KR20190013821A

KR20190013821A - 멀티 플로우 터빈을 갖는 배기 가스 터보차저용 연결 밸브

Info

Publication number: KR20190013821A
Application number: KR1020187035713A
Authority: KR
Inventors: 알렉산다르 불르틱; 온드레이 켐피렉; 페르디난드 윙클러
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2017-05-12
Publication date: 2019-02-11
Also published as: WO2017205082A1; JP2019521270A; EP3760837A1; CN109154204A; DE202016102796U1; EP3464831B1; EP3464831A1; US20190203608A1

Abstract

본 발명은 배기 가스 터보차저의 멀티 플로우 터빈용 연결 밸브 및/또는 이러한 연결 밸브를 갖는 터빈에 관한 것이다. 연결 밸브는 하우징 및 밸브 본체를 포함하며, 밸브 본체는 제1 축을 따라 변위 가능하도록 하우징 내에 배열된다. 밸브 본체는 멀티 플로우 터빈의 제1 볼류트와 제2 볼류트 사이의 연결 개구를 폐쇄하도록 설계되는 폐쇄부를 갖는다.

Description

멀티 플로우 터빈을 갖는 배기 가스 터보차저용 연결 밸브

본 발명은 배기 가스 터보차저의 멀티 플로우 터빈(multi-flow turbine)용 연결 밸브, 대응하는 터빈, 및 배기 가스 터보차저에 관한 것이다.

보다 최근 세대의 차량들이 점점 더 터보차저를 장착하고 있다. 공지된 터보차저는 터빈 하우징, 압축기 하우징, 및 통상적으로 터빈 측에서 터빈 하우징에 그리고 압축기 측으로 압축기 하우징에 연결된 베어링 하우징을 갖는다. 터빈 휠과 압축기 휠을 지지하는 샤프트는 베어링 하우징 내에 장착된다. 터보차저의 설계에 따라, 추가의 부품은, 예를 들어 웨이스트게이트 배열 또는 바이패스 장치가 제공될 수 있다.

요구 프로파일에 따라, 현대의 배기 가스 터보차저는, 터빈 및 이에 따라 배기 가스 터보차저의 성능과 효율에 대한 압력 구배(배기 매니폴드에서)의 부정적인 영향을 방지하기 위해 멀티 플로우 터빈 및/또는 터빈 하우징이 추가로 장착된다. 이에 의해, 특정 실린더의 배기 가스는 터빈 하우징의 각각에 할당된 볼류트 내로 안내된다. 이러한 유형의 배기 가스 터보차저는 엔진의 낮은 회전 속도 및 이에 따라 낮은 배기 가스 용적 흐름에서 특히 유리하다. 고성능 요구 및 이에 따라 높은 모터 속도에서, 각각의 실린더의 배기 가스 용적은, 개별 볼류트를 통한 최대 가능 용적 흐름이 달성되거나 심지어 초과되도록 급격히 증가할 수 있다. 그 결과, 배압이 엔진에서 증가된다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 부정적인 영향을 감소시키거나 완화시키는 해결책을 제공하는 것이다.

본 발명은 청구항 제1항에 따른 연결 밸브, 청구항 제10항에 따른 멀티 플로우 터빈, 및 청구항 제15항에 따른 배기 가스 터보차저에 관한 것이다.

본 발명에 따른 연결 밸브는 하우징, 및 제1 축을 따라 변위 가능하도록 하우징 내에 배열되는 밸브 본체를 갖는다. 밸브 본체는, 멀티 플로우 터빈의 제1 볼류트와 제2 볼류트 사이의 연결 개구를 폐쇄하도록 설계되는 폐쇄부(closure part)를 포함한다.

본 발명에 따른 연결 밸브 및/또는 이러한 연결 밸브를 갖는 터빈 또는 배기 가스 터보차저는, 멀티 플로우 터빈의 볼류트 사이의 연결 개구가 고성능 요구 및 이에 따라 높은 배기 용적 흐름에서 개방될 수 있는 것을 용이하게 한다. 연결 개구가 해제되면, 모든 실린더로부터의 배기 가스 흐름은 터빈 하우징의 모든 볼류트를 통해 최대 가능 용적 흐름을 사용할 수 있다.

다른 이점은 연결 밸브의 특정 구성에서 발견된다. 밸브가 게이트 밸브로서 구성되기 때문에, 매우 낮은 힘만이 밸브를 작동시키는 데 요구된다. 마찬가지로, 밸브의 설치 위치는, 폐쇄부가 연결 밸브의 개방 동안에 또는 폐쇄 동안에 배기 가스 용적의 흐름 방향에 직접적으로 반대 방향으로 이동될 필요가 없지만, 그 대신에 흐름 방향에 대략 수직으로 변위되기 때문에, 필요로 하는 힘의 감소에 기여한다. 연결 밸브의 설계 및 그의 설치 위치는 밸브의 폐쇄 상태에서 볼류트의 채널 사이의 누출을 추가로 감소시킨다.

연결 밸브의 매우 간단한 구조와 간단한 생산 및 조립에 추가적인 이점이 존재하며, 이에 의해 (엔진 및 대응하는 배기 가스 터보차저의 크기의 함수로서) 각각의 적용을 위한 사이즈 스케일링이 충분히 가능하다.

구성에서, 밸브 본체는 폐쇄부로부터 발생하여 제1 축에 평행하게 연장되는 샤프트를 가질 수 있다. 샤프트는 하우징의 대응하는 관형 관통로를 통해 연장될 수 있다.

전술한 모든 구성과 조합 가능한 구성에서는, 부시(bush)가 제공될 수 있다. 특히, 부시는 샤프트와 하우징 사이의 관통로 내에 배열될 수 있고, 밸브 본체를 위한 베어링으로서 기능할 수 있다. 대응하여 선택된 재료로부터 제조된 부시는, 샤프트를 위한 베어링으로서 기능하고, 동시에 샤프트의 낮은 마찰 축방향 이동을 용이하게 한다는 이점을 가지고 있다. 부시는 일 단부 상에 칼라(collar)를 가질 수 있고, 상기 칼라는 하우징의 대응하는 플랜지면과 상호 작용한다. 칼라는 위치를 설정하고/설정하거나 부시를 하우징에 고정하도록 기능하며, 미끄러짐(slippage)를 방지한다. 밀봉 수단을 수용하기 위한 적어도 하나의 환형 홈이 샤프트의 원주를 따라 제공될 수 있다. 특히, 예를 들어, 2개 또는 3개의 환형 홈이 제공될 수 있다. 예를 들어, O-링이 밀봉 수단으로서 사용될 수 있다. 밀봉 수단과 조합되는 홈은 주위에 대해 시일(seal)을 생성하고, 주위로의 배기 가스 흐름의 누출을 제거하기에 유리하다.

전술한 모든 구성과 조합 가능한 구성에서, 샤프트는 원추형 섹션을 가질 수 있다. 특히, 원추형 섹션은 정지면 및 밀봉면으로서 동시에 기능할 수 있고, 이에 의해 주위에 대한 시일이 생성된다. 따라서, 배기 가스 흐름의 누출이 마찬가지로 감소되거나 제거된다. 원추형 구성은 높은 회전 속도/배기 가스 흐름 및 이에 따라 완전히 개방된 연결 밸브에서 특히 유리하다. 원추형 섹션은 폐쇄부로부터 샤프트의 출구 영역 내에 제공될 수 있다. 하우징 또는 부시는 깔때기형 섹션(funnel-shaped section)을 가질 수 있다. 깔때기형 섹션은 정지면 및 밀봉면으로서 기능할 수 있고, 샤프트의 원추형 섹션과 상호 작용하여 시일을 생성한다.

전술한 모든 구성과 조합 가능한 구성에서, 밸브 본체는 폐쇄부 및 샤프트와 일체형 부품으로서 구성될 수 있다. 이것은 연결 밸브의 총 부품 수가 적다는 이점을 갖는다. 따라서, 조립이 용이하게 되고 조립에 요구되는 시간이 단축된다.

전술한 모든 구성과 조합 가능한 구성에서, 폐쇄부는 제2 축에 평행한 제1 주 연장 방향을 따라 연장될 수 있다. 제2 축은 제1 축에 대략 수직으로 구동한다. 폐쇄부는 추가로 제1 축에 평행한 제2 주 연장 방향을 따라 연장될 수 있다. 특히, 제2 축에 평행한 연장부는 제1 축에 평행한 연장부보다 클 수 있다. 폐쇄부는 제1 축 및 제2 축에 의해 정의되는 평면에 대략 평행하게 배열되는 제1 표면 및 제2 표면을 가질 수 있다. 특히, 제1 및 제2 표면은 둥근 에지(rounded-off edge)를 통해 2개의 축의 방향으로 위치하는 단부에서 서로 연결될 수 있다. 폐쇄부는 제1 및 제2 측면을 추가로 가질 수 있고, 제1 축은 제1 및 제2 측면에 수직이다. 특히, 샤프트는 측면 중 하나로부터 연장될 수 있다.

전술한 모든 구성과 조합 가능한 구성에서, 하우징은 그 외측면 상에 냉각 리브(cooling rib)를 가질 수 있다. 냉각 리브는 특히 관통로의 영역 내에 배열될 수 있다.

전술한 모든 구성과 조합 가능한 구성에서, 하우징은 하우징을 터빈 하우징 상에 고정하기 위한 적어도 하나의 고정 장치를 포함할 수 있다.

전술한 모든 구성과 조합 가능한 구성에서는, 액추에이터가 제공될 수 있다. 액추에이터는 제1 축을 따라 샤프트를 변위시킬 수 있도록 상기 샤프트에 연결되는 작동 요소를 포함할 수 있다. 액추에이터는 하우징에 연결될 수 있다.

본 발명은 터빈 하우징을 포함하는 배기 가스 터보차저용 멀티 플로우 터빈을 추가로 포함하며, 상기 터빈 하우징은 분리 벽에 의해 서로로부터 분리되는 제1 볼류트 및 제2 볼류트를 갖는다. 연결 개구가 분리 벽 내에 제공되고, 제1 볼류트 및 제2 볼류트의 대응하는 흐름 채널이 상기 연결 개구를 통해 서로 연결된다. 멀티 플로우 터빈은 전술한 구성 중 어느 하나에 따른 연결 밸브를 추가로 포함한다.

터빈의 구성에서, 연결 밸브는, 밸브 본체의 폐쇄부가 개방 및 폐쇄 동안에 연결 개구의 영역에서 배기 가스의 흐름 방향에 대략 수직으로 이동하는 방식으로 터빈 하우징에 결합될 수 있다.

전술한 모든 구성과 조합 가능한 터빈의 구성에서, 연결 밸브는, 밸브 본체의 폐쇄부가 연결 밸브의 폐쇄 위치에서 연결 개구를 완전히 폐쇄하는 방식으로 터빈 하우징에 결합될 수 있다.

전술한 모든 구성과 조합 가능한 터빈의 구성에서, 제1 홈은 제2 축에 대략 평행하게 배열되는 연결 개구의 제1 벽 내에 제공될 수 있고, 상기 제1 홈은 폐쇄부의 측면에 따라 구성되고 연결 밸브의 폐쇄 위치에서 폐쇄부의 에지 영역을 수용한다.

전술한 모든 구성과 조합 가능한 터빈의 구성에서, 서로 대향하여 위치하는 연결 개구의 제2 및 제3 벽은 제1 축에 대략 평행하게 배열되고 제2 및 제3 홈을 가지며, 상기 폐쇄부의 둥근 에지는 제2 및 제3 홈 내로 안내된다.

전술한 모든 구성과 조합 가능한 터빈의 구성에서, 연결 밸브의 하우징은 터빈 하우징 상에 고정될 수 있다.

전술한 모든 구성과 조합 가능한 터빈의 구성에서, 터빈 하우징은 연결 개구의 영역에서 외벽 내에 리세스를 추가로 가질 수 있고, 이 리세스는, 밸브 본체의 폐쇄부가 연결 밸브의 폐쇄 위치에서 연결 개구를 완전히 폐쇄하도록 밸브 본체가 터빈 하우징 내로 돌출하게 한다.

전술한 모든 구성과 조합 가능한 터빈의 구성에서, 폐쇄부를 갖는 밸브 본체는 무단으로 변위될 수 있고, 이에 의해 연결 개구의 무단 개방 및/또는 무단 폐쇄가 용이하게 된다. 이것은 연결 개구의 개방 정도가 정확하게 제어될 수 있다는 이점을 갖는다.

전술한 모든 구성과 조합 가능한 터빈의 구성에서, 터빈 하우징은 본체 및 커넥터를 포함하고, 상기 연결 개구 및 연결 밸브는 커넥터의 영역 내에 배열된다. 이러한 유형의 설계에서는, 각각의 적용에서 배기 가스 터보차저의 설치 장소 및 설치 위치에 따라, 본 발명에 따른 터빈이, 대응하는 커넥터를 통해 연결 밸브를 구비할 수 있는 것이 유리하다.

본 발명은 전술한 구성 중 어느 하나에 따른 멀티 플로우 터빈을 포함하는 배기 가스 터보차저를 추가로 포함한다. 처음에 언급한 바와 같이, 이러한 유형의 배기 가스 터보차저는, 예를 들어 고성능 요구 및 이에 따라 높은 배기 가스 용적 흐름에서, 멀티 플로우 터빈의 볼류트들 사이의 연결 개구의 개방을 용이하게 한다. 따라서, 모든 실린더로부터의 배기 가스 흐름은 터빈 하우징의 모든 볼류트를 통해 총 최대 가능 용적 흐름을 사용할 수 있다.

본 발명의 추가적인 세부사항 및 특징은 이하의 도면에 의해 설명된다.

도 1은 일 구현예에 따른 본 발명의 연결 밸브의 부분 섹션의 등각도를 나타낸다.
도 2는 도 1로부터의 구현예에 따른 본 발명의 연결 밸브의 단면도를 나타낸다.
도 3은 일 구현예에 따른 본 발명의 연결 밸브의 부분 섹션 및 터빈 하우징의 일부의 등각도를 나타낸다.
도 4는 일 구현예에 따른 본 발명의 연결 밸브 및 터빈 하우징의 일부의 2개의 절개도를 나타낸다.

이하에서는, 본 발명에 따른 멀티 플로우 터빈 및/또는 이러한 터빈을 장착한 배기 가스 터보차저와 함께, 본 발명에 따른 연결 밸브의 구현예가 도면에 의해 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 연결 밸브(10)를 통한 부분 섹션을 등각도로 나타낸다. 도 2는 연결 밸브(10)를 통한 절개도를 나타낸다. 도 1 및 도 2 둘 모두는 연결 밸브(10)의 부품을 나타낸다. 연결 밸브(10)는 하우징(100), 및 제1 축(A1)을 따라 변위 가능하도록 하우징(100) 내에 배열되는 밸브 본체(200)를 갖는다. 밸브 본체(200)는 폐쇄부(210)를 포함한다. 이것은 멀티 플로우 터빈의 제1 볼류트(510)와 제2 볼류트 (520) 사이의 연결 개구(532)를 폐쇄하도록 설계된다(도 3 및 도 4 참조).

2개의 볼류트(510, 520)(문헌에서는, 볼류트가 용어 흐름에서도 사용됨)는 각각 적어도 부분적으로 나선형/와권형 터빈 하우징(500) 내의 채널을 포함한다. 볼류트(510, 520) 및/또는 볼류트(510, 520)의 채널은 터빈 휠로의 개구 내에 개방된다. 볼류트 및/또는 볼류트(510, 520)의 채널은 특히 나선형/와류형 채널 섹션으로 전이하는 초기 직선 채널 섹션을 포함한다.

본 발명에 따른 연결 밸브(10) 및/또는 이러한 유형의 연결 밸브(10)를 갖는 터빈 또는 배기 가스 터보차저는, 멀티 플로우 터빈 내의 볼류트(510, 520) 사이의 연결 개구(532)가 고성능 요구 및 이에 따라 높은 배기 가스 용적 흐름에서 개방될 수 있는 것을 용이하게 한다. 연결 개구가 해제되면, 모든 실린더로부터의 배기 가스 흐름은 터빈 하우징(500)의 모든 볼류트를 통해 총 최대 가능 용적 흐름을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 연결 밸브(10)의 다른 이점은 그 특정 구성에 존재한다. 연결 밸브(10)가 게이트 밸브로서 구성되기 때문에, 밸브를 작동시키기 위해 매우 낮은 힘만이 요구된다. 마찬가지로, 연결 밸브(10)의 설치 위치는, 폐쇄부(210)가 연결 밸브(10)의 개방 동안 또는 폐쇄 동안에 배기 가스 용적의 흐름 방향에 직접적으로 반대 방향으로 이동할 필요가 없지만, 그 대신에 흐름 방향에 대략 수직으로 변위되기 때문에, 필요로 하는 힘의 감소에 기여한다(예를 들어, 도 3에서의 터빈 하우징 내의 연결 밸브의 위치 참조). 연결 밸브(10)의 설계와 그의 설치 위치는 연결 밸브(10)의 폐쇄 상태에서 볼류트(510, 520)의 채널 사이의 누출을 추가로 감소시킨다.

연결 밸브(10)의 매우 간단한 구조와 간단한 생산 및 조립에 추가적인 이점이 존재하며, 이는 (엔진 및 대응하는 배기 가스 터보차저의 크기의 함수로서) 각각의 적용을 위한 사이즈 스케일링이 충분히 가능하다는 것을 의미한다. 따라서, 밸브 본체(200)는 도 1 내지 도 4의 구현예에서 폐쇄부(210) 및 샤프트(220)와 일체형 부품로서 장착된다. 이것은 연결 밸브(10)의 총 부품 수가 적다는 이점을 갖는다. 따라서, 조립이 용이하게 되고 조립에 요구되는 시간이 단축된다.

도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 밸브 본체(200)는 폐쇄부(210)로부터 발생되어 제1 축(A1)에 평행하게 연장되는 샤프트(220)를 갖는다. 샤프트(220)는 하우징(100)의 관형 관통로(110)를 통해 연장된다. 또한, 샤프트(220)와 하우징(100) 사이의 관통로(110) 내에 배열되는 부시(300)가 제공된다. 부시(300)는 밸브 본체(200)를 위한 베어링으로서 기능한다. 부시(300)는 대응하여 선택된 재료(예를 들어, 샤프트/밸브 본체 및 낮은 마찰 계수를 갖는 부시를 위한 재료 조합)로부터 생산된다. 이것은, 부시(300)가 샤프트(220) 및 이에 따라 전체 밸브 본체(200)를 위한 베어링으로서 기능하고, 동시에 밸브 본체(200)의 낮은 마찰 축방향 이동을 용이하게 한다는 이점을 갖는다. 부시(300)는 일 단부 상에 칼라(320)를 가질 수 있고(예를 들어, 도 2 및 도 4 참조), 상기 칼라는 하우징(100)의 대응하는 플랜지면과 상호 작용한다. 칼라(320)는 위치를 설정하고/설정하거나 부시(300)를 하우징(100)에 고정하도록 기능하며, 부시(300)의 미끄러짐을 방지한다. 대응하는 밀봉 수단을 수용하기 위한 다수의 환형 홈이 샤프트(220)의 원주를 따라 제공된다. 예를 들어, (도면에 나타낸 바와 같이) 1개, 2개, 또는 3개의 환형 홈이 제공될 수 있다. 예를 들어, O-링이 밀봉 수단으로서 사용될 수 있다. 밀봉 수단과 조합하여 홈은 주위에 대해 시일을 생성한다. 따라서, 배기 가스 흐름의 누출이 감소되고/감소되거나 제거된다.

특히 도 2 및 도 4에서 명백한 바와 같이, 샤프트(220)는 원추형 섹션(230)을 갖는다. 원추형 섹션(230)은 정지면 및 밀봉면으로서 동시에 기능한다. 주변에 대한 다른 효과적인 시일이 배기 가스 흐름의 누출을 제거하는 밀봉면을 통해 생성된다. 이것은, 높은 회전 속도/배기 가스 흐름 및 이에 따라 완전히 개방된 연결 밸브에서 특히 유리하다. 원추형 섹션(230)은 폐쇄부(210)로부터 샤프트(210)의 출구 영역 내에 배열된다(예를 들어, 도 2 및 도 4 참조). 부시(300)는 원추형 섹션(230)에 상보적인 깔때기형 섹션(310)을 갖는다. 따라서, 깔때기형 섹션(310)은 마찬가지로 정지면 및 밀봉면으로서 기능하고 샤프트(220)의 원추형 섹션(230)과 상호 작용하여 시일을 생성한다.

밸브 본체(200)의 폐쇄부(210)는 주로 제2 축(A2)에 평행한 제1 주 연장 방향을 따라 연장된다. 제2 축(A2)은 제1 축(A1)에 대략 수직으로 구동한다. 폐쇄부(210)는 추가로 제1 축(A1)에 평행한 제2 주 연장 방향을 따라 연장된다(도 1, 도 2, 및 도 3 참조). 나타낸 구현예에서, 제2 축(A2)에 평행한 연장부(폐쇄부(210)의 길이)는 제1 축(A1)에 평행한 연장부(폐쇄부(210)의 폭)보다 크다. 그러나, 폐쇄부(210)의 길이 및 폭은 또한 동일하게 클 수 있거나, 또는 폭이 길이보다 클 수 있다. 폐쇄부(210)는 제1 축(A1) 및 제2 축(A2)에 의해 정의된 평면에 대략 평행하게 배열되는 제1 표면 및 제2 표면을 갖는다(예를 들어, 도 2 참조). 제1 및 제2 표면은 둥근 에지(212, 214)를 통해 제2 축(A2)의 방향으로 위치하는 단부에서 서로 연결될 수 있다. 둥근 에지(212)는, 예를 들어 도 1에서 충분히 명백하다. 표면 또는 상측부[들] 이외에, 폐쇄부(210)는 추가로 제1 및 제2 측면을 갖는다. 도 1 내지 도 4로부터 명백한 바와 같이, 제1 축(A1)은 제1 및 제2 측면에 수직이다. 샤프트(220)는 측면들 중 하나로부터 발생하여 연장된다.

도 1 내지 도 4는 또한 하우징(100)이 그 외측부 상에 냉각 리브를 가질 수 있음을 나타낸다. 냉각 리브는 특히 관통로(110)의 영역 내에 배열되어, 이 영역에서 발생하는 열이 멀리까지 운반될 수 있다.

하우징(100)은 하우징(100)을 터빈 하우징(500)에 고정하기 위한 고정 장치를 추가로 갖는다. 플랜지의 원주에 걸쳐서 배열되는 복수의 보어홀(borehole)을 갖는 플랜지가 도 2에 나타나 있다. 보어홀 자체는 나사산을 가질 수 있거나 하우징(100)이 터빈 하우징 상에 고정되는 나사용 관통 구멍으로서 기능할 수 있다(도 3 참조). 대안적으로, 하우징(100)은, 예를 들어 스냅 연결, 용접 연결, 리벳 연결, 및/또는 플러그 연결을 통해 터빈 하우징(500) 상에 고정될 수 있다.

또한, 연결 밸브(10)를 위해 제공되는 액추에이터(400)가 도 1 내지 도 3에 나타나 있다. 액추에이터(400)는 하우징(100) 상에 고정된다(예를 들어, 도시된 바와 같이 나사 연결을 통해; 그러나, 다른 공지된 연결 유형이 또한 제공될 수 있다). 액추에이터(400)는 제1 축(A1)을 따라 샤프트(220)를 변위시킬 수 있도록 샤프트에 연결되는 작동 요소를 갖는다.

도 3 및 도 4에서, 연결 밸브(10)는 멀티 플로우 터빈의 터빈 하우징(500)의 일부와 함께 단면으로 나타나 있다. 터빈 하우징(500)은 분리 벽(530)에 의해 서로로부터 분리되는 제1 볼류트(510) 및 제2 볼류트(520)를 갖는다. 연결 개구(532)는 분리 벽(530) 내에 제공되고, 제1 볼류트(510) 및 제2 볼류트(520)의 대응하는 흐름 채널은 상기 연결 개구를 통해 서로 연결된다. 도 4의 위쪽은 완전히 개방된 연결 밸브(10)를 나타내고, 도 4의 아래쪽은 완전히 폐쇄된 연결 밸브(10)를 나타낸다. 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 연결 밸브(10)는 밸브 본체(200)의 폐쇄부(210)가 개방 및 폐쇄 동안에 연결 개구(532)의 영역에서 배기 가스의 흐름 방향에 대해 대략 수직으로 이동하는 방식으로 터빈 하우징(500)에 결합된다. 연결 밸브(10)의 폐쇄 위치에서, 연결 밸브(10)의 밸브 본체(200)의 폐쇄부(210)는 연결 개구(532)를 완전히 폐쇄한다(도 4의 아래쪽 참조).

전술한 바와 같이 그리고 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 연결 밸브(10)를 배열할 수 있도록, 터빈 하우징(500)은 연결 개구(532)의 영역에서 외벽 내에 리세스를 가지며, 상기 리세스는, 밸브 본체(200)의 폐쇄부(210)가 연결 밸브(10)의 폐쇄 위치에서 연결 개구(532)를 폐쇄할 수 있도록 밸브 본체(200)가 터빈 하우징(500) 내로 돌출하게 한다.

제2 축(A2)에 대략 평행하게 배열된 제1 홈(534)은 연결 개구(532)의 제1 벽 내에 제공되고(도 4의 위쪽 참조), 폐쇄부(210)의 측면에 따라 구성되고 연결 밸브(10)의 폐쇄 위치에서 폐쇄부(210)의 에지 영역을 수용한다(도 4의 아래쪽 참조). 이것은, 폐쇄부(210)의 에지 영역의 측면이 홈의 표면과 상호 작용하여 연결 개구(532)를 효과적으로 폐쇄하고 2개의 볼류트(510, 520) 사이의 시일을 보장한다는 것을 의미한다.

마찬가지로, 상기 도 4에서는, 서로 대향하여 위치하는 연결 개구(532)의 제2 및 제3 벽이 제1 축(A1)에 평행하게 배열되고 제2 및 제3 홈(536, 538)을 갖는 것이 명백하다. 폐쇄부(210)의 둥근 에지(212, 214)는 제2 및 제3 홈(536, 538) 내로 안내된다. 이 측정은 또한 홈(536, 538)의 표면과 둥근 에지(212, 214)의 상호 작용으로 인해 연결 밸브의 폐쇄 위치에서 2개의 볼류트(510, 520) 사이의 시일에 사용된다. 동시에, 홈(536, 538)은 연결 밸브(10)의 개방 및 폐쇄 동안에 터빈 하우징(500)의 연결 개구(532)의 영역에서 밸브 본체(210)를 위한 가이드로서 기능한다.

폐쇄부(210)를 갖는 밸브 본체(200)는 액추에이터(400)에 의해 하우징(100)에서 무단으로 변위될 수 있고, 이는 연결 개구(532)의 무단 개방 및/또는 무단 폐쇄가 용이하게 된다는 것을 의미한다. 이것은 연결 개구(532)의 개방 정도가 정확하게 제어될 수 있다는 이점을 갖는다.

멀티 플로우 터빈의 터빈 하우징은 상이한 방식으로 구성될 수 있다. 도 3에 나타낸 터빈 하우징(500)의 구성에서, 터빈 하우징(500)은 본체(미도시) 및 커넥터를 포함한다. 연결 개구(532) 및 연결 밸브(10)는 커넥터의 영역 내에 배열된다. 이러한 유형의 설계에서는, 각각의 적용에서 배기 가스 터보차저의 설치 장소 및 설치 위치에 따라, 본 발명에 따른 터빈이 대응하는 커넥터를 통해 연결 밸브(10)를 구비할 수 있는 것이 유리하다.

본 발명은, 본 발명에 따른 연결 밸브와 함께 전술한 바와 같은 멀티 플로우 터빈을 갖는 배기 가스 터보차저를 포함한다. 처음에 언급한 바와 같이, 이러한 유형의 배기 가스 터보차저는, 예를 들어 고성능 요구 및 이에 따라 높은 배기 가스 용적 흐름에서, 멀티 플로우 터빈의 볼류트들 사이의 연결 개구의 개방을 용이하게 한다. 따라서, 모든 실린더로부터의 배기 가스 흐름은 터빈 하우징의 모든 볼류트의 총 최대 가능 용적 흐름을 사용할 수 있다.

본 발명이 설명되고 첨부된 특허청구범위에 정의되어 있지만, 본 발명은 또한 이하의 구현예에 따라 대안적으로 정의될 수 있음이 이해되어야 한다.

구현예 1

배기 가스 터보차저의 멀티 플로우 터빈용 연결 밸브(10)로서,

하우징(100); 및

제1 축(A1)을 따라 변위 가능하도록 상기 하우징(100) 내에 배열되는 밸브 본체(200)를 포함하고,

상기 밸브 본체(200)는 멀티 플로우 터빈의 제1 볼류트(510)와 제2 볼류트(520) 사이의 연결 개구(532)를 폐쇄하도록 설계되는 폐쇄부(210)를 갖는 것을 특징으로 하는, 연결 밸브.

구현예 2

상기 밸브 본체(200)는 상기 폐쇄부(210)로부터 발생하여 상기 제1 축(A1)에 평행하게 연장되는 샤프트(220)를 갖는 것을 특징으로 하는, 구현예 1에 따른 연결 밸브.

구현예 3

상기 샤프트(220)는 상기 하우징(100)의 관형 관통로(110)를 통해 연장되는 것을 특징으로 하는, 구현예 2에 따른 연결부.

구현예 4

부시(300)가 추가로 제공되며, 특히, 구현예 2 또는 구현예 3에 종속하는 경우, 상기 부시(300)는 상기 샤프트(220)와 상기 하우징(100) 사이의 상기 관통로(110) 내에 배열되고 상기 밸브 본체(200)를 위한 베어링으로서 기능하는 것을 특징으로 하는, 구현예 1 내지 4 중 어느 하나에 따른 연결 밸브.

구현예 5

상기 부시(300)는 상기 하우징(100)의 대응하는 플랜지면과 상호 작용하는 일 단부 상에 칼라(320)를 갖는 것을 특징으로 하는, 구현예 4에 따른 연결 밸브.

구현예 6

실런트를 수용하기 위한 적어도 하나의 환형 홈이 상기 샤프트(220)의 원주를 따라 제공되는 것을 특징으로 하는, 구현예 4 또는 구현예 5에 따른 연결 밸브.

구현예 7

상기 샤프트(220)는 원추형 섹션(230)을 갖고, 특히 상기 원추형 섹션(230)은 정지면 및 밀봉면으로서 기능하는 것을 특징으로 하는, 구현예 2 내지 6 중 어느 하나에 따른 연결 밸브.

구현예 8

상기 원추형 섹션(230)은 상기 폐쇄부(210)로부터 상기 샤프트(210)의 출구 영역 내에 제공되는 것을 특징으로 하는, 구현예 7에 따른 연결 밸브.

구현예 9

상기 하우징(100) 또는 상기 부시(300)는 깔때기형 섹션(310)을 갖고, 특히 상기 깔때기형 섹션(310)은 정지면 및 밀봉면으로서 상기 샤프트(220)의 원추형 섹션(230)과 상호 작용하는 것을 특징으로 하는, 구현예 7 또는 구현예 6에 따른 연결 밸브.

구현예 10

상기 밸브 본체(200)는 상기 폐쇄부(210) 및 상기 샤프트(220)와 일체형 부품으로서 구성되는 것을 특징으로 하는, 구현예 1 내지 9 중 어느 하나에 따른 연결 밸브.

구현예 11

상기 폐쇄부(210)는 상기 제1 축(A1)에 대략 수직으로 구동하는 제2 축(A2)에 평행한 제1 주 연장 방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는, 구현예 1 내지 10 중 어느 하나에 따른 연결 밸브.

구현예 12

상기 폐쇄부(210)는 상기 제1 축(A1)에 평행한 제2 주 연장 방향을 따라 연장되고, 특히 상기 제2 축(A2)에 평행한 연장부는 상기 제1 축(A1)에 평행한 연장부보다 큰 것을 특징으로 하는, 구현예 11에 따른 연결 밸브.

구현예 13

상기 폐쇄부(210)는 상기 제1 축(A1) 및 상기 제2 축(A2)에 의해 정의되는 평면에 대략 평행하게 배열되는 제1 표면 및 제2 표면을 갖고, 특히 상기 제1 및 제2 표면은 상기 제2 축(A2)의 방향으로 위치하는 단부에서 둥근 에지(212, 214)를 통해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는, 구현예 11 또는 구현예 12에 따른 연결 밸브.

구현예 14

상기 폐쇄부(210)는 제1 및 제2 측면을 갖고, 상기 제1 축(A1)은 상기 제1 및 제2 측면에 수직이며, 특히 상기 샤프트(220)는 상기 측면들 중 하나로부터 연장되는 것을 특징으로 하는, 구현예 13에 따른 연결 밸브.

구현예 15

상기 하우징(100)은 외측면 상에, 특히 상기 관통로(110)의 영역 내에 냉각 리브를 갖는 것을 특징으로 하는, 구현예 1 내지 14 중 어느 하나에 따른 연결 밸브.

구현예 16

상기 하우징(100)은 터빈 하우징(500) 상에 상기 하우징(100)을 고정하기 위한 적어도 하나의 고정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 구현예 1 내지 15 중 어느 하나에 따른 연결 밸브.

구현예 17

액추에이터(400)가 제공되며, 상기 제1 축(A1)을 따라 상기 샤프트(220)를 변위시킬 수 있도록 작동 요소가 상기 샤프트에 연결되는 것을 특징으로 하는, 구현예 1 내지 16 중 어느 하나에 따른 연결 밸브.

구현예 18

상기 액추에이터(400)는 상기 하우징(100)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 구현예 17에 따른 연결 밸브.

구현예 19

배기 가스 터보차저용 멀티 플로우 터빈으로서,

분리 벽(530)에 의해 서로로부터 분리되는 제1 볼류트(510) 및 제2 볼류트(520)를 갖는 터빈 하우징(500)을 포함하며,

연결 개구(532)가 상기 분리 벽(530) 내에 제공되고, 상기 제1 볼류트(510) 및 상기 제2 볼류트(520)의 대응하는 흐름 채널이 상기 연결 개구를 통해 서로 연결되며,

상기 멀티 플로우 터빈은 구현예 1 내지 18 중 어느 하나에 따른 연결 밸브(10)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티 플로우 터빈.

구현예 20

상기 연결 밸브(10)는, 상기 밸브 본체(200)의 상기 폐쇄부(210)가 개방 및 폐쇄 동안에 상기 연결 개구(532)의 영역에서 상기 배기 가스의 흐름 방향에 대략 수직으로 이동하는 방식으로 상기 터빈 하우징(500)에 결합되는 것을 특징으로 하는, 구현예 19에 따른 멀티 플로우 터빈.

구현예 21

상기 연결 밸브(10)는, 상기 밸브 본체(200)의 상기 폐쇄부(210)가 상기 연결 밸브(10)의 폐쇄 위치에서 상기 연결 개구(532)를 완전히 폐쇄하는 방식으로 상기 터빈 하우징(500)에 결합되는 것을 특징으로 하는, 구현예 19 또는 구현예 20에 따른 멀티 플로우 터빈.

구현예 22

상기 제2 축(A2)에 대략 평행하게 배열된 제1 홈(534)은 상기 연결 개구(532)의 제1 벽 내에 제공되고, 상기 폐쇄부(210)의 측면에 따라 구성되며, 상기 연결 밸브(10)의 폐쇄 위치에서 상기 폐쇄부(210)의 에지 영역을 수용하는 것을 특징으로 하는, 구현예 19 내지 21 중 어느 하나에 따른 멀티 플로우 터빈.

구현예 23

서로 대향하여 위치하는 상기 연결 개구(532)의 제2 및 제3 벽은 상기 제1 축(A1)에 대략 평행하게 배열되고 제2 및 제3 홈(536, 538)을 가지며, 상기 폐쇄부(210)의 둥근 에지(212, 214)는 상기 제2 및 제3 홈(536, 538) 내로 안내되는 것을 특징으로 하는, 구현예 19 내지 22 중 어느 하나에 따른 멀티 플로우 터빈.

구현예 24

상기 연결 밸브(10)의 상기 하우징(100)은 상기 터빈 하우징(500) 상에 고정되는 것을 특징으로 하는, 구현예 19 내지 23 중 어느 하나에 따른 멀티 플로우 터빈.

구현예 25

상기 터빈 하우징(500)은 상기 연결 개구(532)의 영역에서 외벽 내에 리세스를 추가로 갖고, 상기 리세스는, 상기 밸브 본체(200)의 상기 폐쇄부(210)가 상기 연결 밸브(10)의 폐쇄 위치에서 상기 연결 개구(532)를 완전히 폐쇄하도록 상기 밸브 본체(200)가 상기 터빈 하우징(500) 내로 돌출하게 하는 것을 특징으로 하는, 구현예 19 내지 24 중 어느 하나에 따른 멀티 플로우 터빈.

구현예 26

상기 폐쇄부(210)를 갖는 상기 밸브 본체(200)는 무단으로 변위될 수 있고, 이는 상기 연결 개구(532)의 무단 개방 및/또는 무단 폐쇄가 용이하게 되는 것을 의미하는 것을 특징으로 하는, 구현예 19 내지 25 중 어느 하나에 따른 멀티 플로우 터빈.

구현예 27

상기 터빈 하우징(500)은 본체 및 커넥터를 포함하고, 상기 연결 개구(532) 및 상기 연결 밸브(10)는 상기 커넥터의 영역 내에 배열되는 것을 특징으로 하는, 구현예 19 내지 26 중 어느 하나에 따른 멀티 플로우 터빈.

구현예 28

구현예 19 내지 27 중 어느 하나에 따른 멀티 플로우 터빈을 포함하는 배기 가스 터보차저.

Claims

배기 가스 터보차저의 멀티 플로우 터빈용 연결 밸브(10)로서,
하우징(100); 및
제1 축(A1)을 따라 변위 가능하도록 상기 하우징(100) 내에 배열되는 밸브 본체(200)를 포함하고,
상기 밸브 본체(200)는 멀티 플로우 터빈의 제1 볼류트(510)와 제2 볼류트(520) 사이의 연결 개구(532)를 폐쇄하도록 설계되는 폐쇄부(210)를 갖는 것을 특징으로 하는, 연결 밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브 본체(200)는 상기 폐쇄부(210)로부터 발생하여 상기 제1 축(A1)에 평행하게 연장되는 샤프트(220)를 갖는 것을 특징으로 하는, 연결 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 부시(300)가 추가로 제공되며, 특히 제2항에 종속하는 경우, 상기 부시(300)는 상기 샤프트(220)와 상기 하우징(100) 사이에 배열되고 상기 밸브 본체(200)를 위한 베어링으로서 기능하는 것을 특징으로 하는, 연결 밸브.
제3항에 있어서, 상기 부시(300)는 상기 하우징(100)의 대응하는 플랜지면과 상호 작용하는 일 단부 상에 칼라(320)를 갖는 것을 특징으로 하는, 연결 밸브.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트(220)는 원추형 섹션(230)을 갖고, 특히 상기 원추형 섹션(230)은 정지면 및 밀봉면으로서 기능하며, 특히 상기 원추형 섹션(230)은 상기 폐쇄부(210)로부터 상기 샤프트(210)의 출구 영역 내에 제공되는 것을 특징으로 하는, 연결 밸브.
제5항에 있어서, 상기 하우징(100) 또는 상기 부시(300)는 깔때기형 섹션(310)을 갖고, 특히 상기 깔때기형 섹션(310)은 정지면 및 밀봉면으로서 상기 샤프트(220)의 원추형 섹션(230)과 상호 작용하는 것을 특징으로 하는, 연결 밸브.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐쇄부(210)는 상기 제1 축(A1)에 대략 수직으로 구동하는 제2 축(A2)에 평행한 제1 주 연장 방향을 따라 연장되고;
상기 폐쇄부(210)는 상기 제1 축(A1)에 평행한 제2 주 연장 방향을 따라 연장되며, 특히 상기 제2 축(A2)에 평행한 연장부는 상기 제1 축(A1)에 평행한 연장부보다 큰 것을 특징으로 하는, 연결 밸브.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(100)은 외측부 상에, 특히 상기 관통로(110)의 영역 내에 냉각 리브를 갖는 것을 특징으로 하는, 연결 밸브.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 액추에이터(400)가 제공되며, 상기 제1 축(A1)을 따라 상기 샤프트(220)를 변위시킬 수 있도록 작동 요소가 상기 샤프트에 연결되는 것을 특징으로 하는, 연결 밸브.
배기 가스 터보차저용 멀티 플로우 터빈으로서,
분리 벽(530)에 의해 서로로부터 분리되는 제1 볼류트(510) 및 제2 볼류트(520)를 갖는 터빈 하우징(500)을 포함하며,
연결 개구(532)가 상기 분리 벽(530) 내에 제공되고, 상기 제1 볼류트(510) 및 상기 제2 볼류트(520)의 대응하는 흐름 채널이 상기 연결 개구를 통해 서로 연결되며,
상기 멀티 플로우 터빈은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 연결 밸브(10)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티 플로우 터빈.
제10항에 있어서, 상기 연결 밸브(10)는, 상기 밸브 본체(200)의 상기 폐쇄부(210)가 개방 및 폐쇄 동안에 상기 연결 개구(532)의 영역에서 상기 배기 가스의 흐름 방향에 대략 수직으로 이동하는 방식으로 상기 터빈 하우징(500)에 결합되는 것을 특징으로 하는, 멀티 플로우 터빈.
제10항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 축(A2)에 대략 평행하게 배열된 제1 홈(534)은 상기 연결 개구(532)의 제1 벽 내에 제공되고, 상기 폐쇄부(210)의 측면에 따라 구성되며, 상기 연결 밸브(10)의 폐쇄 위치에서 상기 폐쇄부(210)의 에지 영역을 수용하는 것을 특징으로 하는, 멀티 플로우 터빈.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 서로 대향하여 위치하는 상기 연결 개구(532)의 제2 및 제3 벽은 상기 제1 축(A1)에 대략 평행하게 배열되고 제2 및 제3 홈(536, 538)을 가지며, 상기 폐쇄부(210)의 둥근 에지(212, 214)는 상기 제2 및 제3 홈(536, 538) 내로 안내되는 것을 특징으로 하는, 멀티 플로우 터빈.
제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐쇄부(210)를 갖는 상기 밸브 본체(200)는 무단으로 변위될 수 있고, 이는 상기 연결 개구(532)의 무단 개방 및/또는 무단 폐쇄가 용이하게 되는 것 의미하는 것을 특징으로 하는, 멀티 플로우 터빈.
제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 멀티 플로우 터빈을 포함하는, 배기 가스 터보차저.