KR101842034B1 - 가변 날개를 구비한 유체 기계 - Google Patents

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Abstract

가변 날개를 구비한 유체 기계는 케이스와, 케이스의 통로에 배치되며 케이스에 대해 회전 가능한 베인들과, 케베인들과 연결되어 케이스에 대해 회전함으로써 베인들을 회전시키는 전달링과, 전달링에 배치되어 외부로부터 전달된 회전력을 전달링에 전달하는 전달 요소와, 구동축과 구동축의 단부에 배치되고 케이스의 통공을 통과하여 구동축의 중심으로부터 외측으로 벗어난 위치에서 전달 요소에 결합되는 연결 요소를 구비하여 케이스에 결합되는 구동 조립체를 구비하고, 연결 요소가 전달 요소로부터 분리되어 통공을 통하여 케이스의 외측으로 분리됨으로써 구동 조립체가 케이스로부터 분리될 수 있다.

Description

가변 날개를 구비한 유체 기계{Fluid machine with variable vanes}
실시예들은 가변 날개를 구비한 유체 기계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동 조립체를 케이스로부터 분리하고 구동 조립체를 케이스에 조립하는 작업을 간편하게 실시할 수 있어서 유지 보수 작업이 편리한 유체 기계에 관한 것이다.
압축기나 팽창기와 같은 유체 기계에는 유량을 제어하여 효율을 증가시키거나 운용 영역을 제어하여 안정성이 있는 제어(stability control)를 구현하기 위한 목적으로 입구 가이드 베인(IGV; inlet guide vane)이나 가변 형상 디퓨저(VGD; variable geometry diffuser)와 같은 유체 흐름 제어 장치가 사용된다.
IGV나 VGD와 같은 장치에는 유체의 흐름 통로에 배치되어 회전함으로써 유체의 흐름 통로의 크기를 조절하는 베인(vane)이 사용된다. 일반적으로 베인을 회전시키기 위해서 모터와 모터의 회전력을 전달하는 구동용 링크(actuator linkages)도 유체 기계에 통합되어 조립된다.
미국 등록특허 6,527,508에는 가변 형상의 터보 차져에서(variable geometry turbo-chargers)에서 크랭크 아암(crank arm)을 이용하여 베인을 회전시키는 기술이 소개된다. 이와 같은 작동 메커니즘에 의해 베인을 소정 각도 회전시킬 수 있다. 크랭크 아암을 구동하기 위해서 유체 기계의 케이싱에 모터와 구동용 링크가 설치되어야 하는데, 유체 기계에서 유체가 누출되지 않도록 하기 위해서 케이싱과 구동용 링크의 사이에 밀봉링(seal ring)을 배치하여야 한다. 그러나 이와 같은 유체 기계의 구조는 밀봉링과 구동용 링크 등을 수리하거나 노화된 부품을 교환하는 작업을 수행하기 어려운 구조이다. 즉 유체 기계의 케이싱으로부터 모터와 구동용 링크 등을 분리하기 위해서는 먼저 유체 기계에 연결된 유체 입력용 배관과 배출용 배관 등과 같은 기계적 부속품과 전기 배선 등을 모두 분리하여야 하므로, 유체 기계의 유지 보수 작업이 어렵고 및 시간과 비용이 많이 소모된다.
일본 특허공개공보 제2001-027124호에는 에어 실린더를 이용하여 가변 노즐을 회전시키는 유체 기계의 구조가 개시된다. 그러나 이러한 유체 기계에서도 에어 실린더와, 에어 실린더의 구동력을 가변 노즐을 회전시키는 링으로 전달하는 링크 조립체가 유체 기계의 케이싱에 분리하기가 어려운 구조로 결합되어 있고, 에어 실린더와 링크 조립체의 유지 보수 작업을 위해서는, 유체 기계에 연결된 배관 및 전기 배선 등을 먼저 분리하여야 하므로 유체 기계의 유지 보수 작업이 어렵고 시간이 많이 소모된다.
미국 특허공개공보 제2012-0121403호에는 원심 압축기의 IGV를 구동하기 위하여, 압축기의 케이싱에 결합된 스페이서 링에 로터리 액추에이터를 결합하고 스페이서 링에 고정되는 구동축을 통하여 로터리 액추에이터의 구동력을 베인에 전달하는 구조가 개시된다. 이와 같은 구조의 유체 기계에서는 장착용 브라켓을 이용하여 로터리 액추에이터를 스페이서 링에 고정하고 구동축의 외측에 공압 실린더를 배치한다. 따라서 로터리 액추에이터와 밀봉링 등의 부속품에 대한 유지 보수 작업을 실시하기 위해서는 유체 기계에 연결된 배관 및 전기 배선 등을 먼저 분리한 후 스페이서 링과, 장착용 브라켓과, 로터리 액추에이터와 구동축을 분리해야 하므로 유체 기계의 유지 보수 작업이 어렵고 및 시간과 비용이 많이 소모된다.
미국 특허공개공보 제2012-0121403호의 유체 기계에서는 베인들의 일부는 로터리 액추에이터의 구동축에 직접 연결하여 구동되고, 베인들의 다른 일부는 주 크랭크 아암에 의해 회전하는 구동축과 링크에 의해 간접적으로 구동된다. 이러한 유체 기계의 구조에 의하면, 구동링과 베인들과 각각의 베인들에 연결된 링크를 구동하기 위하여 큰 구동력이 필요하므로 로터리 액추에이터의 부피가 커지고, 구동링과 베인들과 각각의 베인들에 연결된 링크를 설치하기 위한 공간도 증가하므로 유체 기계의 전체적인 크기가 커지고 구조가 복잡해진다.
미국 등록특허 6,527,508 (2003.03.04.) 일본 특허공개공보 제2001-027124호 (2001.01.30.) 미국 특허공개공보 제2012-0121403호 (2012.05.17.)
실시예들의 목적은 분해와 조립이 간편하여 유지 보수가 편리한 구조를 갖는 가변 날개를 구비한 유체 기계를 제공하는 데 있다.
실시예들의 다른 목적은 가변 날개를 구동하기 위한 구동 조립체의 구조를 단순화하고 크기를 최소화한 유체 기계를 제공하는 데 있다.
실시예들의 또 다른 목적은 가변 날개를 구동하기 위한 구동 조립체를 케이스로부터 간편하게 분리하고 결합할 수 있는 유체 기계를 제공하는 데 있다.
일 실시예에 관한 가변 날개를 구비한 유체 기계는 유체가 통과하는 통로를 구비하는 케이스와, 케이스의 통로에 원주 방향을 따라 배치되며 케이스에 대해 회전 가능한 복수 개의 베인들과, 케이스에 대해 회전 가능하게 배치되며 베인들과 연결되어 케이스에 대해 회전함으로써 베인들을 회전시키는 전달링과, 전달링에 배치되어 외부로부터 전달된 회전력을 전달링에 전달하는 전달 요소와, 케이스의 외측에 배치되며 전달링의 회전 중심을 가로지르는 방향에 대해 회전하는 구동축과 구동축과 함께 회전하도록 구동축의 단부에 배치되고 케이스의 전달 요소에 대응하는 위치에 형성된 통공을 통과하여 구동축의 중심으로부터 외측으로 벗어난 위치에서 전달 요소에 결합되는 연결 요소를 구비하여 케이스에 결합되는 구동 조립체를 구비하고, 연결 요소가 전달 요소로부터 분리되어 통공을 통하여 케이스의 외측으로 분리됨으로써 구동 조립체가 케이스로부터 분리될 수 있다.
구동 조립체는 구동축을 회전시키는 구동수단을 더 구비할 수 있다.
구동 조립체는 구동축을 회전 가능하게 지지하는 축 지지부와, 축 지지부와 구동축의 사이에 배치되는 밀봉링을 더 구비할 수 있다.
케이스의 통공은 원형의 단면을 가질 수 있고, 구동축의 단부에 통공에 대응하는 원형의 단면을 갖는 장착 요소가 결합될 수 있으며, 연결 요소는 장착 요소의 단부에 배치될 수 있다.
연결 요소는 원형의 단면을 갖는 핀일 수 있고, 전달 요소는 핀을 이동 가능하게 지지하도록 연장 형성되는 지지 구멍을 구비할 수 있다.
전달 요소의 지지 구멍의 일부분은 외측으로 개방될 수 있다.
지지 구멍은 구동축의 회전 중심을 가로지르며 전달링의 회전 중심에 대해 평행한 방향으로 연장할 수 있다.
구동 조립체는 핀의 단부에 회전 가능하게 결합될 수 있으며 지지 구멍과 접촉하는 단부 롤러를 더 구비할 수 있다.
유체 기계는 전달 요소와 전달링을 체결하는 체결 요소를 더 구비할 수 있다.
전달 요소는 전달링의 외측에 전달링과 일체로 형성될 수 있다.
전달 요소는 연결 요소를 향하여 돌출되며 원형의 단면을 갖는 핀일 수 있고, 연결 요소는 핀을 이동 가능하게 지지하도록 구동축의 단부에 연장 형성되는 지지 구멍일 수 있다.
지지 구멍은 구동축의 회전 중심에 대한 방사 방향을 가로지르는 방향으로 연장할 수 있다.
유체 기계는 전달링에 대해 회전 가능하도록 전달링의 원주 방향을 따라 배치되어 케이스에 대해 전달링을 회전 가능하게 지지하는 롤러를 더 구비할 수 있다.
연결 요소는 통공을 통하여 구동축의 회전축 방향에 평행한 방향에서 전달 요소와 결합되거나 전달 요소로부터 분리될 수 있다.
연결 요소는 구동축의 일단에 배치되는 핀을 구비할 수 있고, 핀은 구동축의 회전 중심으로부터 방사방향으로 오프셋되어 전달 요소와 결합될 수 있다.
상술한 바와 같은 실시예들에 관한 가변 날개를 구비한 유체 기계는, 간편한 조작에 의해 구동 조립체를 케이스로부터 분리하고 구동 조립체를 케이스에 조립할 수 있다. 따라서 유체 기계에 조립되어 있는 배관들과 전기 배선 등을 분리할 필요 없이 구동 조립체의 밀봉링과 같은 부품에 대한 유지 보수 작업을 간편하게 수행할 수 있다. 또한 구동 조립체의 연결 요소가 전달링에 배치된 전달 요소와 결합되는 단순한 구조에 의해 구동 조립체의 힘이 전달링에 직접 전달되므로, 유체 기계의 구동 조립체의 구조를 단순화하고 크기를 최소화할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 관한 가변 날개를 구비한 유체 기계의 부품들의 결합 관계를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 유체 기계의 부품의 일부분의 단면을 도시한 정면도이다.
도 3은 도 1의 유체 기계의 측면도이다.
도 4는 도 1의 유체 기계의 일부 구성 요소들의 결합 관계를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 일부 구성 요소들을 확대하여 도시한 사시도이다.
도 6은 도 1의 유체 기계에서 연결 요소와 전달 요소의 결합 관계를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 다른 실시예에 관한 가변 날개를 구비한 유체 기계의 일부 구성요소들의 결합 관계를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 또 다른 실시예에 관한 가변 날개를 구비한 유체 기계의 일부 구성요소들의 결합 관계를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8의 유체 기계에서 연결 요소와 전달 요소의 결합 관계를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 첨부 도면의 실시예들을 통하여, 실시예들에 관한 가변 날개를 구비한 유체 기계의 구성과 작용을 상세히 설명한다. 설명 중에 사용되는 '및/또는'의 표현은 관련 요소들의 하나 또는 요소들의 조합을 의미한다.
도 1은 일 실시예에 관한 가변 날개를 구비한 유체 기계의 부품들의 결합 관계를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 유체 기계의 부품의 일부분의 단면을 도시한 정면도이며, 도 3은 도 1의 유체 기계의 측면도이고, 도 4는 도 1의 유체 기계의 일부 구성 요소들의 결합 관계를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 나타난 실시예에 관한 가변 날개를 구비한 유체 기계는, 예를 들어 LNG 선박에 장착되는 압축기의 가변 형상 디퓨저나 입구 가이드 베인 등의 장치에 작용될 수 있는 것이다.
유체 기계는 유체(F)가 통과하는 통로(P)를 구비하는 케이스(10)와, 케이스(10)에 배치되어 회전함으로써 유체가 통과하는 통로(P)의 크기를 조절하는 복수 개의 베인들(20)과, 케이스(10)의 내측에 배치되며 케이스(10)에 대해 회전하여 베인들(20)을 회전시키는 전달링(30)과, 전달링(30)에 배치되어 외부로부터 전달된 회전력을 전달링(30)에 전달하는 전달 요소(40)와, 케이스(10)로부터 분리 가능하도록 케이스(10)에 결합되어 전달 요소(40)에 전달링(30)을 회전시킬 수 있는 회전력을 전달하는 구동 조립체(50)를 구비한다.
케이스(10)는 유체(F)가 통과하는 통로(P)를 구비하도록 중공의 원통 형상으로 제조된다. 케이스(10)의 내측에는 전달링(30)이 회전 가능하게 배치되며, 케이스(10)의 원주 방향을 따라 복수 개의 베인들(20)이 회전 가능하게 배치된다. 도 4를 참조하면, 전달링(30)은 전달링 회전중심(Rc)을 중심으로 회전할 수 있다.
베인들(20)은 케이스(10)의 일측에서 통공의 원주 방향을 따라 배치되며, 각각의 베인들(20)은 베인 회전중심(Vc)을 중심으로 회전할 수 있다. 전달링 회전중심(Rc)과 베인 회전중심(Vc)은 서로에 대해 대략 평행하게 형성된다.
케이스(10)의 타측에는 커버(15)가 결합된다. 커버(15)는 유체(F)를 케이스(10)로 전달하는 유입 배관(16)과 연결되는 유입 배관 부착부(15a)를 구비한다.
전달링(30)은 링 형상으로 제작되며, 각각의 베인들(20)에 대응하도록 전달링(30)의 원주 방향을 따라 형성되는 복수 개의 결합홈(37)을 구비한다. 전달링(30)은 또한 전달링(30)의 원주 방향을 따라 배치되어 케이스(10)에 대해 전달링(30)을 회전 가능하게 지지하는 롤러(39)를 구비한다. 각각의 롤러(39)는 전달링(30)의 일면에서 돌출된 롤러축(36)에 회전 가능하게 결합한다. 전달링(30)에 회전력이 전달되어 전달링(30)이 회전하기 시작하면 롤러(39)가 케이스(10)의 내측면에 접촉한 상태에서 롤러축(36)에 대해 회전하므로, 전달링(30)이 케이스(10)에 대해 원활하게 회전할 수 있다.
베인(20)은 베인축(21)에 결합되며, 베인축(21)은 베인 롤러(22)에 결합된다. 베인 롤러(22)는 케이스(10)의 내측에 미리 정해진 각도의 범위에서 회전할 수 있게 배치되므로, 베인 롤러(22)와 베인축(21)과 베인(20)이 함께 회전할 수 있다. 베인 롤러(22)는 베인 롤러(22)에서 돌출 형성되는 아암(22a)을 구비한다. 베인 롤러(22)의 아암(22a)은 전달링(30)의 결합홈(37)에 삽입되므로, 전달링(30)이 회전하면 결합홈(37)에 삽입된 아암(22a)에 전달링(30)의 회전력이 전달되어 베인 롤러(22)와 베인축(21)과 베인(20)이 케이스(10)에 대해 회전할 수 있다.
전달링(30)에는 전달 요소(40)가 배치되며, 전달 요소(40)는 외부로부터 전달된 회전력을 전달링(30)에 전달한다. 전달 요소(40)는 단면 형상이 알파벳 F자와 유사한 형상을 갖는다. 전달 요소(40)는 체결 요소(43)에 의해 전달링(30)에 체결되는 장착부(42)와, 일 방향으로 연장 형성되는 지지 구멍(41)을 구비한다. 체결 요소(43)는 볼트로 예시되었으나, 볼트 대신 리벳이나 못과 같은 다른 형태의 기계요소를 체결 요소(43)로 사용할 수 있다.
전달 요소(40)의 지지 구멍(41)의 일부분은 외측으로 개방된다. 그러나 실시예는 이와 같은 전달 요소(40)의 지지 구멍(41)의 형상에 의해 한정되는 것은 아니며, 전달 요소(40)의 지지 구멍(41)을 폐쇄된 구멍으로 형성하여 전달 요소(40)의 단면 형상을 알파벳 P자와 유사한 형상으로 제작할 수 있다.
구동 조립체(50)는 케이스(10)의 외측에 배치되어 회전하는 구동축(51)과, 전달 요소(40)에 결합되며 구동축(51)과 함께 회전하여 전달 요소(40)에 회전력을 전달하는 연결 요소(55)를 구비하여, 케이스(10)에 결합된다. 케이스(10)에 결합된 구동 조립체(50)를 분리하는 작업은 구동 조립체(50)의 연결 요소(55)와 전달 요소(40)의 결합을 분리하여 구동 조립체(50)를 케이스(10)로부터 멀어지는 방향으로 이격시키는 간편한 작업에 의해 이루어질 수 있다.
구동축(51)은 케이스(10)의 외측에 배치되며 전달링(30)의 회전 중심인 전달링 회전중심(Rc)을 가로지르는 방향에 대해 회전한다. 구동 조립체(50)는 구동축(51)을 회전시키는 구동력을 발생하는 구동수단(53)을 구비한다. 구동수단(53)에는 예를 들어 전기 신호에 의해 회전하는 전기 모터나 유체에 힘에 의해 구동력을 발생하는 액추에이터 등이 사용될 수 있다.
구동 조립체(50)는 구동축(51)을 회전 가능하게 지지하는 축 지지부(52)와, 축 지지부(52)와 구동축(51)의 사이에 배치되는 밀봉링들(59a, 59b)을 구비한다. 밀봉링들(59a, 59b)은 각각 구동축(51)의 일단과 타단에 배치되며, 구동축(51)이 축 지지부(52)에 대하여 회전하는 중에도 밀봉 상태를 유지하는 기능을 수행한다.
축 지지부(52)의 단부에는 외측으로 연장하는 플랜지(58)를 구비하며, 플랜지(58)는 체결수단(58a)에 의해 케이스(10)의 외측에 결합된다. 플랜지(58)의 단부의 외측에는 케이스(10)와 플랜지(58)의 사이의 밀봉을 유지하는 기능을 하는 고정 밀봉링(58b; static seal ring)이 배치된다.
구동축(51)의 단부에는 구동축(51)과 함께 회전하는 연결 요소(55)가 배치된다. 케이스(10)의 벽에는 전달 요소(40)에 대응하는 위치에 원형의 단면을 갖는 통공(11)이 형성된다. 연결 요소(55)는 통공(11)을 통과하여 전달 요소(40)에 결합한다. 연결 요소(55)는 통공(11)에 대응하는 원형의 단면을 가지며 구동축(51)의 단부에 배치되는 장착 요소(56)와, 장착 요소(56)의 단부에 배치되는 핀(57)을 구비한다.
도시된 실시예에서 연결 요소(55)가 장착 요소(56)와 핀(57)을 구비하지만, 실시예는 이와 같은 연결 요소(55)의 구조에 의해 한정되는 것은 아니며, 연결 요소(55)에서 장착 요소(56)를 생략하고 구동축(51)의 단부에 바로 핀(57)을 배치할 수도 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 구동축(51)은 구동축 회전중심(Mc)을 중심으로 회전할 수 있다. 연결 요소(55)는 구동축(51)의 구동축 회전중심(Mc)으로부터 외측으로 벗어난 위치에서 전달 요소(40)에 결합된다.
도 5는 도 4에 도시된 일부 구성 요소들을 확대하여 도시한 사시도이고, 도 6은 도 1의 유체 기계에서 연결 요소와 전달 요소의 결합 관계를 개략적으로 도시한 단면도이다.
연결 요소(55)의 핀(57)은 구동축(51)의 구동축 회전중심(Mc)으로부터 미리 정해진 간격으로 오프셋된 위치에 배치된다. 또한 핀(57)은 원형의 단면을 가지며, 전달 요소(40)의 지지 구멍(41)에 결합된다.
구동축(51)이 회전함으로써 연결 요소(55)의 장착 요소(56)가 회전하면 핀(57)은 구동축 회전중심(Mc)을 중심으로 회전 운동을 한다. 핀(57)의 회전 운동으로 인하여 핀(57)의 X 방향 및 Y 방향의 위치가 변화하지만, 지지 구멍(41)을 통하여 핀(57)과 결합되어 있는 전달 요소(40)는 X축 방향으로 이동할 수 없고 Y축 방향의 위치가 변화할 수 있다. 즉 구동축(51)의 회전력이 핀(57)을 통해 전달 요소(40)에 전달되고, 핀(57) 전달 요소(40)를 Y축 방향으로 가압하므로 전달 요소(40)를 통해 구동축(51)의 힘이 전달링(30)으로 전달되어 전달링(30)이 케이스(10)에 대해 회전 운동을 한다.
밀봉링들(59a, 59b)은 회전하는 구동축(51)과 접촉하는 부분이므로, 유체 기계가 사용에 따라 밀봉링들(59a, 59b)에 마모가 발생한다. 따라서 밀봉링들(59a, 59b)과 같은 부품은 주기적으로 교체하여야 한다.
종래에는 가변 날개를 구동하기 위한 메커니즘을 구성하는 구성 요소들이 유체 기계에 일체화되어 조립되므로, 밀봉링들(59a, 59b)과 같은 부품을 교체하기 위해서는 유체 기계에 조립되는 배관들과 전기 배선들을 모두 분리시키고 유체 기계를 전체적으로 분해하고 다시 조립하는 복잡한 작업을 실시하여야 한다.
상술한 실시예에 관한 유체 기계에 의하면 밀봉링들(59a, 59b)에 대한 유지 보수 작업을 간편하게 수행할 수 있다. 연결 요소(55)를 전달 요소(40)로부터 분리시켜 연결 요소(55)를 케이스(10)의 통공(11)을 통해 케이스(10)의 외측으로 분리함으로써 구동 조립체(50)를 케이스(10)로부터 분리할 수 있다. 구동 조립체(50)를 케이스(10)로부터 분리하는 작업은 크레인과 같은 장치를 이용하여 작업자가 수작업으로 실시하거나, 구동 조립체(50)를 케이스(10)로부터 분리하는 작업을 자동화할 수도 있다.
구동 조립체(50)를 케이스(10)로부터 간편하게 분리한 이후에는, 구동 조립체(50)만을 분해하여 밀봉링들(59a, 59b)과 같은 부품을 교체하거나 수리할 수 있다. 구동 조립체(50)를 케이스(10)로부터 간편하게 분리할 수 있으므로, 케이스(10)에 연결되어 있는 유체 유입 배관이나 전기 배선 등을 분리하거나 케이스(10)를 분리하는 등의 복작합 작업을 실시하지 않고도, 유체 기계의 구동 조립체(50)에 대한 유지 보수 작업을 간편하게 실시할 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 관한 가변 날개를 구비한 유체 기계의 일부 구성요소들의 결합 관계를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7에 나타난 실시예에 관한 유체 기계의 구성은 도 1 내지 도 6에 나타난 실시예에 관한 유체 기계의 구성과 유사하므로 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하여 설명한다.
도 7의 유체 기계에서는 구동 조립체(50)의 연결 요소(155)의 구성과 전달 요소(140)의 구성이 일부 변형되었다.
구동 조립체(50)의 연결 요소(155)는 구동축(51)과 함께 회전하는 장착 요소(156)와, 장착 요소(156)의 단부에 배치되며 구동축(51)의 회전 중심으로부터 외측으로 벗어난 위치에 배치되는 핀(157)과, 핀(157)의 단부에 회전 가능하게 결합되는 단부 롤러(159)를 구비한다.
전달 요소(140)는 전달링(30)의 외측에서 돌출되며 전달링(30)과 일체로 형성된다. 전달 요소(140)는 구동축(51)의 회전중심을 가로지르며 전달링(30)의 전달링 회전중심(Rc)에 대해 평행한 방향으로 연장하는 지지 구멍(141)을 구비한다.
연결 요소(155)의 단부 롤러(159)가 전달 요소(140)의 지지 구멍(141)에 결합된다. 구동축(51)과 장착 요소(156)가 회전하는 동안 단부 롤러(159)가 핀(157)에 대해 회전한다. 구동축(51)으로부터 핀(157)에 전달되는 힘이 지지 구멍(141)을 통해 전달 요소(140)에 전달되므로, 구동축(51)의 회전 운동에 의해 전달링(30)이 회전 운동할 수 있다.
도 8은 또 다른 실시예에 관한 가변 날개를 구비한 유체 기계의 일부 구성요소들의 결합 관계를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 9는 도 8의 유체 기계에서 연결 요소와 전달 요소의 결합 관계를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8에 나타난 실시예에 관한 유체 기계에서는 전달링(230)에 배치되는 전달 요소(240)가 전달링(230)으로부터 돌출되며 원형의 단면을 갖는 핀으로 구현되었다. 또한 구동축(251)의 단부에 배치되는 연결 요소(255)가 장착 요소(256) 및 장착 요소(256)에 형성되는 지지 구멍(257)을 구비한다. 지지 구멍(257)은 구동축(251)의 회전 중심으로부터 외측으로 이격되며 구동축(251)의 회전 중심에 대한 방사 방향을 가로지르는 방향으로 연장한다.
연결 요소(255)의 지지 구멍(257)과 전달링(230)의 전달 요소(240)는 구동축(251)의 회전 중심에서 외측으로 벗어난 위치에서 서로 결합된다. 따라서 구동축(251)이 회전함에 따라 지지 구멍(257)과 전달 요소(240)를 통하여 구동축(251)의 힘이 전달링(230)에 전달되어, 전달링(230)이 회전 운동을 한다.
상술한 실시예들에 대한 구성과 효과에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 케이스 55: 연결 요소
11: 통공 56: 장착 요소
15a: 유입 배관 부착부 57: 핀
15: 커버 58b; 고정 밀봉링
20: 베인 58a: 체결수단
21: 베인축 58: 플랜지
22: 베인 롤러 59a, 59b: 밀봉링들
22a: 아암 140: 전달 요소
30: 전달링 141: 지지 구멍
36: 롤러축 155: 연결 요소
37: 결합홈 156: 장착 요소
39: 롤러 157: 핀
40: 전달 요소 159: 단부 롤러
41: 지지 구멍 230: 전달링
42: 장착부 240: 전달 요소
43: 체결 요소 251: 구동축
50: 구동 조립체 255: 연결 요소
51: 구동축 256: 장착 요소
52: 축 지지부 257: 지지 구멍
53: 구동수단

Claims (15)

  1. 유체가 통과하는 통로를 구비하는 케이스;
    상기 케이스의 상기 통로에 원주 방향을 따라 배치되며 상기 케이스에 대해 회전 가능한 복수 개의 베인들;
    상기 케이스에 대해 회전 가능하게 배치되며 상기 베인들과 연결되어 상기 케이스에 대해 회전함으로써 상기 베인들을 회전시키는 전달링;
    상기 전달링에 배치되어 외부로부터 전달된 회전력을 상기 전달링에 전달하는 전달 요소; 및
    상기 케이스의 외측에 배치되며 상기 전달링의 회전 중심을 가로지르는 방향에 대해 회전하는 구동축과, 상기 구동축과 함께 회전하도록 상기 구동축의 단부에 배치되고 상기 케이스의 상기 전달 요소에 대응하는 위치에 형성된 통공을 통과하여 상기 구동축의 중심으로부터 외측으로 벗어난 위치에서 상기 전달 요소에 결합되는 연결 요소를 구비하여, 상기 케이스에 결합되는 구동 조립체;를 구비하고,
    상기 연결 요소가 상기 전달 요소로부터 분리되어 상기 통공을 통하여 상기 케이스의 외측으로 분리됨으로써 상기 구동 조립체가 상기 케이스로부터 분리될 수 있고,
    상기 케이스의 상기 통공은 원형의 단면을 갖고, 상기 구동축의 상기 단부에 상기 통공에 대응하는 원형의 단면을 갖는 장착 요소가 결합되며, 상기 연결 요소는 상기 장착 요소의 단부에 배치되는, 가변 날개를 구비한 유체 기계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 조립체는 상기 구동축을 회전시키는 구동수단을 더 구비하는, 가변 날개를 구비한 유체 기계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동 조립체는 상기 구동축을 회전 가능하게 지지하는 축 지지부와, 상기 축 지지부와 상기 구동축의 사이에 배치되는 밀봉링을 더 구비하는, 가변 날개를 구비한 유체 기계.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결 요소는 원형의 단면을 갖는 핀이며, 상기 전달 요소는 상기 핀을 이동 가능하게 지지하도록 연장 형성되는 지지 구멍을 구비하는, 가변 날개를 구비한 유체 기계.
  6. [청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제5항에 있어서,
    상기 전달 요소의 상기 지지 구멍의 일부분은 외측으로 개방된, 가변 날개를 구비한 유체 기계.
  7. [청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제5항에 있어서,
    상기 지지 구멍은 상기 구동축의 회전 중심을 가로지르며 상기 전달링의 회전 중심에 대해 평행한 방향으로 연장하는, 가변 날개를 구비한 유체 기계.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 구동 조립체는 상기 핀의 단부에 회전 가능하게 결합되며 상기 지지 구멍과 접촉하는 단부 롤러를 더 구비하는, 가변 날개를 구비한 유체 기계.
  9. [청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제1항에 있어서,
    상기 전달 요소와 상기 전달링을 체결하는 체결 요소를 더 구비하는, 가변 날개를 구비한 유체 기계.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전달 요소는 상기 전달링의 외측에 상기 전달링과 일체로 형성된, 가변 날개를 구비한 유체 기계.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전달 요소는 상기 연결 요소를 향하여 돌출되며 원형의 단면을 갖는 핀이며, 상기 연결 요소는 상기 핀을 이동 가능하게 지지하도록 상기 장착 요소의 단부에 연장 형성되는 지지 구멍인, 가변 날개를 구비한 유체 기계.
  12. [청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제11항에 있어서,
    상기 지지 구멍은 상기 구동축의 회전 중심에 대한 방사 방향을 가로지르는 방향으로 연장하는, 가변 날개를 구비한 유체 기계.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전달링에 대해 회전 가능하도록 상기 전달링의 원주 방향을 따라 배치되어 상기 케이스에 대해 상기 전달링을 회전 가능하게 지지하는 롤러를 더 구비하는, 가변 날개를 구비한 유체 기계.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 연결 요소는 상기 통공을 통하여 상기 구동축의 회전축 방향에 평행한 방향에서 상기 전달 요소와 결합되거나 상기 전달 요소로부터 분리되는, 가변 날개를 구비한 유체 기계.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 연결 요소는 상기 장착 요소의 일단에 배치되는 핀을 구비하고,
    상기 핀은 상기 구동축의 회전 중심으로부터 방사방향으로 오프셋되어 상기 전달 요소와 결합되는, 가변 날개를 구비한 유체 기계.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120121403A1 (en) * 2009-07-20 2012-05-17 Cameron International Corporation Removable throat mounted inlet guide vane

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4804316A (en) * 1985-12-11 1989-02-14 Allied-Signal Inc. Suspension for the pivoting vane actuation mechanism of a variable nozzle turbocharger
DE3941715A1 (de) * 1989-12-18 1991-06-20 Porsche Ag Abgasturbolader fuer eine brennkraftmaschine
US6269642B1 (en) 1998-10-05 2001-08-07 Alliedsignal Inc. Variable geometry turbocharger
JP3714041B2 (ja) 1999-07-12 2005-11-09 三菱ふそうトラック・バス株式会社 可変ノズルベーン付き過給機
JP3771765B2 (ja) * 2000-01-24 2006-04-26 三菱重工業株式会社 可変ターボチャージャ
US6527508B2 (en) * 2001-08-03 2003-03-04 Mark Groskreutz Actuator crank arm design for variable nozzle turbocharger
EP1418311B1 (de) * 2002-11-11 2007-01-17 BorgWarner Inc. Leitgitter variabler Geometrie
DE102004057864A1 (de) * 2004-11-30 2006-06-01 Borgwarner Inc.(N.D.Ges.D.Staates Delaware), Auburn Hills Abgasturbolader, Leitapparat für einen Abgasturbolader sowie Schaufelhebel für einen Leitapparat
EP1811135A1 (de) * 2006-01-23 2007-07-25 ABB Turbo Systems AG Verstellbare Leitvorrichtung
US8579579B2 (en) * 2009-11-10 2013-11-12 Honeywell International Inc. Sealed shaft assembly for exhaust turbines
JP5134717B1 (ja) * 2011-09-28 2013-01-30 三菱重工業株式会社 可変容量型ターボチャージャおよび可変ノズル機構の組付方法
US9388706B2 (en) 2012-02-24 2016-07-12 Fluid Equipment Development Company Method and system for tuning a turbine using secondary injection nozzles in nozzle ring
US9945287B2 (en) * 2012-12-28 2018-04-17 Borgwarner Inc. Asymmetric actuator pivot shaft bushing for VTG turbocharger
US9429033B2 (en) * 2013-11-08 2016-08-30 Honeywell International Inc. Drive arrangement for a unison ring of a variable-vane assembly

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120121403A1 (en) * 2009-07-20 2012-05-17 Cameron International Corporation Removable throat mounted inlet guide vane

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