KR102033019B1 - 배기가스 터보차저 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 하우징(2); 블레이드(6)를 구비한 터빈 휠(5); 블레이드(6)를 구비한 압축기 휠(4); 및 하우징(2)에 장착되어 터빈 휠(5)과 압축기 휠(4)을 연결하는 샤프트(3)를 포함하되, 하우징(2)과 적어도 하나의 블레이드(6) 사이의 간극에서(7), 블레이드(6) 및 하우징(2) 상에 비접촉식 래버린스 시일(8)이 형성되고, 래버린스 시일(8)은 홈(13)과 돌기(14)의 적어도 하나의 조합을 포함하는, 배기가스 터보차저(1)에 관한 것이다.

Description

배기가스 터보차저{EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기가스 터보차저에 관한 것이다.

이미 공지된 터보차저는 일반적으로 시프트가 장착된 하우징을 구비한다. 샤프트는 터빈 휠과 압축기 휠을 연결한다. 터빈 휠과 압축기 휠은 각각의 경우 다수의 블레이드를 구비한다. 블레이드 팁과 하우징 사이에는 작은 간극이 형성되어, 블레이드들은 하우징과의 접촉 없이 이동할 수 있다. 각각의 블레이드는 흡입측과 압력측을 가진다. 블레이드와 하우징 사이의 간극에 의해 블레이드의 압력으로부터 흡입측으로의 유동 손실이 발생한다.

본 발명의 목적은, 제조 및 조립이 저렴하면서 가능한 한 최대의 효율로 작동될 수 있는 배기가스 터보차저를 명시하는 데에 있다.

이러한 목적은 청구범위 제1항의 특징들에 의해 달성된다. 종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 개선예들에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 블레이드와 하우징 사이의 간극을 통한 유동은 블레이드 팁의 영역에서 비접촉식 래버린스 시일에 의해 개선될 수 있음을 알게 되었다. 본 발명에 따른 래버린스 시일은 홈과 홈 안으로 돌출되는 돌기의 적어도 하나의 조합을 포함한다. 홈 또는 돌기는 블레이드에 형성된다. 나머지 다른 요소는 각각의 경우 하우징의 내부측에 형성된다.

바람직하게는 돌기와 홈의 다수의 조합을 사용하는 것도 가능하다. 따라서 예를 들어 다수의 돌기가 각각의 블레이드에 형성되고 이에 상응하여 또한 다수의 홈이 하우징에 형성되는 경우가 있다. 더욱이, 돌기와 홈 둘 다 블레이드에 형성되고, 이에 상응하여 하우징에 홈 및 돌기가 형성되는 것도 가능하다.

특히 바람직한 실시형태에서, 압축기 휠의 블레이드에 래버린스 시일이 사용된다. 압축기 휠에서 최대 압력이 압축기 출구의 영역에 발생한다. 그러므로, 래버린스 시일은 바람직하게 압축기 출구의 영역에 구현된다.

홈 및 돌기 둘 다, 원하는 어떠한 기하형성도 가질 수 있다. 바람직하게 돌기는 사다리꼴이다. 사다리꼴 디자인의 결과, 블레이드 팁의 윤곽이 90°의 모서리보다는 더 작은 각도로 돌기에 합쳐진다.

본 발명에 따른 래버린스 시일은 블레이드와 하우징 사이의 간극을 통해 유동 손실을 저해하며, 그렇게 하면서 동시에 압축기 출구로부터의 원하지 않는 역류를 감소시킨다.

본 발명의 추가적인 상세사항, 이점 및 특징들은 도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 배기가스 터보차저를 개략적으로 단순하게 나타낸 단면도를 보여준다.
도 2 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 배기가스 터보차저의 상세도를 보여준다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 배기가스 터보차저의 압축기 휠을 보여준다.

이하, 도 1 내지 도 3을 바탕으로 예시적인 실시형태를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 배기가스 터보차저(1)를 매우 단순하게 도시한 것이다. 배기가스 터보차저(1)는 샤프트(3)가 회전 가능하게 장착된 하우징(2)을 포함한다. 압축기 휠(4) 및 터빈 휠(5)이 샤프트(3) 상에 공동으로 회전하도록 안착된다. 터빈 휠(5) 및 압축기 휠(4) 둘 다 각각의 경우 다수의 블레이드(6)를 구비한다.

압축기 휠(4)은 유입된 충진 공기를 압축기 출구(9)의 방향으로 압축한다. 터빈 입구(10)에서, 배기가스는 터빈 휠(5)로 유동하고, 그에 따라 터빈 휠(5), 샤프트(3) 및 압축기 휠(4)을 구동한다.

블레이드(6)와 하우징(2) 사이에 간극(7)이 형성된다.

도 2는 압축기 휠(4)과 하우징(2)의 상세도를 보여준다. 도 2에 따르면, 하우징(2)은 다수-부품 구성으로 이루어질 수 있다. 하우징(2)은 압축기 하우징(11)과 베어링 하우징(12)으로 조립되는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따르면, 간극(7)에서의 유동 손실을 방지하기 위해, 도 2에 도시된 래버린스 시일(8)이 사용된다. 래버린스 시일(8)은 각각의 블레이드(6) 상의 돌기(14)와 홈(13)의 조합으로 이루어진다. 도시된 예에서, 홈(13)은 하우징(2), 특히 압축기 하우징(11)의 내부측 상에 연속적으로 전체 원주에 걸쳐 형성된다.

블레이드(6) 상의 돌기(14)는 블레이드(6)의 일체형 구성부이다. 돌기(14)는 홈(13) 안으로 돌출된다. 따라서 비접촉식 래버린스 시일(8)은 간극(7)을 따라 형성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 래버린스 시일(8)은 압축기 출구(9)에 대향하는 블레이드(6)의 절반부에 형성되는데, 그 이유는 여기에서 최대 압력 또는 압력 차이 및 이에 따른 손실이 예상되기 때문이다.

도 3은 다수의 블레이드(6)를 구비한 압축기 휠(4)을 자세히 보여준다. 도 3은 각각의 경우 블레이드(6)의 블레이드 팁(15)에 돌기(14)가 형성된 것을 보여준다. 도시된 예시적 실시형태에서, 돌기(14)는 사다리꼴이다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이, 압축기 휠(4)의 각각의 블레이드(6) 상에 돌기(14)가 형성된다.

도시된 예시적 실시형태에 대한 대안으로서, 래버린스 시일(8)은 블레이드(6)의 블레이드 팁(15)을 따라 다수의 돌기(14) 및/또는 돌기(14)와 홈(13)의 조합을 가질 수도 있다. 그러면 각각의 경우 하나에 돌기(14)가 홈(13)으로 돌출되도록, 상응하는 상호보완적인 홈(13)과 돌기(14)가 하우징에 형성된다.

도시된 래버린스 시일이 터빈 휠(5)의 블레이드(16) 상에 구현되는 것 또한 가능하다.

본 발명의 상기 기재된 기재내용 외에도, 이의 추가적인 개시를 위해 도 1 내지 도 3에 나타낸 본 발명의 도시를 명백히 참조한다.

1 배기가스 터보차저
2 하우징
3 샤프트
4 압축기 휠
5 터빈 휠
6 블레이드
7 간극
8 래버린스 시일
9 압축기 출구
10 터빈 입구
11 압축기 하우징
12 베어링 하우징
13 홈
14 돌기
15 블레이드 팁

Claims (8)

1. 하우징(2);
   블레이드(6)를 구비한 터빈 휠(5);
   블레이드(6)를 구비한 압축기 휠(4); 및
   하우징(2)에 장착되어 터빈 휠(5)과 압축기 휠(4)을 연결하는 샤프트(3)를 포함하되,
   하우징(2)과 적어도 하나의 블레이드(6) 사이의 간극(7)에서, 블레이드(6) 및 하우징(2) 상에 비접촉식 래버린스 시일(8)이 형성되고, 래버린스 시일(8)은 홈(13)과 돌기(14)의 적어도 하나의 조합을 포함하고,
   래버린스 시일(8)은, 하우징(2)에 형성된 적어도 하나의 홈(13)과 블레이드(6) 상에 형성되어 홈(13) 안으로 돌출되는 하나의 돌기(14), 및/또는 블레이드(6)에 형성된 적어도 하나의 홈(13)과 하우징(2) 상에 형성되어 홈(13) 안으로 돌출되는 하나의 돌기(14)를 포함하고,
   홈(13) 및/또는 돌기(14)는 압축기 휠의 블레이드(6)의 블레이드 팁(15)에 배치되고, 래버린스 시일(8)은 블레이드(6) 상의 돌기(14)와 홈(13)의 다수의 조합을 포함하는, 배기가스 터보차저(1).
2. 제1항에 있어서,
   홈(13) 및/또는 돌기(14)는 압축기 휠(4) 또는 터빈 휠(5)의 각각의 블레이드(6) 상에 배치되는, 배기가스 터보차저.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   홈(13) 및/또는 돌기(14)는 압축기 출구(9)에 대향하는 압축기 휠(4)의 블레이드(6)의 절반부에 배치되는, 배기가스 터보차저.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   홈(13) 및/또는 돌기(14)는 사다리꼴인, 배기가스 터보차저.
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