KR20150070958A - 터보과급기 센터 하우징 - Google Patents

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프리티비 칼티케얀
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피터 데이비스
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Abstract

조립체는, 압축기 백플레이트; 상기 압축기 백플레이트로부터 축방향으로 연장되며, 외부면과, 상기 외부면을 따라 배치된 수형 커플링 특징부를 포함하는 베어링 보스(bearing boss); 및 압축기 단부, 상기 압축기 단부에 있는 베어링 보스 개구, 터빈 단부, 상기 압축기 단부와 상기 터빈 단부 사이에 위치된 내부면, 및 상기 내부면의 일부를 따라 배치된 암형 커플링 특징부를 포함하는 케이싱을 포함하며, 상기 수형 커플링 특징부와 상기 암형 커플링 특징부는 상기 케이싱에 상기 베어링 보스를 결합하도록 구성될 수 있다. 또한, 장치, 조립체, 시스템, 방법 등에 대한 다른 각종 예가 개시된다.

Description

터보과급기 센터 하우징{TURBOCHARGER CENTER HOUSING}
본원에 개시된 요지는 일반적으로 내연기관용 터보 기계류, 특히 하우징에 관한 것이다.
터보과급기는 압축기 하우징과 터빈 하우징 사이에 배치된 센터 하우징을 구비할 수 있으며, 상기 센터 하우징은 터빈 하우징에 의해 수용된 터빈 휠 및 압축기 하우징에 의해 수용된 압축기 휠에 작동가능하게 결합되는 터보과급기 샤프트의 회전을 위한 베어링(들)을 지지한다. 작동시에, 이와 같은 터보과급기는 내연기관용 흡입 공기를 압축하도록 내연기관으로부터의 고온 배기물의 흐름으로부터 에너지를 추출할 수 있다.
일례로서, 센터 하우징은, 예컨대 주조 공정 이후의 기계가공 공정을 이용하여 단일 피스로서 형성될 수 있다. 주조 공정은 몰드(예컨대, 주조)를 이용하여 센터 하우징이 주조되는 조립형 멀티-피스 코어를 제공하는 단계를 수반할 수 있다. 이와 같은 예에서, 상기 몰드는 몰드 박스 내에 수용된 압축 샌드로 형성될 수 있으며, 압축된 샌드는 부품 형상의 외부면을 형성한다. 일례로서, 몰드 내(예컨대, 압축된 샌드에 의해 형성된 형상 내)에는 코어가 배치될 수 있다. 주조 부품을 형성하기 위해, 몰드는 용융 금속 또는 합금과 같은 재료로 충전될 수 있으며, 이는 존재한다면 압축된 샌드와 코어 사이의 공간으로 흐를 수 있다. 충전 재료의 경화 후에, 몰드 박스는 개방되어 압축된 샌드가 주조 부품을 드러내도록 제거될 수 있다. 코어가 존재한다면, 예컨대 디-코어링 공정(de-coring process)의 일부로서 주조 부품으로부터 제거될 수 있다. 주조에 의해 단일 피스로 형성된 센터 하우징을 위해서는 여러 가지의 문제점이 존재한다. 예를 들면, 접근 또는 검사하기 어려운 영역(예컨대, 코어를 거쳐 형성된 영역) 내에는 찌꺼기가 가둬질 수 있다. 또한, 특히 코어(들)를 이용하여 형성된 영역에 대해 기계가공이 복잡해지거나 또는 제한될 수도 있다. 이와 같은 제조와 관련된 문제점은 터보과급기 작동에 영향을 미칠 수 있다.
터보과급기 작동에 관한 각종 관점은 온도에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들면, 베어링(들)이 윤활유에 의해 윤활되는 경우, 센터 하우징 내의 고온은 윤활유 열화, 코킹, 부착물 형성 등을 야기할 수 있다. 또 다른 예로서, 터빈측으로부터 압축기측으로의 히트 소크 백(heat soak back)은 압축에 의해 야기된 흡입 공기 온도의 증가를 추가할 수 있으며, 이는 차지 에어 쿨러(charge air cooler)의 부하를 증대시킬 수 있다. 전술한 단일 피스의 센터 하우징에 관해, 제조의 결과로서, 윤활유를 모으도록 작용하는 트랩이 존재할 수 있으며, 여기서 시간과 온도는 코킹을 발생시킬 수 있다. 또한, 단일 피스에서는, 센터 하우징의 터빈측으로부터 압축기측으로 열에너지의 전도가 용이하게 발생할 수 있으며, 이는 베어링 및 샤프트 시스템(bearing and shaft system) 내의 온도를 상승시키는 작용을 할 수 있다.
본원에는 터보과급기 부품, 조립체 등에 대한 각종 예가 기술되며, 일례로서 제조를 용이하게 하고, 작동시의 히트 소크 백을 감소시키며, 성능을 개선시킬 수 있다.
첨부한 도면에 도시된 예와 함께 취해진 하기의 상세한 설명을 참조하면, 본원에 기술된 각종 방법, 장치, 조립체, 시스템, 배치 등에 대한 보다 완전한 이해가 이루어질 수 있다.
도 1은 제어기와 함께 내연기관 및 터보과급기에 대한 다이아그램,
도 2는 센터 하우징의 일례에 대한 사시도와, A-A선을 따른 센터 하우징에 대한 단면도,
도 3은 센터 하우징의 사시도와, 센터 하우징의 백플레이트와 베어링 보스의 일례에 대한 사시도,
도 4는 센터 하우징의 사시도와, 센터 하우징의 케이싱의 일례에 대한 사시도,
도 5는 작동 온도의 예와 함께 터보과급기 조립체의 일례에 대한 절결도,
도 6은 센터 하우징의 부품을 결합하는 커플링 기구의 일례에 대한 일련도와, 방법의 일례에 대한 블록 다이아그램,
도 7은 조립체의 일례에 대한 절결도,
도 8은 센터 하우징의 일례에 대한 사시도 및 단면도,
도 9는 센터 하우징의 일례에 대한 절결도,
도 10은 센터 하우징의 일례에 대한 절결도와, 센터 하우징의 부품에 대한 사시도,
도 11은 센터 하우징의 일례에 대한 절결도와, 센터 하우징의 몇 가지의 부품에 대한 분해도,
도 12는 센터 하우징의 일례에 대한 일련의 절결도,
도 13은 센터 하우징의 일부분에 대한 일련의 단면도,
도 14는 센터 하우징의 일례에 대한 절결도.
터보과급기는 내연기관의 출력을 증대시키는데 종종 이용된다. 도 1을 참조하면, 일례로서, 시스템(100)은 내연기관(110)과 터보과급기(120)를 구비할 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 시스템(100)은 차량(101)의 일부일 수 있으며, 상기 시스템(100)은 엔진 구획실 내에 배치되며, 예컨대 승객 구획실(105) 뒤에 위치된 배기 출구(109)로 배기물을 지향시키는 배기 도관(103)에 연결된다. 도 1의 예에서, 배기물을 처리하도록 (예컨대, 분자의 촉매 전환 등을 거쳐 배출물을 감소시키도록) 처리 유닛(107)이 제공될 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 내연기관(110)은 하나 이상의 연소실을 수용하는 엔진 블록(118)을 구비하며, 상기 하나 이상의 연소실은 공기용 흐름 경로를 엔진 블록(118)에 제공하는 흡기 포트(114)와, 엔진 블록(118)으로부터의 배기물용 흐름 경로를 제공하는 배기 포트(116)뿐만 아니라, 샤프트(112)(예컨대, 피스톤을 거쳐)를 작동가능하게 구동한다.
터보과급기(120)는 배기물로부터 에너지를 추출하고, 연소 가스를 형성하도록 연료와 조합될 수 있는 흡입 공기에 에너지를 제공하도록 작용할 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 터보과급기(120)는 공기 입구(134), 샤프트(122), 압축기 휠(125)을 위한 압축기 하우징 조립체(124), 터빈 휠(127)을 위한 터빈 하우징 조립체(126), 또 다른 하우징 조립체(128) 및 배기 출구(136)를 구비한다. 하우징(128)은 압축기 하우징 조립체(124)와 터빈 하우징 조립체(126) 사이에 배치됨에 따라 센터 하우징 조립체로 지칭될 수 있다. 샤프트(122)는 각종 부품을 구비하는 샤프트 조립체일 수 있다. 샤프트(122)는 하우징 조립체(128) 내에(예컨대, 하나 이상의 보어 벽에 의해 형성된 보어 내에) 배치된 베어링 시스템(예컨대, 저널 베어링(들), 롤링 요소 베어링(들) 등)에 의해 회전가능하게 지지됨으로써, 터빈 휠(127)의 회전이 (예컨대, 샤프트(122)에 의해 회전가능하게 결합됨에 따라) 압축기 휠(125)의 회전을 야기할 수 있다. 일례로서, 센터 하우징 회전 조립체(center housing rotating assembly: CHRA)는 압축기 휠(125), 터빈 휠(127), 샤프트(122), 하우징 조립체(128) 및 다른 각종 부품(예컨대, 압축기 휠(125)과 하우징 조립체(128) 사이의 축방향 위치에 배치된 압축기측 플레이트)을 구비할 수 있다.
도 1의 예에서, 가변 조립체(variable geometry assembly)(129)는 하우징 조립체(128)와 하우징 조립체(126) 사이에 부분적으로 배치되는 것으로 도시된다. 이와 같은 가변 조립체는 터빈 하우징 조립체(126) 내의 터빈 휠 공간으로 안내하는 통로의 기하학적 형상을 변경하기 위한 베인 또는 다른 부품을 구비할 수 있다. 일례로서, 가변 압축기 조립체가 제공될 수 있다.
도 1의 예에서, 터빈 하우징 조립체(126)의 배기물 입구에 근접하게 웨이스트게이트 밸브(또는 단순히 웨이스트게이트)(135)가 배치된다. 웨이스트게이트 밸브(135)는 배기 포트(116)로부터의 적어도 일부의 배기물이 터빈 휠(127)을 바이패스 가능하도록 제어될 수 있다. 각종 웨이스트게이트, 웨이스트게이트 부품 등이 종래의 고정식 노즐 터빈, 고정-베인식 노즐 터빈, 가변 노즐 터빈, 트윈 스크롤 터보과급기 등에 적용될 수 있다.
도 1의 예에서, 배기가스 재순환(exhaust gas recirculation: EGR) 도관(115)이 도시되며, 이는, 예컨대 압축기 휠(125) 상류의 위치에 배기물을 흐르게 하도록 하나 이상의 밸브(117)를 선택적으로 구비할 수 있다.
또한, 도 1은 배기 터빈 하우징 조립체(152)로의 배기물의 흐름을 위한 예시적인 구성(150)과, 배기 터빈 하우징 조립체(172)로의 배기물의 흐름을 위한 또 다른 예시적인 구성(170)을 도시한다. 구성(150)에서, 실린더 헤드(154)는 실린더로부터 터빈 하우징 조립체(152)로 배기물을 지향시키는 통로(156)를 구비하는 한편, 구성(170)에서, 매니폴드(176)는, 예컨대 배기 배관의 임의의 별도의 중간 길이 없이 터빈 하우징 조립체(172)의 장착을 위해 제공한다. 예시적인 구성(150, 170)에서, 터빈 하우징 조립체(152, 172)는 웨이스트게이트, 가변 조립체 등과 함께 이용되도록 구성될 수 있다.
도 1에서, 제어기(190)의 일례는 하나 이상의 프로세서(192), 메모리(194) 및 하나 이상의 인터페이스(196)를 구비하는 것으로 도시된다. 이와 같은 제어기는 엔진 제어 유닛(engine control unit: ECU)의 회로와 같은 회로를 구비할 수 있다. 본원에 기술된 바와 같이, 예컨대 제어 로직을 통해 제어기와 함께 각종 방법 또는 기술이 선택적으로 실시될 수 있다. 제어 로직은 하나 이상의 엔진 작동 조건(예컨대, 터보 rpm, 엔진 rpm, 온도, 부하, 윤활유, 냉각 등)에 따라 다를 수 있다. 예를 들면, 센서는 하나 이상의 인터페이스(196)를 거쳐 제어기(190)에 정보를 전송할 수 있다. 제어 로직은 이와 같은 정보에 의존할 수 있으므로, 제어기(190)는 엔진 작동을 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있다. 제어기(190)는 윤활유 흐름, 온도, 가변 조립체(예컨대 가변 압축기 또는 터빈), 웨이스트게이트(예컨대, 액추에이터를 거쳐), 전기 모터 또는 엔진, 터보과급기(들) 등과 관련된 하나 이상의 다른 부품을 제어하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 터보과급기(120)는, 예컨대 제어기(190)의 인터페이스(들)(196)에 결합될 수 있는 하나 이상의 액추에이터 및/또는 하나 이상의 센서(198)를 구비할 수 있다.
도 2는 센터 하우징(200)의 일례에 대한 사시도와, A-A선을 따른 센터 하우징(200)의 절결도를 도시한다. 본원에 기술된 바와 같이, 축방향 "z" 좌표, 반경방향 "r" 좌표 및 방위각 "Θ" 좌표(예컨대, z-축, r-축 및 방위각 Θ 방향을 참조)를 갖는 원통 좌표계에 대해 각종 부품이 도시될 수 있다. 일례로서, 센터 하우징(200)은, 예컨대 윤활유 흐름, 샤프트의 고정 등을 위해 중력(g)에 대해 배향될 수 있다.
도 2의 예에 도시한 바와 같이, 센터 하우징(200)은 부품(300)과 케이싱(400)을 구비한다. 부품(300)은 백플레이트(301)와, 상기 백플레이트(301)로부터 축방향으로 연장되는 베어링 보스(350)를 구비한다. 일례로서, 부품(300)은 단일 부품이거나 또는 함께 결합된 다수의 부품일 수 있다(예컨대, 부품(300)을 형성하도록 작동가능하게 결합된 별개의 부품으로서 백플레이트(301)와 베어링 보스(350)를 고려한다). 일례로서, 부품(300)은 센터 하우징(200)의 일부로서 조립하기 전에 후속적으로 기계가공될 수 있는 주조된 단일 부품일 수 있다. 일례로서, 케이싱(400)은 단일 부품이거나 또는 함께 결합된 다수의 부품일 수 있다. 일례로서, 케이싱(400)은 센터 하우징(200)의 일부로서 조립하기 전에 후속적으로 기계가공될 수 있는 단일 부품으로서 주조될 수 있다.
도 2의 예에 도시한 바와 같이, 부품(300)의 백플레이트(301)는 압축기측 표면(302)과 터빈측 표면(304)을 구비하며, 그로부터 베어링 보스(350)가 축방향 외측(예컨대, z-축의 방향)으로 연장된다. 백플레이트(301)와 베어링 보스(350)는 보어 개구(311)를 갖는 보어(310)를 형성하며, 여기서 보어(310)는 (예컨대, 윤활유막 형성을 위해) 보어(310) 내에 배치된 베어링과 함께 간극을 형성할 수 있는 표면(312, 314)을 구비한다. 도시한 바와 같이, 보어(310)는 압축기측 표면(302)에 있는 개구(311)로부터 베어링 보스(350)의 터빈측 표면(308)에 있는 개구(313)로 연장된다. 일례로서, 보어(310)는 스러스트 칼라(thrust collar)와 같은 칼라 둘레에서의 윤활유 흐름을 위해 제공할 수 있는 확장부(315)를 구비할 수 있다. 예를 들면, z-축을 따라, 조립된 터보과급기(예컨대, 또는 CHRA)는 압축기 휠, 칼라 및 베어링을 구비할 수 있다. 이와 같은 예에서, 칼라는, 예컨대 "오일 슬링거(oil slinger)일 수 있으며, 여기서 칼라는 (예컨대, 칼라의 회전으로 인해) 윤활유를 반경방향 외측으로 지향시키는 특징부를 구비한다.
도 2의 예에서, 베어링 보스(350)는 벽부(351, 352, 354, 357)를 구비한다. 예를 들면, 벽부(351)는 보어 표면(313, 314)을 형성하는 한편, 벽부(352)는 윤활유 입구 통로(320)를 형성하고, 벽부(354)는 윤활유 출구 통로(330)를 형성한다. 도시한 바와 같이, 벽부(354)와 벽부(357) 사이에는 반경방향 갭이 존재한다. 도 2의 예에서, 베어링 보스(350)는, 예컨대 벽부(352)에 의해 부분적으로 그리고 벽부(357)에 의해 부분적으로 형성된 외부면(305)을 구비한다.
도 2의 예에서, 윤활유 입구 통로(320)는 보어(310)로 개방하는 입구 개구(322)와 출구 개구(324)를 구비하고, 윤활유 출구 통로(330)는 보어(310)에 있는 입구 개구(332)와 출구 개구(334)를 구비한다. 통로(320, 330) 각각은, 예컨대 정렬할 수 있는 해당 축에 의해 형성될 수 있다(예컨대, 통로(320, 330)에 의해 직선형 로드가 수용될 수 있다).
케이싱(400)은 압축기 단부(402)와 터빈 단부(408)를 구비하며, 그 사이에 형성된 캐비티(401)는 압축기 단부(402)에 있는 개구(404)를 거쳐 베어링 보스(350)를 수용한다. 도시한 바와 같이, 터빈 단부(408)는, 예컨대 부품(300)의 보어(310)와 축방향으로 정렬되는 보어(410)를 구비하며, 여기서 보어(410)는 내부면(406)에 있는 개구(413)와 케이싱(400)의 터빈 단부(408)에 있는 개구(411) 사이에서 연장된다.
도 2의 예에서, 케이싱(400)은 윤활유 입구 통로(420)와 윤활유 출구 통로(430)를 구비하며, 여기서 윤활유 입구 통로(420)는 입구 개구(422)와 출구 개구(424)를 구비하고, 윤활유 출구 통로(430)는 입구 개구(432)와 출구 개구(434)를 구비한다. 또한, 케이싱(400)은 내부면(405)과 외부면(407)을 구비하며, 예컨대 터빈 하우징을 케이싱(400)에 장착하기 위한 하나 이상의 플랜지 특징부(409)를 선택적으로 구비한다(예컨대, 특징부(409)는 터빈 하우징 플랜지일 수 있다).
조립된 상태에서, 센터 하우징(200)은 시일 부품(205)과 같은 하나 이상의 시일 부품을 구비할 수 있다. 일례로서, 부품(300)과 케이싱(400)은, 케이싱(400)의 압축기 단부(402)가 백플레이트(301)의 터빈측 표면(304)에 인접하고, 그리고 예컨대 베어링 보스(350)의 터빈측 표면(308)과 케이싱(400)의 내부면(406) 사이에 갭 또는 간극이 존재하도록 결합될 수 있다. 이와 같은 갭은 케이싱(400)으로부터 부품(300)의 베어링 부싱(350)으로의 열전달을 감소시키도록 작용할 수 있다.
도시한 바와 같이, 조립된 상태에서, 부품(300)의 표면(305) 및 케이싱(400)의 내부면(405)은 쓰레드 또는 다른 커플링 기구를 거쳐 선택적으로 접촉할 수 있다.
조립된 상태에서, 윤활유 통로(320, 420)는 (예컨대, 해당 축을 따라) 실질적으로 정렬할 수 있고, 윤활유 통로(330, 430)는 (예컨대, 해당 축을 따라) 실질적으로 정렬할 수 있다. 일례로서, (예컨대, 엔진 구획실 내에) 설치된 상태에서, 윤활유 통로(320, 330, 420, 430)는 중력(g)과 대략 정렬될 수 있다. 이러한 방식에서, 윤활유는 중력으로 인해 센터 하우징(200)으로부터 드레인될 수 있다.
일례로서, 윤활유는 베어링 보스(350)의 터빈측 표면(308)에 있는 개구(313)로부터 윤활유 통로(430)로 흐를 수 있다. 일례로서, 부품(300)은 보어(310)와 유체 연통하는(예컨대, 보어(310, 보어(310)의 특징부 등으로 연장될 수 있는) 윤활유 통로(339)를 구비할 수 있다. 도시한 바와 같이, 윤활유 통로(339)는 부품(300)의 벽부(354)에 의해 형성되며, 벽부(354)와 벽부(357) 사이에 출구 개구를 구비한다. 윤활유는 윤활유 통로(339) 내에 그리고 윤활유 통로(430)로 흐를 수 있다. 일례로서, 윤활유 통로(339)는 보어(310)의 확장부(315)에 대해 배치된 오일 슬링거에 의해 슬링되는 윤활유의 통로를 제공할 수 있다.
도 2의 예에서, 센터 하우징(200)은 케이싱(400)에 부품(300)을 결합함으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 부품(300)의 베어링 보스(350)는 커플링 특징부(375)를 구비할 수 있고, 케이싱(400)은 커플링 특징부(475)를 구비할 수 있다. 이와 같은 예에서, 커플링 특징부(375)는 표면(305)의 일부를 따라 배치된 수형 커플링 특징부일 수 있고, 커플링 특징부(475)는 내부면(405)의 일부를 따라 배치된 암형 커플링 특징부일 수 있다. 조립 공정은 해당하는 커플링 특징부(375, 475)를 거쳐 부품(300)과 케이싱(400)을 결합하도록 케이싱(400)에 대해 부품(300)을 회전시키는 단계(예컨대, 그 반대)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 커플링 특징부(375, 475)는 매칭 쓰레드(matching threads), 매칭 배이요닛(matching bayonets) 등일 수 있다.
도 2의 예에 도시한 바와 같이, 조립된 상태에서, 부품(300)과 케이싱(400) 사이의 센터 하우징(200) 내에는 각종 간극이 존재한다. 특히, 케이싱(400)의 터빈 단부(408)로부터 부품(300)의 베어링 보스(350)로의 열전달을 감소(예컨대, 히트 소크 백을 감소)시키도록 작용할 수 있는 간극이 베어링 보스(350)와 케이싱(400) 둘레에 존재한다.
도 2에서는, (예컨대, 표면(407)을 위한) 반경 r0, (예컨대, 표면(305)을 위한) 반경 r1, (예컨대, 윤활유 통로(420, 320) 사이의 계면부를 위한) 반경 r2, (예컨대, 표면(312, 314)을 위한) 반경 r3, (예컨대, 베어링 보스(350)의 벽부(351)를 위한) 반경 r4, (예컨대, 벽부(354)를 위한) 반경 r5, (예컨대, 벽부(357)를 위한) 반경 r6 및 (예컨대, 보어(410)를 위한) 반경 r7을 포함하는 각종 반경방향 치수를 도시한다. 또한, 도 2는 부품(300)의 축방향 길이로서의 Dzi, 캐비티(401)의 축방향 길이로서의 Dzc 및 보어(410)의 축방향 길이(예컨대, 보어(410)를 형성하는 벽)로서의 Dzw를 포함하는 몇 가지의 축방향 치수를 도시한다. 도 2의 예에서, 플랜지 특징부(409)는 케이싱(400)의 터빈 단부(408)로부터 끼워 넣어질 수 있는 축방향 거리 zF에 위치(예컨대, 축방향 거리 ZTE에 위치)될 수 있다. 이와 같은 예에서, 케이싱(400)의 터빈 단부(408)는 터빈 하우징 내에(예컨대, 선택적으로 터빈 하우징 조립체의 가변 기구 등 내에) 축방향으로 연장될 수 있다. 도 2에 도시한 각종 치수는 도 3 및 4의 각종 도면에 관해 더욱 이해될 수 있다.
일례로서, 조립체는 압축기 백플레이트; 압축기 백플레이트로부터 축방향으로 연장되며, 외부면과, 상기 외부면을 따라 배치된 수형 커플링 특징부를 구비하는 베어링 보스; 및 압축기 단부, 상기 압축기 단부에 있는 베어링 보스, 터빈 단부, 압축기 단부와 터빈 단부 사이에 위치된 내부면, 및 상기 내부면의 일부를 따라 배치된 암형 커플링 특징부를 구비하는 케이싱을 구비할 수 있으며, 상기 수형 커플링 특징부와 상기 암형 커플링 특징부는 케이싱에 베어링 보스를 결합하도록 구성된다.
일례로서, 도 2의 센터 하우징(200)은 압축기 백플레이트로서 백플레이트(301); 백플레이트(301)로부터 축방향으로 연장되는 베어링 보스(350)(여기서, 베어링 보스(350)는 수형 커플링 특징부로서 커플링 특징부(375)를 갖는 외부면(305)를 구비함); 및 압축기 단부(402), 상기 압축기 단부(402)에 있는 베어링 보스 개구(404), 터빈 단부(408), 압축기 단부(402)와 터빈 단부(408) 사이에 위치된 표면으로서 내부면(405), 및 상기 내부면(405)의 일부를 따라 배치된 암형 커플링 특징부로서 커플링 특징부(475)를 구비하는 조립체일 수 있으며, 상기 수형 커플링 특징부(375)와 상기 암형 커플링 특징부(475)는 케이싱(400)에 베어링 보스(350)를 결합하도록 구성된다. 언급한 바와 같이, 이와 같은 예에서, 백플레이트(301)와 베어링 보스(350)는 단일 부품이거나, 또는 (예컨대, 용접 또는 다른 결합 공정을 거쳐), 예컨대 함께 결합된 2개의 별개 부품일 수 있다.
도 3은 도 2의 센터 하우징의 사시도이고, 백플레이트(301)와 베어링 보스(350)를 구비하는 것으로 부품(300)의 일례에 대한 사시도이다. 도 3의 예에서, 베어링 보스(350)는 벽부(351)로부터 연장되는 것으로 리브(356, 358)를 구비한다. 리브(356, 358)는, 예컨대 열전달을 강화하도록 베어링 보스(350)의 표면적을 증대시킬 수 있다. 예를 들면, 작동시에, 베어링 보스(350) 내에 안착된 베어링에 의해 지지되는 샤프트는 (예컨대, 윤활유의 점성 가열을 구비할 수 있는 마찰력을 거쳐) 열에너지를 발생시킬 수 있다. 이와 같은 예에서, 윤활유는 윤활유 입구 개구(322)를 거쳐 보어(310)에 공급될 수 있고, 배출하는 윤활유가 열에너지를 반송할 수 있는 윤활유 출구 개구(334)를 거쳐 보어(310)로부터 배출될 수 있다. 그러나, 또 다른 반송 기구(transport mechanism)로서, 리브(356, 358)는 베어링 보스(350)로부터 멀어지게 그리고 케이싱(400)과 베어링 보스(350) 사이에 존재하는 간극 공간으로 열에너지를 전달하도록 조력할 수 있다. 또한, 일례로서, 간극 공간(예컨대, 간극)은 터빈 조립체로부터 베어링 보스(350)로 열에너지의 전달을 방해하도록 작용할 수도 있다. 일례로서, 간극 공간은 공기와 같은 매체에 의해 부분적으로 점유될 수 있으며, 이는 (예컨대, 부품(300) 및/또는 케이싱(400)의 금속 또는 합금의 열에너지 전도와 공기 내의 열에너지 전도를 비교할 때) 절연재로 작용할 수 있다.
일례로서, 베어링 보스는, 예컨대 열전달을 증대시키도록 중력 방향에 대해 배향된 리브를 구비할 수 있다. 예를 들면, 리브(356, 358)는 베어링 보스(350)로부터 수평방향 외측으로 연장되며, 대류 전류(예컨대, 상측방향 및/또는 하측방향)에 방해를 부여하도록 그 사이의 리세스와 이격됨으로써, 중력의 영향 하에서 흐르는 윤활유의 경로 길이 및 체류 시간을 증대시킬 수 있다. 일례로서, 고온 공기는 벽부(352)를 향해 상측방향으로 상승할 수 있으며, 여기서 윤활유 통로(320)를 통과하는 윤활유는 공기를 냉각하도록 작용하며, 이는 하측방향으로 이동함으로써, 예컨대 베어링 보스(350)와 케이싱(400) 사이의 간극 공간 내에 순환 셀을 발생시킬 수 있다. 일례로서, 베어링 보스(350)와 케이싱(400) 사이의 간극 공간은, 예컨대 공급되는 윤활유의 압력, 윤활유 출구에서의 압력 등에 따라서 윤활유로 실질적으로 충전될 수 있다.
도 3의 예에 도시한 바와 같이, 도 2를 참조하면, 벽부(352)는 윤활유 통로(320)를 형성하는 한편, 벽부(354)는 윤활유 통로(340)를 형성한다. 도 3의 예에서, 벽부(351)는 벽부(352, 354)의 단부를 지나 (예컨대, 백플레이트(301)로부터 멀어지고 그리고 베어링 보스(350)의 터빈측 표면(308)을 향해) 축방향으로 연장된다.
일례로서, 부품(300)의 백플레이트(301)는 디스크 형상일 수 있으며, 압축기 하우징에 백플레이트(301)를 작동가능하게 결합하기 위한 하나 이상의 특징부를 제공한다. 일례로서, 백플레이트(301)는 외경에 의해 부분적으로 형성될 수 있고, 터빈측 표면(304)은 내경과 외경 사이의 환형 거리에 의해 부분적으로 형성될 수 있고, 베어링 보스(350)는 (예컨대, 벽부(357)와 벽부(352)에 대응하는) 외부면(305)의 외경에 의해 부분적으로 형성될 수 있으며, 벽부(352)는 단차형 외부면을 구비할 수 있다. 도 3의 예에 도시한 바와 같이, 베어링 보스(350)의 외부면(305)은, 예컨대 수형 커플링 특징부(예컨대, 쓰레드, 배이요닛 특징부 등)일 수 있는 커플링 특징부(375)를 구비한다.
도 4는 도 2의 센터 하우징(200)의 사시도이고, 케이싱(400)의 일례에 대한 사시도이다. 도 4의 예에서, 케이싱(400)은 플랜지 특징부(409-1, 409-2)를 구비하며, 센터 하우징(200)의 사시도에서는 (예컨대, 케이싱(400)에 터빈 하우징을 작동가능하게 결합하기 위한) 이와 같은 3개의 플랜지 특징부를 도시한다. 일례로서, 케이싱은 케이싱과 터빈 조립체를 작동가능하게 결합하기 위한 플랜지 특징부를 구비할 수 있다. 일례로서, 케이싱의 플랜지 특징부는 연장부 내에 보어를 구비할 수 있으며, 여기서 연장부는 케이싱으로부터 반경방향 외측으로 연장되고, 플랜지 특징부는 플랜지 특징부의 터빈 조립체측에 면하는 환형 표면적과 같은 표면적을 구비한다. 일례로서, 케이싱의 플랜지 특징부는 케이싱으로부터 외측방향으로 멀어지게(예컨대, 플랜지 특징부 표면으로부터 반경방향 외측으로) 열에너지를 전달하기 위한 열전달 표면으로서 작용할 수 있는 대략 원통형 형상을 갖는 예컨대 반경방향 표면적을 구비할 수 있다.
도 4의 예에서, 케이싱(400)은 캐비티(401) 내에 배치된 특징부(450)를 구비한다. 예를 들면, 특징부(450)는 리세스(453)에 의해 이격된 리브(451)를 구비할 수 있다. 일례로서, 이러한 특징부는 z-축 둘레에서 방위각을 거쳐 부분적으로 형성될 수 있다. 일례로서, 케이싱(400)은 3개의 대응하는 리세스(453)를 갖는 대략 3개 이상의 리브(451)를 구비할 수 있다. 일례로서, 케이싱(400)은 대략 6개의 리브(451)와 6개의 리세스(453)를 구비할 수 있다. 일례로서, 조립된 상태에서, 베어링 보스(350)의 터빈측 표면(308)은 케이싱(400)의 내부면(406)으로부터 멀어지는 거리에 배치됨으로써, 내부면(406)으로부터 터빈측 표면(308)으로 열에너지의 전도를 회피할 수 있다. 이러한 예에서, 보어(310)의 개구(313)로부터 흐를 수 있는 윤활유는 회전하는 샤프트 표면에 의해 슬링되어 특징부(450)로 흐를 수 있다. 그 다음, 이러한 윤활유는, 중력의 영향 하에서 케이싱(400)의 윤활유 통로(430)의 입구 개구(432)로 흐를 수 있다. 이러한 방식에서, 윤활유는 케이싱(400)으로부터 멀어지게 열에너지를 이송할 수 있다.
도 4의 예에 도시한 바와 같이, 케이싱(400)의 내부면(405)은 커플링 특징부(475)를 구비하며, 이는 예컨대 암형 커플링 특징부(예컨대, 쓰레드, 배이요닛 특징부 등)일 수 있다. 언급한 바와 같이, 이러한 특징부는 센터 하우징의 조립을 제공하도록 베어링 보스의 특징부와 연동(예컨대, 일치)할 수 있다.
일례로서, 센터 하우징은 압축기 하우징에 센터 하우징을 연결하기 위해 플랜지를 형성하는 압축기 백플레이트를 구비하는 부품을 구비할 수 있다. 일례로서, 부품과, 그에 결합되는 케이싱을 구비하는 센터 하우징은, 예컨대 약 1 kg의 질량(예컨대, 주물 중량)을 가질 수 있으며, 여기서 부품의 압축기 플랜지는 약 80 mm의 직경을 갖는다.
도 5는 압축기 하우징(540)의 일례와 터빈 하우징(560)의 일례 사이에 배치된 센터 하우징(501)의 일례를 구비하는 터보과급기 조립체(500)의 일례에 대한 절결도이다. 도시한 바와 같이, 센터 하우징(501)은 부품(503)과 케이싱(504)을 구비한다. 일례로서, 부품(503)은 부품(300)으로서 구성될 수 있고, 케이싱(504)은 케이싱(400)으로서 구성될 수 있다.
도 5에서, 예컨대 소크 백의 완화를 예시하기 위한 작동 온도에 대한 각종 예가 도시된다. 온도는 수학적 모델을 위한 수치 시험에서 나온 것으로서, 약 780 ℃의 배기 온도를 갖는 터보과급기 조립체(500)를 구비한다. 도시한 바와 같이, 히트 소크 백에 대해, 터빈 하우징(560)은 약 630 ℃의 온도를 가질 수 있고, 케이싱(504)은 약 340 ℃의 온도를 가질 수 있고, 부품(503)은 약 130 ℃의 온도를 가질 수 있고, 압축기 하우징(540)은 약 80 ℃의 온도를 가질 수 있다. 따라서, 히트 소크 백 온도차(heat soak back temperature differentials)는 부품(503)과 케이싱(504)의 사용을 통해 약 210 ℃의 센터 하우징(501)을 가로질러 부분적으로 성취되며, 여기서 센터 하우징(501) 내의 케이싱(504)과 부품(503) 사이에는 간극 공간이 존재한다. 이러한 예에서, 터빈 하우징(560)과 압축기 하우징(540) 사이의 히트 소크 백 온도차는 약 500 ℃ 이상일 수 있다. 이러한 접근은 열에너지의 소크 백을 감소시키도록 작용할 수 있으며, 이는 (예컨대, 대전 또는 압축된 공기를 포함하는) 흡입 공기의 온도 증대를 초래할 수 있다. 소크 백을 감소시키도록 작용하는 센터 하우징의 특징부는 터보과급기의 작동 효율, 성능, 지속성 등을 개선할 수 있다.
센터 하우징(501)과 단일 피스의 주조 센터 하우징의 비교를 위한 수치 시험에서, 히트 소크 백에 관해, 센터 하우징(501)은 약 80 ℃의 베어링 보어 온도의 감소를 성취했다.
도 6은 센터 하우징(600)의 부품을 결합하는 커플링 기구의 일례에 대한 일련의 도면을 도시한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 부품(630)은 쓰레드(632, 642)의 대응하는 세트(예컨대, 커플링 특징부의 대응하는 세트)를 거쳐 케이싱(640)을 결합할 수 있다. 일례로서, 쓰레드(632, 642)는 축방향 거리 Δzt에 걸칠 수 있고, 가이드 영역은 축방향 거리 Δzg에 걸칠 수 있다. 일례로서, 이러한 거리는 부품(630), 케이싱(640) 및/또는 센터 하우징(600)의 진동 모드에 부분적으로 근거하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 진동 모드에 관해 소정 주파수가 회피되도록 거리가 선택될 수 있다.
일례로서, 시일 부품(605)은 부품(630)과 케이싱(640) 사이에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 도 6의 예에서, 부품(630)은 백플레이트(631)와 베어링 보스(635)를 구비할 수 있으며, 여기서 쓰레드(632)는 베어링 보스(635)의 외부면 내에 형성된다. 도 6의 예에서, 케이싱은 베어링 보스(635)의 수용을 위한 캐비티를 형성할 수 있으며, 여기서 쓰레드(642)는 케이싱(640)의 내부면 내에 형성된다.
일례로서, 예컨대 케이싱(640)의 축방향 면과 부품(630)의 축방향 면 사이에는 간극이 존재할 수 있으며, 여기서 부품(605)(예컨대, 시일 부품, 부하 부품 등)은 그 면들 사이에 배치되며 그 사이에서 축방향으로 가압될 수 있다. 예를 들면, 부품(605)은 고온 등급의 재료(예컨대, 적어도 약 150 ℃를 견디는 등급)로 이루어질 수 있다. 이러한 부품은 센터 하우징(600)과 같은 센터 하우징으로부터 윤활유가 누설하는 것을 저지하는 작용을 할 수 있다.
또한, 도 6은, 예컨대 센터 하우징을 형성하도록 피스를 주조하기 위한 주조 블록(682), 피스를 기계가공하기 위한 기계 블록(684), 및 피스를 조립하기 위한 조립 블록(686)을 구비하는 방법(680)을 도시한다. 일례로서, 부품(630)은 주조 공정을 이용하여 주조될 수 있고, 케이싱(640)은 주조 공정을 이용하여 주조될 수 있다. 이러한 예에서, 부품(630)과 케이싱(640)을 주조하는데 이용되는 재료는 동일하거나 또는 상이(예컨대, 동일하거나 또는 상이한 금속, 합금 등)할 수 있다. 일례로서, 부품(630) 및/또는 케이싱(640)의 바람직한 특성을 성취하기 위해 경화 또는 다른 처리 공정이 실시될 수 있다. 기계가공에 관해, 일례로서, 수용가능하게 매끄러운 보어 표면을 형성하도록 보어가 적어도 부분적으로 기계가공될 수 있다. 일례로서, 기계가공의 형태(예컨대, 재료 제거, 재료 표면 재처리 등)로서 연마가 이용될 수 있다. 일례로서, 조립 공정은, 예컨대 쓰레드 또는 다른 커플링 기구를 거쳐 케이싱에 부품을 결합하는 단계를 구비할 수 있다. 이러한 공정은, 예컨대 하나 이상의 시일 부품, 스페이서 등을 배치하는 단계를 구비할 수 있으며, 이는 조립된 상태에서 센터 하우징을 위한 케이싱과 부품 사이에 또는 그 내에 배치된다.
일례로서, 방법은 기계가공, 조립 및 기계가공을 포함할 수 있다. 예를 들면, 부품과 케이싱은 쓰레드와 같은 커플링 특징부를 형성하도록 기계가공된 후에, 센터 하우징을 형성하도록 조립하고 센터 하우징의 기계가공을 마무리할 수 있다. 일례로서, 베어링 보어와 단부 연결부와 같은 특징부를 위한 기계가공은, 예컨대 동축성(coaxiality)을 강화하도록 피스의 조립 후에 수행될 수 있다. 일례로서, 하나 이상의 윤활유 통로 등을 형성하도록, 예컨대 크로스-드릴링(cross-drilling)이 수행될 수 있다.
일례로서, 부품은 백플레이트로부터 연장되는 베어링 보스를 구비할 수 있으며, 여기서 베어링 보스의 외부면 내에 쓰레드 또는 다른 커플링 특징부가 형성된다. 일례로서, 주조는 쓰레드 또는 다른 커플링 특징부를 구비하는 내부면을 구비할 수 있다. 내부면 상에 쓰레드와 같은 커플링 특징부를 대응시키는 단계와, 커플링 특징부를 거쳐 베어링 보스와 케이싱을 결합하는 단계를 구비하는 주조를 제공한다면, 센터 하우징은 쓰레드 또는 다른 커플링 특징부와 같은 커플링 특징부를 구비하는 베어링 보스를 제공함으로써 형성될 수 있다.
도 7은 샤프트(720), 베어링(725), 칼라(727), 부품(73) 및 케이싱(740)을 구비하는 조립체(700)의 일례에 대한 절결도를 도시한다. 도 7의 예에서, 부품(730)은 칼라(727)에 인접한 보어의 일부분과 윤활유 드레인 공간 사이로 연장되는 윤활유 통로(739)를 구비할 수 있다. 일례로서, 베어링 보스는 스러스트 칼라와 같은 칼라를 수용하도록 구성된 보어의 일부분으로 연장되는 하나 이상의 윤활유 통로를 구비할 수 있다. 일례로서, 칼라(727)는, 예컨대 슬링거 특징부를 구비하는 스러스트 칼라이므로, 그로부터 반경방향 외측으로 윤활유를 슬링할 수 있으며, 여기서 슬링된 윤활유의 일부분은 윤활유 통로(739)를 거쳐 흐를 수 있다.
도 8은 B-B선을 따른 센터 하우징(800)의 일례에 대한 사시도 및 단면도를 도시한다. 본원에 기술된 바와 같이, 축방향 "z" 좌표, 반경방향 "r" 좌표 및 방위각 "Θ" 좌표(예컨대, z-축, r-축 및 방위각 Θ 방향을 참조)를 갖는 원통 좌표계에 대해 각종 부품이 도시될 수 있다. 일례로서, 센터 하우징(800)은, 예컨대 윤활유 흐름, 샤프트의 고정 등을 위해 중력(g)에 대해 배향될 수 있다.
도 8의 예에 도시한 바와 같이, 센터 하우징(800)은 부품(900), 케이싱(1000) 및 핀(1100)을 구비한다. 부품(900)은 백플레이트(901)와, 상기 백플레이트(901)로부터 축방향으로 연장되는 베어링 보스(950)를 구비한다. 일례로서, 부품(900)은 단일 부품이거나 또는 함께 결합된 다수의 부품일 수 있다(예컨대, 부품(900)을 형성하도록 작동가능하게 결합된 별개의 부품으로서 백플레이트(901)와 베어링 보스(950)를 고려한다). 일례로서, 부품(900)은 센터 하우징(800)의 일부로서 조립하기 전에 후속적으로 기계가공될 수 있는 주조된 단일 부품일 수 있다. 일례로서, 케이싱(1000)은 단일 부품이거나 또는 함께 결합된 다수의 부품일 수 있다. 일례로서, 케이싱(1000)은 센터 하우징(800)의 일부로서 조립하기 전에 후속적으로 기계가공될 수 있는 단일 부품으로서 주조될 수 있다.
도 8의 예에 도시한 바와 같이, 부품(900)의 백플레이트(901)는 압축기측 표면(902)과 터빈측 표면(904)을 구비하며, 그로부터 베어링 보스(950)가 축방향 외측(예컨대, z-축의 방향)으로 연장된다. 백플레이트(901)와 베어링 보스(950)는 보어 개구(911)를 갖는 보어(910)를 형성하며, 여기서 보어(910)는 (예컨대, 윤활유막 형성을 위해) 보어(910) 내에 배치된 베어링과 함께 간극을 형성할 수 있는 표면(912, 914)을 구비한다. 도시한 바와 같이, 보어(910)는 압축기측 표면(902)에 있는 개구(911)로부터 베어링 보스(950)의 터빈측 표면(908)에 있는 개구(913)로 연장된다. 일례로서, 보어(910)는 칼라의 배치를 위해 구성될 수 있는 확장부(915)를 구비하며, 여기서 이와 같은 칼라는 윤활유를 슬링하도록 구성될 수 있다.
도 8의 예에서, 베어링 보스(950)는 벽부(951, 952, 954, 957)를 구비한다. 예를 들면, 벽부(951)는 보어 표면(912, 914)을 형성하는 한편, 벽부(952)는 윤활유 입구 통로(920)를 형성하고, 벽부(954)는 윤활유 출구 통로(930)를 형성한다. 도시한 바와 같이, 벽부(954)와 벽부(957) 사이에는 반경방향 갭이 존재한다. 도 8의 예에서, 베어링 보스(950)는, 예컨대 벽부(952)에 의해 부분적으로 그리고 벽부(957)에 의해 부분적으로 형성된 외부면(905)을 구비한다.
도 8의 예에서, 윤활유 입구 통로(920)는 보어(910)로 개방하는 입구 개구(922)와 출구 개구(924)를 구비하고, 윤활유 출구 통로(930)는 보어(910)에 있는 입구 개구(932)와 출구 개구(934)를 구비한다. 통로(920, 930) 각각은, 예컨대 정렬할 수 있는 해당 축에 의해 형성될 수 있다(예컨대, 통로(920, 930)에 의해 직선형 로드가 수용될 수 있다).
케이싱(1000)은 압축기 단부(1002)와 터빈 단부(1008)를 구비하며, 그 사이에 형성된 캐비티(1001)는 압축기 단부(1002)에 있는 개구(1004)를 거쳐 베어링 보스(350)를 수용한다. 도시한 바와 같이, 터빈 단부(1008)는, 예컨대 부품(900)의 보어(910)와 축방향으로 정렬되는 보어(1010)를 구비하며, 여기서 보어(1010)는 내부면(1006)에 있는 개구(1013)와 케이싱(1000)의 터빈 단부(1008)에 있는 개구(1011) 사이에서 연장된다.
도 8의 예에서, 케이싱(1000)은 핀 통로(1020)와 윤활유 출구 통로(1030)를 구비하며, 여기서 핀 통로(1020)는 입구 개구(1022)와 출구 개구(1024)를 구비하고, 윤활유 출구 통로(1030)는 입구 개구(1032)와 출구 개구(1034)를 구비한다. 또한, 케이싱(1000)은 내부면(1005)과 외부면(1007)을 구비하며, 예컨대 터빈 하우징을 케이싱(1000)에 장착하기 위한 하나 이상의 플랜지 특징부(1009)를 선택적으로 구비한다(예컨대, 특징부(1009)는 터빈 하우징 플랜지일 수 있다).
조립된 상태에서, 센터 하우징(800)은 하나 이상의 시일 부품을 구비할 수 있다. 일례로서, 부품(900)과 케이싱(1000)은, 케이싱(1000)의 압축기 단부(1002)가 백플레이트(901)의 터빈측 표면(904)에 인접하도록 결합될 수 있다. 도 8의 예에 도시한 바와 같이, 조립된 상태에서, 베어링 보스(950)의 터빈측 표면(908)과 케이싱(1000)의 내부면(1006) 사이에는 간극이 존재할 수 있다. 도시한 바와 같이, 조립된 상태에서, 부품(900)의 표면(905) 및 케이싱(1000)의 내부면(1005)은 쓰레드 또는 다른 커플링 기구를 거쳐 선택적으로 접촉할 수 있다.
조립된 상태에서, 케이싱(1000)의 핀 통로(1020)는, 예컨대 부품(900)의 윤활유 통로(920)와 정렬할 수 있으며, 여기서 핀(1100)은 핀 통로(1020) 내로 그리고 윤활유 통로(920) 내로 적어도 부분적으로 삽입될 수 있다. 도시한 바와 같이, 핀(1100)은 입구 단부(1102)와 출구 단부(1104) 사이로 연장되는 윤활유 보어(1120)를 구비한다. 윤활유는 윤활유 보어(1120)에 제공될 수 있으며, 여기서 이러한 윤활유는 (예컨대, 샤프트 및 베어링 시스템을 윤활하도록) 보어(910)로 흐를 수 있다. 도 8의 예에서, 부품(900)은, 예컨대 보어(910)의 일부분(예컨대, 확장부(915))로부터 윤활유 드레인 공간(예컨대, 윤활유는 케이싱(1000)의 윤활유 통로(1030)를 거쳐 드레인될 수 있다)으로의 윤활유의 흐름을 위한 통로(939)를 구비한다. 도 8의 예에서, 윤활유는 (예컨대, 개구(913)를 거쳐) 터빈측 표면(908)에 있는 보어(910)로부터 배출되어, 윤활유 드레인 공간으로 흐를 수 있다(예컨대, 윤활유는 케이싱(1000)의 윤활유 통로(1030)를 거쳐 드레인될 수 있다).
일례로서, (예컨대, 엔진 구획실 내에) 설치된 상태에서, 통로(920, 930, 1020, 1030)는 중력(g)과 대략 정렬될 수 있다. 이러한 방식에서, 윤활유는 중력으로 인해 센터 하우징(800)으로부터 드레인될 수 있다.
도 8의 예에 도시한 바와 같이, 조립된 상태에서, 부품(900)과 케이싱(1000) 사이의 센터 하우징(800) 내에는 각종 간극이 존재한다. 특히, 케이싱(1000)의 터빈 단부(1008)로부터 부품(900)의 베어링 보스(950)로의 열전달을 감소(예컨대, 히트 소크 백을 감소)시키도록 작용할 수 있는 간극이 베어링 보스(950)와 케이싱(1000) 둘레에 존재한다.
도 8의 예에서, 핀(1100)은 커플링 특징부를 거쳐 부품(900)과 케이싱(1000)을 결합하도록 작용하는 커플링 기구일 수 있으며, 여기서 커플링 특징부는 케이싱(1000)의 핀 통로(1020) 및 부품(900)의 윤활유 통로(920)이다. 이러한 예에서, 커플링 특징부는 케이싱(1000)의 내부면(1005)을 따르는 개구(1024)와, 부품(900)의 외부면(955)을 따르는 개구(922)를 구비한다. 일례로서, 케이싱(1000)은 내부면(1005)의 일부분을 따르는 커플링 특징부를 구비할 수 있고, 부품(900)은 외부면(905)의 일부분을 따르는 커플링 특징부를 구비할 수 있다. 이러한 예에서, 케이싱(1000)은 암형 커플링 특징부를 구비할 수 있는 한편, 부품(900)은 수형 커플링 특징부를 구비한다. 이러한 예에서, 조립된 상태에 있는 커플링 특징부는 케이싱(1000) 내에(예컨대, 케이싱(1000)에 의해 형성된 캐비티(1001) 내에) 있다. 일례로서, 핀(1100)은 센터 하우징(800)의 분해를 용이하게 하도록, 예컨대 영구적이거나 제거가능할 수 있는 로킹 핀일 수 있다.
도 9는 센터 하우징(1200)의 일례에 대한 절결도를 도시한다. 본원에 기술된 바와 같이, 축방향 "z" 좌표, 반경방향 "r" 좌표 및 방위각 "Θ" 좌표(예컨대, z-축, r-축 및 방위각 Θ 방향을 참조)를 갖는 원통 좌표계에 대해 각종 부품이 도시될 수 있다. 일례로서, 센터 하우징(1200)은, 예컨대 윤활유 흐름, 샤프트의 고정 등을 위해 중력(g)에 대해 배향될 수 있다.
도 9의 예에 도시한 바와 같이, 센터 하우징(1200)은 부품(1300), 케이싱(1400) 및 핀(1500)을 구비한다. 부품(1300)은 백플레이트(1301)와, 상기 백플레이트(1301)로부터 축방향으로 연장되는 베어링 보스(1350)를 구비한다. 일례로서, 부품(1300)은 단일 부품이거나 또는 함께 결합된 다수의 부품일 수 있다(예컨대, 부품(1300)을 형성하도록 작동가능하게 결합된 별개의 부품으로서 백플레이트(1301)와 베어링 보스(1350)를 고려한다). 일례로서, 부품(1300)은 센터 하우징(1200)의 일부로서 조립하기 전에 후속적으로 기계가공될 수 있는 주조된 단일 부품일 수 있다. 일례로서, 케이싱(1400)은 단일 부품이거나 또는 함께 결합된 다수의 부품일 수 있다. 일례로서, 케이싱(1400)은 센터 하우징(1200)의 일부로서 조립하기 전에 후속적으로 기계가공될 수 있는 단일 부품으로서 주조될 수 있다.
도 9의 예에 도시한 바와 같이, 부품(1300)과 케이싱(1400) 사이에는 시일 요소(1492)가 배치된다. 도시한 바와 같이, 시일 요소(1492)는 U자 형상의 단면을 구비할 수 있고, 예컨대 압축가능할 수 있음으로써 U자 형상은 힘(예컨대, 부품(1300)과 케이싱(1400)을 결합하는 클램핑력)의 인가에 의해 압축될 수 있다. 일례로서, 피스톤 링, O-링 등과 같은 시일 요소가 이용될 수 있다. 예를 들면, 절결도에서, 시일 요소(1494)는 센터 하우징(1200)의 터빈 단부에 배치될 수 있는 히트 실드(1498)와 함께 도시된다.
도 9의 예에서, 부품(1300)은 관통 보어(1310)의 보어 개구(1312)를 갖는 터빈 단부(1308)를 구비하며, 여기서 터빈 단부(1308)는, 예컨대 선택적으로 케이싱(1400)의 터빈 단부(1411)를 지나 케이싱(1400)의 개구(1410)를 통해 축방향으로 연장된다. 도시한 바와 같이, 히트 실드(1498)는 센터 하우징(1200)를 차폐할 수 있고, 예컨대 히트 실드(1498)와 케이싱(1400) 사이에는 갭이 존재할 수 있고, 케이싱(1400)과 부품(1300) 사이에는 또 다른 갭이 존재할 수 있다. 이러한 예에서, 이와 같은 갭의 존재에 의해 열전달이 감소될 수 있다. 일례로서, 예컨대 시일 요소(1492) 및/또는 시일 요소(1494)를 거쳐 센터 하우징(1200)의 터빈 단부에 있는 케이싱(1400)과 부품(1300) 사이에서 직접적인 접촉이 회피될 수 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 부품(1300)과 케이싱(1400) 사이에는 시일 요소가 축방향으로 안착될 수 있다. 예를 들면, 부품(1300)의 환형 숄더(1391) 및 케이싱(1400)의 환형 숄더(1491)에 의해 형성된 시일 챔버 내에는 시일 요소가 안착될 수 있다. 예를 들면, 숄더(1391, 1491) 각각은 환형면을 구비할 수 있으며, 여기서 이러한 환형면들 사이에서 시일 요소가 축방향으로 압축될 수 있다. 일례로서, 시일 요소는 유체의 누설로부터 유체 챔버를 시일하거나 또는 유체(예컨대, 액체 및/또는 가스)의 침입으로부터 챔버를 보호할 수 있다. 예를 들면, 시일 요소(1492) 및/또는 시일 요소(1494)는 배기물의 침입으로부터 챔버를 시일하고, 윤활유(예컨대, 오일)의 누설로부터 챔버를 시일할 수 있다.
도 9의 예에서, 부품(1300)은, 예컨대 부품(1300)의 내부면(1305)과 케이싱(1400)의 외부면(1405) 사이의 이음매에서 케이싱(1400)을 결합할 수 있다. 일례로서, 표면(1305, 1405)은 매칭 쓰레드, 배이요닛 특징부 등을 구비할 수 있다. 일례로서, 시일 요소는 도 6의 예(예컨대, 시일 요소(605) 참조)에서와 같이 제공될 수 있으며, 여기서 부품(1300)과 케이싱(1400)의 일부분은 (예컨대, 쓰레딩, 용접 등을 할 때) 시일 요소에 대해 힘을 발휘할 수 있다.
도 9의 예에서, 핀(1500)은 입구 단부(1502)와 출구 단부(1504) 사이에서 연장되는 윤활유 보어(1520)를 구비한다. 윤활유는 윤활유 보어(1520)에 제공될 수 있으며, 여기서 이러한 윤활유는 (예컨대, 샤프트 및 베어링 시스템을 윤활하도록) 보어(1310)로 흐를 수 있다. 도 9의 예에서, 핀(1500)은 O-링(1521)과 O-링(1523)과 함께 피팅된다.
도 10은 센터 하우징(1600)의 일례에 대한 절결도와, 센터 하우징(1600)의 부품(1700, 1800)의 사시도를 도시한다. 본원에 기술된 바와 같이, 축방향 "z" 좌표, 반경방향 "r" 좌표 및 방위각 "Θ" 좌표(예컨대, z-축, r-축 및 방위각 Θ 방향을 참조)를 갖는 원통 좌표계에 대해 각종 부품이 도시될 수 있다. 일례로서, 센터 하우징(1600)은, 예컨대 윤활유 흐름, 샤프트의 고정 등을 위해 중력(g)에 대해 배향될 수 있다.
도 10의 예에 도시한 바와 같이, 부품(1700)은, 예컨대 부품(1700)의 외부면(1705)과 부품(1800)의 내부면(1805) 사이의 이음매에서 부품(1800)과 결합할 수 있다. 일례로서, 표면(1705, 1805)은 매칭 쓰레드, 배이요닛 특징부 등을 구비할 수 있다. 일례로서, 시일 요소는 도 6의 예(예컨대, 시일 요소(605) 참조)에서와 같이 제공될 수 있으며, 여기서 부품(1700)과 부품(1800)의 일부분은 (예컨대, 쓰레딩, 용접 등을 할 때) 시일 요소에 대해 힘을 발휘할 수 있다.
일례로서, 부품(1800)은 부품(1700)의 환형면에 대해 부품(1800)을 축방향으로 이격하도록 작용할 수 있는 패드(1892)를 구비할 수 있다. 일례로서, 이러한 패드는 부품(1800)과 부품(1700) 사이의 접촉 표면적을 감소시키도록 작용할 수 있다.
도 11은 센터 하우징(2000)의 일례에 대한 절결도와, 센터 하우징(2000)의 부품(2100), 시일 요소(2192) 및 케이싱(2220)의 분해도를 도시한다. 본원에 기술된 바와 같이, 축방향 "z" 좌표, 반경방향 "r" 좌표 및 방위각 "Θ" 좌표(예컨대, z-축, r-축 및 방위각 Θ 방향을 참조)를 갖는 원통 좌표계에 대해 각종 부품이 도시될 수 있다. 일례로서, 센터 하우징(2000)은, 예컨대 윤활유 흐름, 샤프트의 고정 등을 위해 중력(g)에 대해 배향될 수 있다. 도 11의 예에서, 센터 하우징(2000)은 샤프트(2020), 상기 샤프트(2020)를 지지하는 베어링(2025), 칼라(2027), 샤프트(2020)에 피팅되는 압축기 휠(2040), 및 샤프트 및 휠 조립체(shaft and wheel assembly: SWA)의 일부로서 샤프트(2020)에 피팅되는 터빈 휠(2060)을 구비하는 센터 하우징 회전 조립체(center housing rotating assembly: CHRA)로서 도시된다.
도 11의 예에 도시한 바와 같이, 센터 하우징(2000)은 부품(2100), 케이싱(2200), 및 부품(2100)과 케이싱(2200) 사이에 배치된 시일 요소(2192)를 구비한다. 부품(2100)은 백플레이트(2101)와, 상기 백플레이트(2101)로부터 축방향으로 연장되며 베어링(예컨대, 베어링(2025) 참조)의 수용을 위해 구성된 관통 보어(2110)를 구비하는 베어링 보스(2150)를 구비한다. 일례로서, 부품(2100)은 단일 부품이거나 또는 함께 결합되는 다수의 부품일 수 있다(예컨대, 부품(2100)에 작동가능하게 결합되는 별개의 부품으로서 백플레이트(2101)와 베어링 보스(2150)를 고려한다). 일례로서, 부품(2100)은 센터 하우징(2000)의 일부로서 조립하기 전에 후속적으로 기계가공될 수 있는 주조된 단일 부품일 수 있다.
도 11의 예에서, 케이싱(2200)은 윤활유 입구(2210), 보어 개구(2230), 압축기측 플랜지(2240), 윤활유 출구(2250) 및 터빈측 플랜지(2260)를 구비한다. 일례로서, 케이싱(2200)은 단일 부품이거나 또는 함께 결합되는 다수의 부품일 수 있다. 일례로서, 부품(2200)은 센터 하우징(2000)의 일부로서 조립하기 전에 후속적으로 기계가공될 수 있는 단일 부품으로서 주조될 수 있다.
일례로서, 센터 하우징(2000)은, 예컨대 O-링으로 밀봉된 오일-피드 전달 튜브(oil-feed transfer tube)(2310)를 구비할 수 있다. 일례로서, 튜브(2310)는 프레스-핏되도록 구성되고, 예컨대 특징부 내의 유압 피팅 또는 스크류에 의해 소정 위치에 유지될 수 있다. 도시한 바와 같이, 베어링 보스(2150)는 베어링 보스(2150)에 대해 베어링을 위치시키도록 베어링 보스(2150)에 의해 형성된 보어(2110) 내로 연장될 수 있는 위치설정 핀(2330)의 수용을 위한 개구(2152)를 구비할 수 있다. 일례로서, 부품(2100)은 베어링 캐리어로서 지칭될 수 있고, 베어링(예컨대, 베어링(2025))은 케이싱(2200)에 부품(2100)을 조립하기 전에 베어링 보스(2150)의 보어(2110) 내에 선택적으로 위치설정된 베어링 보스(2150)에 의해 이송될 수 있다. 일단 조립되면, 도시한 바와 같이, 케이싱(2200)으로부터 베어링 보스(2150)를 열적으로 분리하도록 작용할 수 있는 공간이 베어링 보스(2150)와 케이싱(2200) 사이에 존재한다.
도 11의 예에 도시한 바와 같이, 베어링 보스(2150)는 갭(2172, 2174)에 의해 분리되는 연장부(2171, 2173)에 의해 백플레이트(2101)에 브리지 형성된다(예컨대, 하나 이상의 추가적인 연장부와 하나 이상의 추가적인 갭이 구비될 수 있다). 이러한 구성에서, 베어링 보스(2150)는 열적으로 더욱 분리된다. 일례로서, 갭은 원호 각도에 걸칠 수 있고, 연장부는 (예컨대, 베어링 보스(2150)의 관통 보어(2110)의 축 둘레에서) 원호 각도에 걸칠 수 있다. 일례로서, 갭은 축방향 길이에 의해 형성될 수 있고, 연장부는 축방향 길이에 의해 형성될 수 있다. 도 11의 예에서, 베어링 보스(2150)는 (예컨대, 실시되는 재료, 두께, 커플링 기구 등에 따라서) 튜브(2310)에 의해 부분적으로 더욱 지지될 수 있다.
일례로서, 부품(2100)의 베어링 보스(2150)는 부품(2100)의 백플레이트(2101)(예컨대, 압축기 스테이지 백플레이트)의 캔틸레버식 연장부로서 지칭될 수 있다. 일례로서, 센터 하우징(2000)은 작동 동안에 그리고, 예컨대 터빈 스테이지 열질량이 센터 하우징과 베어링 부품의 가열을 야기하여, (예컨대, 하나 이상의 베어링 부품 상에) 오일 코크의 형성을 초래할 수 있을 때 고온 셧다운 페이스(hot shutdown phases) 동안에 터빈 스테이지로부터 열전달을 감소시키는데 조력할 수 있다. 일례로서, 센터 하우징(2000)은 로터 동력 진동 전달(rotordynamic vibration transfer)을 감소시키고, 센터 하우징 드레인을 개선시키고, 센터 하우징 주조 및 기계가공을 단순화시키는 등을 조력할 수 있다.
각종 시험에서, 도 11의 센터 하우징(2000)과 같은 센터 하우징을 갖는 터보과급기는 일련의 위치에서 열전대를 갖추었다. 각종 시험에서는 베어링 위치 시간-온도 적분을 시험하였고, 이는 히트 소크 백 이벤트의 600초 사이클을 가로질러, 터보과급기를 위한 베어링 위치에서의 열에너지가 기준(baseline)의 터보과급기(예컨대, GTC2260VZ 모델 터보과급기)에서의 것보다 낮았음을 나타내었다. 이러한 시험에서는 기준의 터보과급기와 비교할 때, 그 터보과급기가 오일 코킹을 감소시킬 수 있음을 나타내는데, 그 이유는 코크의 형성이 다른 요인들 중에 상승된 온도에서의 표면 온도 및 체류 시간의 함수가 되는 경향이 있기 때문이다.
각종 시험에서, 베어링 보스 온도의 감소가 약 55℃만큼 될 수 있고, 베어링 피크 온도의 감도를 안정 상태값으로 감소시킬 수 있음을 나타내었다. 특정 시험에서는 약 830℃, 약 860℃ 및 약 900℃의 안정 상태로부터 고온 셧다운 조건에 터보과급기가 공칭상으로 동일하게 받게 하였다. 도 11의 것과 같은 센터 하우징을 이용하여, 시험에서는 베어링 영역에서의 피크 히트 소크 백 온도가 베어링의 터빈 단부에서 그리고 압축기 휠 단부에서 감소될 수 있음을 나타내었다.
도 11의 예에 도시한 바와 같이, 센터 하우징(2000)은, 예컨대 배기물로부터 센터 하우징(2000)으로의 열전달을 감소시키는데 조력하도록 히트 실드(2350)와 피팅될 수 있다.
도 12는 센터 하우징(2500)의 부품(2600), 케이싱(2700) 및 핀(2800)의 몇 가지의 추가적인 절결도와 함께 센터 하우징(2500)을 구비하는 터보과급기(2400)의 일례에 대한 절결도를 도시한다. 도 12의 예에서, 터보과급기(2400)는 샤프트(2420), 베어링(2425), 칼라(2427), 압축기 휠(2440) 및 터빈 휠(2460)을 구비한다.
도 12의 예에서, 부품(2600)은 백플레이트(2601)와, 상기 백플레이트(2601)로부터 축방향으로 연장되는 베어링 보스(2650)에 의해 형성된 보어(2610)를 구비한다. 베어링 보스(2650)는 하나 이상의 지점에서 백플레이트(2601)에 결합될 수 있다(예컨대, 도 11의 부품(2100) 참조). 도시한 바와 같이, 케이싱(2700)은, 예컨대 부품(2600)의 베어링 보스(2650)의 수용을 위해 구성된 캐비티를 부분적으로 형성하는 벽(2750)을 구비하며, 여기서 부품(2600)의 백플레이트(2601)는 케이싱(2700)의 리세스(2760) 내에 안착된다.
본원에 기술한 바와 같이, 축방향 "z" 좌표, 반경방향 "r" 좌표 및 방위각 "Θ" 좌표(예컨대, z-축, r-축 및 방위각 Θ 방향을 참조)를 갖는 원통 좌표계에 대해 각종 부품이 도시될 수 있다. 일례로서, 센터 하우징(2500)은, 예컨대 윤활유 흐름, 샤프트의 고정 등을 위해 중력(g)에 대해 배향될 수 있다.
도 13은 도 12의 센터 하우징(2500)의 추가적인 절결도를 도시한다. 도시한 바와 같이, 센터 하우징(2500)은 케이싱(2700)에 대해 부품(2600)을 위치시키기 위한 위치설정 기구(2900)를 구비할 수 있다.
도 14는 부품(3100), 케이싱(3200), 핀(3400) 및 플레이트(3500)를 구비하는 센터 하우징(3000)의 일례를 도시한다. 본원에 기술한 바와 같이, 축방향 "z" 좌표, 반경방향 "r" 좌표 및 방위각 "Θ" 좌표(예컨대, z-축, r-축 및 방위각 Θ 방향을 참조)를 갖는 원통 좌표계에 대해 각종 부품이 도시될 수 있다. 일례로서, 센터 하우징(3000)은, 예컨대 윤활유 흐름, 샤프트의 고정 등을 위해 중력(g)에 대해 배향될 수 있다.
도 14의 예에서, 부품(3100)은 백플레이트(3101)와, 상기 백플레이트(3101)로부터 축방향으로 멀어지게 연장되는 베어링 보스(3150)를 구비한다. 도시한 바와 같이, 베어링 보스(3150)는 터빈 휠로 연장되며, 여기서 플레이트(3500)는 케이싱(3200)에 대해 베어링 보스(3150)를 고정하기 위해 베어링 보스(3150) 상에, 예컨대 프레스-핏 될 수 있는 환형 연장부(3504)와, 림(3502)을 구비한다. 예를 들면, 케이싱(3200)과 베어링 보스(3150)는 센터 하우징(3000)의 터빈 단부에 환형 개구를 형성할 수 있으며, 여기서 플레이트(3500)는 환형 개구 내에 프레스-핏 될 수 있다. 도 14의 예에 도시한 바와 같이, 플레이트(3500)는 열전달을 감소시키도록(예컨대, 감소된 열질량) 작용하는 두께로 제조될 수 있다. 또한, 플레이트(3500)는 베어링 보스(3150)와 케이싱(3200) 사이에 갭을 형성하도록 이루어질 수 있다. 도 14에서, 플레이트(3500)는 z-축 둘레에 반경을 포함하는 z-축에 대한 각종 치수에 대해 도시된다. 플레이트(3500)가 비교적 대칭이 되도록 도시되지만, 이러한 플레이트는 특징부를 구비를 구비할 수 있으며, (예컨대, 대응하는 키웨이 또는 키와 함께) 베어링 보스 등에 대해 플레이트를 배향하는 위치설정 특징부(예컨대, 키 또는 키웨이)를 고려한다.
도 14에 도시한 바와 같이, 히트 실드(3600)는, 예컨대 배기물로부터 플레이트(3500)를 차폐하도록 플레이트(3500) 위에 배치될 수 있다. 도 14의 예에서, 케이싱(3200)은 가변 기구의 부품을 수용하도록 구성된다. 예를 들면, 케이싱(3200)은 터빈 휠에 배기물의 흐름을 위한 쓰로트(throats)를 형성하는 베인을 제어하도록 유니슨 링(unison ring) 및 그와 관련된 부품과 같은 부품을 수용하는 환형 리세스를 구비하는 것으로 도시된다.
각종 예에서, 하나 이상의 센터 하우징에 대해 기술된 특징은 다른 하나 이상의 센터 하우징에서 명백할 것이다. 예를 들면, 도 7의 예는 베어링(725)에 의해 지지되는 샤프트(720)를 구비한다. 마찬가지로, 다른 예는 베어링에 의해 지지되는 샤프트를 구비할 수 있으며, 여기서 센터 하우징은 센터 하우징 회전 조립체(CHRA), 터보과급기 등의 일부이다.
일례로서, 부품과 케이싱은 용접과 같은 공정을 이용하여 결합될 수 있다. 예를 들면, 도 3의 부품(300)과 같은 부품 및 도 4의 케이싱(400)과 같은 케이싱은 이음매 둘레에 용접될 수 있다. 예를 들면, 부품(300)의 터빈측 표면(304) 및 케이싱(400)의 압축기 단부(402)에 의해 형성되는 이음매에서 용접을 고려한다. 일례로서, 센터 하우징을 형성하기 위해 부품과 케이싱을 결합하도록 자기 펄스 용접 기술(magnetic pulse welding technique)이 이용될 수 있다. 일례로서, 센터 하우징을 형성하기 위해 부품과 케이싱을 결합하도록 레이저 용접 기술(laser welding technique)이 이용될 수 있다.
일례로서, 부품 및/또는 케이싱을 형성하는 주조 공정은 그린 샌드 몰딩 기술(green sand molding technique)을 이용할 수 있다. 그린 샌드는 점토 및 습기와 함께 접착될 수 있는 몰딩 샌드를 위한 용어이다. 일례로서, 샌드는 2-피스 몰드 박스를 이용하여 더미 형상에 대해 압착될 수 있다. 이러한 예에서, 더미 형상이 제거될 수 있다. 공극(들)이 형성되어야 하는 경우, 코어(들)는 2-피스 몰드 박스 내에 압착된 샌드에 대해 위치설정될 수 있다. 그 다음, 몰드 박스는 폐쇄되어, 존재한다면 압착된 샌드와 코어(들) 사이의 공간으로 흐를 수 있는 재료로 충전될 수 있다. 재료의 응고 후에, 주조 부품은 몰드로부터 제거된 다음, 선택적으로 디-코어링을 할 수 있다. 주조후 기계가공 및 세정이 뒤따르며, 이는 하나 이상의 처리(예컨대, 열처리, 화학 처리 등)를 포함할 수 있다. 일례로서, 기계가공은, 예컨대 하나 이상의 보어, 보어벽 표면, 연결 표면, 윤활유 통로, 윤활유 통로 표면 등에 관해 주물 부품 및 주물 케이싱을 기계가공하는 단계를 구비할 수 있다.
일례로서, 도 3의 부품(300)과 같은 부품 및 도 4의 케이싱(400)과 같은 케이싱으로 형성된 센터 하우징은 단일의 센터 하우징보다 더 적은 주조 캐비티를 구비할 수 있다. 예를 들면, 단일의 센터 하우징을 위한 주조 공정이 약 12개의 주조 캐비티를 구비할 수 있는 반면, 도 2의 센터 하우징과 같은 다수 피스의 센터 하우징은 약 8개의 주조 캐비티를 구비할 수 있다. 주조 캐비티의 개수 감소는 기계가공, 검사 등에 관해 접근하기 어려운 영역에 찌꺼기를 위한 트랩을 감소시키는데 조력할 수 있다. 일례로서, 도 2의 센터 하우징(200)과 같은 다수 피스의 센터 하우징은 코어리스 주조 공정(coreless casting process)(예컨대, 단일의 센터 하우징을 주조할 때 이용되는 바와 같은 다수 피스의 코어 없이)을 이용하여 형성될 수 있다.
조립체는, 압축기 백플레이트; 상기 압축기 백플레이트로부터 축방향으로 연장되며, 외부면과, 상기 외부면을 따라 배치된 수형 커플링 특징부를 포함하는 베어링 보스; 및 압축기 단부, 상기 압축기 단부에 있는 베어링 보스 개구, 터빈 단부, 상기 압축기 단부와 상기 터빈 단부 사이에 위치된 내부면, 및 상기 내부면의 일부를 따라 배치된 암형 커플링 특징부를 포함하는 케이싱을 포함하며, 상기 수형 커플링 특징부와 상기 암형 커플링 특징부는 상기 케이싱에 상기 베어링 보스를 결합하도록 구성될 수 있다. 이러한 예에서, 상기 압축기 백플레이트와 상기 베어링 보스는 일체형(예컨대, 단일 피스)일 수 있다.
일례로서, 압축기 백플레이트와 베어링 보스는 주조 부품일 수 있고, 케이싱은 주조 케이싱일 수 있다. 일례로서, 커플링 특징부는 주조 부품 내에 그리고 주조 케이싱 내에 기계가공될 수 있다. 일례로서, 수형 커플링 특징부와 암형 커플링 특징부는 쓰레드이거나 또는 쓰레드를 구비할 수 있다.
일례로서, 베어링 보스는 보어를 구비(예컨대, 형성)할 수 있고, 케이싱은 상기 베어링 보스의 보어와 동축으로 정렬된 보어를 구비(예컨대, 형성)할 수 있다. 이러한 예에서, 상기 베어링 보스의 터빈측 표면과 상기 케이싱의 보어 둘레에 배치된 상기 케이싱의 내부면 사이(예컨대, 케이싱의 보어 둘레에 배치된 바와 같이)에는 간극(예컨대, 축방향 갭)이 존재할 수 있다.
일례로서, 베어링 보스는 윤활유 통로를 구비할 수 있고, 케이싱은 핀 통로를 구비할 수 있다. 일례로서, 조립체는 상기 핀 통로에 의해 그리고 상기 윤활유 통로에 의해 적어도 부분적으로 수용되도록 구성된 핀을 구비할 수 있다.
일례로서, 케이싱은 터빈 하우징에 상기 케이싱을 작동가능하게 결합하기 위한 하나 이상의 플랜지 특징부를 구비할 수 있다. 일례로서, 백플레이트는 압축기 하우징에 상기 백플레이트(예컨대, 그에 일체형인 베어링 보스)를 작동가능하게 결합하기 위한 하나 이상의 특징부를 구비할 수 있다.
일례로서, 베어링 보스는 저널 베어링의 수용을 위해 구성된 일부분과, 칼라의 수용을 위해 구성된 일부분을 포함하는 보어를 형성할 수 있다. 일례로서, 조립체는 상기 저널 베어링과 상기 칼라를 구비할 수 있다. 일례로서, 이러한 저널 베어링은 직경에 배치된 외부면을 갖는 단일 베어링일 수 있으며, 여기서 이러한 외부면은 베어링 보스의 보어의 내측 저널 표면에 대해 간극을 형성한다. 이러한 예에서, 윤활유는 윤활유막을 형성하도록 간극으로 흐를 수 있다. 일례로서, 베어링은 선택적으로 베어링 보스의 보어 내에, 예컨대 축방향 및 방위각으로 위치될 수 있다. 이러한 예에서, 상기 베어링은, 예컨대 하나 이상의 윤활유막(예컨대, 스퀴즈막 등)의 기능을 허용하도록 반경방향으로 이동할 수 있다.
일례로서, 조립체는 터빈 휠(예컨대, 샤프트 및 휠 조립체(shaft and wheel assembly: "SWA")에 결합된 샤프트를 구비할 수 있으며, 여기서 저널 베어링은 베어링 보스의 보어에 의해 수용되고, 샤프트는 상기 저널 베어링에 의해 지지된다.
일례로서, 베어링 보스는 저널 베어링의 수용을 위해 구성된 상기 보어의 일부분으로부터 연장되는 윤활유 통로, 예컨대 칼라의 수용을 위해 구성된 상기 보어의 일부분으로부터 연장되는 윤활유 통로를 구비할 수 있다.
일례로서, 조립체는 베어링 보스에 의해 형성된 보어 내에 베어링을 위치시키기 위한 위치설정 핀을 구비할 수 있다. 일례로서, 이러한 핀은 윤활유의 흐름을 위한 통로를 구비할 수 있다. 일례로서, 이러한 핀은 (예컨대, 중력과 정렬된 바와 같이) 센터 하우징의 상측부 또는 하측부를 거쳐 삽입될 수 있다.
일례로서, 방법은 제1 단일 부품으로서 백플레이트와 베어링 보스를 주조하는 단계; 제2 단일 부품으로서 케이싱을 주조하는 단계; 상기 제1 단일 부품 내에 수형 커플링 특징부를 기계가공하는 단계; 상기 제2 단일 부품 내에 암형 커플링 특징부를 기계가공하는 단계; 및 상기 수형 커플링 특징부와 상기 암형 커플링 특징부를 거쳐 상기 제2 단일 부품에 상기 제1 단일 부품을 결합하는 단계를 구비할 수 있다.
몇 가지 예의 방법, 장치, 시스템, 구성 등이 첨부한 도면 및 전술한 상세한 설명에 기술되었지만, 예시적인 실시예가 제한되는 것이 아니라, 다수의 재구성, 수정 및 변경이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다.

Claims (17)

  1. 압축기 백플레이트;
    상기 압축기 백플레이트로부터 축방향으로 연장되며, 외부면과, 상기 외부면을 따라 배치된 수형 커플링 특징부를 포함하는 베어링 보스(bearing boss); 및
    압축기 단부, 상기 압축기 단부에 있는 베어링 보스 개구, 터빈 단부, 상기 압축기 단부와 상기 터빈 단부 사이에 위치된 내부면, 및 상기 내부면의 일부를 따라 배치된 암형 커플링 특징부를 포함하는 케이싱
    을 포함하며,
    상기 수형 커플링 특징부와 상기 암형 커플링 특징부는 상기 케이싱에 상기 베어링 보스를 결합하도록 구성되는,
    조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축기 백플레이트와 상기 베어링 보스는 일체형인,
    조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압축기 백플레이트와 상기 베어링 보스는 주조 부품인,
    조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 케이싱은 주조 케이싱인,
    조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수형 커플링 특징부와 상기 암형 커플링 특징부는 쓰레드(threads)를 포함하는,
    조립체.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 수형 커플링 특징부는 상기 주조 부품 내에 기계가공되는,
    조립체.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 암형 커플링 특징부는 상기 주조 부품 내에 기계가공되는,
    조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 보스는 보어를 포함하고,
    상기 케이싱은 상기 베어링 보스의 보어와 동축으로 정렬된 보어를 포함하는,
    조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 베어링 보스의 터빈측 표면과 상기 케이싱의 보어 둘레에 배치된 상기 케이싱의 내부면 사이에는 간극이 존재하는,
    조립체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 보스는 윤활유 통로를 포함하고,
    상기 케이싱은 핀 통로를 포함하며, 상기 핀 통로에 의해 그리고 상기 윤활유 통로에 의해 적어도 부분적으로 수용되도록 구성된 핀을 더 포함하는,
    조립체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱은 터빈 하우징에 상기 케이싱을 작동가능하게 결합하기 위한 하나 이상의 플랜지 특징부를 포함하는,
    조립체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 보스는 저널 베어링의 수용을 위해 구성된 일부분과, 칼라의 수용을 위해 구성된 일부분을 포함하는 보어를 형성하는,
    조립체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 저널 베어링과 상기 칼라를 더 포함하는,
    조립체.
  14. 제13항에 있어서,
    터빈 휠에 결합된 샤프트를 더 포함하고,
    상기 저널 베어링은 상기 베어링 보스의 보어에 의해 수용되고,
    상기 샤프트는 상기 저널 베어링에 의해 지지되는,
    조립체.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 베어링 보스는 저널 베어링의 수용을 위해 구성된 상기 보어의 일부분으로부터 연장되는 윤활유 통로를 포함하는,
    조립체.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 베어링 보스는 칼라의 수용을 위해 구성된 상기 보어의 일부분으로부터 연장되는 윤활유 통로를 포함하는,
    조립체.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 보스에 의해 형성된 보어 내에 베어링을 위치시키기 위한 위치설정 핀을 더 포함하는,
    조립체.
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