KR20180072527A

KR20180072527A - 터보차저

Info

Publication number: KR20180072527A
Application number: KR1020170142558A
Authority: KR
Inventors: 브외른 호스바흐
Original assignee: 만 디젤 앤 터보 에스이
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2018-06-29
Also published as: CH713305A2; DE102016125189B4; CN108223026A; CH713305B1; US20180171825A1; JP2018109403A; DE102016125189A1; US10677099B2

Abstract

본 발명은, 터보차저(1)로서, 제1 매체를 팽창시키는 터빈(2)과, 제1 매체의 팽창 중에 터빈(2)에서 추출된 에너지를 활용하여 제2 매체를 압축하는 압축기(3)를 포함하고, 터빈(2)은 터빈 하우징(4)과 터빈 로터(5)를 가지며, 압축기(3)는 압축기 하우징(6)과, 샤프트(8)를 통해 터빈 로터(5)에 커플링되는 압축기 로터(7)를 갖고, 터빈 하우징(4)과 압축기 하우징(6)은 각각 이들 사이에 배치되고 샤프트(8)가 장착되는 지지 하우징(9)에 연결되며, 터빈 하우징(4)은 유입 하우징(10), 안내 블레이드(16)를 지닌 노즐 링(15) 및 인서트 부재(13)를 갖고, 노즐 링(15)은 돌출부(17)를 통해 지지 하우징(9)에 대해서 센터링되고 반경방향으로 안내되는 것인 터보차저를 제공한다.

Description

터보차저{TURBOCHARGER}

본 발명은 터보차저에 관한 것이다.

도 1은 현장으로부터 알려진 터보차저(1)의 기본적인 구성을 보여준다. 터보차저(1)는 제1 매체를 팽창시키는, 구체적으로는 내연기관의 배기 가스를 팽창시키는 터빈(2)을 포함하며, 제1 매체의 팽창 중에 에너지가 추출된다. 더욱이, 터보차저(1)는 제2 매체, 구체적으로는 터빈(2)에서의 제1 매체의 팽창 중에 추출되는 에너지를 활용하여, 내연기관에 공급되는 급기를 압축하는 압축기(3)를 포함한다.

터빈(1)은 터빈 하우징(4)과 터빈 로터(5)를 포함한다. 압축기(3)는 압축기 하우징(6)과 압축기 로터(7)를 포함한다. 터빈 로터(5)와 압축기 로터(7)는 지지 하우징(9)에 장착된 샤프트(8)를 통해 커플링된다. 지지 하우징(9)은 한편에서는 터빈 하우징(4)에 그리고 다른 한편에서는 압축기 하우징(6)에 연결된다.

도 1은 또한 압축기 하우징(6)에 연결되는 선택적 사운드 댐퍼(sound damper)(10)를 보여주며, 급기는 사운드 댐퍼(10)를 통해 안내된다.

터빈 하우징(4)은 유입 하우징(11)과 유출 하우징(12)을 포함한다. 유입 하우징(11)에 의해, 팽창 대상 제1 매체가 터빈 로터로, 여기에서는 반경방향으로 공급된다. 유출 하우징(12)에 의해, 팽창된 제1 매체가 터빈 로터(5)로부터 여기에서는 축방향으로 배출될 수 있다.

터빈 하우징의 부분으로서, 도 1은 인서트 부재(13)와 노즐 링(15)을 더 보여준다. 인서트 부재(13)는 반경방향 외측의 터빈 로터(5)의 가동 블레이드(14)를 추종하며, 적어도 몇몇 섹션에서 유입 하우징(11)의 흐름 도관을 한정한다. 노즐 링(15)은 안내 블레이드(16)를 포함하고, 안내 블레이드는 터빈 로터(5)의 상류에 위치 설정되고, 터빈 로터(5) 상류의 흐름을 제어하는 역할을 한다.

지금까지, 인서트 부재와 노즐 링의 위치 설정은, 특히 터빈 하우징(4)의 유입 하우징(11)의 영역에서의 작동으로 인한 변형의 관점에서 어려움이 있었다. 따라서, 터빈 하우징(4)의 유입 하우징(11) 영역에서 현장으로부터 알려진 배기가스 터보차저에서의 작동으로 인한 변형이 인서트 부재와 노즐 링의 위치 설정에 영향을 주고, 그 결과 터빈(2)의 로터측 조립체와 스테이터측 조립체 사이의 간극이 동일하게 변화되며, 이는 로터(5)에서 진동을 여기시킬 수 있으며, 극단적인 경우에는, 터빈 로터(5)의 가동 블레이드(14)가 스테이터측 조립체로, 특히 인서트 부재(13)로 이동하거나 이들에 대해 러빙(rubbing)되는 것을 초래할 수 있다.

이것으로부터 시작하여, 본 발명은 신규한 타입의 터보차저를 형성하고자 하는 목적에 기초한다. 이 목적은 청구항 1에 따른 터보차저를 통해 해결된다. 본 발명에 따르면, 노즐 링은 돌출부를 통해 지지 하우징에 대해서 센터링되고 반경방향으로 안내된다.

노즐 링이 돌출부를 통해 지지 하우징에 대해서 센터링되고 반경방향으로 안내된다는 사실로 인해, 노즐 링의 위치 설정은 터빈 하우징의 유입 하우징과, 이에 따라 작동으로 인한 유입 하우징의 변형과 무관하다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 노즐 링과 인서트 부재가 일체형으로 구현되고 모놀리식 조립체를 형성한다. 본 발명의 이러한 다른 양태는, 노즐 링과 함께 모놀리식 조립체를 형성하는 인서트 부재도 또한 노즐 링의 돌출부를 통해 베어링 하우징에 대해 센터링되고 반경방향으로 안내된다는 장점을 갖는다. 따라서, 인서트 부재의 위치 설정은 또한 터빈 하우징의 유입 하우징과, 이에 따라 작동으로 인한 유입 하우징의 변형과도 무관하다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 스프링 요소가 유입 하우징의 섹션에 대해 그리고 인서트 부재의 섹션에 대해 작용하며, 이것은 노즐 링과 인서트 부재를 지지 하우징 방향으로 축방향으로 압박한다. 스프링 요소는 인서트 부재와 노즐 링을 축방향으로 위치 설정한다. 인서트 부재와 유입 하우징에 대해 작용하는 스프링 요소에 의해, 바람직하게는 모놀리식 조립체를 형성하는 인서트 부재와 노즐 링은 지지 하우징에 대해 압박되며, 이에 따라 축방향으로 위치 설정된다. 이와 동시에, 스프링은 작동으로 인한 유입 하우징 영역에서의 변형을 상쇄시킨다.

본 발명의 바람직한 다른 양태는 종속항 및 아래의 설명에서 얻어진다. 본 발명의 예시적인 실시예가 도면에 의해 보다 상세히 설명되지만, 도면으로 제한되지 않는다.

도 1은 현장으로부터 알려진 터보차저를 관통하는 단면도.
도 2는 터보차저의 터빈 영역에서, 본 발명을 따른 터보차저를 관통하는 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 터보차저의 상세도.

본 발명은 터보차저에 관한 것이다.

터보차저(1)는 제1 매체를 팽창시키는, 구체적으로는 내연기관의 배기 가스를 팽창시키는 터빈(2)을 포함한다. 더욱이, 터보차저(1)는 제1 매체의 팽창 중에 터빈(2)에서 추출되는 에너지를 활용하여 제2 매체, 구체적으로는 급기를 압축하는 압축기(3)를 포함한다.

터빈(2)은 터빈 하우징(4)과 터빈 로터(5)를 포함한다. 압축기(3)는 압축기 하우징(6)과 압축기 로터(7)를 포함한다. 압축기 로터(7)는 지지 하우징(9)에 장착되는 샤프트(8)를 통해 터빈 로터(5)에 커플링되고, 지지 하우징(9)은 터빈 하우징(4)과 압축기 하우징(5) 사이에 위치 설정되며, 또한 터빈 하우징(4)과 터빈 하우징(5)에 연결된다.

터빈 하우징(4)은 유입 하우징(11)과 유출 하우징(12)을 포함한다. 지지 하우징(9)에 연결되는 유입 하우징(11)에 의해, 팽창되는 제1 매체는 터빈 로터(5)의 반경방향으로 안내될 수 있다. 유입 하우징(11)과 연결되는 유출 하우징(12)에 의해, 팽창된 제1 매체는 터빈 로터(5)로부터 축방향으로 배출될 수 있다.

터빈 하우징(4)은 인서트 부재(13)와 노즐 링(15)을 더 포함한다. 인서트 부재(13)는 몇몇 섹션에서 제1 매체를 위한 흐름 도관을 한정하며, 이 경우에 인서트 부재(13)는 반경방향 외측에서 터빈 로터(15)의 가동 블레이드(14)를 추종한다. 터빈 로터(5)의 상류에 노즐 링(15)이 위치 설정되며, 노즐 링은 안내 블레이드(16)를 포함하고, 안내 블레이드(16)는 터빈 로터(5)의 상류에서 팽창되는 제1 매체의 흐름을 제어하는 역할을 한다.

여기에서 제시되는 본 발명에 따르면, 노즐 링은 지지 하우징(9)을 향하는 노즐 링(15)의 제1 커버 링(18) 상에 형성되는 돌출부(17)를 통해 지지 하우징에 대해 센터링되고 반경방향으로 안내된다. 노즐 링(15)의 이러한 돌출부(17)는 지지 하우징(9)에서 대응하는 홈(19)에 맞물린다. 따라서, 노즐 링(15)의 센터링과 반경방향 안내는 터빈 하우징(4)의 유입 하우징(11)과, 이에 따라 작동으로 인한 유입 하우징(11)의 변형과 무관하다.

본 발명의 다른 유리한 양태에 따르면, 노즐 링(15)과 인서트 부재(13)는 일체형으로 구현되고, 도 3에 따르면 모놀리식 조립체를 형성한다. 이 경우, 노즐 링(15)은 그 후에 지지 하우징(9)을 향하는 제1 커버 링(18)에 추가하여 제2 커버 링(20)을 포함하고, 이 경우에 노즐 링(15)의 안내 블레이드(16)는 서로 축방향으로 이격된 2개의 커버 링(18, 20) 사이에서 연장된다.

노즐 링(15)과 인서트 부재(13)의 일체형의 모놀리식 실시예를 통해, 노즐 링뿐만 아니라 인서트 부재(13)도 지지 하우징(9)에 대해 센터링되고 반경방향으로 안내된다.

본 발명의 또 다른 유리한 양태에 따르면, 스프링 요소(21)는 터빈 하우징(4)의 유입 하우징(11)의 섹션과 인서트 부재(13)의 섹션에 대해, 도시한 도 2의 예시적인 실시예에서는 인서트 부재(13)와 함께 모놀리식 조립체를 형성하는 노즐 링(15)의 제2 커버 링(20)에 대해서 작용하며, 스프링 요소(21)는 지지 하우징(9)에 대해 축방향으로 인서트 부재(13)와 이에 따라 노즐 링(15)을 압박하며, 즉 노즐 링(15)의 제1 커버 링(18) 상의 돌출부(17)를 지지 하우징(9)의 홈(19) 내로 축방향으로 압박한다. 스프링 요소(21)는 이에 따라 인서트 부재(13)와 노즐 링(15)을 축방향으로 위치 설정한다. 스프링 요소(21)는 유입 하우징(11)의 핀형 돌출부(22) 상에서 안내된다.

도 2에 따르면, 실링 요소(23)는 인서트 부재(13), 구체적으로는 터빈 로터(5)의 가동 블레이드(14) 하류에서 인서트 부재(13)와 노즐 링(15)으로 이루어진 모놀리식 조립체를 유입 하우징(11)에 대해 실링하기 위해, 인서트 부재(13)와 유입 하우징(11)의 인접 섹션 사이에서 터빈 로터(5)의 하류에 위치 설정된다.

본 발명의 매우 바람직한 실시예에 따르면, 인서트 부재(13)와 노즐 링(15)은 이에 따라 모놀리식 조립체로서 구현되고, 이 모놀리식 조립체는 노즐 링(15)의 돌출부(17)를 통해 지지 하우징(9)에 대해 센터링되고 반경방향으로 안내되며, 스프링 요소(21)는 이 모놀리식 조립체를 축방향으로 위치 설정하고, 즉 모놀리식 조립체를 지지 하우징(9)에 대해 축방향으로 압박한다. 이때, 작동으로 인한 터빈 하우징(4)의 유입 하우징(11)의 변형은 노즐 링(15)과 인서트 부재(13)에 영향을 주지 않으므로, 특히 가동 블레이드(14)와 터빈 로터(5)와 인서트 부재(13) 사이에서 정확한 간극이 항시 유지될 수 있으며, 그 결과 인서트 부재(13)에서의 터빈 로터(5)의 가동 블레이드(14)의 러빙이 회피된다.

1 : 터보차저 2 : 터빈
3 : 압축기 4 : 터빈 하우징
5 : 터빈 로터 6 : 압축기 하우징
7 : 압축기 로터 8 : 샤프트
9 : 지지 하우징 10 : 사운드 댐퍼
11 : 유입 하우징 12 : 유출 하우징
13 : 인서트 부재 14 : 가동 블레이드
15 : 노즐 링 16 : 안내 블레이드
17 : 돌출부 18 : 커버 링
19 : 홈 20 : 커버 링
21 : 스프링 요소 22 : 돌출부
23 : 실링 요소

Claims

터보차저(1)로서,
제1 매체를 팽창시키는 터빈(2)과,
제1 매체의 팽창 중에 터빈(2)에서 추출된 에너지를 활용하여 제2 매체를 압축하는 압축기(3)
를 포함하며, 터빈(2)은 터빈 하우징(4)과 터빈 로터(5)를 갖고,
압축기(3)는 압축기 하우징(6)과, 샤프트(8)를 통해 터빈 로터(5)에 커플링되는 압축기 로터(7)를 가지며,
터빈 하우징(4)과 압축기 하우징(6)은 각각, 이들 사이에 배치되고 샤프트(8)가 장착되는 지지 하우징(9)에 연결되고,
터빈 하우징(4)은 유입 하우징(10), 안내 블레이드(16)를 지닌 노즐 링(15) 및 인서트 부재(13)를 갖는 것인 터보차저에 있어서,
노즐 링(15)은 돌출부(17)를 통해 지지 하우징(9)에 대해서 센터링되고 반경방향으로 안내되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제1항에 있어서, 노즐 링(15)의 돌출부(17)는 지지 하우징(9)의 홈(19)에 맞물리는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제1항 또는 제2항에 있어서, 노즐 링(15)의 돌출부(17)는 노즐 링(15)의 제1 커버 링(18) 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제3항에 있어서, 노즐 링(15)은 제2 커버 링(20)을 갖고, 노즐 링(15)의 안내 블레이드(16)는 제1 커버 링(18)과 제2 커버 링(20) 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 노즐 링(15)과 인서트 부재(13)는 일체형으로 구현되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 노즐 링(15)과 인서트 부재(13)는 모놀리식 조립체로 구현되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 스프링 요소(21)는 유입 하우징(11)의 섹션과 인서트 부재(13)의 섹션에 대해서 작용하고, 이는 인서트 부재(13)와 노즐 링(15)을 지지 하우징(9) 방향으로 압박하는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제7항에 있어서, 스프링 요소(21)는 인서트 부재(13)와 노즐 링(15)을 축방향으로 위치 설정하는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 터빈 로터(5)의 하류에서 유입 하우징(11)과 인서트 부재(13) 사이에 실링 요소(23)가 위치 설정되는 것을 특징으로 하는 터보차저.