KR20160021034A - 배기 가스 터보차저 - Google Patents

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프란크 그리스하버
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만 디젤 앤 터보 에스이
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Abstract

본 발명은 배기 가스 터보차저에 관한 것으로서, 배기 가스 터보차저는 배기 가스를 팽창시키고 에너지를 생성하기 위한 터빈과, 터빈에서 생성된 에너지를 이용하여 과급 공기를 압축하기 위한 압축기(1)를 포함하고, 터빈은 스크류 연결부를 통해 연결되는 다부품 터빈 하우징과, 터빈 하우징 내에 배치되는 터빈 로터를 포함하고, 압축기(1)는 스크류 연결부를 통해 연결되는 다부품 압축기 하우징(2)과, 압축기 하우징 내에 배치되고 터빈 로터에 결합되는 압축기 로터를 포함하며, 다부품 압축기 하우징(2)의 하우징 부품 및/또는 다부품 터빈 하우징의 하우징 부품은 각각 적어도 하나의 클램프 마운팅(5)을 이용하여 브레이싱된다.

Description

배기 가스 터보차저{EXHAUST GAS TURBOCHARGER}
본 발명은 배기 가스 터보차저에 관한 것이다.
배기 가스 터보차저는 터빈 및 압축기를 포함한다. 배기 가스 터보차저의 터빈은 엔진을 떠나는 배기 가스를 팽창시키고 배기 가스의 팽창 동안 에너지를 생성하는 기능을 한다. 배기 가스 터보차저의 압축기는 터빈에서 생성된 에너지를 이용하여 엔진으로 공급되는 과급 공기를 압축하는 기능을 한다. 터빈은 다부품 터빈 하우징과, 터빈 하우징 내에 배치되는 터빈 로터를 포함한다. 압축기는 다부품 압축기 하우징과, 압축기 하우징 내에 배치되는 압축기 로터를 포함한다. 압축기 로터와 터빈 로터는 샤프트를 통해 결합된다.
배기 가스 터보차저의 작동 중에는, 압축기 로터가 파열되어 압축기 로터의 파편이 압축기 하우징을 통해 충돌하고 배기 가스 터보차저의 주위를 부유하는 위험성이 존재한다. 또한, 배기 가스 터보차저의 터빈 구역에서도 유사한 손상 상황이 야기될 수 있다. 이런 문제점을 고려하여, 필요에 따라 공지된 배기 가스 터보차저의 압축기 하우징과 터빈 하우징은 각각의 하우징의 손상 상황이 예상되지 않도록 그리고 각각의 로터가 파열되는 경우라도 로터의 파편이 각각의 하우징을 통해 충돌할 수 없도록 구성된다. 그러나, 한편으론 그런 구성으로 인해 배기 가스 터보차저의 중량이 증가되고, 다른 한편으론 그런 구성은 신규하게 설계된 배기 가스 터보차저에만 적용될 수 있다. 그에 반해, 종래의 배기 가스 터보차저는 재설계될 수가 없기 때문에, 대응하는 보호부를 갖고 있지 않아 로터와 하우징의 파편이 손상 상황에서 주위로 유입될 수가 있다.
본 발명의 목적은 신규한 유형의 배기가스 터보차저를 형성하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 제1항에 따른 배기가스 터보차저에 의해 달성된다. 본 발명에 따르면, 다부품(multi-part) 압축기 하우징의 하우징 부품 및/또는 다부품 터빈 하우징의 하우징 부품은 적어도 하나의 클램프 마운팅을 이용하여 브레이싱된다. 본 발명은 배기가스 터보차저의 압축기 및/또는 터빈을 위한 효과적인 파열 보호부(busrt protection) 또는 폐쇄 보호부(containment protection)를 제공한다. 클램프 마운팅에 의해, 현장에 설치된 또는 현장에서 이용되고 있는 종래의 배기가스 터보차저가 본 발명에 따라 단순하게 개조되거나 개선될 수 있다.
바람직하게는, 클램프 마운팅 각각은, 2개의 클램핑 조(clamping jaw)가 서로 대향하게 위치되고 적어도 하나의 클램핑 브레이스가 클팸핑 조들 사이에서 연장된 상태로 사실상 C자형으로 형성되며, 클램프 마운팅 각각은 클램프 마운팅 각각의 클램핑 조의 구역에서 브레싱될 하우징 부품에 나사 결합되고 브레싱될 하우징 부품과 축방향으로 브레싱된다. 이런 클램프 마운팅은 단순하고 효과적인 파열 보호부 또는 폐쇄 보호부를 제공하며, 종래의 배기가스 터보차저를 단순하게 개선시킬 수 있다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 다부품 압축기 하우징은 복수의 클램프 마운팅을 통해 축방향으로 브레이싱되고, 클램프 마운팅 각각은 한편으론 압축기 하우징의 볼류트 하우징(volute housing)에 작용하고 다른 한편으론 압축기 하우징의 베어링 하우징에 작용한다. 본 명세서에서, 압축기 하우징의 구역에서 클램프 마운팅 각각은 바람직하게는 클램프 마운팅 각각의 클램핑 조를 통해 볼류트 하우징과 베어링 하우징에 나사 결합되고, 적어도 하나의 연속적인 인장 앵커(tensile anchor)가 볼류트 하우징과 베어링 하우징을 통해 그리고 각각의 클램프 마운팅의 클램핑 조들 중 적어도 하나를 통해 연장되고, 인장 앵커는 압축기 하우징의 하우징에 대해 그리고 각각의 클램프 마운팅의 각각의 클램핑 조에 대해 돌출되며, 클램핑 너트가 인장 앵커에 작용한다. 이런 구성요소들은 종래의 배기가스 터보차저의 압축기의 구역에서 단순한 파열 보호부 또는 폐쇄 보호부를 제공하는 기능을 한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 배기 가스 터보차저의 다부품 터빈 하우징은 복수의 클램프 마운팅을 통해 브레이싱되고, 클램프 마운팅 각각은 한편으론 터빈 하우징의 유입 하우징에 작용하고 다른 한편으론 터빈 하우징의 유출 하우징에 작용하며, 유사한 방식으로 압축기 하우징의 구역에서는 압축기 하우징의 볼류트 하우징과 베어링 하우징에 작용한다. 이런 구성요소들은 배기가스 터보차저의 터빈의 구역에서 단순한 파열 보호부 또는 폐쇄 보호부를 제공하는 기능을 한다.
바람직하게는, 각각의 클램프 마운팅은 또한, 단면에서 반향방향 외측으로 각각의 클램프 마운팅의 클램핑 브레이스(clamping brace) 또는 각각의 클램핑 브레이스를 덮는 반경방향 로킹 페그(locking peg)를 통해 압축기 하우징에 고정된다. 이런 구성에 의해, 파열 보호부 또는 폐쇄 보호부가 추가로 개선될 수 있다.
본 발명의 추가적인 바람직한 개선예들은 종속항들과 이하의 상세한 설명으로부터 달성된다. 본 발명의 예시적인 실시예들은 비제한적인 도면을 참조하여 상세히 기술될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배기 가스 터보차저의 압축기의 상면도.
도 2는 도 1의 압축기의 단면도.
도 3은 도 1의 압축기의 제1 사시도.
도 4는 도1의 압축기의 제2 사시도.
배기 가스 터보차저는 터빈 및 압축기를 포함한다. 배기 가스 터보차저의 터빈은 다부품 터빈 하우징과, 터빈 하우징 내에 수용되어 있는 터빈 로터를 포함한다. 배기 가스 터보차저의 압축기는 압축기 하우징과, 압축기 하우징 내에 수용되어 있는 압축기 로터를 포함한다. 터빈 로터와 압축기 로터는 서로 결합된다. 터빈의 구역에서 배기 가스의 팽창 동안 생성된 에너지는 과급 공기를 압축하는데 이용된다.
도 1은 압축기(1), 즉 압축기 하우징(2)의 구역에서의 배기 가스 터보차저를 도시하는데, 도 1에 도시된 압축기 하우징(2)은 베어링 하우징(3)과 볼류트 하우징(4)으로부터 조립된다. 도 2는 도 1의 압축기 하우징(2)의 단면도이다. 도 3은 베어링 하우징(3)의 사시도이고, 도 4는 볼류트 하우징(4)의 사시도이다. 베어링 하우징(3)과 볼류트 하우징(4)은 스크류 연결부를 통해 서로 연결되어 결합된다.
배기 가스 터보차저의 압축기(1)의 구역에서 파열 보호부 또는 폐쇄 보호부부를 제공하기 위해, 압축기 하우징(2)의 하우징 부품, 즉 베어링 하우징(3)과 볼류트 하우징(4)은 적어도 하나의 클램프 마운팅(5)을 이용하여 브레이싱된다. 바람직하게는, 복수의 클램프 마운팅(5)이 상이한 둘레 위치에서 압축기 하우징(2)의 둘레에 대해 작용한다. 보다 바람직하게는, 다부품 압축기 하우징(2)을 브레이싱하기 위한 적어도 3개의 클램프 마운팅(5)이 제공된다.
각각의 클램프 마운팅(5)은 2개의 클램핑 조(6, 7)가 서로 대향하게 위치되고 적어도 하나의 클램핑 브레이스(8)가 서로 대향하게 위치된 클팸핑 조(6, 7) 사이에서 연장된 상태로 사실상 C자형인 외형을 갖는다. 도시된 예시적인 실시예에서는, 서로 평행하게 연장된 2개의 클램핑 브레이스(8)가 서로 대향하게 위치된 각각의 클램프 마운팅(5)의 클램핑 조(5, 6) 사이에서 연장된다.
각각의 클램프 마운팅(5)은 서로 대향하게 위치된 클램핑 조(5, 6)의 구역에서 축방향으로 브레이싱되는 하우징 부품에, 즉 도 1 및 도 2에 도시된 압축기 하우징(2)의 베어링 하우징(3)과 볼류트 하우징(4)에 나사 결합되는데, 다시 말하면 베어링 하우징(3)의 연결 플랜지(9)와 함께 클램핑 조(6)를 통해 그리고 클램핑 조(7)를 통해 볼류트 하우징(4)에 나사 결합된다.
상술된 바와 같이, 볼류트 하우징(4)과 베어링 하우징(3)은 서로 나사 결합되는데, 바람직한 예시적인 실시예에서는 한편으론 베어링 하우징(3)의 연결 플랜지(9)로부터 볼류트 하우징(4)의 인접한 연결 플랜지(11)로 연장되는 연결 스크류(10)를 통해 그리고 다른 한편으론 볼류트 하우징(4)의 반경방향 외부 섹션과 베어링 하우징(3)의 연결 플랜지(9)를 통해 연속적으로 연장되고 대응하는 나사 섹션(13)과 함께 볼류트 하우징(4)과 베어링 하우징(3)에 대해 양측부에서 돌출되는 연속적인 인장 앵커(12)를 통해 서로 나사 결합된다.
클램프 마운팅(5)을 다부품 압축기 하우징(2)에 체결시키는 것은 인장 앵커(12)를 이용하는 것이 바람직하며, 인장 앵커(12)는 나사 섹션(13)과 함께 클램핑 조(6, 7) 중 적어도 하나를 통해 연장되고 각각의 클램핑 조(6, 7)에 대해 돌출된다. 또한, 클램핑 너트(14)가 인장 앵커(12)의 나사 섹션(13)에 작용하는데, 클램핑 너트(14)를 통해 각각의 클램프 마운팅(5)이 베어링 하우징(3)과 볼류트 하우징(4)과 함께, 결과적으로 압축기 하우징(2)과 함께 축방향으로 브레싱될 수 있다. 도시된 예시적인 실시예에서, 인장 앵커(12)는 볼류트 하우징(4)에 작용하는 클램프 마운팅(5)의 클램핑 조(7)만을 관통한다. 또한, 인장 앵커(12)는 각각의 클램프 마운팅(5)을 압축기 하우징(2)의 2개의 하우징 부품(3, 4)과 브레이싱하기 위해 각각의 클램프 마운팅(5)의 클램핑 조(6, 7) 양자 모두를 통해 연장될 수도 있다.
또한, 바람직한 실시예에서 클램프 마운팅(5)은 나사 연결부를 통해 압축기 하우징(2)의 하우징 부품(3, 4)에 나사 결합되는데, 도 2 내지 도 4에 따르면 각각의 클램프 마운팅(5)의 클램핑 조(7) 및 인접한 볼류트 하우징(4)에 작용하는 체결 스크류(15)를 통해 그리고 클램핑 조(6) 및 베어링 하우징(3)의 인접한 연결 플랜지(9)에 작용하는 연결 스크류(16)를 통해 나사 결합된다. 도시된 예시적인 실시예에서 연결 스크류(16)는 로크 너트를 갖춘 피드 스크류(feed screw)이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 각각의 클램프 마운팅(5)은 반경방향 로킹 페그(17)를 또한 포함하는데, 반경방향 로킹 페그(17)는 단면에서 반향방향 외측으로 각각의 클램프 마운팅(5)의 클램핑 브레이스(8) 또는 각각의 클램핑 브레이스(8)를 덮으며, 연결 스크류(18)를 통해 압축기 하우징(2)에, 도시된 예시적인 실시예에서는 볼류트 하우징(4)의 일부분에 나사 결합된다. 그런 반경방향 로킹 페그(17)에 의해, 파열 보호부 또는 폐쇄 보호부가 추가로 개선될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명은 베어링 하우징(3)과 볼류트 하우징(4)을 서로 축방향으로 브레이싱하기 위해 배기 가스 터보차저의 압축기(1)에 사용된다. 도면에 도시되진 않았지만, 본 발명은 적어도 하나의 클램프 마운팅을 이용하여 터빈의 유입 하우징과 유출 하우징을 유사한 방식으로 축방향으로 브레이싱하기 위해 배기 가스 터보차저의 터빈의 구역에서 이용될 수도 있다.
1 : 압축기 2 : 압축기 하우징
3 : 베어링 하우징 4 : 볼류트 하우징
5 : 클램프 마운팅 6 : 클램핑 조
7 : 클램핑 브레이스 9 : 플랜지
10 : 스크류 11 : 플랜지
12 : 인장 앵커 13 : 나사 섹션
14 : 클램핑 너트 15 : 스크류
16 : 스크류 17 : 반경방향 로킹 페그
18 : 스크류

Claims (9)

  1. 배기 가스 터보차저로서,
    배기 가스를 팽창시키고 에너지를 생성하기 위한 터빈과,
    상기 터빈에서 생성된 에너지를 이용하여 과급 공기를 압축하기 위한 압축기를 포함하고,
    상기 터빈은 스크류 연결부를 통해 연결되는 다부품 터빈 하우징과, 상기 터빈 하우징 내에 배치되는 터빈 로터를 포함하며,
    상기 압축기는 스크류 연결부를 통해 연결되는 다부품 압축기 하우징과, 상기 압축기 하우징 내에 배치되고 상기 터빈 로터에 결합되는 압축기 로터를 포함하는 것인, 배기 가스 터보차저에 있어서,
    상기 다부품 압축기 하우징(2)의 하우징 부품 및/또는 다부품 터빈 하우징의 하우징 부품은 각각 적어도 하나의 클램프 마운팅(5)을 이용하여 브레이싱되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 터보차저.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다부품 압축기 하우징(2)은 복수의 클램프 마운팅(5)을 통해 브레이싱되고, 상기 클램프 마운팅(5) 각각은 한편으론 압축기 하우징(2)의 볼류트 하우징(volute housing; 4)에 작용하고 다른 한편으론 압축기 하우징(2)의 베어링 하우징(3)에 작용하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 터보차저.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다부품 터빈 하우징은 복수의 클램프 마운팅을 통해 브레이싱되고, 상기 클램프 마운팅 각각은 한편으론 터빈 하우징의 유입 하우징에 작용하고 다른 한편으론 터빈 하우징의 유출 하우징에 작용하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 터보차저.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클램프 마운팅(5) 각각은, 2개의 클램핑 조(clamping jaw; 6, 7)가 서로 대향하게 위치되고 적어도 하나의 클램핑 브레이스(8)가 상기 클팸핑 조들 사이에서 연장된 상태로 사실상 C자형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 터보차저.
  5. 제4항에 있어서, 상기 클램프 마운팅(5) 각각은 상기 클램프 마운팅(5) 각각의 클램핑 조(6, 7)의 구역에서 브레이싱되도록 상기 하우징 부품에 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 터보차저.
  6. 제5항에 있어서, 상기 압축기 하우징(2)의 구역에서 상기 클램프 마운팅(5) 각각은 상기 클램프 마운팅(5) 각각의 클램핑 조(6, 7)를 통해 볼류트 하우징(4)과 베어링 하우징(3)에 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 터보차저.
  7. 제6항에 있어서, 적어도 하나의 연속적인 인장 앵커(tensile anchor; 12)가 볼류트 하우징(4)과 베어링 하우징(3)을 통해 그리고 각각의 클램프 마운팅(5)의 클램핑 조(6, 7) 중 적어도 하나를 통해 연장되고, 상기 인장 앵커는 상기 압축기 하우징(2)의 하우징(2, 4)에 대해 그리고 각각의 클램프 마운팅(5)의 각각의 클램핑 조에 대해 돌출되며, 클램핑 너트(14)가 상기 인장 앵커에 작용하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 터보차저.
  8. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 클램프 마운팅(5)은 또한, 단면에서 반향방향 외측으로 각각의 클램프 마운팅(5)의 상기 클램핑 브레이스(8) 또는 각각의 클램핑 브레이스(8)를 덮는 반경방향 로킹 페그(7)를 통해 압축기 하우징(2)에 고정되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 터보차저.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배기 가스 터보차저를 위한 클램프 마운팅(5)으로서,
    상기 다부품 압축기 하우징의 하우징 부품 또는 다부품 터빈 하우징의 하우징 부품이 브레이싱되는 것인 클램프 마운팅.
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