한 유형의 냉각 장치는 설계의 단순화 및 터빈 케이싱의 중량 증가의 감소를 가능하게 하지만, 터빈 케이싱으로의 열유입을 저감할 수 없다는 문제점이 여전히 존재한다. 그 대신에, 냉각 장치는 열유입의 부정적인 효과만을 완화시킬 수 있다. 다른 문제점은, 특히 자동차에서 사용되는 경우, 냉각식 터빈 케이싱이 필연적으로 비교적 넓은 설치 공간을 요구하고, 무엇보다도 전체 배기가스 터보차저의 중량을 증가시킨다는 데에 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 특히 터빈 입출구 영역 및 웨이스트게이트 덕트 영역에서, 고온 배기가스, 특히 고속으로 흐르는 고온 배기가스와 직접 접촉하는 터빈 케이싱 내의 표면을 줄이는 것을 가능하게 하는 청구범위 제1항의 전제부에 명시된 유형의 터빈 케이싱을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구범위 제1항의 특징부에 의해 달성된다.
본 발명의 기본 개념에 따르면, 특히 주조 알루미늄 터빈 케이싱의 경우, 냉각 방식을 위한 비용을 적어도 최소화할 수 있도록 처음부터 과도한 열유입을 방지한다.
이는 냉각식, 특히 수냉식 터빈 케이싱의 경우에도 도입부에 언급된 바와 같은 중량 및 설치 공간상의 문제점이 존재하고, 이러한 문제점은 주로 자동차 분야에서의 상기 케이싱의 사용을 어렵게 만들기 때문이다. 그러나, 처음부터 터빈 케이싱, 특히 터빈 케이싱 중 전술한 영역으로의 열유입을 방지한다면, 주로 자동차 분야에서의 상기 케이싱의 사용을 가능하게 하기 위해서는 여전히 냉각이 필요하긴 하지만, 냉각을 위한 비용을 최소화할 수 있다.
종속항들은 본 발명의 유리한 양상을 기술하고 있다.
따라서, 본 발명에 따른 터빈 케이싱의 단열 장치는 바람직하게 고온내성 재료로 제조될 수 있는 슬리브 또는 단열 슬리브를 포함할 수 있다. 특히, 상기 슬리브는 터빈 케이싱 내의 입구 영역, 특히 입구 연결부와 출구 영역, 특히 출구 연결부에 끼워맞춤될 수 있다. 이러한 목적으로, 슬리브는 볼트 또는 나사 연결에 의해 고정될 수 있다. 대안으로, 슬리브는 샌드위치 구성으로 기존 플랜지들 사이에 설치되거나 내부주조되거나 압입될 수 있다. 여기서, 슬리브는 터빈 케이싱 내에서 작은 면적의 접촉점 또는 지지점을 하나 이상 포함할 수 있거나, 입구 플랜지 또는 출구 플랜지의 근처에서만 고정될 수 있고, 이 경우 슬리브의 잔여부는 추가적인 지지 없이 터빈 케이싱의 내벽에 인접하게 연장된다. 슬리브는 어떠한 경우에도 내벽과 직접 접촉하지 않으므로, 갭 형성 가능성을 제공한다.
상기 갭은 공기를 추가 단열층으로 포함할 수 있고, 또는 일례로 공기 쿠션을 포함하는 섬유 매트를 상기 갭 내에 추가 단열 수단으로 배치할 수 있다.
다른 고려할 수 있는 바람직한 실시형태에서, 세라믹 인레이를 터보차저의 내벽, 특히 전술한 영역에 고정하거나, 상기 인레이를 내부주조하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 단열 장치는, 예컨대 내벽에 분사되거나 기타 다른 방식으로 고정되는 코팅재를 포함할 수 있다.
마지막으로, 본 발명에 따른 터빈 케이싱의 단열 장치는 앞서 언급된 개별 부품들 중 일부의 조합 또는 전체의 조합을, 기술적 측면에서 실현 가능하고 유용한 정도로 포함할 수 있다.
또 다른 고려할 수 있는 방식은 벽에 인접한 배기가스 유량을 줄이기 위해 고온 배기가스를 터빈 케이싱의 내벽으로부터 멀리 운반하는 것이고, 이는 배기가스의 열이 케이싱으로 전달되는 것을 감소시키는 역할을 한다.
이러한 목적으로, 예컨대, 터빈 케이싱, 특히 터빈 케이싱의 나선부로의 진입 전의 설부(tongue)의 선단부 및 웨이스트게이트 개구에 인접한 영역의 입/출구 영역에 하나 이상의 유동 배플판을 제공할 수 있다.
또 다른 대안으로, 본 발명에 따른 터빈 케이싱의 단열 장치는 완전히 터빈 케이싱의 외부로 연장되는 웨이스트게이트 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 웨이스트게이트 덕트를 배기가스 매니폴드 영역에서 분기시키고, 이를 터빈 출구 하류에서 배기 미관(exhaust tailpipe)에 공급할 수 있고, 그에 따라 웨이스트게이트 라인 및 웨이스트게이트 밸브가 터빈 케이싱의 외부에 배치된다.
대안으로, 웨이스트게이트 라인이 열유입의 대부분을 초래하므로, 웨이스트게이트 라인만을 터빈 케이싱의 외부에 배치하고, 웨이스트게이트 밸브 자체는 터빈 케이싱 내에 남겨둘 수 있다.
외부 웨이스트게이트 밸브를 사용하는 경우, 이는 견고한 케이싱 내에 비냉각식 웨이스트게이트 밸브 형태로 제공되거나, 적절한 합금으로 제조된 케이싱 내에 냉각식 웨이스트게이트 밸브 형태로 제공될 수 있다. 본 발명에 따르면, 2개의 수냉식 터보차저 및 외부 웨이스트게이트 밸브(즉, 터빈 케이싱의 외부에 배치됨)를 구비한 엔진의 경우, 하나의 밸브를 생략할 수 있다는 추가적인 이점이 있다. 터빈 케이싱으로의 열유입을 상당히 저감할 수 있는 한, 외부 웨이스트게이트 밸브의 제공은 이점이 있다.
본 발명에 따른 또 다른 대안으로, 단열 장치는, 철 또는 강철로 이루어지며 비교적 고온내성인 설부를 포함할 수 있다. 상기 강철 또는 철 설부는 케이싱, 특히 알루미늄으로 이루어진 터빈 케이싱 내에 주조되거나 볼트에 의해 설치될 수 있다. 또한, 설부는 케이싱 내에 압입되거나, 강철 또는 철 부싱의 일부로 설계될 수 있다. 아울러, 설부는 전술한 바와 같은 단열 인서트의 일체형 부분으로 또는 단열 인서트에 용접되는 부분으로 설계될 수 있다. 게다가, 냉각이 부족할 수 있는 터빈 케이싱의 다른 모든 영역들이 특히 강철과 같이 높은 열안정성을 가진 재료로 제조되어, 내부주조, 나사결합, 압입, 또는 다른 적절한 방식에 의해 터빈 케이싱에 도입될 수 있다.
또 다른 대안으로, 단열 장치는 터빈 케이싱에 통합되는 냉각 장치를 포함할 수 있고, 상기 냉각 장치의 냉각수 유입구는 터빈 나선부의 최저점에 마련되고, 냉각수 토출구는 터빈 나선부의 최고점에 마련된다. 유입구는 항상 나선부의 최저점에 있고 토출구는 항상 나선부의 최고점에 있기 때문에, 이러한 배치는 터빈 케이싱의 위치와 무관하고, 그에 따라 가열 및 팽창된 냉각수가 저면에서 위로 흐를 수 있어 열 사이펀 효과를 가져온다.
또한, 환상 냉각관을 터빈 케이싱 및 배기 미관 시스템 간의 연결 플랜지 영역에 인접한 터빈 케이싱의 출구에 배치함으로써, 상기 영역에 인접한 비냉각식 케이싱 영역을 과도한 열유입으로부터 단열시킬 수 있다. 터빈 케이싱으로의 열유입을 방지하거나 최소화하기 위해, 이러한 방식이 예컨대 시일 또는 기타 열분리 요소 형태의 다른 열장벽과 조합될 수 있고, 또는 다른 열분리 요소가 단독으로 상기 영역에 단열을 초래할 수 있다. 단열 조치를 취하지 않은 경우, 엔진이 꺼질 때, 인접한 배기 미관 시스템을 통한 터빈 케이싱 하류의 열유입이 매우 높을 수 있는데, 상기 방식은 특히 이러한 경우에 중요하다.
마지막으로, 냉각핀 장치를 터빈 케이싱의 외부에 추가 단열 장치로 제공할 수 있다. 이 경우, 터보차저가 설치될 때, 공기 유동을 냉각핀들 상으로 강제하는 것과 양호한 열방출 특성을 가진 재료를 사용하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 단열 장치를 위한 전술한 방식들 및 가능한 설계들 모두는 각각의 경우 개별적으로 또는 임의의 고려할 수 있는 기술적으로 유용한 조합으로 이행될 수 있다.
본 발명의 다른 상세, 이점, 특징은 하기 도면을 참조하는 예시적인 실시형태의 후술하는 설명에서 명백해진다.
도 1은 본 발명에 따른 터빈 케이싱의 제1 실시형태의 개략적으로 약간 단순화된 도면을 도시한다.
도 2는 도 1에 대응하는 제2 실시형태의 도면을 도시한다.
도 3은 도 2에 대응하는 제3 실시형태의 도면을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 터빈 케이싱의 제4 실시형태의 개략적으로 약간 단순화된 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 터빈 케이싱의 제5 실시형태의 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 터빈 케이싱의 제6 실시형태의 기본 도면을 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 터빈 케이싱의 제7 실시형태의 개략적으로 단순화된 도면을 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 터빈 케이싱의 제8 실시형태의 사시도를 도시한다.
도 9는 내연기관에 끼워맞춤되는 본 발명에 따른 배기가스 터보차저의 일부로, 본 발명에 따른 터빈 케이싱의 제9 실시형태의 블록도를 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 배기가스 터보차저의 다른 실시형태의 일부로, 도 9에 대응하는 본 발명에 따른 터빈 케이싱의 제10 실시형태의 도면을 도시한다.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 터빈 케이싱의 또 다른 실시형태들의 사시도를 도시한다.
도 13 및 도 14는 도 11 및 도 12의 실시형태들의 몇몇 기본 부품들의 사시도를 도시한다.
도 15는 본 발명에 따른 터빈 케이싱의 다른 실시형태의 단면도를 도시한다.
도 16은 터빈 케이싱의 입구 영역에서 열실드의 배치를 설명하기 위한 개략적으로 약간 단순화된 도면을 도시한다.
도 17은 터빈 케이싱의 출구 영역에서 열실드의 배치를 설명하기 위한 도 16에 대응하는 도면을 도시한다.
도 1은 입구 연결부(2) 및 출구 연결부(4)를 구비한 본 발명에 따른 터빈 케이싱(1)의 제1 실시형태를 도시한다. 나선부(3)가 입구 연결부(2) 및 출구 연결부(4) 사이에 배치된다. 도 1은 또한, 이 예에서는 입구 연결부(2) 영역에 배치되며 열유입을 저감하기 위한 단열 장치(5), 및 웨이스트게이트 장치(6)를 도시하고 있다. 도 1에 도시된 실시형태에서, 단열 장치(5)는 슬리브 또는 인서트부(8) 형태로 이루어지고, 이 예에서는 도 1의 도면에서 확인할 수 있는 바와 같이 상기 슬리브가 약간 원추형 설계로 연장된다. 슬리브(8)는 상기 슬리브(8)를 입구 연결부(2)에 고정할 수 있는 체결부(9)로부터, 입구 연결부(2) 내의 나선부(3)로의 전이 영역으로 돌출되는 자유단부(9')까지 연장된다. 이 예에서, 슬리브(8)는 단부 영역(9') 근처에 예컨대 비드(10) 형태의 스페이서를 구비하고, 그에 따라 슬리브(8)는 입구 연결부(2)의 내벽을 지지하는 대신 갭, 특히 공기갭을 형성한다. 도 1에 선택된 도면에 따르면, 공기갭은 특히 중앙 영역에서 확인할 수 있고, 도면부호 7로 나타낸다.
도시된 실시형태에서, 터빈 케이싱(1)은 또한 냉각액이 유입될 수 있는 냉각 재킷(11)을 구비한다. 그러나, 이러한 유형의 냉각 재킷이 구비될 필요는 없지만, 알루미늄 케이싱의 경우에 주로 구비된다.
모든 대응하는 특징들에 관련하여, 도 2에 도시된 실시형태는 도 1과 동일한 도면부호를 가진다. 이 실시형태에서, 단열 장치(5)는 마찬가지로 슬리브(12) 형태로 이루어지지만, 출구 연결부(4)에 구비된다. 다음으로, 슬리브(12)는 출구 연결부(4)의 내벽과 함께 갭(15), 특히 공기갭을 형성하며, 체결부(13)를 포함하고, 여기서 슬리브(12)는 웨이스트게이트 장치(6)의 플랜지를 통해 상기 체결부에 고정된다.
슬리브(12)의 반대편 단부에는 체결부(14)가 구비되고, 상기 슬리브는 체결부를 통해 토출 개구 영역에서 출구 연결부(4)에 고정될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시형태들은 이런 경우에 입구 연결부(2) 및 출구 연결부(4) 양자가 단열 장치(5)를 구비하도록 조합될 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 터빈 케이싱(1)의 제3 실시형태를 도시한다. 이 실시형태는 도 2에 도시된 실시형태에 대응한다. 단지, 공기 함유물을 포함하여 단열 효과를 더 개선할 수 있는 부직포 재료(15')를 갭(15)에 도입한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 터빈 케이싱(1)의 또 다른 실시형태를 도시한다. 선택된 도면은 입구 연결부(2) 및 나선부(3)를 도시하고 있다.
이 실시형태에서, 유동 배플판(16)이 입구 연결부(2)에 고정된다. 예를 들어, 상기 유동 배플판은 입구 연결부(2)의 내벽(22)에 용접되거나, 예컨대 나사 연결에 의해 형상맞춤 방식으로 체결된다. 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 유동 배플판(16)은 편향부(17)를 구비하고, 상기 편향부는 터빈 케이싱의 설부(21) 영역에 배치되며, 입구 연결부(2)의 내벽(22)으로부터 상향 연장되어 내벽(22)에 대해 각도를 이룬다. 이러한 배치는 고속 배기가스 유동(화살표 19 및 20으로 나타냄)의 편향을 가능하게 하고, 이는 유동 배플판(16) 자체의 단열 효과와 함께 터빈 케이싱(1)으로의 열유입을 저감한다. 여기서, 화살표 18은 통과 유량이 낮은 영역을 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 터빈 케이싱(1)의 제5 실시형태를 도시하되, 설부(21)가 강철 또는 주철 설부로 설계되는 것을 특징으로 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 설부(21)는 냉각 재킷(11)에 의해 냉각될 수 있는 영역의 외부에 위치하므로, 설부를 고내열성 재료로 제조하여 적절한 방식으로 터빈 케이싱에 고정함으로써 열유입의 증가를 방지한다. 이와 관련하여, 도 5는 설부(21)가 터빈 휠(23)에 인접하게 나선부(3)의 시작 영역으로 전개된 것을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 터빈 케이싱(1)의 제6 실시형태를 도시하되, 냉각 장치(24)가 나선부(3) 영역에 구비된 것을 특징으로 한다. 냉각 장치(24)는 냉각수 유입구(25)를 적어도 대략적으로 나선부(3)의 최저점에 구비하며, 냉각수 토출구(26)를 적어도 대략적으로 나선부(3)의 최고점에 구비하고, 이는 도입부에 언급된 사이펀 효과의 달성을 가능하게 한다.
도 7은 본 발명에 따른 터빈 케이싱(1)의 제7 실시형태를 도시한다. 도 7의 개략적으로 단순화된 도면은 출구 연결부(4) 및 내연기관(상세히 도시되지 않음)의 배기 미관 시스템(27, 개략적으로 도시됨) 간의 연결을 도시하고, 상기 시스템은 특히 엔진이 꺼진 경우 터보차저 또는 터빈 케이싱(1)으로의 열유입(3개의 화살표(h)로 나타냄)을 초래한다. 터빈 케이싱(1) 또는 출구 연결부(4)는 열유입(h)에 의해 상당히 가열될 수 있는 비냉각 영역(28)을 가진다. 그러므로, 도시된 실시형태에서는, 환상 냉각관(29)이 비냉각 영역(28)의 단부에 구비된다. 냉각관(29)은 예컨대 시일 또는 기타 다른 열분리 장치 형태의 다른 단열재(30, 굵은 선으로 나타냄)와 조합될 수 있다. 대안으로, 이러한 열분리 장치(30)만을 구비할 수 있다.
도 8은 외면에 복수의 냉각핀이 구비된 본 발명에 따른 터빈 케이싱(1)의 제8 실시형태를 도시하되, 전체 냉각핀을 대표하여 하나의 냉각핀을 도면부호 31로 나타낸다. 냉각핀들은 주변환경으로의 열방출을 증가시킨다. 이를 위해, 터보차저가 설치될 때, 냉각 효과를 더 증대시키기 위해, 공기 유동을 냉각핀(31)들 상으로 의도적으로 편향시킬 수 있다. 따라서, 이는 냉각 시스템으로의 열공급이 심지어 주변환경으로의 부분적인 열방출에 의해 자동으로 감소될 수 있다는 유리한 효과를 제공한다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 터빈 케이싱(1)의 또 다른 두 실시형태를 터빈(61) 주위의 블록으로서 단순화된 형태로 도시하고, 여기서 블록도는 터빈(61)이 압축기(42)를 구비한 배기가스 터보차저(62)에 통합된 것을 보여준다. 아울러, 터보차저(62)는 내연기관(34)에 끼워맞춤된 상태에서 단순화된 형태로 도시된다.
내연기관 및 흡기/배기 시스템의 부품들은 도면부호 32 내지 62로 나타내고, 첨부된 도면부호의 설명에 기재된다.
도 9에 도시된 실시형태의 특별한 특징은 터빈 케이싱(1)이 웨이스트게이트 장치(49, 50)에 의해 완전히 둘러싸인다는 점이다. 이러한 맥락에서, 웨이스트게이트 라인(29)이 배기가스 매니폴드(33)로부터 분기되어, 터빈(61) 하류에서 배기가스 라인(48)으로 전개된다. 웨이스트게이트 밸브(50)는 터빈 케이싱(1)의 외부에서 웨이스트게이트 라인(49)에 배치된다.
대조적으로, 도 10에 도시된 실시형태에서는, 웨이스트게이트 밸브(50)가 터빈 케이싱(1)에 통합되며, 웨이스트게이트 라인(49)만이 터빈 케이싱 주위로 연결되고, 그에 따라 이 실시형태에서도 상기 라인은 터빈(61)의 하류에서 배기가스 라인(48)으로 전개된다.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 터빈 케이싱(1)의 또 다른 두 실시형태를 도시한다. 전술한 실시형태들에서 분명해진 부품들에 대응하는 모든 부분들은 동일한 도면부호를 가진다.
도 11에 도시된 실시형태에서, 터빈 케이싱(1)은 입구 연결부(2) 및 출구 연결부(4) 양자에 단열 장치(5)를 구비한다. 여기서, 입구 연결부(2)의 단열 장치(5)는 깔때기 형상의 슬리브(8) 형태로 이루어진 반면, 출구 연결부(4)의 단열 장치(5)는 트로프 형상의 슬리브(12) 형태로 이루어진다. 슬리브들(8, 12)은 도 13 및 도 14를 참조하여 이하에 보다 상세히 설명될 것이다.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 도 12에 도시된 실시형태는, 트로프 형상의 슬리브(12)가 출구 연결부(4)에만 구비되고 어떤 단열 장치(5)도 입구 연결부(2)에는 구비되지 않는다는 점에서만 도 11에 도시된 실시형태와 상이하다.
일반적인 특징으로, 도 11 및 도 12는 또한 종래 방식으로 설계될 수 있는 웨이스트게이트 장치(6)용 작동 링크 장치(79)를 도시한다.
일반적인 특징으로, 도 11 및 도 12는 또한 밸브 시트(75) 및 핀(74)을 각각 도시하고, 이들은 또한 도 13 및 도 14를 참조하여 이하에 보다 상세히 설명될 것이다.
일반적인 특징으로, 도 11 및 도 12는 또한 5개의 스토퍼 및 5개의 연관된 밀봉 링을 각각 도시하되, 하나의 스토퍼를 대표로 도면부호 80으로 나타내고, 하나의 밀봉 링을 대표로 도면부호 81로 나타낸다.
이들 스토퍼(80)는 밀봉 링(81)과 함께 코어 엔드 플러그(core end plug)를 나타내고, 이는 판금으로 제조되어 압입되거나, 또는 외부 나사산을 구비하여, 밀봉될 터빈 케이싱(1)의 개구의 대응하는 내부 나사산에 나사결합된다.
스토퍼(80)들에 의해 밀봉되는 이러한 개구들을 구비하는 이유는 주조 후 터빈 케이싱(1) 내에 위치하는 모래를 제거해야 하기 때문이다.
도 13은 전술한 슬리브들(8, 12)을 도시한다.
슬리브(8)는 깔때기(63) 및 인접한 관형부(64)를 구비한 깔때기 형상의 슬리브이다. 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 깔때기 형상의 슬리브(8)는 도 1에 도면부호 7로 나타낸 공기갭을 형성하도록 입구 연결부(2)에 삽입될 수 있다.
도 11 내지 도 14에 도시된 실시형태에서, 외부 연결부(4)에 삽입되는 단열 장치(5)는 2개의 원형 홈(66, 67)이 형성된 기저벽(76)을 구비한 트로프 형상의 슬리브(12)이다. 도 13 내지 도 14에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상부 가장자리 영역에 4개의 클립(68, 69, 70, 71)을 구비한 주변벽(65)이 기저벽(76)으로부터 상향 연장된다. 핀(74, 도 14 참조)과 상호작용하는 더 작은 고정 홈(73)이 또한 홈들(66, 67) 사이에 구비된다. 핀(74)은 밸브 시트(75, 도 11 및 도 12 참조)를 체결하는 역할을 한다. 이러한 목적으로, 밸브 시트는 유로 홈(77)을 가진 고정부(78)를 구비하고, 핀(74)은 기저벽(76)의 고정 홈(73)에 도입될 수 있도록 유로 홈을 통해 안내될 수 있다.
밸브 시트(75)는 원형 유로 홈(83)을 포함하되, 상기 유로 홈은 도 14에 따른 하부 가장자리에 연결부(84)를 구비하고, 상기 연결부는 밸브 시트(75)가 조립될 때 홈(66)에 맞물리게 된다.
슬리브(12)가 조립될 때, 슬리브(12)의 연결부(72)는 터빈 케이싱(1)의 개구(82, 도 11 및 도 12 참조)에 맞물릴 수 있다.
도 15는 본 발명에 따른 터빈 케이싱(1)의 또 다른 실시형태의 단면도를 도시하고, 이는 실질적으로 도 5에 도시된 제5 실시형태에 대응한다. 따라서, 모든 대응하는 부분들은 동일한 도면부호를 가진다.
그러나, 도 15에 도시된 터빈 케이싱(1)의 실시형태는 나선부(3)의 벽(86)과 함께 공기갭(85)을 정의하는 내부 판금 쉘(84)을 구비한다. 내부 판금 쉘(84)은 내부주조되거나, 또는 두 쉘을 나선부 영역에 삽입함으로써 제조될 수 있다. 두 쉘이 제공된 경우, 이들은 휠 축 상에서 법선으로 분리되거나 종방향으로 분리되고, 쉘 부분들이 나선부(3)에 삽입된 후, 나선부(3)의 벽 영역(86)에 나사결합되거나 용접되거나 기타 다른 방식으로 연결된다.
그러므로, 나선부의 단열 역시 가능하며, 입구 및/또는 출구 연결부에 단열 장치를 구비한 조합이 다시 가능해진다.
도 16은 본 발명에 따른 터빈 케이싱(1)의 또 다른 실시형태의 일부를 도시한다. 이 경우, 얇은 벽을 가진 판금부 형태로 이루어질 수 있는 열실드(8) 또는 슬리브가 입구 영역(2)에 배치된다.
이러한 목적으로, 열실드(8)는 전방으로부터 입구 영역(2) 또는 터빈 케이싱(1)에 밀어 넣어진다. 열실드(8)는 바람직하게 내부 선형 접촉을 통해 입구 연결부 또는 입구 플랜지(2)만 접촉한다.
열실드(8)의 설치를 위해, 조립 중에 적절한 공구를 이용하여 이를 넓히는 것이 가능하다.
이러한 맥락에서, 입구 연결부 또는 입구 플랜지(2)에서의 접촉만을 배타적으로 고려할 수도 있다.
그에 따라, 이는 입구 플랜지(2)의 접촉면이 최소화된다는 유리한 효과를 제공하고, 이는 전체 원주 주위의 완전한 접촉을 방지할 수 있음을 의미한다.
아울러, 단열재(도 16에 미도시)를 열실드(8)와 입구 연결부(2) 간의 공기갭에 선택적으로 배치할 수 있다.
도 17에 따른 실시형태에서, 열실드(8)는 터빈 케이싱(1)의 출구 연결부(4)에 배치된다. 이러한 목적으로, 열실드(8)는 후방으로부터 터빈 케이싱(1)에 밀어 넣어진다. 이후, 조립 중에 손실 없이 상기 열실드를 고정하기 위해 웨이스트게이트 부싱(87)을 사용할 수 있다.
이러한 맥락에서, 마찬가지로 플랜지(4)의 접촉면을 최소화하는 것이 가능하다(전체 원주 주위의 접촉을 방지할 수 있다).
아울러, 마찬가지로 단열재를 열실드(8)와 출구 연결부(4) 간의 공기갭에 구비할 수 있다.
마지막으로, 열실드(8)를 출구 연결부(4)의 내부 영역에 가압하거나, 상기 열실드를 그 내부에 유극을 두고 배치할 수 있다.
전술한 모든 실시형태에 대해, 복합 알루미늄/강철 또는 알루미늄/마그네슘 주조가 가능하다.
앞서 기재된 개시내용 외에도, 개시내용을 보완하기 위해 본 발명의 도 1 내지 도 17의 도면을 이에 명확히 참조한다.
도면부호의 설명
1 터빈 케이싱
2 입구 연결부
3 나선부
4 출구 연결부
5 단열 장치
6 웨이스트게이트 장치
7 갭/공기갭
8 슬리브/열실드
9 고정부
9' 자유단부
10 스페이서/비드
11 물과 같은 냉각액용 냉각 재킷
12 슬리브
13, 14 고정부
15 갭/공기갭
15' 부직포
16 유동 배플판
17 편향부
18 저유량 영역
19, 20 배기가스 유동
21 설부
22 내벽
23 터빈 휠
24 냉각 장치
25 냉각수 유입구
26 냉각수 토출구
27 배기 미관/배기가스 라인
28 비냉각부
29 환상 냉각관
30 열분리 장치
31 냉각핀(cooling fin)
32 냉각관
33 배기가스 매니폴드
34 내연기관
35 토출 캠
36 흡기 캠
37 흡기 매니폴드
38 고압 배기가스 재순환 냉각기
39 고압 배기가스 재순환 밸브
40 스로틀 밸브
41 충전 공기 냉각기
42 압축기
43 흡기 라인
44 저압 배기가스 재순환 밸브
45 저압 배기가스 재순환 냉각기
46 촉매 변환기
47 토출 밸브
48 배기가스 라인
49 웨이스트게이트 라인
50 웨이스트게이트 밸브
60 냉각 재킷
61 터빈
62 배기가스 터보차저
63 깔때기
64 관형부
65 주변벽
66, 67 기저벽(76)의 원형 홈
68~71 클립
72 원형 홈(67)의 원통형 연결부
73 고정 홈
74 핀(pin)
75 밸브 시트
76 기저벽
77 유로 홈
78 고정부
79 웨이스트게이트 장치(6)용 작동 링크 장치
80 스토퍼
81 밀봉 링
82 개구
83 유로 홈
84 내부 판금 쉘
85 공기갭
86 나선부(3)의 벽

Claims (15)

  1. 나선부(3)와 인접한 입구 연결부(2) 및 출구 연결부(4)를 구비하는, 배기가스 터보차저(62)의 터빈 케이싱(1)에 있어서,
    입구 연결부(2), 나선부(3), 또는 출구 연결부(4)로의 열유입을 저감하는 단열 장치(5)를 구비하고,
    상기 단열 장치(5)는, 입구 연결부(2) 내에 또는 웨이스트게이트 토출 개구에 인접하게 위치될 수 있는 유동 배플판(flow baffle plate)(16)을 포함하며,
    상기 유동 배플판(16)은, 터빈 케이싱의 설부(21) 영역에서 입구 연결부(2)의 내벽(22)으로부터 상향 연장되어 내벽(22)에 대해 각도를 이루는 편향부(17)를 구비하는 것을 특징으로 하는 터빈 케이싱.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단열 장치(5)는, 갭(7)을 형성하도록 입구 연결부(2)에 삽입될 수 있는 슬리브(8)를 포함하는 것인 터빈 케이싱.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단열 장치(5)는, 갭(15)을 형성하도록 출구 연결부(4)에 삽입될 수 있는 슬리브(12)를 포함하는 것인 터빈 케이싱.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단열 장치(5)는, 슬리브(12)와 입구 연결부(2) 또는 출구 연결부(4) 간의 갭(15)에 삽입될 수 있는 섬유 매트(15')를 포함하는 것인 터빈 케이싱.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단열 장치(5)는 세라믹 인레이를 포함하는 것인 터빈 케이싱.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단열 장치(5)는, 터빈 케이싱(1, 2)의 내벽면(22)에 도포될 수 있는 코팅재를 포함하는 것인 터빈 케이싱.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단열 장치(5)는, 터빈 케이싱(1)의 외부로 연장되는 웨이스트게이트 장치(49, 50)를 포함하는 것인 터빈 케이싱.
  8. 제7항에 있어서,
    웨이스트게이트 라인(49) 및 웨이스트게이트 밸브(50) 양자가 터빈 케이싱(1)의 외부로 연장되는 것인 터빈 케이싱.
  9. 제7항에 있어서,
    웨이스트게이트 라인(49)만이 터빈 케이싱(1)의 외부로 연장되는 것인 터빈 케이싱.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 단열 장치(5)는, 나선부(3)의 진입 영역에 삽입될 수 있는 강철 설부(21)를 포함하는 것인 터빈 케이싱.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 단열 장치(5)는 냉각 장치(24)를 포함하되, 상기 냉각 장치의 냉각수 유입구(25)는 나선부(3)의 최저점에 마련되고, 냉각수 토출구(26)는 나선부(3)의 최고점에 마련되는 것인 터빈 케이싱.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 단열 장치(5)는 환상 냉각관(29) 또는 열분리 장치(30)를 포함하는 것인 터빈 케이싱.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 단열 장치(5)는 터빈 케이싱(1)의 외면에 구비된 냉각핀(31)들을 포함하는 것인 터빈 케이싱.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터빈 케이싱은 주조 알루미늄 케이싱 형태로 이루어지며, 냉각 장치(11)를 구비하는 것인 터빈 케이싱.
  15. 삭제
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