KR20140066226A - 작동 샤프트를 밀봉하는 반투과성 매체 - Google Patents

작동 샤프트를 밀봉하는 반투과성 매체 Download PDF

Info

Publication number
KR20140066226A
KR20140066226A KR1020147009624A KR20147009624A KR20140066226A KR 20140066226 A KR20140066226 A KR 20140066226A KR 1020147009624 A KR1020147009624 A KR 1020147009624A KR 20147009624 A KR20147009624 A KR 20147009624A KR 20140066226 A KR20140066226 A KR 20140066226A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bore
sealing material
shaft
turbine housing
sealing
Prior art date
Application number
KR1020147009624A
Other languages
English (en)
Inventor
티모시 하우스
Original Assignee
보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 보르그워너 인코퍼레이티드 filed Critical 보르그워너 인코퍼레이티드
Publication of KR20140066226A publication Critical patent/KR20140066226A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F02B37/186—Arrangements of actuators or linkage for bypass valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/28—Arrangement of seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

상이한 압력의 체적, 예를 들어 터보차저 터빈 하우징 및 주위 공기의 체적을 연결하는 보어를 통하여 연장되는 샤프트 주변에서 매연의 누설을 방지하도록, 가스의 통과를 허용하면서 입자 물질을 포착하는 매연 밀봉이 제공된다.

Description

작동 샤프트를 밀봉하는 반투과성 매체{SEMI-PERMEABLE MEDIA SEALING AN ACTUATING SHAFT}
본 발명은 예를 들어 터보차저의 터빈 하우징을 통과하는 샤프트를 위한 개선된 밀봉 및 그러한 밀봉을 가진 터보차저에 관한 것이다.
터보차저는 강제 유도 시스템(forced induction system)의 유형이다. 터보차저는, 정상적으로 흡인되는 구조에서 가능한 밀도보다 더 큰 밀도로, 엔진 흡기부로 공기를 보내 더 많은 연료가 연소되도록 하여, 엔진의 중량을 현저하게 증가시키지 않고 엔진의 마력을 증가시킨다. 대형의 물리적 크기를 가진 정상 흡인 엔진을 대체하는 소형 터보차저 엔진은 질량을 감소시킬 것이고 차량의 공기역학적 전방 면적을 감소시킬 수 있다.
터보차저는 터빈 하우징(2) 안에 위치하는 터빈 휠(21)을 구동하도록 엔진 배기 매니폴드로부터의 배기 유동을 이용한다. 일단 배기 가스가 터빈 휠을 통과하고, 터빈 휠이 배기 가스로부터 에너지를 추출하면, 소비된 배기 가스는 터빈 하우징으로부터 배출되어 차량의 다운파이프(downpipe)로 흘러가며, 통상적으로 촉매 변환기, 입자 포착기(particulate trap) 및 NOX 포착기와 같은 후처리 장치로 보내진다.
웨이스트게이트 터보차저(wastegated turbocharger)에서, 터빈 볼류트(turbine volute)는 바이패스 도관에 의해 터빈 엑스듀서(turbine exducer)에 유체적으로 연결된다. 바이패스 도관을 통한 유동은 웨이스트게이트 밸브(61)에 의해 제어된다. 바이패스 도관의 유입부는 터빈 휠의 상류측인, 볼류트의 유입측 상에 있고, 바이패스 도관의 유출부는 터빈 휠의 하류측인, 볼류트의 엑스듀서측 상에 있기 때문에, 바이패스 도관을 통한 유동은, 바이패스 모드에 있을 때, 터빈 휠을 우회하고, 따라서 터빈 휠에 동력을 제공하지 않는다. 웨이스트게이트를 작동시키도록, 작동시키는 힘 또는 제어하는 힘은 터빈 하우징 외측으로부터, 터빈 하우징을 통하여, 터빈 하우징 내부의 웨이스트게이트 밸브로 전달되어야 한다. 예를 들어, 웨이스트게이트 피봇 샤프트는 터빈 하우징을 통하여 연장될 수 있다. 터빈 하우징의 외측에서, 액추에이터(73)는 웨이스트게이트 아암(62)에 연동부(74)를 통하여 연결되고, 웨이스트게이트 아암(62)은 웨이스트게이트 피봇 샤프트(63)에 연결된다. 터빈 하우징 내측에서, 피봇 샤프트(63)는 웨이스트게이트 밸브(61)에 연결된다. 액추에이터로부터의 작동력은 피봇 샤프트(63)의 회전으로 변환되어, 터빈 하우징 내부의 웨이스트게이트 밸브(61)를 피봇시킨다. 웨이스트게이트 피봇 샤프트는 실린더형 부싱(68) 안에서 회전하거나, 또는 직접 터빈 하우징과 접촉한다. 샤프트가 위치하는 부싱(bushing)의 보어와 샤프트 사이에 환형 간극이 존재하기 때문에, 가압된 터빈 하우징으로부터 고온의 유독성 배기 가스 및 매연의 누출이 이러한 틈새를 통하여 가능하다.
터빈 하우징은 커다란 온도 유동(temperature flux)을 겪는다. 터빈 하우징의 외측은 주위 공기 온도와 접하는 반면에, 볼류트 표면은 엔진에서 사용되는 연료에 따라서 740℃ 내지 1050℃ 범위의 배기 가스와 접촉한다. 통상적으로 웨이스트게이트 피봇 샤프트 주위의 온도는 대략 400℃ 내지 450℃ 이다. 액추에이터는 위에서 설명된 병진 운동을 통하여 웨이스트게이트를 제어하여 터빈 휠로의 유동을 정확하고, 반복 가능하고, 막힘(jamming)이 없는 방식으로 제어하는 것이 필수적이다.
VTG는 터빈 휠로의 배기 가스의 유동을 제어하는데 사용될 뿐만 아니라, 압력 구배(pressure gradient)에 반하여 EGR 배기 가스를 압축기 시스템 안으로 보내어 연소 챔버 안으로 다시 받아들여지도록 하는데 필요한 터빈 배압을 제어하는데 사용된다. 터빈 시스템 내 배압은 최대 500 kPa까지의 영역에 있을 수 있다. 터빈 스테이지(turbine stage) 내의 높은 압력은 임의의 통공 또는 간극을 통한 배기 가스의 대기 중 누출을 초래할 수 있다. 이러한 통공을 통한 배기 가스의 통과는 보통 가스 누출 경로의 출구측 상에 검은 매연 잔류물을 수반한다. 엔진 연소 과정에서 발생하는 이러한 매연의 퇴적은 외장의 관점(cosmetic standpoint)에서 바람직하지 않다. 이것은 구급차 및 버스와 같은 차량에서 배기 누출을 특히 민감한 관심사로 만든다. 배출의 관점에서, 터빈 스테이지에서 누출되는 매연은 엔진/차량 사후 처리 시스템에 의해 포착되어 처리되지 않는다. 입자상 물질의 누출에 대한 시험은 단순히 터빈 스테이지를 알루미늄 포일 안에 감싸고, 엔진을 일정 기간 동안 가동시키고, 터보차저의 터빈 스테이지로부터 누출된 매연 흔적을 찾기 위해 포일을 시각적으로 검사한다.
디젤 엔진의 배기 스택(exhaust stack)으로부터 오는 것으로 보이는 매연은 거친 상(coarse phase), 축적 상(accumulation phase) 및 핵종 상(nuclei phase)인 세 가지 기본적인 상(phase)의 배기 부산물의 혼합물이다. 대부분의 입자 덩어리는 탄소질의 덩어리 및 관련된 흡착 물질들로 이루어지며, 0.05 ㎛ 내지 1.0 ㎛ 직경 범위의 크기를 가진 축적 모드로 통과된다. 핵종 상 입자들은 통상적으로 휘발성 유기물 및 황 화합물이며, 이들은 0.005 ㎛ 내지 0.05 ㎛ 직경 범위의 크기를 가진다. 핵종 상의 입자들이 수적으로 가장 크지만, 질량의 단지 약 20 %뿐이다. 거친 상의 입자는 0.1 ㎛ 내지 8 ㎛ 범위이고, 입자 질량의 다른 5% 내지 20%를 차지한다. 거친 상의 입자는 통상적으로 연소 및 배기 용기의 벽에 축적되고, 다음에 배기 유동에 다시 혼입된다.
통상적으로, 실린더 보어 안에서 회전하는 샤프트에 의해 형성된 고리(annulus)를 통한 가스 및 매연의 누설 중 일부는 허용되는데, 왜냐하면 부싱(bushing)의 단부면 중 양쪽 또는 한쪽은 보통 밸브 아암의 내부 플랜지 또는 웨이스트게이트 제어 메커니즘의 구동 아암의 외부 플랜지 또는 표면과 접촉하고, 따라서 때때로 누출을 차단하기 때문이다.
때때로 피스톤 링으로도 호칭되는 밀봉 링과 같은 밀봉 수단은 통상적으로 터보차저 내에 사용되어 정적 베어링 하우징과 동적 회전 조립체(즉, 터빈 휠, 압축기 및 샤프트) 사이에서 밀봉을 형성하여 베어링 하우징으로부터 압축기 및 터빈 스테이지로, 그리고 그 역으로의 오일 및 가스의 통과를 제어한다. 터보차저 보그워너사(BorgWarner Inc.)는 최초의 터보차저가 대량 생산되었던 적어도 1954년 이래로 이러한 목적을 위한 밀봉 링을 생산하고 있다. 150,000 RPM으로 회전하는, 19 mm 직경의 밀봉 링 보스(boss)를 가진 샤프트에 대하여, 밀봉 링 측면과 밀봉 링 홈의 측벽 사이의 상대적인 마찰 속도(rubbing speed)는 약 149,225 mm/sec이다.
위에서 설명된 바와 같이 다양한 것이 이용되는 밀봉 링들은 (150,000 RPM 터보차저의 고속 회전하는 조립체 밀봉과 비교하여) 때때로 상대적으로 저속 회전하는 샤프트를 위한 밀봉 장치로서 사용된다. 이들 저속 회전 샤프트는 7 내지 8 mm/sec 의 상대적인 마찰 속도와 같은 15 RPM 정도의 회전 속도로 움직인다.
터보차저에서 사용되는 바와 같은 밀봉 링은, 밀봉 링 홈의 일 측벽에 대하여 밀봉 링의 측벽의 일부를 접촉시키고 샤프트가 있는 보어의 내측 직경에 대하여 밀봉 링의 외측 직경을 접촉시킴으로써 밀봉을 형성한다. 링이 샤프트에 조립되게 하고 다음에 샤프트 및 링이 보어 안으로 조립되게 하기 위하여, 밀봉 링 홈의 깊이는 링이 외측 직경에서 (따라서 유효 원주 및 내측 직경에서) 함몰할 수 있어서 밀봉 링의 외측 직경이 밀봉 링이 작동하는 보어의 대략 내측 직경을 가질 수 있는 정도가 되어야 한다. 도 2a는 자연스럽게 팽창된 상태의 밀봉 링(80)을 도시하지만, 밀봉링은 링을 샤프트(63)의 직경 이상으로 강제로 팽창시킨 다음에 링을 홈 안으로 이완시킴으로써 샤프트에 조립된다. 링이 그 위에 조립된 샤프트는 부싱(68)의 보어 안으로 밀어 넣어지므로, 링의 외측 직경이 부싱의 내측 직경(70) 안에서 미끄러질 수 있을 때까지 챔퍼(chamfer, 69)가 링을 압축시킨다. 이제 압축된 링은 샤프트의 임의의 축방향 위치에서 부싱의 내측 직경에 대하여 밀봉한다.
이러한 상태에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 밀봉 링(80)은 링 홈의 한계 내에서 임의의 축방향 위치에 축방향으로 위치할 수 있으며, 밀봉 링 홈은 반경 방향으로는 샤프트(63)의 외측 직경과 밀봉 링 홈의 바닥(82)의 직경 사이의 체적으로 정의되며 축방향으로는 밀봉 링 홈의 내측 벽(83)과 외측 벽(81) 사이의 거리로 정의된다. 밀봉 링 홈의 이러한 정의에 따라, 항상 링 아래에 (즉, 압축된 피스톤 링의 내측 직경(84)과 밀봉 링 홈의 바닥(82)의 직경 사이에) 체적이 항상 존재한다는 점을 알 수 있다. 또한 밀봉 링 홈의 내측 벽(83)과 밀봉 링의 인접한 벽 사이에 체적이 존재할 수도 있다. 밀봉 링 홈의 대향하는 측에, 밀봉 링 홈의 외측 벽(81)과 밀봉 링의 인접한 벽 사이에 체적이 존재할 수도 있다. 도 3은 밀봉 링(80)이 밀봉 링 홈의 내측 벽(83)과 외측 벽(81) 사이에서 다소 중심에 있으며, 따라서 밀봉 링 주변에서 가스 및 매연(86)의 유동을 허용하는 상태를 도시한다. 밀봉 링의 축방향 위치는 부싱 내의 보어 내측 직경 사이의 마찰에 의해서 제어되고, 링은 오직 홈의 측벽과의 임의의 접촉에 의해서 움직이기 때문에, 밀봉 링 측벽이 밀봉 링 홈 측벽과 직접 접촉할 때만 거의 완전한 밀봉 상태가 존재한다. 임의의 다른 축방향 조건에서도, 도 3에 도시된 누설 경로가 존재하며, 가스 및 입자 물질이 샤프트 영역을 통하여 터빈 스테이지에서 누출될 수 있다.
고속 회전 샤프트의 경우에 다수의 밀봉 링을 도입하고, 밀봉 링들 사이에 압력 또는 진공을 도입하여 복수 개의 밀봉 링에 걸친 압력 편차를 조절함으로써 이러한 누설을 감소시키는 설계를 개시하는 다수의 특허가 있다. 그러나, 링이 홈의 측벽(들)과 직접 접촉하지 않는 한 가스 및 매연 누설의 가능성은 항상 존재한다. 실제로 항상 일부 누설이 있으며, 따라서 엔진 구획부의 미감은 그러한 누설과 관련된 매연 또는 입자 물질의 통과에 의해 손상될 수 있다.
따라서 배기 가스 누설과 독립적으로 입자 물질의 통과를 최소화시키는 밀봉 설계의 필요성이 있다는 점을 알 수 있다.
본 발명은 터보차저 하우징의 벽을 관통하는 회전 또는 슬라이딩 샤프트 조립체를 제한하고 지지하는 요소들 안에 반투과성 밀봉 매체를 포함시킴으로써 상기의 문제를 해결하며, 따라서 잠재적으로 미감을 손상시키거나 또는 잠재적으로 해로운 매연 또는 입자 물질의 누출을 최소화시킨다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 예를 들어 설명될 것이지만 그에 의해 제한되지는 않을 것이며, 도면에서 동일한 도면 번호는 유사한 부분을 나타낸다.
도 1은 전형적인 웨이스트게이트 터보차저의 단면도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 밀봉 링 압축을 도시하는 2개의 단면도를 도시한다.
도 3은 가스 누설 통로를 도시하는 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 대한 변형의 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예를 도시한다.
터보차저 안으로부터 터보차저를 둘러싸는 주위의 깨끗한 공기로 가스 및 매연을 누설하는 것은 엔진 제조업자에게 허용되지 않는다. 터보차저 제조자들은 1950년대에 디젤 엔진에서 터보차저가 처음으로 대량 생산된 이래로 베어링 하우징 공동과 터빈 및 압축기 단계들 둘 다 또는 어느 하나 사이의 소통으로부터 가스, 매연 및 오일을 밀봉하도록, 고체 피스톤 링, 또는 밀봉 링을 이용하고 있다. 따라서, 터보차저 상의 수요가 덜 있는 위치들에서 임의의 가스 또는 물질을 차단하도록 그러한 밀봉을 설계하고 적용하는 것이 논리적일 것이다.
밀봉 링은 위에서 설명된 바와 같이 다양한 것이 이용되며, (150,000 RPM 터보차저 회전 조립체 밀봉과 비교하여) 때때로 상대적으로 느리게 회전하는 샤프트를 위한 밀봉 장치로서 이용된다. 이렇게 느리게 회전하는 샤프트는 7 내지 8 mm/sec 의 상대적 마찰 속도(rubbing speed)와 같은 약 15 RPM의 회전 속도로 움직인다. 위에서 설명된 밀봉 수단을 가지고도, 빠르게 움직이는 샤프트 및 상대적으로 느리게 움직이는 샤프트 양쪽에서, 엔진 구획부의 심미감(aesthetics)에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 가스, 매연 및 다른 입자 물질의 소량의 누출이 있을 수 있다.
본 발명자는 가스, 매연 및 다른 입자 물질의 유출의 감소를 위한 여러 가지 복잡한 방법을 연구하였으며, 크게 감소된 누설 비율에서도, 시험하는 동안에 매연 및 다른 입자 물질이 여전히 누출되어 터빈 스테이지 둘레를 싸는 포일 상에 축적된다는 결론에 도달하였다. 따라서, 임의의 측정 누설 유량과 독립적으로, 매연 및 다른 입자 물질의 누설을 최소화시키는 방법이 개발되었다.
이를 위해, 본 발명자는 가스에 대하여 투과성이 있지만 매연에 대하여 투과성이 없는 밀봉을 제공할 것이다. 본 발명의 목적을 위하여, 그러한 밀봉의 정의는 가스 투과 매연-비투과(gas permeable non-soot permeable: GPNSP) 밀봉으로서 지칭될 것이다.
회전 가능 샤프트 둘레를 650℃까지의 온도를 견딜 수 있는 유리 섬유로 단순히 감싸서 몇 가지 시험이 수행되었으며, 상기 시험은 바람직한 결과를 낳았다. 생산 목적으로, 매체의 가변성을 제어하고, 매연의 보유량을 수량화하고, 조립을 간단하게 하기 위하여, 몇 가지 형태로 제시된 몇 가지 상이한 재료들이 시험되었다. 유리 섬유, 스틸 울(steel wool), 세라믹 메쉬(ceramic mesh) 및 PTFE 와 같은 재료들이 수지 함침 섬유, 직조된 섬유 및 상이한 강성을 가진 섬유와 같은 구조 형태로 평가되었다.
본 발명에 대한 제1 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 부싱(bushing)의 (외측) 밸브 아암(62) 단부에서, 부싱(68)의 환형 체적은 부싱의 내측 직경을 확장시키거나, 도 4에 도시된 바와 같이, GPNSP 매체(34)를 위한 공간을 허용하도록 샤프트 직경을 좁힘으로써 제공되었다. GPNSP가 차지하는 환형 체적은 GPNSP 매체가 밀봉하는 샤프트의 내측 직경과 가까운 내측 직경, GPNSP 매체가 반경방향으로 제한되는 부싱 내 보어와 접촉하는 외측 직경, 및 "제공된" 공간을 채우는 길이를 가진다. 가스는 GPNSP를 통해 자유롭게 이동하지만, 입자 물질은 상기 언급된 환형 체적까지 이동하여 GPNSP 매체 안에 포착될 것이다.
본 발명의 제1 실시예에 대한 변형예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, GPNSP 매체는 부싱(68)의 (내측) 웨이스트게이트 밸브(wastegate valve, 61) 단부에 가능한 한 인접하게 위치된다.
본 발명의 제2 실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 보어(70) 부싱(68)의 전체 길이는 피봇 샤프트(63)의 위치를 제어하도록 이용되며, 카운터보어 또는 실린더형 연장부(66)는 밸브 아암(62)에 제공되어 GPNSP 매체(34)의 도넛과 같은 부재를 유지한다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 터빈 하우징에 대한 밀봉은 밸브 아암(62)의 하부 표면(67) 및 부싱(68)의 단부의 상부 표면(65)과 GPNSP 매체(37)의 접촉에 의해 제공된다. 디젤 매연 필터에서 사용될 수 있는 임의의 대부분의 재료는 본 발명의 밀봉 재료로서 이용될 수 있다. 디젤 필터의 재생에 이용된 촉매가 본 발명에서 필요하지 않지만, 밀봉의 가스 투과성을 유지하거나 또는 연장하는데 있어서 몇몇 장점을 제공할 수 있다. 바람직한 재료는 기계적 진동을 견딜 수 있는 재료이다. 따라서, 스틸 울(steel wool)과 같은 금속 기재 재료 및 유리 섬유와 같은 유리 기재 재료가 세라믹 기재 재료보다 선호된다.
터빈 하우징 외부에 위치한 작동 메커니즘에 의해 작동되는 터빈 하우징 안의 장치는 바람직하게는 웨이스트게이트(wastegate)이고, 여기에서 샤프트는 웨이스트게이트 피봇 샤프트이고, 액추에이터는 웨이스트게이트 아암에 연결되고, 웨이스트게이트 아암은 웨이스트게이트 피봇 샤프트에 연결되고, 웨이스트게이트 피봇 샤프트는 터빈 하우징을 통해 연장되며 웨이스트게이트 밸브에 연결된다. 웨이스트게이트 아암(62)에는 바람직하게는 카운터보어 또는 실린더형 연장부(66)가 제공되어 터빈 하우징의 외측 또는 부싱의 단부에 대하여 밀봉 재료의 도넛 형상 부재를 유지한다.
대안으로서, 터빈 하우징 외부에 위치한 작동 메커니즘에 의해 작동되는 터빈 하우징 내의 장치는 노즐 통로를 형성하는 베인(vane)을 작동시키기 위한 유니슨 링(unison ring)을 포함하는 형상 가변 터빈(variable turbine geometry; VTG) 장치이며, 여기에서 VTG 액추에이터는 액추에이터 샤프트상의 아암에 연결되고, 액추에이터 샤프트는 터빈 하우징 또는 베어링 하우징을 통해 연장되고, 유니슨 링에 연결된 링크 아암(link arm)에 연결된다.
밀봉 재료는 바람직하게는 환형 형상으로 압축되고 직물로 직조된 유리 섬유이다. 밀봉 재료는 바람직하게는 유리 섬유, 스틸 울 또는 세라믹 메쉬의 형태이다.
본 발명이 설명되었으며, 아래와 같이 청구한다.

Claims (15)

  1. 터빈 하우징(turbine housing), 상기 터빈 하우징 외부에 위치한 작동 메커니즘에 의해 작동되는 터빈 하우징 내의 장치, 작동 메커니즘으로부터 상기 장치로의 작동 움직임을 전달하도록 터빈 하우징 또는 베어링 하우징(bearing housing)을 통해 연장된 보어(bore) 안에 회전 가능하게 장착된 샤프트를 가진 터보차저로서,
    밀봉 재료가 보어를 밀봉하도록 제공되고, 밀봉 재료는 가스 투과성이며 매연 입자들을 포착하도록 구성된, 터보차저.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 재료는 1.0 ㎛ 직경보다 큰 매연 입자들을 포착하도록 구성된, 터보차저.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 재료는 0.05 ㎛보다 큰 매연 입자들을 포착하도록 구성된, 터보차저.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 재료는 다공성 재료이며, 상기 다공성 재료의 주 성분은 유리 섬유, 탄소, PTFE, 청동, 스테인리스 스틸, 니켈 기재 합금, 티타늄, 구리 및 알루미늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 터보차저.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보어는 상기 밀봉 재료가 수용되는 구획부를 따라서 넓어지는, 터보차저.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트는 상기 밀봉 재료가 수용되는 구획부를 따라서 좁아지는, 터보차저.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 재료는 상기 보어의 장치 단부에 제공되는, 터보차저.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 재료는 상기 보어의 액추에이터 단부에 제공되는, 터보차저.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 재료는 상기 보어와 상기 작동 메커니즘 사이의 공간에서 상기 터빈 하우징 또는 베어링 하우징 외부에 제공되는, 터보차저.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트는 상기 터빈 하우징 또는 베어링 하우징 내의 보어 안에 장착되는, 터보차저.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트는 상기 터빈 하우징 또는 베어링 하우징을 통해 연장되는 부싱(bushing) 내의 보어 안에 장착되는, 터보차저.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트 및 상기 보어 중 적어도 하나에 제공된 원주형 홈을 더 포함하고, 여기서 적어도 하나의 대체로 환형인 고체 비투과성 밀봉 부재가 상기 원주형 홈에 제공되는, 터보차저.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는 밀봉 링인, 터보차저.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 밀봉 재료는 2개의 밀봉 링 사이에 제공되는, 터보차저.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 밀봉 재료는 상기 밀봉 링의 내부로 또는 밀봉 링의 외부로 제공되는, 터보차저.
KR1020147009624A 2011-09-27 2012-09-06 작동 샤프트를 밀봉하는 반투과성 매체 KR20140066226A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161539614P 2011-09-27 2011-09-27
US61/539,614 2011-09-27
PCT/US2012/053837 WO2013048687A1 (en) 2011-09-27 2012-09-06 Semi-permeable media sealing an actuating shaft

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140066226A true KR20140066226A (ko) 2014-05-30

Family

ID=47996294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147009624A KR20140066226A (ko) 2011-09-27 2012-09-06 작동 샤프트를 밀봉하는 반투과성 매체

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20140348643A1 (ko)
JP (1) JP2014530317A (ko)
KR (1) KR20140066226A (ko)
CN (1) CN103782010B (ko)
DE (1) DE112012003266T5 (ko)
WO (1) WO2013048687A1 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013001978A1 (de) * 2013-02-05 2014-08-07 Volkswagen Aktiengesellschaft Ventileinheit für ein Wastegatesystem und Abgasturbolader
GB201312505D0 (en) * 2013-07-12 2013-08-28 Cummins Ltd Turbine
US10208658B2 (en) 2013-10-15 2019-02-19 Roller Bearing Company Of America, Inc. Turbocharger wastegate actuator high temperature rod end with a spherical bearing and a method for operating the actuator
EP2905445B1 (en) * 2014-02-07 2018-01-03 Roller Bearing Company of America, Inc. Turbocharger wastegate actuator high temperature rod end with a spherical bearing and a method for operating the actuator
US9546597B2 (en) * 2014-09-19 2017-01-17 GM Global Technology Operations LLC Turbocharger waste-gate valve bushing
US20170175619A1 (en) * 2015-12-21 2017-06-22 Borgwarner Inc. Exhaust soot utilized for extending the life of a wastegate
US10215088B2 (en) 2016-07-24 2019-02-26 Garrett Transporation I Inc. Method of assembling a turbine wastegate assembly
US10233827B2 (en) 2016-07-24 2019-03-19 Garrett Transportation I Inc. Turbine wastegate
US10227916B2 (en) * 2016-07-24 2019-03-12 Garrett Transportation I Inc. Turbocharger turbine wastegate assembly
EP3477071B1 (en) * 2017-10-26 2021-02-17 Garrett Transportation I Inc. Turbocharger turbine wastegate assembly
US10458320B2 (en) * 2017-11-09 2019-10-29 GM Global Technology Operations LLC Turbocharger wastegate actuator assembly
US20220074318A1 (en) * 2019-01-23 2022-03-10 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Turbocharger bushing and turbocharger
DE102019207194A1 (de) * 2019-05-16 2020-02-27 Audi Ag Abgasturbolader mit einem Wastegateventil
EP3772569A1 (en) * 2019-08-09 2021-02-10 Borgwarner Inc. Actuator assembly with sealing arrangement

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05248253A (ja) * 1992-03-09 1993-09-24 Aisan Ind Co Ltd ターボチャージャ用ウェストゲートバルブ
JP2002309921A (ja) * 2001-04-16 2002-10-23 Denso Corp 排気浄化装置及びその製造方法
JP2009270537A (ja) * 2008-05-09 2009-11-19 Toyota Motor Corp ターボチャージャ

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19703033A1 (de) * 1997-01-29 1998-07-30 Asea Brown Boveri Abgasturbine eines Turboladers
WO2005008041A1 (en) * 2003-07-11 2005-01-27 Malcolm George Leavesley Turbocharger apparatus having an exhaust gas sealing system for preventing gas leakage from the turbocharger apparatus
JP2005113797A (ja) * 2003-10-08 2005-04-28 Aisin Seiki Co Ltd ターボチャージャの排気ガスシール構造
US20080241032A1 (en) * 2007-04-02 2008-10-02 Geo2 Technologies, Inc. Catalyzing Lean NOx Filter and Method of Using Same
DE202005008606U1 (de) * 2005-06-02 2005-08-04 Borgwarner Inc., Auburn Hills Verstellwellenanordnung eines Turboladers
GB2462266A (en) * 2008-07-30 2010-02-03 Cummins Turbo Tech Ltd Variable geometry turbine with filter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05248253A (ja) * 1992-03-09 1993-09-24 Aisan Ind Co Ltd ターボチャージャ用ウェストゲートバルブ
JP2002309921A (ja) * 2001-04-16 2002-10-23 Denso Corp 排気浄化装置及びその製造方法
JP2009270537A (ja) * 2008-05-09 2009-11-19 Toyota Motor Corp ターボチャージャ

Also Published As

Publication number Publication date
CN103782010B (zh) 2016-08-31
DE112012003266T5 (de) 2014-05-22
CN103782010A (zh) 2014-05-07
WO2013048687A1 (en) 2013-04-04
JP2014530317A (ja) 2014-11-17
US20140348643A1 (en) 2014-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140066226A (ko) 작동 샤프트를 밀봉하는 반투과성 매체
KR101827450B1 (ko) 작동샤프트의 스프링 편향형 밀봉 방법
CN105143634B (zh) 用于检测具有废气涡轮增压器的内燃机的密封性的方法以及废气涡轮增压器
US20140003908A1 (en) Gas pressure biased sealing method for an actuating shaft
US10077710B2 (en) Actuator shaft boot
US20130089411A1 (en) Control shaft seal
JP5206307B2 (ja) ターボチャージャ
CN101523027A (zh) 用于气体密封和减振的环形密封件
CN103109058B (zh) 发动机换气系统阀和密封件
KR101244956B1 (ko) 실링 에어 채널을 가진 안내 장치의 캐리어 링
KR20130111553A (ko) 배기가스 터보차저의 ｖｔｇ 카트리지
WO2017139240A1 (en) Stamped variable geometry turbocharger lever using retention collar
US10119457B2 (en) Exhaust-gas turbocharger
CN106150675B (zh) 涡轮增压器及汽车
US20160369645A1 (en) Methods and system for a turbocharger
USH2293H1 (en) Pivot shaft seal
RU2534684C1 (ru) Турбина двухконтурного газотурбинного двигателя
JP5454460B2 (ja) バルブユニットおよびバルブユニットを備える内燃機関の排気還流装置
CN107002502B (zh) 可变几何涡轮机
CN108474711A (zh) 用于内燃机的密封性测试的方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application