KR20180114098A - 터보차저용 밀봉 장치 - Google Patents

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KR20180114098A
KR20180114098A KR1020187025735A KR20187025735A KR20180114098A KR 20180114098 A KR20180114098 A KR 20180114098A KR 1020187025735 A KR1020187025735 A KR 1020187025735A KR 20187025735 A KR20187025735 A KR 20187025735A KR 20180114098 A KR20180114098 A KR 20180114098A
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마크 피커트
세바스찬 맥
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보르그워너 인코퍼레이티드
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Abstract

본 발명은 베어링 하우징으로부터 컴프레서 하우징으로의 트랜지션을 밀봉하기 위한 터보차저용 밀봉 장치, 및 이러한 유형의 밀봉 장치의 제조방법에 관한 것이다. 밀봉 장치는 터보차저의 샤프트와 공통 회전을 위해 설계되는 밀봉 부시, 슬라이드 링, 및 제1 및 제2 홈 링을 포함하고, 2개의 홈 링은 밀봉 부시와 공통 회전을 위해 설계되며 밀봉 부시 상에 배치된다. 슬라이드 링은 2개의 홈 링 사이에 축방향으로 배치되어, 슬라이드 링과 각각의 홈 링 사이의 슬라이드 링의 양측에 반경방향으로 연장되는 밀봉 갭이 형성된다.

Description

터보차저용 밀봉 장치
본 발명은 터보차저용 밀봉 장치 및 대응하는 밀봉 장치를 구비한 터보차저, 및 또한 밀봉 장치의 제조방법에 관한 것이다.
보다 최근 세대의 점점 더 많은 차량에 터보차저가 장착되고 있다. 목표로 하는 요건과 법적 요건을 달성하기 위해서는, 구동 트레인 전체의 개발을 촉진하고 또한 이들의 신뢰성 및 효율성에 관하여 전반적으로 시스템뿐만 아니라 개개 컴포넌트를 최적화하는 것이 필수적이다.
공지된 터보차저는 터빈 하우징, 컴프레서 하우징, 및 터빈 측의 터빈 하우징과 컴프레서 측의 컴프레서 하우징에 통상적으로 연결되는 베어링 하우징을 갖는다. 터빈 휠과 컴프레서 휠을 지지하는 샤프트/로터가 베어링 하우징에 부착된다. 래디얼 베어링 및 축방향 베어링은 일반적으로 베어링 하우징 내부에 배치되며, 그의 내부에는 예를 들어 베어링 하우징 커버의 형태로 단부 벽에 의해 컴프레서 하우징의 내부로부터 분리된다. 예를 들어, 베어링 하우징 내의 베어링에 요구되는 오일의 이송을 방지하기 위해, 그리고 또한 가스의 이송을 방지하기 위해, 베어링 하우징 내부에 대하여 컴프레서 하우징의 내부를 밀봉하기 위한 다양한 해결책들이 있다.
밀봉 부시는 하나의 공지된 해결책을 제시하며, 피스톤 링의 형태인 하나 이상의 밀봉 링이 밀봉 부시와 단부 벽 사이에 배치되어, 밀봉 부시의 홈 내에서 안내된다. 이러한 유형의 설계의 단점은 샤프트와 함께 회전하는 밀봉 부시와 피스톤 링 사이의 반경방향 밀봉 갭이 짧고, 또한 샤프트의 이동(특히 축방향, 반경방향, 및 경사)을 견딜 수 있고 또한 시징 현상(seizing)을 방지할 수 있도록 갭 폭이 상대적으로 크게 선택되어야 한다는 점이다. 더욱이, 피스톤 링 및 홈에 대한 제조 공차로 인해 갭 폭에서 비교적 높은 변동이 발생하여, 실제 갭 폭은 넓은 범위에 있을 수 있다. 피스톤 링의 슬롯 또는 개방 영역은 또한 밀봉 효과가 이러한 영역에서 감소되기 때문에, 불리한 효과(스프링 효과를 달성하는 것이 요구됨)를 가질 수 있다.
대안적인 해결책은 EP 2 060 804 A1에 기재되어 있으며, 여기에서 밀봉 부시는 스러스트 링 및 슬라이드 링과 반경방향 밀봉 영역을 형성한다. 설명된 구성에서, 슬라이드 링은 스프링에 의해 스러스트 링에 대하여 눌려져, 슬라이드 링이 고정 상태에서 스러스트 링과 접촉되고, 밀봉 갭을 갖는 가스-윤활식 밀봉 배치는 샤프트의 회전으로 인해서만 발생한다. 여기서 단점은 고비용 구조이고 프리텐션형 조립체일뿐만 아니라, 작동 개시 시에 슬라이드 링과 스러스트 링 사이의 마찰 손실로 인해 마모가 증가될 수도 있다는 점이다.
따라서, 본 발명의 목적은 단순한 구조 및 비용 효율적인 생산성으로 전술한 단점을 해결하는 터보차저용의 개선된 밀봉 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 청구항 제1항에 따른 터보차저용 밀봉 장치, 청구항 제8항에 따른 터보차저, 및 청구항 제9항 및 청구항 제10항에 따른 밀봉 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 베어링 하우징으로부터 컴프레서 하우징으로의 트랜지션(transition)을 밀봉하기 위한 터보차저용 밀봉 장치는 밀봉 부시, 슬라이드 링, 및 제1 및 제2 홈 링을 갖는다. 밀봉 부시는 터보차저의 샤프트와 공통 회전을 위해 설계된다. 2개의 홈 링은 밀봉 부시와 공통 회전을 위해 설계되고 밀봉 부시 상에 배치된다. 슬라이드 링은 2개의 홈 링 사이에 축방향으로 배치되어, 슬라이드 링과 각각의 홈 링 사이의 슬라이드 링의 양측에 반경방향으로 연장되는 밀봉 갭이 형성된다.
피스톤 링을 이용하는 공지된 해결책과 비교하여, 본 발명에 따른 밀봉 장치는 보다 긴 반경방향 밀봉 갭을 제공할 수 있게 한다. 또한, 밀봉 갭의 낮은 폭은 슬라이드 링과 홈 링 사이의 클리어런스(clearance)로 구현될 수 있고, 이에 따라 밀봉 갭이 정확하게 조정될 수 있으며, 다수의 공차, 예를 들어, 피스톤 링 및 피스톤 링이 배치되는 홈에 대한 제조 공차에 따라 달라지지 않는다. 이러한 2가지 장점은 가스/오일 누출에 긍정적인 영향을 주며, 이는 베어링 하우징으로부터 컴프레서 하우징으로의 가스/오일 누출이 더 적다는 것을 의미한다. 목표한 조정 기능은 밀봉 갭이 상호 작용하는 공차로 인해 큰 변동성으로 전달될 수 있는 공지된 해결책과는 대조적으로, 대량 생산 시에 밀봉 갭의 폭이 거의 변동되지 않는다는 추가적인 장점을 갖는다. 또한, 변동 없는 밀봉 갭 폭의 목표한 반복성 조정 기능은 낮은 레벨의 누출 불확실성 및 이에 따른 보다 양호한 예측 가능성을 가능하게 한다.
구성에 있어서, 밀봉 부시와 슬라이드 링 사이에 갭이 형성되도록, 밀봉 부시의 외경은 슬라이드 링의 영역에서 슬라이드 링의 내경보다 더 작을 수 있다. 반경 방향의 밀봉 갭 및 슬라이드 링과 밀봉 부시 사이의 축방향 갭으로 인해, 슬라이드 링은 샤프트(밀봉 부시가 그 위에 회전식으로 고정 배치된 상태에서)의 이동을 보상할 수 있다.
앞서 기술된 모든 구성과 조합될 수 있는 구성에 있어서, 슬라이드 링과 마주보는 홈 링의 반경방향 측벽에 리세스(recess)가 제공될 수 있다. 리세스는 가스-수송 방식으로 작용할 수 있으며, 이것은 터보차저의 작동 중에 밀봉 갭에 가스 쿠션이 형성된다는 것을 의미한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 슬라이드 링의 반경방향 측벽에 리세스가 제공될 수 있으며, 리세스는 마찬가지로 가스-수송 방식으로 작용하여, 터보차저의 작동 중에 밀봉 갭에 가스 쿠션이 형성된다. 가스 쿠션의 형성은 작동 중에 홈 링과 슬라이드 링 사이에 공기막이 항상 존재한다는 장점을 갖는다. 공기막은 컴포넌트들 사이의 잠재적인 마찰을 감소시키고 슬라이드 링 및 홈 링에 대한 마모 또한 감소시킨다. 리세스는 현재의 오일을 베어링 하우징의 방향으로 다시 전달하는 펌프 효과를 추가적으로 생성한다. 이러한 효과는 결과적으로 오일 누출을 감소시킨다.
전술한 모든 구성과 조합될 수 있는 구성에 있어서, 제1 및 제2 홈 링은 각각 별도의 컴포넌트로서 제공될 수 있다. 특히, 2개의 홈 링은 밀봉 부시 위로 수축되거나 또는 밀봉 부시에 접착 또는 용접되도록 설계될 수 있다. 본 발명에 따른 밀봉 장치의 설계는 밀봉 장치의 조립 전에 컴포넌트들의 표면을 용이하게 가공할 수 있도록 하기 위해, 슬라이드 링과 제1 및 제2 홈 링의 개개 컴포넌트들로 최적화된다. 따라서, 특히, 예를 들어 2개의 홈 링 및/또는 슬라이드 링의 반경방향 표면의 랩핑(lapping), 플랫 호닝(flat honing), 또는 미세 표면 연삭과 같은 표면의 고정밀 가공이 제공될 수 있다. 이러한 수단에 의해, 매우 정확한 치수가 제조될 수 있으며, 매우 평활한 표면이 산출될 수 있다. 이는 밀봉 장치와 리드의 효과에 영향을 주어 결과적으로 가스/오일 누출을 감소시킨다. 2개의 별도의 홈 링에 대안으로서, 제1 홈 링은 밀봉 부시와 일체형으로 설계되고 제2 홈 링은 별도의 컴포넌트로 제공될 수 있다. 이에 따라, 제2 홈 링은 밀봉 부시 위로 수축되거나 또는 밀봉 부시에 접착 또는 용접되도록 설계될 수 있다.
전술한 모든 구성과 조합될 수 있는 구성에 있어서, 밀봉 링이 추가적으로 제공될 수 있고, 밀봉 링은 슬라이드 링의 외부에 반경방향으로 배치되어 이를 둘러싼다. 밀봉 링은 터보차저의 베어링 하우징을 위한 단부 벽과 밀봉 장치 사이에 제2 밀봉부를 형성하도록 설계될 수 있다. 이미 상술한 바와 같이, 비교적 자유롭게 이동하는 슬라이드 링은 샤프트/밀봉 부시의 축방향 및 반경방향 이동을 보상할 수 있다. 밀봉 링이 특정한 가요성을 갖기 때문에, 밀봉 링을 갖는 밀봉 장치는 샤프트의 경사(tilting)를 보다 양호하게 보상할 수 있다: 샤프트가 경사되면, 그 위에 배치된 홈 링뿐만 아니라 밀봉 부시도 경사된다. 이것은 마찬가지로 슬라이드 링의 경사를 유도하며, 궁극적으로 밀봉 링의 가요성이 경사 이동을 보상한다 (밀봉 링은 일측에서는 압축되고 다른 측에서는 느슨해진다). 따라서, 밀봉 갭의 감소 또는 심지어 시징 현상이 상쇄된다. 밀봉 링과 결합되는 홈 링들 사이에 슬라이드 링의 "플로팅(floating)" 배치로 인해, 스프링 컴포넌트를 통한 프리텐셔닝의 필요성이 생략되고, 이것은 구성 요소가 절약되고 또한 조립이 원활해진다는 것을 의미한다. 밀봉 링은 특히 X-형상 단면을 가질 수 있다. 예를 들어, X-링(예, Quadion Corporation의 Quadring®)이 제공될 수 있다. X-형상 단면을 갖는 밀봉 링은 종래의 O-링과 비교하여 반경 방향에서의 보다 낮은 강성으로 인해 보다 양호한 압축성을 제공한다.
전술한 모든 구성과 조합될 수 있는 구성에 있어서, 적어도 하나의 고정 수단이 추가적으로 제공될 수 있으며, 고정 수단은 슬라이드 링이 비틀리는 것을 방지하도록 설계된다. 고정 수단은 예를 들어, 슬라이드 링의 둘레에 또는 슬라이드 링의 주변부를 따라 환형으로 배치될 수 있다. 고정 수단은 슬라이드 링의 일체형 컴포넌트 또는 별도의 컴포넌트 중 어느 하나로서 구성될 수 있다. 고정 수단으로 인해, 작동 중에 홈 링과 밀봉 부시만이 샤프트/로터와 함께 회전하는 반면에 슬라이드 링은 정지 상태로 유지되는 것이 보장된다. 고정 수단은 예를 들어, 반경방향 내측으로 슬라이드 링에 포지티브 연결되거나, 비-포지티브 연결되거나, 일체형 연결될 수 있고, 반경방향 외측으로 (베어링 하우징의) 단부 벽에 포지티브 연결되거나, 비-포지티브 연결되거나, 일체형 연결되도록 설계될 수 있다. 특히, 고정 수단은 슬라이드 링의 홈 내로 반경방향 내측으로 맞물릴 수 있으며, 회전식 고정 방식으로 단부 벽에 반경방향 외측으로 연결되도록 설계될 수 있다. 고정 수단은 L-형상 단면으로 구성되고, 고정 수단의 축방향으로 연장되는 레그가 슬라이드 링과 밀봉 링 사이에 배치되도록 제공될 수 있다. 특히, 비틀림을 방지하기 위해 슬라이드 링이 고정 수단에 접착되도록 제공될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 반경방향으로 외측 주변부 상의 슬라이드 링에 홈이 제공될 수 있고, 이 홈은 슬라이드 링을 고정 수단에 접착하기 위한 접착제를 수용하도록 기능한다.
전술한 모든 구성과 조합될 수 있는 구성에 있어서, 슬라이드 링의 반경방향 측벽이 랩핑, 플랫 호닝 또는 미세 표면 연삭, 및/또는 슬라이드 링과 마주보는 홈 링의 반경방향 측벽이 랩핑, 플랫 호닝 또는 미세 표면 연삭될 수 있다. 또한, 홈 링은 조립을 원활하게 하도록 기능하는 반경방향 외측 단부 상의 챔퍼(chamfer)를 갖도록 제공될 수 있다.
전술한 모든 구성과 조합될 수 있는 구성에 있어서, 밀봉 갭은 0.1 mm 내지 15 mm, 특히 0.5 mm 내지 10 mm, 바람직하게는 1 mm 내지 5 mm 범위의 반경 방향 길이를 가질 수 있다. 작동 중에, 밀봉 갭은 1 ㎛ 내지 30 ㎛, 특히 2 ㎛ 내지 20, 바람직하게는 5 ㎛ 내지 10 ㎛ 범위의 갭 폭을 가질 수 있다.
전술한 모든 구성과 조합될 수 있는 구성에 있어서, 밀봉 갭은 조립 공정 동안에 조정 가능할 수 있다(예를 들어, 슬라이드 링에 대한 홈 링들 사이의 클리어런스).
본 발명은 전술한 구성 중 어느 하나에 따른 밀봉 장치를 갖는 내연 기관을 위한 터보차저를 추가적으로 포함한다.
본 발명은 터보차저용 밀봉 장치를 제조하는 2가지 방법을 추가적으로 포함한다. 제1 방법은, 밀봉 부시를 제공하는 단계; 하나의 제1 홈 링 및 하나의 제2 홈 링을 제공하는 단계; 밀봉 부시 상에 제1 홈 링을 배치하는 단계; 제1 홈 링 상에 접촉되는 슬라이드 링을 배치하는 단계; 슬라이드 링과 홈 링 사이의 밀봉 갭을 조정하기 위해 간격 지그(jig)를 배치하는 단계; 제2 홈 링을 배치하는 단계; 간격 지그를 제거하는 단계를 포함한다.
제2 방법은, 일체형 제1 홈 링을 갖는 밀봉 부시를 제공하는 단계; 제2 홈 링을 제공하는 단계; 제1 홈 링 상에 접촉되는 슬라이드 링을 배치하는 단계; 슬라이드 링과 홈 링 사이의 밀봉 갭을 조정하기 위해 간격 지그를 배치하는 단계; 제2 홈 링을 배치하는 단계; 간격 지그를 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법은 작동 중에 슬라이드 링과 2개의 홈 링 사이에 존재하는 반경방향 밀봉 갭의 폭이 간격 지그를 통해 목표한 방식으로 조정될 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 이 방법으로 인해 매우 정확한 반복성의 제조가 가능하다. 정밀한 조립의 재현성 및 밀봉 갭의 폭 조정은 특히, 예를 들어 피스톤 링 및 피스톤 링을 위한 홈과 같이, 다수의 제조 공차의 상호 작용에 좌우되지 않는다. 이는 제조시 유발되는 폭의 변동이 거의 없다는 것을 의미한다. 밀봉 갭의 폭은 필요에 따라 다른 간격 지그가 사용된다는 점에서 목표한 방식으로 변경될 수도 있다.
2가지 방법의 구성에 있어서, 제1 및 제2 홈 링 또는 제2 홈 링만이 밀봉 부시 위로 수축되거나 또는 밀봉 부시에 접착 또는 용접될 수 있다. 또한, 본 방법은 슬라이드 링의 반경방향 측벽의 랩핑, 플랫 호닝 또는 미세 평면 연삭을 포함할 수 있다. 슬라이드 링과 마주보는 제1 및/또는 제2 홈 링의 반경방향 측벽은 또한 랩핑, 플랫 호닝 또는 미세 평면 연삭될 수 있다.
전술한 모든 구성과 조합될 수 있는 2가지 방법의 구성에 있어서, 본 방법은 슬라이드 링과 마주보는 제1 및 제2 홈 링의 반경방향 측벽 내로 리세스를 성형하는 단계, 및/또는 슬라이드 링의 반경방향 측벽 내로 리세스를 성형하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
전술한 모든 구성과 조합될 수 있는 2가지 방법의 구성에 있어서, 본 방법은 슬라이드 링이 비틀리는 것을 방지하기 위해 슬라이드 링의 둘레에 또는 슬라이드 링의 주변부를 따라 적어도 하나의 고정 수단을 배치하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 고정 수단은 (예를 들어, 기계 가공으로 인해) 이들이 슬라이드 링 내로 직접 가공되어 일체형 컴포넌트로서 존재하도록 제공될 수 있다. 대안적으로, 고정 수단은 별도의 컴포넌트로서 제공될 수 있다. 고정 수단은 슬라이드 링에 포지티브 연결되거나, 비-포지티브 연결되거나, 일체형 연결될 수 있으며, 특히 고정 수단의 일부가 슬라이드 링의 홈 내로 맞물릴 수 있다. 고정 수단은 예를 들어, 슬라이드 링에 접착될 수 있다.
전술한 모든 구성과 조합될 수 있는 2가지 방법의 구성에 있어서, 간격 지그는 심(shim)을 포함할 수 있다. 심은 밀봉 갭의 폭을 결정하기 위해 슬라이드 링과 제2 홈 링 사이에 배치될 수 있다. 심은 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 특히 2 ㎛ 내지 50 ㎛, 바람직하게는 5 ㎛ 내지 30 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 밀봉 갭의 두께는 목표한 방식으로 결정 및 조정될 수 있다.
전술한 모든 구성과 조합될 수 있는 구성에 있어서, 본 방법은: 밀봉 링을 단부 벽, 특히 홈에 배치하는 단계, 및 밀봉 링이 슬라이드 링과 단부 벽 사이에 배치되어 제2 밀봉부를 형성하도록, 홈 링, 슬라이드 링(200) 및 임의의 고정 수단을 포함하는 밀봉 부시를 밀봉 링을 포함하는 단부 벽과 결합하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
도 1은 설치 상태의 본 발명에 따른 밀봉 장치의 제1 실시형태의 단면도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 본 발명에 따른 밀봉 장치의 확대도를 나타낸다.
도 3은 제2 실시형태에 따른 본 발명에 따른 밀봉 장치의 확대도를 나타낸다.
이하에서, 베어링 하우징으로부터 컴프레서 하우징으로의 트랜지션을 밀봉하기 위한 터보차저용의 본 발명에 따른 밀봉 장치의 실시형태가 도면을 참조하여 설명된다. 또한, 밀봉 장치를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법이 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 설치 상태의 본 발명에 따른 밀봉 장치(10)의 제1 실시형태를 나타내며, 터보차저의 컴프레서 하우징 및 터빈 하우징은 나타내지 않는다. 도 2는 도 1의 밀봉 장치(10)의 실시형태의 확대도를 나타낸다. 도 3은 밀봉 장치(10)의 제2 실시형태의 확대도를 나타낸다. 밀봉 장치(10)는 밀봉 부시(100), 슬라이드 링(200), 및 제1 및 제2 홈 링(310, 320)을 갖는다. 슬라이드 링(200)은 예를 들어, 카본을 포함할 수 있다. 밀봉 부시(100)는 공통 회전을 위해 터보차저의 샤프트(800) 상에 설치된 상태로 배치된다(도 1 참조). 2개의 홈 링(310, 320)은 이를 통한 공통 회전을 위해 밀봉 부시(100) 상에 차례로 배치된다. 도 1, 도 2 및 도 3에서 명백한 바와 같이, 슬라이드 링(200)은 2개의 홈 링(310, 320) 사이에서 축방향으로 배치되어, 반경방향으로 연장되는 에어 갭(410, 420)이 슬라이드 링(200)과 각각의 홈 링(310, 320) 사이의 슬라이드 링(200)의 양측에 형성된다.
본 발명에 따른 밀봉 장치는 다수의 장점을 갖는다. 피스톤 링을 사용하는 공지된 해결책과 비교하여, 밀봉 장치(10)는 보다 긴 반경방향 밀봉 갭을 제공할 수 있게 한다. 또한, 밀봉 갭의 낮은 폭은 슬라이드 링(200)과 홈 링(310, 320) 사이의 클리어런스로서 구현될 수 있으며, 따라서 밀봉 갭(410, 420)의 폭이 정확하게 조정될 수 있고, 다수의 공차, 예를 들어, 피스톤 링 및 피스톤 링이 배치되는 홈에 대한 제조 공차에 따라 달라지지 않는다. 이러한 2가지 장점은 결과적으로 가스/오일 누출에 긍정적인 영향을 주며, 이는 베어링 하우징으로부터 컴프레서 하우징으로의 가스/오일 누출이 더 적다는 것을 의미한다. 클리어런스 또는 밀봉 갭 폭의 목표한 조정 기능은 밀봉 갭 및 그 폭이 상호 작용하는 공차로 인해 큰 변동성으로 전달될 수 있는 공지된 해결책과는 대조적으로, 밀봉 갭의 폭이 대량 생산 시에 거의 변동되지 않는다는 추가적인 장점을 갖는다. 또한, 변동 없는 밀봉 갭 폭의 목표한 반복성 조정 기능은 낮은 레벨의 누출 불확실성 및 이에 따른 보다 양호한 예측 가능성을 가능하게 한다.
도 2 및 도 3에서 명백한 바와 같이, 밀봉 부시(100)의 외경(DA)은 슬라이드 링(200)의 영역에서 슬라이드 링(200)의 내경(DI)보다 더 작아서, 밀봉 부시(100)와 슬라이드 링(200) 사이에 갭이 형성된다. 반경 방향의 밀봉 갭(410, 420), 및 슬라이드 링(200)과 밀봉 부시(100) 사이의 축방향 갭으로 인해, 슬라이드 링(200)은 샤프트(800)(밀봉 부시(100)가 회전식 고정 방식으로 그 위에 배치된 상태에서)의 이동을 보상할 수 있다.
슬라이드 링(200)과 마주보는 홈 링(310, 320)의 반경방향 측벽에 제공되는 리세스는 도면에 나타내지 않는다. 이에 따라 반경방향 측벽 또는 반경방향 표면(전체 적용예의 모든 컴포넌트에 적용됨)은 밀봉 장치의 설치 상태에서, 샤프트(800)의 회전축에 수직으로 연장되는 대응 평면에 놓이는 측벽 또는 표면이다. 특히, 이러한 리세스는 가스-수송 방식으로 작용할 수 있으며, 이것은 터보차저의 작동 중에 밀봉 갭(410, 420)에 가스 쿠션이 형성된다는 것을 의미한다. 홈 링(310, 320)의 측벽의 리세스와 추가적으로 또는 대안적으로, 동일한 효과를 갖는 리세스가 슬라이드 링(200)의 반경방향 측벽에 제공될 수 있다. 가스 쿠션의 형성은 작동 중에 홈 링(310, 320)과 슬라이드 링(200) 사이에 공기막이 항상 존재한다는 장점을 갖는다. 공기막은 컴포넌트들 사이의 잠재적인 마찰을 감소시키고, 슬라이드 링(200) 및 홈 링(310, 320)에 대한 마모 또한 감소시킨다. 측벽의 리세스는 현재의 오일을 베어링 하우징의 방향으로 다시 전달하는 펌프 효과를 추가적으로 생성한다. 이러한 효과는 결과적으로 오일 누출을 감소시킨다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 밀봉 장치의 실시형태를 나타내며, 제1 및 제2 홈 링(310, 320)은 각각 별도의 컴포넌트로서 제공된다. 이러한 유형의 실시형태에서, 2개의 홈 링(310, 320)은 예를 들어, 밀봉 부시(100) 위로 수축되거나 또는 밀봉 부시(100)에 접착 또는 용접(예를 들어, 레이저 용접에 의해)되도록 설계될 수 있다. 본 발명에 따른 밀봉 장치의 설계는 밀봉 장치의 조립 전에 요소들의 표면을 용이하게 가공할 수 있도록 하기 위해, 슬라이드 링(200)과 제1 및 제2 홈 링(310, 320)의 개개 컴포넌트들로 최적화된다. 따라서, 특히, 예를 들어 2개의 홈 링(310, 320) 및/또는 슬라이드 링(200)의 반경방향 표면의 랩핑, 플랫 호닝, 또는 미세 표면 연삭과 같은 표면의 고정밀 가공이 제공될 수 있다. 이러한 수단에 의해, 매우 정확한 치수가 제조될 수 있으며, 매우 평활한 표면이 산출될 수 있다. 이는 밀봉 장치(10) 및 리드의 효과에 긍정적인 영향을 주어 결과적으로 가스/오일 누출을 감소시킨다. 도면에 도시된 2개의 별도의 홈 링에 대안으로서, 제1 홈 링(310)은 밀봉 부시(100)와 일체형으로 설계되고 제2 홈 링(320)만이 별도의 컴포넌트로 제공될 수 있다. 이 경우, 제2 홈 링(320)만이 밀봉 부시(100) 위로 수축되거나 또는 밀봉 부시(100)에 접착 또는 용접되도록 설계될 수 있다.
도 1 내지 도 3의 밀봉 장치는 밀봉 링(500)을 추가적으로 포함한다. 밀봉 링(500)은 슬라이드 링(200)의 외부에 반경방향으로 배치되고 이를 둘러싼다. 이에 따라 밀봉 링(500)은 터보차저의 베어링 하우징의 단부 벽(600)과 밀봉 장치(10) 사이에 제2 밀봉부를 형성한다. 이미 상술한 바와 같이, 비교적 자유롭게 이동하는 슬라이드 링(200)은 샤프트(800) 또는 밀봉 부시(100)의 축방향 및 반경방향 이동을 보상할 수 있다. 밀봉 링(500)은 특정한 가요성을 갖기 때문에, 본 발명에 따른 밀봉 장치(10)는 또한 샤프트(800)의 경사를 보상할 수 있다. 샤프트(800)가 경사된 경우, 그 위에 배치된 밀봉 부시(100) 및 홈 링(310, 320)도 둘 모두 경사된다. 이는 마찬가지로 형성된 공기 쿠션으로 인해 슬라이드 링(200)의 경사를 유발하고, 궁극적으로 밀봉 링(500)의 가요성이 경사 이동을 보상한다(밀봉 링(500)은 일측에서는 압축되고 다른 측에서는 느슨해진다). 따라서, 밀봉 갭의 감소 또는 심지어 시징 현상이 상쇄된다. 밀봉 링(500)과 결합되는 홈 링(310, 320) 사이에서 슬라이드 링(200)의 "플로팅" 배치는 또한 스프링 컴포넌트를 통한 프리텐셔닝의 필요성을 불필요하게 만든다. 따라서, 추가적인 컴포넌트가 절약될뿐만 아니라, 조립이 단순화된다. 밀봉 링은 특히 X-형상 단면을 가질 수 있다. 예를 들어, X-링(예, Quadion Corporation의 Quadring®)이 제공될 수 있다. X-형상 단면을 갖는 밀봉 링은 종래의 O-링과 비교하여 반경 방향에서의 보다 낮은 강성으로 인해 보다 양호한 압축성을 제공한다.
도 1 내지 도 3은 고정 수단(700)을 추가적으로 나타낸다. 고정 수단(700)은 슬라이드 링(200)의 비틀림 또는 회전을 방지하도록 설계된다. 고정 수단(700)은 슬라이드 링(200)의 주변부 상의 지점에 배치될 수 있거나 슬라이드 링(200)의 둘레에 환형으로 배치될 수 있거나, 또는 슬라이드 링(200)의 주변부를 따라 다수의 위치에서 다수의 고정 수단으로 제공될 수 있다: 도 1 및 도 2에 도시된 실시형태에서, 이는 슬라이드 링(200)의 일체형 컴포넌트다. 이는 슬라이드 링(200) 및 고정 수단(700)이 단일 컴포넌트를 나타내며, 고정 수단(700)이 슬라이드 링(200)으로부터 반경방향 외측으로 연장되는 것을 의미한다. 대안적으로, 고정 수단(700)은 별도의 컴포넌트로서 구성될 수 있다. 이러한 유형의 실시형태는 도 3에 나타낸다. 고정 수단(700)으로 인해, 터보차저의 작동 중에 홈 링(320) 및 밀봉 부시(100)만이 샤프트(800)와 함께 회전하는 반면에, 슬라이드 링은 정지 상태로 유지되는 것이 보장된다. 고정 수단(700)이 별도의 컴포넌트로서 설계되는 경우, 이는 예를 들어 반경방향 내측으로 슬라이드 링(200)에 포지티브 연결되거나, 비-포지티브 연결되거나, 일체형 연결될 수 있다. 고정 수단(700)은 반경방향 외측으로 (베어링 하우징의) 단부 벽(600)에 포지티브 연결되거나, 비-포지티브 연결되거나, 일체형 연결되도록 추가적으로 설계된다. 포지티브 연결에서, 고정 수단(700)은 예를 들어, 슬라이드 링(200)의 홈 내로 반경방향 내측으로 맞물릴 수 있다. 고정 수단(700)은 회전식 고정 방식으로 단부 벽(600)에 반경방향 외측으로 연결된다. 도 3에 나타낸 바람직한 실시형태에서, 고정 수단(700)은 L-형상 단면으로 구성될 수 있으며, 고정 수단(700)의 축방향으로 연장되는 레그가 슬라이드 링(200)과 밀봉 링(500) 사이에 배치된다. 슬라이드 링(200)에 고정 수단(700)을 회전식 고정 연결하기 위해, 또한 슬라이드 링(200)이 고정 수단(700)에 접착되도록 제공될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 반경방향 외측 주변부 상의 슬라이드 링(200)에 홈이 제공될 수 있고, 이 홈은 슬라이드 링(200)을 고정 수단(700)에 접착하기 위한 접착제를 수용하도록 기능한다.
이미 위에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 밀봉 장치(10)의 설계는 개개 컴포넌트의 특정 처리를 위해 최적화된다. 따라서, 슬라이드 링(200)의 반경방향 측벽은 랩핑, 플랫 호닝 또는 미세 평면 연삭되는 것이 가능할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 슬라이드 링(200)과 마주보는 홈 링(310, 320)의 측벽이 랩핑, 플랫 호닝 또는 미세 평면 연삭되도록 제공될 수 있다. 도 1 내지 도 3에 나타낸 밀봉 장치의 실시형태는 보다 간단한 조립을 위해 기능하는 반경방향 외측 단부 상의 챔퍼를 갖는 홈 링(310, 320)을 추가적으로 나타낸다.
홈 링(310, 320)과 슬라이드 링(200) 사이의 밀봉 갭(410, 420)은 0.1 mm 내지 15 mm, 특히 0.5 mm 내지 10 mm, 바람직하게는 1 mm 내지 5 mm 범위의 반경 방향의 길이를 가질 수 있다. 작동 중에, 밀봉 갭(410, 420)은 1 ㎛ 내지 30 ㎛, 특히 2 ㎛ 내지 20 ㎛, 바람직하게는 5 ㎛ 내지 10 ㎛ 범위의 갭 폭을 가질 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 밀봉 장치는 홈 링(310, 320) 사이의 슬라이드 링(200)에 대한 클리어런스 또는 밀봉 갭(410, 420)이 조립 공정 중에 조정 가능하도록 설계된다. 밀봉 장치를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법과 관련하여 추가적인 세부사항이 이하에 추가된다.
본 발명은 이후에 보다 상세히 설명되는 본 명세서에 기술된 실시형태의 밀봉 장치(10)를 제조하기 위한 2가지 방법을 추가적으로 포함한다. 제1 대체방법은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 별도의 컴포넌트로서 2개의 홈 링(310, 320)을 갖는 밀봉 장치(10)를 제조하도록 기능한다. 우선, 밀봉 부시(100)와 제1 및 제2 홈 링(310, 320)이 제공된다. 그 다음, 밀봉 부시(100) 상에 제1 홈 링(310)을 배치한다. 제1 홈 링을 배치한 이후에, 제1 홈 링(310)과 접촉되는 슬라이드 링(200)이 배치된다. 그 다음, 슬라이드 링(200)과 홈 링(310, 320) 사이의 반경방향 갭(410, 420)의 밀봉 갭 폭을 조정하기 위해 간격 지그가 배치된다. 다음에, 슬라이드 링(200)으로부터 이격된 밀봉 부시(100) 상에 제2 홈 링(320)이 배치되고, 그 거리는 간격 지그에 의해 한정된다. 마지막으로, 간격 지그가 제거된다.
대안적으로, 밀봉 부싱의 제조방법은 또한 홈 링 중 하나가 밀봉 부시에 일체형으로 제공될 경우, 이하의 단계를 포함할 수 있다: 일체형 제1 홈 링(310)을 갖는 밀봉 부시(100) 및 별도의 제2 홈 링(320)을 제공하는 단계. 다음에, 제1 홈 링(310) 상에 접촉되는 슬라이드 링(200)이 배치되고, 슬라이드 링(200)과 홈 링(310, 320) 사이의 밀봉 갭을 조정하기 위해 간격 지그가 배치된다. 다음에, 슬라이드 링(200)으로부터 이격되게, 밀봉 부시(100) 상에 제2 홈 링(320)의 배치가 수행되며, 그 거리는 간격 지그에 의해 한정된다. 마지막으로, 간격 지그가 제거된다.
본 발명에 따른 방법은 작동 중에 슬라이드 링(200)과 2개의 홈 링(310, 320) 사이에 존재하는 반경방향 밀봉 갭(410, 420)의 폭이 간격 지그를 사용하여 목표한 방식으로 조정될 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 이 방법으로 인해 매우 정확한 반복성의 제조가 가능하다. 정밀한 조립의 재현성 및 밀봉 갭의 폭 조정은 특히, 예를 들어 피스톤 링 및 피스톤 링을 위한 홈과 같이, 다수의 제조 공차의 상호 작용에 좌우되지 않는다. 이는 제조시 유발되는 갭 폭의 변동이 거의 없다는 것을 의미한다. 밀봉 갭의 폭은 필요에 따라 다른 간격 지그가 사용된다는 점에서 목표한 방식으로 변경될 수도 있다.
2개의 홈 링(310, 320) 또는 제2 홈 링(320)만이 2가지 방법의 상이한 방식으로 밀봉 부시(100) 상에 고정될 수 있다. 따라서, 홈 링(들)(310, 320)은 밀봉 부시(100)에 접착 또는 용접되도록 제공될 수 있다. 특히, 대안적으로 홈 링(들)(310, 320)이 밀봉 부시 위로 수축되도록 제공될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 홈 링(들)(310, 320)이 가열 및/또는 밀봉 부시(100)가 냉각된다. 이러한 수단에 의해, 밀봉 부시의 치수는 약간 수축되고 홈 링(310, 320)의 치수는 약간 확대된다. 가열 및 냉각을 위한 온도 범위는 일반적으로 공지되어 있으며, 예를 들어, 가열을 위해 약 140℃ 및 냉각을 위해 -40℃일 수 있다. 홈 링(들)(310, 320)이 수축되면, 특히 밀봉 장치(10)의 온도가 정상화된 후에 간격 지그가 먼저 제거되도록 제공될 수 있다.
두 방법은 모두 추가적으로 이하의 특징 및 방법 단계를 가질 수 있다. 예를 들어, 슬라이드 링(200)의 반경방향 측벽의 랩핑, 플랫 호닝 또는 미세 평면 연삭이 제공될 수 있다. 슬라이드 링(200)과 마주보는 제1 및/또는 제2 홈 링(310, 320)의 반경방향 측벽은 또한 랩핑, 플랫 호닝 또는 미세 평면 연삭될 수 있다.
또한, 슬라이드 링(200)과 마주보는 제1 및 제2 홈 링(310, 320)의 반경방향 측벽에 리세스의 성형, 및/또는 슬라이드 링(200)의 반경방향 측벽에 리세스의 성형이 제공될 수 있다.
본 방법은 슬라이드 링(200)이 비틀리는 것을 방지하기 위해 슬라이드 링(200) 둘레에 적어도 하나의 고정 수단(700)을 배치하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 고정 수단은 이들이 슬라이드 링 내에서 직접 처리되고(도 1 및 도 2 참조), (예를 들어 기계 가공에 의해) 일체형 컴포넌트로 존재하도록 제공될 수 있다. 대안적으로, 고정 수단(700)은 별도의 컴포넌트로서 제공될 수 있다(도 3 참조). 고정 수단(700)은 슬라이드 링(200)에 포지티브 연결되거나, 비-포지티브 연결되거나, 일체형 연결될 수 있으며, 특히 고정 수단(700)의 일부가 슬라이드 링(200)의 홈 내로 맞물릴 수 있다. 고정 수단(700)은 예를 들어 슬라이드 링(200)에 접착될 수 있다.
간격 지그는 예를 들어, 심을 포함할 수 있다. 심은 밀봉 갭(410, 420)의 폭을 결정하기 위해 심의 배치 동안에 슬라이드 링(200)과 제2 홈 링(320) 사이에 위치된다. 심은 예를 들어, 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 특히 2 ㎛ 내지 50 ㎛, 바람직하게는 5 ㎛ 내지 30 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 밀봉 갭의 두께는 목표한 방식으로 결정 및 조정될 수 있다.
본 방법은 특히 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 단부 벽(600)의 홈에 밀봉 링(500)을 배치하는 단계, 및 다음에, 밀봉 링(500)이 슬라이드 링(200)과 단부 벽(600) 사이에 배치되어 제2 밀봉부를 형성하도록, 밀봉 부시(100)(홈 링(310, 320), 슬라이드 링(200) 및 임의의 고정 수단(700)을 포함함)와 단부 벽(600)(밀봉 링(500)을 포함함)을 결합하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명은 전술한 구성 중 어느 하나에 따른 밀봉 장치(10)를 갖는 내연 기관을 위한 터보차저를 추가적으로 포함한다.
본 발명이 상기에서 논의되었고 첨부된 청구범위에 정의되지만, 본 발명은 또한 이하의 실시형태에 따라 대안적으로 정의될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
1. 베어링 하우징으로부터 컴프레서 하우징으로의 트랜지션을 밀봉하기 위한 터보차저용 밀봉 장치(10)로서,
상기 터보차저의 샤프트와 공통 회전을 위해 설계된 밀봉 부시(100);
슬라이드 링(200);
제1 및 제2 홈 링(310, 320)을 포함하고,
상기 2개의 홈 링(310, 320)은 상기 밀봉 부시(100)와 공통 회전을 위해 설계되고 상기 밀봉 부시(100) 상에 배치되며;
상기 슬라이드 링(200)은 반경방향으로 연장되는 에어 갭(410, 420)이 상기 슬라이드 링(200)과 각각의 상기 홈 링(310, 320) 사이의 상기 슬라이드 링(200)의 양측에 형성되도록 상기 2개의 홈 링(310, 320) 사이에서 축방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치(10).
2. 실시형태 1에 있어서, 상기 밀봉 부시(100)와 상기 슬라이드 링(200) 사이에 갭이 형성되도록, 상기 슬라이드 링(200)의 영역에서 상기 밀봉 부시(100)의 외경(DA)은 상기 슬라이드 링(200)의 내경(DI)보다 더 작은 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
3. 실시형태 1 또는 실시형태 2에 있어서, 상기 슬라이드 링(200)과 마주보는 상기 홈 링(310, 320)의 반경방향 측벽에 리세스가 제공되고, 특히 상기 리세스는 가스-수송 방식으로 작용하며, 이것은 상기 터보차저의 작동 중에 상기 밀봉 갭(410, 420)에 가스 쿠션이 형성되는 것을 의미하는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
4. 실시형태 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 슬라이드 링(200)의 반경방향 측벽에 리세스가 제공되고, 특히 상기 리세스는 가스-수송 방식으로 작용하며, 이것은 상기 터보차저의 작동 중에 상기 밀봉 갭(410, 420)에 가스 쿠션이 형성되는 것을 의미하는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
5. 실시형태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 및 제2 홈 링(310, 320)은 각각 별도의 컴포넌트이며, 특히 상기 2개의 홈 링(310, 320)은 상기 밀봉 부시(100) 위로 수축되거나 또는 상기 밀봉 부시(100)에 접착 또는 용접되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
6. 실시형태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 홈 링(310)은 상기 밀봉 부시(100)와 일체형으로 설계되고, 상기 제2 홈(320)은 별도의 컴포넌트이며, 특히 상기 제2 홈 링(320)은 상기 밀봉 부시(100) 위로 수축되거나 또는 상기 밀봉 부시(100)에 접착 또는 용접되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
7. 실시형태 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 밀봉 링(500)이 추가적으로 제공되며, 상기 밀봉 링(500)은 상기 슬라이드 링(200)의 반경방향 외측으로 배치되어 이를 둘러싸고, 특히 상기 밀봉 링(500)은 상기 터보차저의 베어링 하우징을 위한 단부 벽(600)과 상기 밀봉 장치(10) 사이에 제2 밀봉부를 형성하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
8. 실시형태 7에 있어서, 상기 밀봉 링은 X-형상의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
9. 실시형태 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 고정 수단(700)이 추가적으로 제공되며, 상기 고정 수단(700)은 상기 슬라이드 링이 비틀리는 것을 방지하도록 설계되며, 특히 상기 고정 수단(700)은 상기 슬라이드 링의 둘레에 또는 상기 슬라이드 링(200)의 주변부를 따라 환형으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
10. 실시형태 9에 있어서, 상기 고정 수단(700)은 상기 반경방향 내측으로 상기 슬라이드 링(200)에 포지티브 연결되거나, 비-포지티브 연결되거나, 일체형 연결되며, 상기 반경방향으로 외측 상에서 단부 벽(600)에 포지티브 연결되거나, 비-포지티브 연결되거나, 일체형 연결되도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
11. 실시형태 9 또는 실시형태 10에 있어서, 상기 고정 수단(700)은 상기 슬라이드 링(200)의 홈 내로 반경방향으로 내향하게 맞물리고 회전식 고정 방식으로 단부 벽(600)에 반경방향으로 외향하게 연결되도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
12. 실시형태 9 또는 실시형태 10에 있어서, 상기 고정 수단(700)은 L-형상의 단면으로 구성되고, 축방향으로 연장되는 레그가 상기 슬라이드 링(200)과 상기 밀봉 링(500) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
13. 실시형태 12에 있어서, 상기 슬라이드 링(200)은 비틀림을 방지하기 위해 상기 고정 수단(700)에 접착되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
14. 실시형태 13에 있어서, 상기 반경방향으로 외측 주변부 상의 상기 슬라이드 링(200)에 홈이 제공되고, 특히 상기 홈은 상기 슬라이드 링(200)을 상기 고정 수단(700)에 접착하기 위한 접착제를 수용하도록 기능하는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
15. 실시형태 1 내지 14 중 어느 하나에 있어서, 상기 슬라이드 링(200)의 반경방향 측벽은 랩핑, 플랫 호닝 또는 미세 평면 연삭, 및/또는 상기 슬라이드 링(200)과 마주보는 상기 홈 링(310, 320)은 랩핑, 플랫 호닝 또는 미세 평면 연삭되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
16. 실시형태 1 내지 15 중 어느 하나에 있어서, 상기 홈 링(310, 320)은 조립을 원활하게 하도록 기능하는 상기 반경방향 외측 단부 상의 챔퍼를 갖는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
17. 실시형태 1 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 상기 밀봉 갭(410, 420)은 0.1 mm 내지 15 mm, 특히 0.5 mm 내지 10 mm, 바람직하게는 1 mm 내지 5 mm 범위의 반경 방향의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
18. 실시형태 1 내지 17 중 어느 하나에 있어서, 상기 밀봉 갭(410, 420)은 작동 중에 1 ㎛ 내지 30 ㎛, 특히 2 ㎛ 내지 20 ㎛, 바람직하게는 5 ㎛ 내지 10 ㎛ 범위의 갭 폭을 갖는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
19. 실시형태 1 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 상기 홈 링(310, 320) 사이의 상기 슬라이드 링(200)에 대한 클리어런스 또는 상기 밀봉 갭(410, 420)은 조립 공정 중에 조정 가능한 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
20. 실시형태 1 내지 19 중 어느 하나에 따른 밀봉 장치(10)를 포함하는 내연 기관용 터보차저.
21. 터보차저용 밀봉 장치(10)를 제조하는 방법으로서,
밀봉 부시(100)를 제공하는 단계;
제1 및 제2 홈 링(310, 320)을 제공하는 단계;
상기 제1 홈 링(310)을 상기 밀봉 부시(100) 상에 배치하는 단계;
상기 제1 홈 링(310) 상에 접촉되는 상기 슬라이드 링(200)을 배치하는 단계;
상기 슬라이드 링(200)과 상기 홈 링(310, 320) 사이의 밀봉 갭을 조정하기 위해 간격 지그를 배치하는 단계;
상기 제2 홈 링(320)을 배치하는 단계;
상기 간격 지그를 제거하는 단계를 포함하는, 터보차저용 밀봉 장치(10)를 제조하는 방법.
22. 터보차저용 밀봉 장치(10)를 제조하는 방법으로서,
일체형 제1 홈 링(310)을 밀봉 부시(100)에 제공하는 단계;
제2 홈 링(320)을 제공하는 단계;
상기 제1 홈 링(310) 상에 접촉되는 상기 슬라이드 링(200)을 배치하는 단계;
상기 슬라이드 링(200)과 상기 홈 링(310, 320) 사이의 밀봉 갭을 조정하기 위해 간격 지그를 배치하는 단계;
상기 제2 홈 링(320)을 배치하는 단계;
상기 간격 지그를 제거하는 단계를 포함하는, 터보차저용 밀봉 장치(10)를 제조하는 방법.
23. 실시형태 21 또는 실시형태 22에 있어서, 상기 제1 홈 링(310) 및 상기 제2 홈 링(320), 또는 상기 제2 홈 링(320)만이 상기 밀봉 부시(100) 위로 수축되거나 또는 상기 밀봉 부시(100)에 접착 또는 용접되는, 방법.
24. 실시형태 21 내지 23 중 어느 하나에 있어서, 상기 슬라이드 링(200)의 반경방향 측벽의 랩핑, 플랫 호닝 또는 미세 평면 연삭 단계를 추가적으로 포함하는, 방법.
25. 실시형태 21 내지 24 중 어느 하나에 있어서, 상기 슬라이드 링(200)과 마주보는 상기 제1 및/또는 제2 홈 링(310, 320)의 반경방향 측벽의 랩핑, 플랫 호닝 또는 미세 평면 연삭 단계를 추가적으로 포함하는, 방법.
26. 실시형태 21 내지 25 중 어느 하나에 있어서, 슬라이드 링(200)과 마주보는 상기 제1 및 제2 홈 링(310,320)의 반경방향 측벽에 리세스를 성형하는 단계, 및/또는 슬라이드 링(200)의 반경방향 측벽에 리세스를 성형하는 단계를 추가적으로 포함하는, 방법.
27. 실시형태 21 내지 26 중 어느 하나에 있어서, 상기 슬라이드 링(200)이 비틀리는 것을 방지하기 위해 상기 슬라이드 링(200)의 둘레에 적어도 하나의 고정 수단(700)을 배치하는 단계를 추가적으로 포함하는, 방법.
28. 실시형태 27에 있어서, 상기 고정 수단(700)은 상기 슬라이드 링(200)에 포지티브 연결되거나, 비-포지티브 연결되거나, 일체형 연결되며, 특히 상기 고정 수단(700)의 일부가 상기 슬라이드 링(200)의 홈 내로 맞물리는, 방법.
29. 실시형태 27 또는 실시형태 28에 있어서, 상기 슬라이드 링(200)에 상기 고정 수단(700)을 접착하는 단계를 추가적으로 포함하는, 방법.
30. 실시형태 21 내지 29 중 어느 하나에 있어서, 상기 간격 지그는 심을 포함하고, 상기 심은 상기 슬라이드 링(200)과 상기 제2 홈 링(320) 사이에 배치되는, 방법.
31. 실시형태 30에 있어서, 상기 심은 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 특히 2 ㎛ 내지 50 ㎛, 바람직하게는 5 ㎛ 내지 30 ㎛의 두께를 갖는, 방법.
32. 실시형태 21 내지 31 중 어느 하나에 있어서, 특히 단부 벽(600)의 홈에 밀봉 링(500)을 배치하는 단계, 및 상기 밀봉 링(500)이 상기 슬라이드 링(200)과 상기 단부 벽(600) 사이에 배치되어 제2 밀봉부를 형성하도록, 상기 홈 링(310, 320), 상기 슬라이드 링(200) 및 상기 선택적인 고정 수단(700)을 포함하는 상기 밀봉 부시(100)를 상기 밀봉 링(500)을 포함하는 상기 단부 벽(600)과 결합하는 단계를 추가적으로 포함하는, 방법.

Claims (15)

  1. 베어링 하우징으로부터 컴프레서 하우징으로의 트랜지션을 밀봉하기 위한 터보차저용 밀봉 장치(10)로서,
    상기 터보차저의 샤프트와 공통 회전을 위해 설계된 밀봉 부시(100);
    슬라이드 링(200);
    제1 및 제2 홈 링(310, 320)을 포함하고,
    상기 2개의 홈 링(310, 320)은 상기 밀봉 부시(100)와 공통 회전을 위해 설계되고 상기 밀봉 부시(100) 상에 배치되며;
    상기 슬라이드 링(200)은 반경방향으로 연장되는 에어 갭(410, 420)이 상기 슬라이드 링(200)과 각각의 상기 홈 링(310, 320) 사이의 상기 슬라이드 링(200)의 양측에 형성되도록 상기 2개의 홈 링(310, 320) 사이에서 축방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 슬라이드 링(200)과 마주보는 홈 링(310, 320)의 반경방향 측벽에 리세스가 제공되고, 특히 상기 리세스는 가스-수송 방식으로 작용하며, 이것은 상기 터보차저의 작동 중에 상기 밀봉 갭(410, 420)에 가스 쿠션이 형성되는 것; 및/또는 상기 슬라이드 링(200)의 반경방향 측벽에 리세스가 제공되고, 특히 상기 리세스는 가스-수송 방식으로 작용하여, 상기 터보차저의 작동 중에 상기 밀봉 갭(410, 420)에 가스 쿠션이 형성되는 것을 의미하는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 홈 링(310, 320)은 각각 별도의 컴포넌트이며, 특히 상기 2개의 홈 링(310, 320)은 상기 밀봉 부시(100) 위로 수축되거나 또는 상기 밀봉 부시(100)에 접착 또는 용접되도록 설계되거나; 또는 상기 제1 홈 링(310)은 상기 밀봉 부시(100)와 일체형으로 설계되고 상기 제2 홈 링(320)은 별도의 컴포넌트이며, 특히 상기 제2 홈 링(320)은 상기 밀봉 부싱(100) 위로 수축되거나 또는 상기 밀봉 부시(100)에 접착 또는 용접되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 밀봉 링(500)이 추가적으로 제공되며, 상기 밀봉 링(500)은 상기 슬라이드 링(200)의 반경방향 외측으로 배치되어 이를 둘러싸고, 특히 상기 밀봉 링(500)은 상기 터보차저의 베어링 하우징을 위한 단부 벽(600)과 상기 밀봉 장치(10) 사이에 제2 밀봉부를 형성하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 고정 수단(700)이 추가적으로 제공되고, 상기 고정 수단(700)은 상기 슬라이드 링이 비틀리는 것을 방지하도록 설계되며, 특히 상기 고정 수단(700)은 상기 슬라이드 링(200)의 둘레에 또는 상기 슬라이드 링(200)의 주변부를 따라 환형으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉 갭(410, 420)은 0.1 mm 내지 15 mm, 특히 0.5 mm 내지 10 mm, 바람직하게는 1 mm 내지 5 mm 범위의 반경 방향의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉 갭(410, 420)은 작동 중에 1 ㎛ 내지 30 ㎛, 특히 2 ㎛ 내지 20 ㎛, 바람직하게는 5 ㎛ 내지 10 ㎛ 범위의 갭 폭을 갖는 것을 특징으로 하는, 밀봉 장치.
  8. 청구항 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 밀봉 장치(10)를 포함하는 내연 기관을 위한 터보차저.
  9. 터보차저용 밀봉 장치(10)의 제조 방법으로서,
    밀봉 부시(100)를 제공하는 단계;
    제1 및 제2 홈 링(310, 320)을 제공하는 단계;
    상기 제1 홈 링(310)을 상기 밀봉 부시(100) 상에 배치하는 단계;
    상기 제1 홈 링(310) 상에 접촉되는 상기 슬라이드 링(200)을 배치하는 단계;
    상기 슬라이드 링(200)과 상기 홈 링(310, 320) 사이의 밀봉 갭을 조정하기 위해 간격 지그를 배치하는 단계;
    상기 제2 홈 링(320)을 배치하는 단계;
    상기 간격 지그를 제거하는 단계를 포함하는, 터보차저용 밀봉 장치(10)를 제조하는 방법.
  10. 터보차저용 밀봉 장치(10)의 제조 방법으로서,
    일체형 제1 홈 링(310)을 밀봉 부시(100)에 제공하는 단계;
    제2 홈 링(320)을 제공하는 단계;
    상기 제1 홈 링(310) 상에 접촉되는 상기 슬라이드 링(200)을 배치하는 단계;
    상기 슬라이드 링(200)과 상기 홈 링(310, 320) 사이의 밀봉 갭을 조정하기 위해 간격 지그를 배치하는 단계;
    상기 제2 홈 링(320)을 배치하는 단계;
    상기 간격 지그를 제거하는 단계를 포함하는, 터보차저용 밀봉 장치(10)를 제조하는 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제1 홈 링(310) 및 상기 제2 홈 링(320), 또는 상기 제2 홈 링(320)만이 상기 밀봉 부시(100) 위로 수축되거나 또는 상기 밀봉 부시(100)에 접착 또는 용접되는, 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 슬라이드 링(200)과 마주보는 상기 제1 및 제2 홈 링(310,320)의 반경방향 측벽에 리세스를 성형하는 단계, 및/또는 슬라이드 링(200)의 반경방향 측벽에 리세스를 성형하는 단계를 추가적으로 포함하는, 방법.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬라이드 링(200)이 비틀리는 것을 방지하기 위해 상기 슬라이드 링(200)의 둘레에 또는 상기 슬라이드 링(200)의 주변부를 따라 적어도 하나의 고정 수단(700)을 배치하는 단계를 추가적으로 포함하는, 방법.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 간격 지그는 심을 포함하고, 상기 심은 상기 슬라이드 링(200)과 상기 제2 홈 링(320) 사이에 배치되며; 특히 상기 심은 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 특히 2 ㎛ 내지 50 ㎛, 바람직하게는 5 ㎛ 내지 30 ㎛의 두께를 갖는, 방법.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 특히 단부 벽(600)의 홈에 밀봉 링(500)을 배치하는 단계, 및 상기 밀봉 링(500)이 상기 슬라이드 링(200)과 상기 단부 벽(600) 사이에 배치되어 제2 밀봉부를 형성하도록, 상기 홈 링(310, 320), 상기 슬라이드 링(200) 및 상기 선택적인 고정 수단(700)을 포함하는 상기 밀봉 부시(100)를 상기 밀봉 링(500)을 포함하는 상기 단부 벽(600)과 결합하는 단계를 추가적으로 포함하는, 방법.
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