KR20010007142A - 비상 오일탱크를 구비한 배기가스 터보차져 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 배기가스 터보차져의 베어링 하우징내에 배치되고 개선된 오일 공급부를 구비한 비상 오일 탱크를 제공하는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 비상 오일 탱크(7)로 개방된 체크 밸브(23)를 쵸크 개구부(20)와 함께 벤트 라인(19)에 배치한다.

Description

비상 오일탱크를 구비한 배기가스 터보차져{EXHAUST-GAS TURBOCHARGER HAVING AN EMERGENCY OIL TANK}

본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 기재된 바와 같은 배기가스 터보차져(exhaust-gas turbocharger)용 긴급 오일탱크에 관한 것이다.

배기가스 터보차져의 윤활 지점에는 그 배기가스 터보차져에 연결된 내연 엔진의 윤활 오일이 대개 공급된다. 윤활 오일이 공급되지 않음으로서 배기가스 터보차져가 손상되는 것을 방지하기 위해서는, 초기에 고속으로 회전하는 배기가스 터보차져에 소정 시간동안 윤활 오일을 계속 공급하여야 한다. 이러한 목적을 위해, 비상 오일탱크를 배기가스 터보차져의 하우징에 또는 그 하우징 내부에 마련하고, 주(main)유동로 또는 제 2 유동로에 즉, 배기가스 터보차져의 윤활 지점과 연속되게 또는 그 윤활 지점에 평행하게 배치한다.

베어링 하우징내에 배치된 비상 오일탱크를 구비한 배기가스 터보차져는 미쯔비시 중공업 주식회사가 1996년 1월에 발생한 터보차져 오버홀 프로시져 (Turbocharger Overhaul Procedure) 라는 명칭의 사내 간행물 MET 83SD의 4쪽에 개시되어 있다. 그 비상 오일탱크는 주 유동로에 배치되어 있으며, 비상 오일탱크에 부착되고 파이프 라인에 연결된 오일 공급부 및 체크 밸브를 통해 오일을 공급받는다. 또한, 비상 오일 탱크는 환기(vent) 라인을 통해 환기 또는 통기되며, 그 환기 라인은 일단부가 비상 오일 탱크에 연결되고 타단부는 베어링 하우징의 자유 공간을 향해 개방된 쵸크 개구부를 구비한다.

체크 밸브가 윤활 오일의 주 유동로에 배치되기 때문에, 공급 라인내 압력 손실이 발생하게 된다. 결과적으로, 오일 공급부를 실제 필요치 보다 큰 규격이 되게 하거나 또는 배기가스 터보차져의 베어링이 윤활 오일을 최적으로 공급받지 못하게 될 것이다.

또한, 윤활 오일 주 유동로내에 그러한 제어 부재를 배치하는 것은 그 제어 부재가 오작동하는 경우 오일 공급을 방해할 잠재적인 위험을 내포하게 된다.

상기 단점을 극복하기 위한 본 발명의 목적은, 배기가스 터보차져의 베어링 하우징에 배치되고, 개선된 오일 공급 조립체를 구비한 비상 오일탱크를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 청구범위 제 1 항의 전제부에 기재된 장치에서, 비상 오일 탱크내로 개구된 체크 밸브가 초크 개구부와 함께 벤트 라인에 배치됨으로서 상기 목적들이 달성된다.

공급 라인을 통한 윤활 오일 공급이 이루어지지 않는 경우에, 공급 라인 내에서 오일이 후퇴할 때, 벤트 라인내에 배치된 쵸크 개구부 및 본 발명에 따라 벤트 라인내에 배치되는 체크 밸브를 통해 공기가 공급된다. 따라서, 공급 라인 즉, 주 유동로 내에 체크 밸브를 설치할 필요가 없다. 이에 따라, 윤활 오일 공급부의 압력 손실이 작게 된다. 결과적으로, 윤활 오일 공급을 개선할 수 있다. 또한, 공급 라인 내의 체크 밸브를 제거할 수 있어, 보다 신뢰성이 높고 저렴한 방법으로 윤활 오일을 공급할 수 있다.

보다 바람직하게는, 체크 밸브가 벤트 라인의 최상단 영역에 배치된다. 이러한 방법으로 쵸크 개구부와 체크 밸브를 하나의 구성으로 간단히 결합할 수 있으며, 그에 따라 제조 비용을 절감할 수 있다.

마지막으로, 배기가스 터보차져에 연결된 내연 엔진의 윤활 오일 탱크는 배기가스 터보차져의 외측에 배치된 윤활 오일 저장부로서 사용된다.

본 발명의 2 개의 실시예를 내연 엔진에 연결된 배기가스 터보차져를 참조하여 도면에 도시하였다.

도 1 은 내연 엔진에 연결된 종래 배기가스 터보차져의 개략도.

도 2 는 내연기관의 시동 직후의 상태를 도시한 도 1 의 배기가스 터보차져의 개략도

도 3 은 일반 작동상태를 도시한 도 2 의 배기가스 터보차져의 개략도.

도 4 는 비상 오일 작동상태를 도시한 도 2 의 배기가스 터보차져의 개략도.

"도면의 주요부분에 대한 부호의 설명"

1 : 배기가스 터보차져 5 : 베어링 하우징

7 : 비상 오일 탱크 10 : 윤활 오일 저장부

19 : 벤트 라인 20 : 쵸크 개구부

23 : 체크 밸브

도면에는, 본 발명을 이해하는데 반드시 필요한 구성요소만을 도시하였다. 예를 들어, 배기가스 터보차져의 압축기측과 터빈측은 도시하지 않았다. 작업 매체의 유동방향은 화살표로 나타냈다.

배기가스 터보차져(1)는, 하우징내에 각각 배치되는, 공통 사프트(2)에 의해 작동되는 압축기(도시 안함)와, 터빈(도시 안함)을 포함한다. 샤프트 축(3)은 샤프트(2)를 통해 수평으로 연장한다. 샤프트(2)의 베어링 조립체는 소위 내부 배어링 조립체이며, 다시 말하면 그 샤프트(2)가 압축기와 터빈 사이의 영역에서 대응 베어링(4)상에 지지된다는 것을 의미한다. 압축기와 터빈 사이에 배치되고 베어링(4)를 지지하는 샤프트(2)의 그러한 영역은 베어링 하우징(5)에 의해 둘러싸이며, 그 베어링 하우징(5)은 압축기 하우징과 터빈 하우징에 연결된다.

개략적으로 도시한 도 1 에는 내연 엔진(6)에 연결된 종래 배기가스 터보차져(1)가 개시되어 있으며, 그 엔진과 터보차져의 상대적인 크기는 실제와 일치하지는 않는다. 베어링 하우징(5) 내부에서, 비상 오일탱크(7)는 상부 영역에 배치된다. 오일 공급부(8) 및 그 오일 공급부에 연결된 공급 라인(9)을 통해, 비상 오일탱크(7)는 오일 섬프(sump)로 설계된 내연 엔진(6)의 윤활 오일 저장부(10)에 연결된다. 이러한 구성에서, 오일 공급부(8)는 플랜지(11)를 통해 공급 라인(9)에 연결되고, 탱크 덮개(12)를 통해 비상 오일탱크(7)에 연결된다. 공급 펌프(13)는 공급 라인(9)내에 배치되고, 체크 밸브(14)는 오일 공급부(8)에 연결된다. 공급 통로(15)는 베어링(4) 및 비상 오일탱크(7) 사이에 형성된다. 또한, 오일 회수부(16,16')는 샤프트(2)의 양측에서 베어링 하우징(5)의 하부에 배치된다. 그러나, 하나의 오일 회수부(16)만이 회수 라인(17)을 통해 내연 엔진(6)의 윤활 오일 저장부(10)에 연결된다. 제 2 오일 회수부(16')는 덮개(18)에 의해 폐쇄된다. 베어링 하우징(5)내에는 벤트(vent) 라인(19)이 배치되고, 그 벤트 라인은, 일단부가 비상 오일탱크(7)에 위치하고 타단부가 베어링 하우징(5)의 자유 공간(21)으로 개방된 쵸크(choke) 개구부(20)를 포함한다.

내연 엔진(6)의 작동중에, 그 엔진의 고온 배기 가스는 터빈을 통과하여 그 터빈을 구동시킨다. 그 터빈은 다시 샤프트(2)를 통해 터빈에 연결된 압축기를 구동한다. 압축기 내에서 압축된 공기는 공급라인(도시 안함)을 통해 내연 엔진(6)으로 유동하고, 그 공기는 내연 엔진(6)의 과급(supercharging) 즉, 그 엔진의 출력증대에 사용된다. 이러한 작동중에, 샤프트(2) 및 그 샤프트를 포함한 전체 회전자 하부조립체(subassembly)는 고속으로 회전한다. 관련 마찰을 최소화하기 위해, 작동중에 샤프트(2)에 윤활 오일(22)을 연속적으로 공급한다. 이러한 목적을 위해, 윤활 오일(22)이 공급 펌프(13)에 의해 내연 엔진(6)의 윤활 오일 저장부(10)로 부터 공급라인(9) 및 오일 공급부(8)를 통해 비상 오일탱크(7)로 전달되며, 또 그 비상 오일탱크로 부터 공급 통로(15)를 통해 베어링(4)으로 전달된다. 이러한 경우에, 비상 오일탱크(7)는 주유동로에 놓이게 되고, 그에 따라 계속적으로 압력을 받는다. 윤활 오일(22)은 베어링(4)으로 부터 오일 회수부(16) 및 회수 라인(17)을 통해 유동하여 내연 엔진(6)의 윤활 오일 저장부(10)로 되돌아 간다.

내연 엔진(6)의 윤활 오일 공급 중단이 발생하면, 비상 오일탱크(7)내의 오일 높이가 낮아진다. 이러한 경우에, 비상 오일탱크(7)의 빈 공간에는 벤트 라인(19) 및 쵸크 장치(20)를 통해 베어링 하우징(5)으로 부터 공기가 충전되는 한편, 오일 공급부(8)는 체크 밸브(14)에 의해 폐쇄되어 윤활 오일(22)이 역류하는 것이 방지된다. 따라서, 비상 오일탱크(7)내의 윤활 오일(22)이 소모될 때까지, 배기가스 터보차져(1)의 베어링 지점에의 공급은 계속 이루어진다. 이러한 시간중에, 배기가스 터보차져(1)가 정지되거나 또는 윤활 오일의 정상적인 공급이 재개될 수 있을 것이다. 그러나, 윤활 오일(22)의 부족으로 인한 배기가스 터보차져(1)의 손상은 고려하지 않고 있다.

본 발명의 실시예에서, 비상 오일 탱크(7)내로 개구된 체크 밸브(23)가 초크 개구부(20)와 함께 벤트 라인(19)에 배치된다(도 2 참조). 전술한 종래 기술과 같이, 내연 엔진의 시종 중에, 공급 라인(9) 및 오일 공급부(8)를 통해 윤활 오일(22)이 배기가스 터보차져(1)에 공급되고, 그에 따라 비상 오일 탱크(7)가 채워진다. 그러한 과정 중에, 배기가스 터보차져(1)의 베어링(4)은 공급부(15)를 통해 윤활된다. 비상 오일 탱크(7)는 쵸크 개구부(20)에 의해 베어링 하우징(5)의 자유 공간(21)으로 환기된다.

내연 엔진 및 배기가스 터보차져(1)의 일반 작동중에, 윤활 오일(22)이 비상 오일 탱크(7)를 통해 유동함으로서, 베어링(4)에 적절하게 공급된다. 과급된 윤활 오일(22)은 쵸크 개구부(20)를 통해 배수되고, 베어링(4)을 통과한 윤활 오일(22)과 함께 회수부(16) 및 회수 라인(17)을 통해 내연 엔진(6)의 윤활 오일 저장부(10)로 순환된다(도 3 참조). 이러한 작동 상태에서 폐쇄 유지되는 체크 밸브(23)에 의해, 우회하는 윤활 오일(22)의 양은 증가되지 않는다.

비상 작동중에, 비상 오일 탱크(7)는 비어 있게 되며, 이 때 베어링(4)에는 계속적으로 공급된다. 이 경우, 오일 공급부(8)내에서 후퇴하는 오일만큼의 체적부 및 비상 오일 탱크(7)에는 쵸크 개구부(20) 및 체크 밸브(23)를 통해 베어링 하우징으로부터 공기가 공급된다(도 4 참조). 이러한 과정에서, 특히 오일 공급부(8)가 비상 오일 탱크(7)의 최상단 영역에서 작용하기 때문에, 윤활 오일(22)이 오일 공급부(8)로 역류하는 것이 방지된다. 따라서, 전술한 종래 기술에서 오일 공급부(8)내에 배치되는 밀폐 부재(14)가 필요 없게 된다.

이상의 본 발명에 따라, 배기가스 터보차져에 윤활 오일을 원활히 공급할 수 있으며, 공급 라인 내의 체크 밸브를 제거할 수 있어, 보다 신뢰성이 높고 저렴한 방법으로 윤활 오일을 공급할 수 있다. 또한, 쵸크 개구부와 체크 밸브를 하나의 구성으로 간단히 결합할 수 있으며, 그에 따라 제조 비용을 절감할 수 있다.

Claims (3)

1. 비상 오일 탱크와 벤트 라인을 구비한 배기가스 터보차져로서, 상기 오일 탱크는 배기가스 터보차져의 샤프트 축(3) 위쪽에서 배기가스 터보차져(1)의 베어링 하우징(5)내에 배치되고 공급 라인(9)을 통해 배기가스 터보차져(1) 외측에 위치하는 윤활 오일 저장부(10)에 연결되며, 상기 베어링 하우징(5)과 연결된 벤트 라인(19)은 쵸크 개구부(20)를 통해 비상 오일 탱크(7)와 개방되는 배기가스 터보차져에 있어서,

   상기 비상 오일 탱크(7)와 개방되는 체크 밸브(23)가 벤트 라인(19)에 배치되는 것을 특징으로 하는 비상 오일 탱크를 구비한 배기 가스 터보차져.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 체크 밸브(23)는 벤트 라인(19)의 최상단 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 비상 오일 탱크를 구비한 배기 가스 터보차져.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 배기가스 터보차져(1)에 연결된 내연 엔진(6)의 오일 섬프는 배기가스 터보차져(1) 외측에 배치된 윤활 오일 저장부(10)인 것을 특징으로 하는 비상 오일 탱크를 구비한 배기가스 터보차져.