KR102008537B1 - 터보차저 및 터보차저용 축방향 베어링 디스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터보차저에 관한 것으로서, 터보차저는, 블레이드형 터빈 로터(19), 및 배기 가스를 팽창시키기 위한 터빈 하우징(18)을 포함하는 터빈과; 블레이드형 압축기 로터(20), 및 급기를 압축시키기 위한 압축기 하우징(17)을 포함하는 압축기(12)를 가지며, 압축기 로터(20)는 터빈 로터(19)에서부터 구동될 수 있으며, 이런 구동을 위해 축방향 베어링(25)을 포함하는 샤프트(21)를 통해 터빈 로터(19)에 커플링되고, 축방향 베어링(25)은 축방향 베어링 디스크를 포함하며, 축방향 베어링 디스크는 섬유 복합 재료로 제조된다.

Description

터보차저 및 터보차저용 축방향 베어링 디스크{TURBOCHARGER AND AXIAL BEARING DISC FOR A TURBOCHARGER}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 터보차저에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 터보차저용 축방향 베어링 디스크에 관한 것이다.
터보차저의 기본적인 구조는 충분히 공지되어 있다. 따라서, 터보차저는 배기 가스를 팽창시키기 위한 터빈과, 급기를 압축시키기 위한 압축기를 포함한다. 터보차저의 터빈은 블레이드형 터빈 로터 및 터빈 하우징을 포함한다. 압축기는 블레이드형 압축기 로터 및 압축기 하우징을 포함한다. 압축기의 압축기 로터는 터빈의 터빈 로터에서부터 구동될 수 있는데, 이런 구동을 위해 축방향 베어링을 포함하는 샤프트를 통해 터빈 로터에 커플링된다. 축방향 베어링은 축방향 베어링 디스크를 포함하는데, 종래 기술에 따르면 축방향 베어링 디스크는 청동 또는 다른 금속 재료로 제조된다.
상기로부터, 본 발명의 목적은 신규한 유형의 터보차저 및 터보차저용 축방향 베어링 디스크를 생성하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 제1항에 따른 터보차저에 의해 해결된다. 본 발명에 따르면, 축방향 베어링 디스크는 섬유 복합 재료로 제조된다. 본 발명에 따른 터보차저의 경우, 축방향 베어링 디스크는 섬유 복합 재료로 제조된다. 이로 인해, 축방향 베어링의 축방향 베어링 디스크의 수명이 증가될 수 있다. 터보차저의 유지 보수 간격이 연장될 수 있다.
본 발명의 다른 유리한 개선안에 따르면, 축방향 베어링 디스크는 탄소 섬유로 강화된 세라믹 재료로 제조된다. 바람직하게는, 축방향 베어링 디스크는 탄소 섬유로 강화된 탄화 규소 재료로 제조된다. 축방향 베어링 디스크에 대해 이런 재료를 사용하는 것은 특히 내마모성이 존재하기 때문에 특히 바람직하다.
본 발명의 또 다른 유리한 개선안에 따르면, 오일 안내 홈이 축방향 베어링 디스크에 도입된다. 오일 안내 홈을 통해, 냉각 오일 및/또는 윤활유가 축방향 베어링의 구역 내로 단순하게 확실히 안내될 수 있다.
본 발명에 따른 터보차저용 축방향 베어링 디스크는 청구항 제5항에 규정되어 있다.
본 발명의 추가적인 바람직한 개선안들은 종속항들과 이하의 상세한 설명에 개시되어 있다.
본 발명에 따르면, 축방향 베어링의 축방향 베어링 디스크의 수명을 증가시킬 수 있으며, 터보차저의 유지 보수 간격을 연장시킬 수 있다.
도 1은 터보차저의 상세 사시도.
도 2는 도 1의 터보차저의 상세 분해도.
본 발명의 예시적인 실시예가 비제한적인 첨부 도면을 참조하여 이하에서 상세히 기술된다.
본 발명은 내연 기관의 터보차저에 관한 것으로서, 구체적으로는 선박용 디젤 엔진의 터보차저에 관한 것이다.
도 1은 배기 가스를 팽창시키기 위한 터빈(11)과, 급기를 압축시키기 위한 압축기(12)를 포함하는 터보차저(10)를 상세히 도시하고 있다.
팽창될 배기 가스는 배기 가스 입구(13)를 통해 터빈(11)에 공급될 수 있다. 팽창된 배기 가스는 배기 가스 출구(14)를 통해 터빈(11)으로부터 배출될 수 있다.
압축될 급기는 공기 입구(15)를 통해 압축기(12)로 공급될 수 있다. 압축된 급기는 급기 출구(16)를 통해 압축기(12)로부터 배출될 수 있다.
공기 입구(15)와 급기 출구(16)는 압축기(12)의 스테이터측 압축기 하우징(17)에 의해 제공된다.
배기 가스 입구(13)와 배기 가스 출구(14)는 터빈(11)의 스테이터측 터빈 하우징(18)에 의해 제공된다.
스테이터측 터빈 하우징(18) 외에도, 터빈(11)은 블레이드형 터빈 로터(19)를 포함한다. 터빈 로터(19)는 터빈 하우징(18) 내에 회전가능하게 장착된다.
스테이터측 압축기 하우징(17) 외에도, 압축기(12)는 압축기 하우징(17) 내에 회전가능하게 장착되는 블레이드형 압축기 로터(20)를 포함한다.
압축기(20)는 터빈 로터(19)에서부터 구동될 수 있는데, 터빈 로터(19)와 압축기 로터(20)는 터빈 로터(19)에서부터 압축기 로터(20)를 구동시키기 위해 샤프트(21)를 통해 커플링된다. 샤프트(21)를 장착시키기 위해, 베어링 하우징(24) 내에 수용되는 압축기측 베어링 부시(22)와 터빈측 베어링 부시(23)가 제공된다.
터빈 로터(19)를 압축기 로터(20)에 커플링시키는 샤프트(21)를 위한 장착부는 축방향 베어링(25)을 포함한다. 축방향 베어링(25)은 스러스트 베어링(26)과 상호 작용하는데, 축방향 베어링(25)과 스러스트 베어링(26) 사이에서 한편에는 축방향 베어링 디스크(27)가 그리고 다른 한편에는 지지 링(28)이 위치설정된다.
본 발명에 따른 축방향 베어링 디스크(27)는 섬유 복합 재료로 제조된다. 특히, 축방향 베어링 디스크(27)는 탄소 섬유로 강화된 세라믹 재료로, 특히 바람직하게는 탄소 섬유로 강화된 탄화 규소 재료로 제조된다.
이런 탄소 섬유로 강화된 탄화 규소 재료는 높은 내마모성을 가지며, 바람직하게는 축방향 베어링 디스크(27)를 형성하는데 특히 적절하다.
바람직하게는, 다음과 같은 성질을 갖는 탄소 섬유 강화 탄화 규소 재료가 사용된다: 1.8 내지 2.8 g/cm3의 비중, 0.05 내지 0.8 %의 신장율, 1,350 ℃까지의 고온 저항성, 1.5 내지 3.8 10-6/K의 열팽창, 46 내지 83 kW/m의 열충격 저항 계수, 0.6 내지 1.7 J/g*K의 비열용량, 및 20 내지 125 W/m*K의 열전도율.
본 발명의 다른 유리한 개선안에 따르면, 오일 안내 홈(29)이 탄소 섬유 강화 탄화 규소 재료의 축방향 베어링 디스크(27)에 도입된다. 오일 안내 홈(29)을 통해, 윤활유 및/또는 냉각 오일이 소정의 방식으로 축방향 베어링(24)에 공급될 수 있다.
도 2에 따르면, 오일 안내 홈(29)은 축방향 베어링 디스크(27)의 반경 방향으로 연장되는데, 오일 안내 홈(29)은 축방향 베어링 디스크(27)의 원주에 걸쳐 균등 분포되게 위치설정된다.
도 2에서, 총 10개의 오일 안내 홈이 축방향 베어링 디스크(27)의 원주에 걸쳐 균등 분포되게 배열되어 있다. 그러나, 오일 안내 홈(29)의 이런 개수는 예시일뿐이다. 6개의 또는 8개의 오일 안내 홈이 축방향 베어링 디스크(27)의 원주에 걸쳐 균등 분포되게 또한 배열될 수 있다.
10 : 터보차저 11 : 터빈
12 : 압축기 13 : 배기 가스 입구
14 : 배기 가스 출구 15 : 공기 입구
16 : 급기 출구 17 : 압축기 하우징
18 : 터빈 하우징 19 : 터빈 로터
20 : 압축기 로터 21 : 샤프트
22 : 베어링 부시 23 : 베어링 부시
24 : 베어링 하우징 25 : 축방향 베어링
26 : 스러스트 베어링 27 : 축방향 베어링 디스크
28 : 축방향 베어링 링 29 : 오일 안내 홈

Claims (8)

  1. 터보차저로서,
    블레이드형 터빈 로터(19), 및 배기 가스를 팽창시키기 위한 터빈 하우징(18)을 포함하는 터빈(11)과,
    블레이드형 압축기 로터(20), 및 급기를 압축시키기 위한 압축기 하우징(17)을 포함하는 압축기(12)를 가지며,
    상기 압축기 로터(20)는 터빈 로터(19)에서부터 구동될 수 있으며, 상기 구동을 위해 축방향 베어링(25)을 포함하는 샤프트(21)를 통해 터빈 로터(19)에 커플링되고,
    상기 축방향 베어링(25)은 상기 축방향 베어링(25)과 상호 작용하는 스러스트 베어링(26)과, 상기 축방향 베어링(25)과 상기 스러스트 베어링(26) 사이에 위치설정되는 축방향 베어링 디스크(27) 및 지지 링(28)을 포함하고,
    상기 축방향 베어링 디스크(27)는 섬유 복합 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는, 터보차저.
  2. 제1항에 있어서, 상기 축방향 베어링 디스크(27)는 탄소 섬유로 강화된 세라믹 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는, 터보차저.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 축방향 베어링 디스크(27)는 탄소 섬유로 강화된 탄화 규소 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는, 터보차저.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 오일 안내 홈(29)이 상기 축방향 베어링 디스크(27)에 도입되는 것을 특징으로 하는, 터보차저.
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