KR20190026802A - 2단 터보차저 시스템의 2개의 터빈 하우징용의 접속장치 - Google Patents

2단 터보차저 시스템의 2개의 터빈 하우징용의 접속장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 제1 터빈 하우징 상의 제1 플랜지의 영역 내에 배치되는 포켓 및 제2 터빈 하우징 상의 제2 플랜지의 영역 내에 배치되고 포켓 내에 삽입될 수 있는 돌출부를 특징으로 하는 2단 터보차저 시스템의 제2 터빈 하우징의 배기 가스 유입구와 제1 터빈 하우징의 배기 가스 유출구를 접속하기 위한 장치에 관한 것이다. 돌출부는, 돌출부가 포켓 내에 삽입된 후, 제1 플랜지와 제2 플랜지 간의 플러시 접속을 확립하기 위해 제1 및 제2 터빈 하우징이 서로에 대하여 경사질 수 있도록 설계된다.

Description

2단 터보차저 시스템의 2개의 터빈 하우징용의 접속장치
본 발명은 2개의 터빈 하우징용의 접속장치, 2단 터보차저 시스템, 및 2단 터보차저 시스템의 조립방법에 관한 것이다.
장래의 연소 엔진을 위한 기본적인 개발 목표는 더욱 개선된 충전 시스템을 필요로 한다. 이러한 터보차저 시스템의 설계는 한편으로는 엔진의 출력 정격(power rating)과 다른 한편으로는 과도 응답 및 토크 출력 대역의 관점에서 상반하는 목표를 초래한다. 높은 출력 정격은 비교적 큰 배기 가스 터보차저를 필요로 한다. 그러나, 낮은 엔진 속도에서도 매우 높은 과급 압력에 대한 요구는 터보차저가 훨씬 더 작게 만들어져야 할 필요가 있다는 것을 의미한다. 두 가지의 조합이 이상적일 것이다.
이러한 상반문제를 해결하기 위해서 조절형 2단 터보차징 시스템(regulated two-stage turbocharging system)이 개발되고 있다. 이러한 종류의 시스템은 각 엔진 동작점에 대해 시스템의 터빈측 및 압축기측의 연속 가변 적응을 가능하게 한다. 조절형 2단 터보차저 시스템은 바이패스 조절을 이용하는 직렬로 접속된 상이한 크기의 2개의 터보 차저로 이루어진다. 실린더로부터 나오는 배기 가스 질량 흐름은 먼저 배기 매니폴드에 도달한다. 여기서, 고압 터빈(HP)을 사용하여 배기 질량 흐름 전체를 팽창시키거나, 또는 질량 흐름 중 일부를 바이패스를 통해 저압 터빈(LP)으로 재유도하는 것이 가능하다. 다음에, 배기 질량 흐름 전체는 저압 터빈(LP)에 의해 다시 사용된다. 신선한 공기 흐름 전체는 초기에는 저압 스테이지에 의해 압축된다. 그 후, 고압 스테이지에서 추가 압축이 일어난다. 따라서, 조절형 2단 터보차징은 터빈 및 압축기측에서 운전중인 엔진의 요구조건에 연속적으로 적응하는 것을 가능하게 한다.
내연 기관을 둘러싸는 영역 내의 공간 부족의 결과로서, 이러한 종류의 터보차징 시스템은 가능하면 작게 설계될 필요가 있다. 이를 달성하기 위해서, 2개의 터빈 하우징이 함께 직접 연결되어야 한다. 양쪽의 2개의 터빈 하우징뿐만 아니라 2개의 압축기 하우징도 서로 유체 접속되어야 하므로, 이것은 조립 중에 문제를 초래할 가능성이 있다. 또한, 2개의 하우징을 서로에 대해 정확하게 위치시키고 이들을 유체 기밀한 방식으로 함께 연결하는 것은 어렵다.
따라서, 본 발명의 목적은 간단한 조립을 가능하게 함과 동시에, 터빈 하우징의 정밀한 위치 설정 및 유체 기밀한 연결을 가능하게 하는, 2개의 터빈 하우징용의 접속장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 청구항 제1항에 따른 제2 터빈 하우징의 배기 가스 유입구와 제1 터빈 하우징의 배기 가스 유출구를 접속하는 장치, 청구항 제6항에 따른 2단 터보차저 시스템, 및 청구항 제14항에 따른 2단 터보차저 시스템을 조립하는 방법에 관한 것이다.
2단 터보차저 시스템의 제2 터빈 하우징의 배기 가스 유입구와 제1 터빈 하우징의 배기 가스 유출구를 접속하기 위한 본 발명에 따른 장치는, 제1 터빈 하우징 상의 제1 플랜지의 영역 내에 배치되는 포켓, 및 제2 터빈 하우징 상의 제2 플랜지의 영역 내에 배치되고 포켓 내에 삽입될 수 있는 돌출부를 특징으로 한다. 돌출부는, 돌출부가 포켓 내에 삽입된 후, 제1 플랜지와 제2 플랜지 간의 플러시 접속(flush connection)을 확립하기 위해 제1 및 제2 터빈 하우징이 서로에 대하여 경사질 수 있도록 설계된다. 이 장치의 하나의 이점은 2개의 터보차저 조립체가 서로 별개로 조립되고 교정될 수 있다는 것이다. 경사 이동의 결과로서, 상당한 압력이 2개의 터빈 하우징 간의 시일(seal)에 대하여 간단한 방법으로 가해질 수 있다. 따라서, 누출의 위험이 감소된다. 실시형태에서, 이 장치는 조립 중에 단일 동작을 통해 터빈 하우징 간의 접속뿐만 아니라 2개의 압축기 하우징 간의 접속을 달성하는 것을 가능하게 한다.
실시형태에서, 포켓은 제1 플랜지로부터 연장되는 제1 터빈 하우징의 벽 내에 배치될 수 있다.
지금까지 설명된 모든 실시형태와 조합될 수 있는 실시형태에서, 돌출부는, 제2 터빈 하우징의 외벽으로부터 직선 방향으로 연장되고 제2 플랜지에 대한 접속 영역이 놓이는 평면에 대략 평행하게 진행하는 스트립의 형태로 설계될 수 있다.
지금까지 설명된 모든 실시형태와 조합될 수 있는 실시형태에서, 돌출부는, 제1 플랜지 상의 접속 영역에 대향하여 배치되고 챔퍼를 특징으로 하는 하측면을 가질 수 있다. 챔퍼는 2° 내지 7°, 특히 4° 내지 5°의 챔퍼 각도를 가질 수 있다.
지금까지 설명된 모든 실시형태와 조합될 수 있는 실시형태에서, 적어도 하나의 접속 수단이 제2 터빈 하우징을 제1 터빈 하우징에 부착하기 위해 제공될 수 있다.
지금까지 설명된 모든 실시형태와 조합될 수 있는 실시형태에서, 시일이 제1 플랜지와 제2 플랜지 사이에 배치될 수 있다. 경사 동작을 통해, 제1 및 제2 플랜지의 양쪽의 접속 영역은 상당한 힘으로 함께 가압된다. 이 과정에서, 시일은 2개의 접속 영역 사이에서 압축된다. 따라서, 누출의 위험이 감소된다.
또한, 지금까지 설명된 모든 실시형태와 조합될 수 있는 실시형태에서, 적어도 하나의 위치 결정 핀이 조립 중에 제1 터빈 하우징에 대한 제2 터빈 하우징의 위치를 확립하기 위해 제공될 수 있다. 위치 결정 핀은 제1 플랜지의 접속 영역 내에 배치될 수 있고, 제1 및 제2 터빈 하우징을 서로에 대하여 위치시키기 위해 돌출부와 상호 작용할 수 있다.
본 발명은 제1 터빈 하우징을 구비한 제1 배기 가스 터보차저 및 제2 터빈 하우징을 구비한 제2 배기 가스 터보차저를 갖는 2단 터보차저 시스템을 더 포함한다. 제1 터빈 하우징은, 제1 터빈 하우징 상의 제1 플랜지의 영역 내에 배치되는 포켓을 특징으로 하고, 여기에 제2 터빈 하우징 상의 제2 플랜지의 영역 내에 배치되는 돌출부가 돌출한다. 제1 및 제2 터빈 하우징 간의 접속과 관련하여, 돌출부는, 돌출부가 포켓 내에 삽입된 후, 제1 플랜지와 제2 플랜지 간의 플러시 접속을 확립하기 위해 제1 및 제2 터빈 하우징이 서로에 대하여 경사질 수 있도록 설계된다.
2단 터보차저 시스템의 실시형태에서, 포켓은 제1 플랜지로부터 연장되는 제1 터빈 하우징의 벽 내에 배치될 수 있다.
지금까지 설명된 모든 실시형태와 조합될 수 있는 2단 터보차서 시스템의 실시형태에서, 돌출부는, 제2 터빈 하우징의 외벽으로부터 직선 방향으로 연장되고 제2 플랜지에 대한 접속 영역이 놓이는 평면에 대략 평행하게 진행하는 스트립의 형태로 설계될 수 있다.
지금까지 설명된 모든 실시형태와 조합될 수 있는 2단 터보차저 시스템의 실시형태에서, 돌출부는, 제1 플랜지 상의 접속 영역에 대향하여 배치되고 챔퍼를 특징으로 하는 하측면을 가질 수 있다. 챔퍼는 2° 내지 7°, 특히 4° 내지 5°의 챔퍼 각도를 가질 수 있다.
지금까지 설명된 모든 실시형태와 조합될 수 있는 2단 터보차저 시스템의 실시형태에서, 적어도 하나의 접속 수단이 제2 터빈 하우징을 제1 터빈 하우징에 부착하기 위해 제공될 수 있다.
지금까지 설명된 모든 실시형태와 조합될 수 있는 2단 터보차저 시스템의 실시형태에서, 시일은 제1 플랜지와 제2 플랜지 사이에 배치될 수 있다.
또한, 지금까지 설명된 모든 실시형태와 조합될 수 있는 2단 터보차저 시스템의 실시형태에서, 적어도 하나의 위치 결정 핀이 조립 중에 제1 터빈 하우징에 대한 제2 터빈 하우징의 위치를 확립하기 위해 제공될 수 있다. 위치 결정 핀은 제1 플랜지의 접속 영역 내에 배치될 수 있고, 제1 및 제2 터빈 하우징을 서로에 대하여 위치시키기 위해 돌출부와 상호 작용할 수 있다.
지금까지 설명된 모든 실시형태와 조합될 수 있는 2단 터보차저 시스템의 실시형태에서, 2단 터보차저 시스템은 압축기 유입구를 갖는 제1 압축기 하우징 및 압축기 유출구를 갖는 제2 압축기 하우징을 또한 특징으로 할 수 있고, 이에 따라 압축기 유입구 및 압축기 유출구는 플러그 접속부를 통해 서로 접속 가능하다. 플러그 접속부는 튜브 형상을 갖고 강성의 중앙 튜브뿐만 아니라 가요성의 외부 케이싱을 특징으로 하도록 설계될 수 있다. 튜브 형상의 플러그 커넥터의 각 단부에는 실링 비드(sealing bead)가 있을 수 있다. 탄성의 외부 케이싱은 공차(tolerance)를 보상할 수 있는 이점을 갖는다. 한편, 그것은 2개의 압축기 하우징 간의 접속을 실링하는 것을 돕는다. 플러그 접속부가 어떻게 구성되는지(강성의 중앙 튜브 및 가요성의 외부 케이싱)에 따라, 플러그 접속부를 10°의 각도로 회전시키는 것은 (압축기) 하우징을 서로 접속하는 역할을 할 수 있다. 이것은 2개의 터보차저 조립체가 서로에 대해 어떻게 위치되는지에 관한 설계의 유연성을 증가시킨다. 또한, 플러그 접속부는 2개의 터보차저 조립체가 단일 조립 단계에서 접속될 수 있게 하며, 그 동안 적절하게 기밀한 유체 접속이 양쪽의 터빈 하우징 및 양쪽의 압축기 하우징 간에 동시에 이루어진다.
본 발명은 제1 터빈 하우징을 구비한 제1 배기 가스 터보차저 및 제2 터빈 하우징을 구비한 제2 배기 가스 터보차저를 갖는 2단 터보 차저 시스템을 조립하는 방법을 더 포함하며, 상기 방법은 다음의 단계, 즉 제2 터빈 하우징 상의 돌출부를 제1 터빈 하우징 상의 포켓 내에 삽입하는 단계; 제1 터빈 하우징 상의 제1 플랜지가 제2 터빈 하우징 상의 제2 플랜지에 대하여 동일면에 배치되도록 제1 터빈 하우징 및 제2 터빈 하우징을 서로에 대하여 경사지게 하는 단계; 및 제1 터빈 하우징을 제2 터빈 하우징에 부착하는 단계를 포함한다.
실시형태에서, 상기 방법은 돌출부의 포켓 내로의 삽입 중에 플러그 접속부를 통해 2단 터보차저 시스템의 제2 압축기의 압축기 유출구와 2단 터보차저 시스템의 제1 압축기의 압축기 유입구를 접속하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 추가 상세 및 특징은 다음과 같이 도면을 참조하여 설명된다.
도 1은 본 발명의 2단 터보차저 시스템의 제1 실시형태의 섹션의 제1 상세를 나타낸다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 본 발명의 2단 터보차저 시스템의 섹션의 제2 상세를 나타낸다.
도 3은 일 실시형태에 따른 2개의 터빈 하우징을 접속하기 위한 본 발명의 장치의 3개의 단면도를 나타낸다.
대응하는 2단 터보차저 시스템의 2개의 터빈 하우징을 접속하기 위한 본 발명의 장치의 실시형태가 다음과 같이 도면을 참조하여 설명될 것이다. 다음의 상세 및 이점 모두는 접속 장치뿐만 아니라 대응하는 장치를 갖는 2단 터보차저 시스템에도 적용된다. 2단 터보차저 시스템을 조립하는 방법이 또한 설명될 것이다.
도 1 및 도 2는 각각 2단 터보차저 시스템(10)의 섹션의 상세를 나타내고 있다. 2단 터보차저 시스템(10)은, 터빈 및 압축기를 각각 갖는 제1 배기 가스 터보차저(100) 및 제2 배기 가스 터보차저(200)를 포함한다. 터보차저 시스템(10)은 제1 터빈 하우징(110) 및 제2 터빈 하우징(210)뿐만 아니라 제1 압축기 하우징(300) 및 제2 압축기 하우징(400)을 갖는다. 도 1에 나타낸 2개의 터빈 하우징(110, 210)은 아직 서로 접속되어 있지 않다. 도 2에는, 2개의 터빈 하우징(110, 220)이 2단 터보차저 시스템(10) 내의 제2 터빈 하우징(210)의 배기 가스 유입구(212)와 제1 터빈 하우징(110)의 배기 가스 유출구(112)를 접속하는 본 발명의 장치를 통해 접속되어 있는 것이 나타나 있다. 도 3에는 접속 장치의 3개의 확대 단면도가 있고, 이에 따라 제1 및 제2 터빈 하우징(110, 210)을 함께 접속하기 위한 프로세스가 시계열로 나타나 있다.
접속 장치는 제1 터빈 하우징(110)의 제1 플랜지(120)의 영역 내에 배치되는 포켓(130)뿐만 아니라, 제2 터빈 하우징(210)의 제2 플랜지(220)의 영역 내에 배치되는 돌출부(230)를 특징으로 한다. 돌출부(230)는 2개의 터빈 하우징(110, 210)을 접속하기 위해 포켓(130)내에 삽입된다. 돌출부(230)는, 돌출부(230)가 포켓(130) 내에 삽입 된 후, 제1 플랜지(120)와 제2 플랜지(220) 간의 플러시 접속을 확립하기 위해 제1 및 제2 터빈 하우징(110, 210)이 서로에 대하여 경사질 수 있도록 설계된다. 이것은 도 1과 도 2를 비교함으로써 분명해진다: 제1 터빈 하우징(110)의 제1 플랜지(120)와 제2 터빈 하우징(210)의 제2 플랜지(220) 간의 갭이 도 1의 우하단에 존재한다. 도 2에서, 제1 플랜지(120) 및 제2 플랜지(220)는 서로에 대하여 동일면에 위치하고, 제1 및 제2 터빈 하우징(110, 210) 간에 유체 기밀한 접속을 제공한다. 접속 과정 중에, 예를 들어 2단 터보차저 시스템(10)의 최종 조립 중에 2개의 접속 장치 구성요소 - 포켓(130) 및 돌출부(230) -의 서로에 대한 이동이 도 3에 나타나 있다. 또한, 돌출부(230)가 포켓(130) 내에 삽입된 다음에 어떻게 경사지는지가 도 3으로부터 분명히 나타난다(중간 및 하부 도면). 이 장치의 하나의 이점은 2개의 터보차저 조립체가 함께 결합되기 전에 서로 별개로 조립되고 교정될 수 있다는 것이다. 접속 과정 중에 2개의 터빈 하우징(110, 210)의 서로에 대한 경사 이동의 결과로서, 상당한 압력이 2개의 터빈 하우징(110, 210) 사이, 또는 더욱 특히 제1 플랜지(120)와 제2 플랜지(220) 사이에 배치되는 시일(600)에 대하여 간단한 방법으로 가해질 수 있다. 시일(600)에 대한 상당한 압력은, 예를 들어 시일의 압축을 초래하며, 이는 0.1 내지 0.3mm의 두께 측정값의 감소를 초래할 수 있다. 그 결과, 2개의 터빈 하우징(110, 210) 간의 전이 영역에서 누출의 위험이 감소된다. 실시형태에서, 접속 장치는 조립 중에 단일 이동을 통해 터빈 하우징(110, 210) 간의 접속뿐만 아니라 2개의 압축기 하우징(300, 400) 간의 접속을 달성하는 것을 가능하게 한다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 포켓(130)은 제1 플랜지(120)로부터 연장되는 제1 터빈 하우징(110)의 벽 내에 배치될 수 있다. 포켓(130)은 직선 방향으로 진행하는 홈으로서 형성된다. 다시 말하면, 포켓(130)은 제1 플랜지(120)와 제1 플랜지(120)로부터 연장되는 벽 사이의 경계를 따라 진행하는 직선형 함몰부이다. 포켓(130)의 단면은 대략 직사각형 또는 U자형일 수 있다. 돌출부(230)는, 제2 터빈 하우징(210)의 외벽(214)으로부터 직선 방향으로 연장되고 제2 플랜지(220)에 대한 접속 영역(222)이 놓이는 평면에 대략 평행하게 진행하는 스트립의 형태로 설계된다(도 1 참조).
돌출부(230)는 제1 플랜지(120) 상의 접속 영역(122)에 대향하여 배치되고(도 1 참조) 챔퍼(234)를 특징으로 하는 하측면(232)을 갖는다. 챔퍼(234)는 특히 도 3에서의 도면로부터 분명하다. 챔퍼(234)는, 예를 들어 2° 내지 7°, 특히 4° 내지 5°의 챔퍼 각도를 가질 수 있다. 다시 말하면, 스트립으로서 형성된 돌출부(230)는, 적어도 어느 정도 제2 플랜지(220)의 접속 영역(222)과 정확히 평행하지 않지만, 오히려 적어도 어느 정도 약간 위쪽으로 경사지는 하측면(232)을 갖는다. 경사 각도는 전술한 챔퍼 각도에 대응한다.
제1 플랜지(120) 및 제2 플랜지(220)가 서로에 대하여 동일면에 놓이면, 적어도 하나의 접속 수단(700)이 제2 터빈 하우징(210)을 제1 터빈 하우징(110)에 부착하기 위해 제자리에 배치될 수 있다(도 2 참조). 실시형태에서, 예를 들어 2개의 접속 수단(700)이 배기 가스 유입구(212)의 대략 대향 측면 상에 배치되는 것으로 제공될 수 있다. 접속 수단(700)으로서 사용하기에 적합한 것은, 예를 들어 팽창 핀, 너트(도 2에 나타낸 바와 같이)를 갖는 고정 나사, 나사, 클램프, 브래킷 등이다.
전술한 바와 같이, 시일(600)은 제1 플랜지(120)와 제2 플랜지(220) 사이에 배치될 수 있다. 경사 동작을 통해, 제1 및 제2 플랜지(120, 220)의 양쪽의 접속 영역(122, 222)은 상당한 힘으로 함께 가압된다. 이 과정에서, 시일은 2개의 접속 영역(122, 222) 사이에서 압축된다. 이것은 도 3의 최하부에서의 도면으로부터 쉽게 분명해진다. 그 결과, 이 접속 영역 내의 배기 가스 누출의 위험이 더욱 감소된다.
또한, 2개의 터빈 하우징(110, 210)을 접속하기 위한 장치는 조립 중에 제1 터빈 하우징(110)에 대한 제2 터빈 하우징(210)의 위치를 확립하기 위해 적어도 하나의 위치 결정 핀(140)을 구비할 수 있다. 위치 결정 핀(140)은, 예를 들어 제1 플랜지(120)의 접속 영역(122) 내에 배치될 수 있고(도 1에 표시된 바와 같이), 제1 및 제2 터빈 하우징(110 내지 210)을 서로에 대하여 위치시키기 위해 돌출부(230)(예를 들어 돌출부(230) 내의 리세스)와 상호 작용할 수 있다.
제2 압축기 하우징(400)의 압축기 유출구(410)와 제1 압축기 하우징(300)의 압축기 유입구(310)의 결합이 다음과 같이 도 1 및 도 2를 참조하여 설명될 것이다. 압축기 유입구(310)는 소위 플러그 앤 시일(Plug&Seal) 접속 유닛을 사용하여 압축기 유출구(410)와 접속된다. 이것은 압축기 유입구(310)로부터 압축기 유출구(410)로 연장되는 튜브 형상의 플러그 커넥터(500)를 포함한다. 플러그 커넥터(500)는, 예를 들어 강성의 중앙 튜브 및 탄성의 외부 케이싱을 특징으로 한다. 또한, 실링 비드(510)가 플러그 커넥터(500)의 각 단부에 제공된다. 중앙 튜브는, 예를 들어 금속(바람직하게는 스테인리스강)으로부터 제조될 수 있다. 외부 케이싱은, 예를 들어 고무 코팅일 수 있다. 탄성의 외부 케이싱의 하나의 이점은, 고무 코팅이 가요성이고 조립 중에 압축될 수 있기 때문에, 공차를 보상하는 능력이다. 한편, 고무 코팅은 2개의 압축기 하우징(300, 400) 간의 접속을 실링하는 것을 돕는다. 2단 터보차저 시스템(10)에 대한 조립 절차 중에, 제2 압축기 하우징(400) 내의 접속 튜브(500)는, 예를 들어 미리 조립될(도 1 참조) 뿐만 아니라, 제1 압축기 하우징(300) 내에 적절한 각도로 삽입될 수 있다. 이렇게 하여, 2개의 하우징 사이에 갭이 잔류할 것이고(도 1 및 도 2 참조), 또한 이 갭은 2개의 터빈 하우징(110, 210)의 서로에 대한 경사 이동 후에도 여전히 존재한다. 도시된 실시예에서, 이 갭은 대략 4 내지 5mm 폭이다. 2단 터보차저 시스템(10)의 배치 및 설치된 위치에 따라, 갭은 더 크거나 더 작을 수 있다. 커넥터 플러그(500)의 길이뿐만 아니라 그의 구조(예를 들어, 2개의 터빈 하우징의 서로에 대한 관련 위치를 보상하기 위해 보다 큰 탄성)이 그에 따라 조정될 수 있다. 플러그 접속부(500)가 어떻게 구성되는지(강성의 중앙 튜브, 가요성의 외부 케이싱, 및 양 단부에서의 실링 비드(510))에 따라, 예를 들어 최대 10°의 회전 또는 각도가 압축기 하우징(300, 400)(또는 오히려 그 유입구(310) 및 유출구(410))을 서로 접속하는 역할을 할 수 있다. 회전은 이 문맥에서 압축기 유출구(410)의 중심 길이방향 축과 압축기 유입구(310)의 중심 길이방향 축 사이의 각도에 관련된다. 이것은 2개의 터보차저 조립체가 서로에 대해 어떻게 위치되는지에 관한 설계의 유연성을 증가시킨다. 또한, 플러그 접속부(500)는 2개의 터보차저 조립체가 단일 조립 단계에서 접속되는 것을 가능하게 하며, 그 동안 적절하게 기밀한 유체 접속이 양쪽의 터빈 하우징과 양쪽의 압축기 하우징 간에 동시에 이루어진다.
또한, 2단 터보차저 시스템을 조립하기 위한 방법이 다음과 같이 간략하게 논의될 것이다. 처음에, 2개의 터보차저 조립체는 서로 완전히 독립적으로 조립될 수 있다. 다음에, 제1 배기 가스 터보차저(100)는 제1 터빈 하우징(110)과 결합되고, 제2 배기 가스 터보차저(200)는 제2 터빈 하우징(210)과 결합됨으로써, 제2 터빈 하우징(210)의 돌출부(230)가 제1 터빈 하우징(110)의 포켓(130) 내에 삽입된다. 이 단계는 도 1, 및 도 3의 상부 및 중간 도면에서 분명하다. 다음에, 제1 터빈 하우징(110)은 제1 터빈 하우징(110)의 제1 플랜지(120)가 제2 터빈 하우징(210)의 제2 플랜지(220)에 대하여 동일면에 배치되도록 제2 터빈 하우징(210)에 대하여 경사진다(도 2 및 도 3에서의 하부 도면 참조). 마지막으로, 그 다음에 제1 터빈 하우징(110)은, 예를 들어 접속 수단(700)을 사용하여 제2 터빈 하우징(210)에 부착될 수 있다.
제2 터빈 하우징(210) 상의 돌출부(230)가 제1 터빈 하우징(110)의 포켓(130) 내에 삽입되어 있는 동안, 제1 압축기의 압축기 유입구(310)는 2단 터보차저 시스템(10)의 제2 압축기의 압축기 유출구(410)와 접속될 수 있다. 이것은, 예를 들어 플러그 커넥터(500)를 통해 이루어질 수 있다. 플러그 커넥터(500)는, 예를 들어 제2 압축기 하우징(400)의 압축기 유출구(410) 내에 미리 삽입될 수 있다. 그 결과, 다음에 2개의 압축기 하우징(300, 400)뿐만 아니라 2개의 터빈 하우징(110, 210)도 함께 결합될 수 있다. 이러한 접근은 조립을 단순화할 뿐만 아니라, 조립 시간을 현저하게 단축한다. 또한, 이에 따라 2개의 터보차저 조립체를 서로 별개로 완전히 조립하는 것이 가능하다.
본 발명이 상술되고 첨부된 특허 청구범위에 정의되어 있지만, 본 발명은 또한 이하의 실시형태에 따라 대안적으로 정의될 수 있음이 이해되어야 한다:
1. 2단 터보차저 시스템(10) 내의 제2 터빈 하우징(210)의 배기 가스 유입구(212)와 제1 터빈 하우징(110)의 배기 가스 유출구(112)를 접속하는 장치로서, 상기 2단 터보차저 시스템(10)은,
상기 제1 터빈 하우징(110) 상의 제1 플랜지(120) 영역 내에 배치되는 포켓(130), 및
상기 제2 터빈 하우징(210) 상의 제2 플랜지(220)의 영역 내에 배치되고 상기 포켓(130) 내에 삽입될 수 있는 돌출부(230)를 갖고, 상기 돌출부(230)는, 상기 돌출부(230)가 상기 제2 터빈 하우징(130) 내에 삽입된 후, 상기 제1 플랜지(120)와 상기 제2 플랜지(220) 간의 플러시 접속을 확립하기 위해 상기 제1 및 제2 터빈 하우징(110, 210)이 서로에 대하여 경사질 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 장치.
2. 상기 포켓(130)은 상기 제1 플랜지(120)로부터 연장되는 상기 제1 터빈 하우징(110)의 벽 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 실시형태 1에 따른 장치.
3. 상기 돌출부(230)는, 상기 제2 터빈 하우징(210)의 외벽(214)으로부터 직선 방향으로 연장되고 상기 제2 플랜지(220)에 대한 접속 영역(222)이 놓이는 평면에 대략 평행하게 진행하는 스트립의 형태로 설계되는 것을 특징으로 하는, 실시형태 1 또는 실시형태 2에 따른 장치.
4. 상기 돌출부(230)는, 상기 제1 플랜지(120) 상의 접속 영역(122)에 대향하여 배치되고 챔퍼(234)를 특징으로 하는 하측면(232)을 갖는 것을 특징으로 하는, 선행하는 실시형태 중 어느 하나에 따른 장치.
5. 상기 챔퍼(234)는 2° 내지 7°, 특히 4° 내지 5°의 챔퍼 각도를 갖는 것을 특징으로 하는, 실시형태 4에 따른 장치.
6. 적어도 하나의 접속 수단(700)이 상기 제2 터빈 하우징(210)을 상기 제1 터빈 하우징(110)에 부착하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, 선행하는 실시형태 중 어느 하나에 따른 장치.
7. 시일(600)이 상기 제1 플랜지(120)와 상기 제2 플랜지(220) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 선행하는 실시형태 중 어느 하나에 따른 장치.
8. 적어도 하나의 위치 결정 핀(140)이 조립 중에 상기 제1 터빈 하우징(110)에 대한 상기 제2 터빈 하우징(210)의 위치를 확립하기 위해 또한 제공되는 것을 특징으로 하는, 선행하는 실시형태 중 어느 하나에 따른 장치.
9. 상기 위치 결정 핀(140)은 상기 제1 플랜지(120)의 상기 접속 영역(122) 내에 배치되고, 상기 제1 및 제2 터빈 하우징(110, 210)을 서로에 대하여 위치시키기 위해 상기 돌출부(230)와 상호 작용하는 것을 특징으로 하는, 실시형태 8에 따른 장치.
10. 2단 터보차저 시스템(10)으로서,
제1 터빈 하우징(110)을 구비한 제1 배기 가스 터보차저(100), 및
제2 터빈 하우징(210)을 구비한 제2 배기 가스 터보차저(200)를 갖고,
상기 제1 터빈 하우징(110)은, 상기 제1 터빈 하우징(110) 상의 제1 플랜지(120)의 영역 내에 배치되는 포켓(130)을 특징으로 하고, 여기에 상기 제2 터빈 하우징(210) 상의 제2 플랜지(220)의 영역 내에 배치되는 돌출부(230)가 돌출하며, 상기 돌출부(230)는, 상기 제1 및 제2 터빈 하우징(110, 210)의 접속 중에, 상기 돌출부(230)가 상기 포켓(130) 내에 삽입된 후, 상기 제1 플랜지(120)와 상기 제2 플랜지(220) 간의 플러시 접속을 확립하기 위해 상기 제1 및 제2 터빈 하우징(110, 210)이 서로에 대하여 경사질 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 2단 터보차저 시스템.
11. 상기 포켓(130)은 상기 제1 플랜지(120)로부터 연장되는 상기 제1 터빈 하우징(110)의 벽 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 실시형태 10에 따른 2단 터보차저 시스템.
12. 상기 돌출부(230)는, 상기 제2 터빈 하우징(210)의 외벽(214)으로부터 직선 방향으로 연장되고 상기 제2 플랜지(220)에 대한 접속 영역(222)이 놓이는 평면에 대략 평행하게 진행하는 스트립의 형태로 설계되는 것을 특징으로 하는, 실시형태 10 또는 실시형태 11에 따른 2단 터보차저 시스템.
13. 상기 돌출부(230)는, 상기 제1 플랜지(120) 상의 접속 영역(122)에 대향하여 배치되고 챔퍼(234)를 특징으로 하는 하측면(232)을 갖는 것을 특징으로 하는, 실시형태 10 내지 12 중 어느 하나에 따른 2단 터보차저 시스템.
14. 상기 챔퍼(234)는 2° 내지 7°, 특히 4° 내지 5°의 챔퍼 각도를 갖는 것을 특징으로 하는, 실시형태 13에 따른 2단 터보차저 시스템.
15. 적어도 하나의 접속 수단(700)이 상기 제2 터빈 하우징(210)을 상기 제1 터빈 하우징(110)에 부착하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, 실시형태 10 내지 14 중 어느 하나에 따른 2단 터보차저 시스템.
16. 시일(600)이 상기 제1 플랜지(120)와 상기 제2 플랜지(220) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 실시형태 10 내지 15 중 어느 하나에 따른 2단 터보차저 시스템.
17. 적어도 하나의 위치 결정 핀(140)이 조립 중에 상기 제1 터빈 하우징(110)에 대한 상기 제2 터빈 하우징(210)의 위치를 확립하기 위해 또한 제공되는 것을 특징으로 하는, 실시형태 10 내지 16 중 어느 하나에 따른 2단 터보차저 시스템.
18. 상기 위치 결정 핀(140)은 상기 제1 플랜지(120)의 상기 접속 영역(122) 내에 배치되고, 상기 제1 및 제2 터빈 하우징(110, 210)을 서로에 대하여 위치시키기 위해 상기 돌출부(230)와 상호 작용하는 것을 특징으로 하는, 실시형태 17에 따른 2단 터보차저 시스템.
19. 상기 2단 터보차저 시스템(10)은 압축기 유입구(310)를 갖는 제1 압축기 하우징(300) 및 압축기 유출구(410)를 갖는 제2 압축기 하우징(400)을 또한 특징으로 하고, 상기 압축기 유출구(410) 및 상기 압축기 유입구(310)는 플러그 접속부(500)를 통해 서로 접속 가능한 것을 특징으로 하는, 실시형태 10 내지 18 중 어느 하나에 따른 2단 터보차저 시스템.
20. 상기 플러그 접속부(500)는, 튜브 형상을 갖고 강성의 중앙 튜브뿐만 아니라 가요성의 외부 케이싱을 특징으로 하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 실시형태 19에 따른 2단 터보차저 시스템.
21. 상기 튜브 형상의 플러그 접속부(500)의 각 단부에는 실링 비드(510)가 있는 것을 특징으로 하는, 실시형태 20에 따른 2단 터보차저 시스템.
22. 제1 터빈 하우징(110)을 특징으로 하는 제1 배기 가스 터보차저(100), 및
제2 터빈 하우징(210)을 특징으로 하는 제2 배기 가스 터보차저(200)를 갖는 2단 터보차저 시스템을 조립하기 위한 방법으로서,
상기 제2 터빈 하우징(210) 상의 돌출부(230)를 상기 제1 터빈 하우징(110) 내의 포켓(130) 내에 삽입하는 단계;
상기 제1 터빈 하우징(110)의 제1 플랜지(120)가 상기 제2 터빈 하우징(210)의 제2 플랜지(220)에 대하여 동일 면에 배치되도록 상기 제1 터빈 하우징(110) 및 상기 제2 터빈 하우징(210)을 서로에 대하여 경사지게 하는 단계; 및
상기 제1 터빈 하우징(110)을 상기 제2 터빈 하우징(210)에 부착하는 단계를 포함하는, 방법.
23. 상기 돌출부(230)의 상기 포켓(130) 내로의 삽입 중에 플러그 접속부(500)를 통해 상기 2단 터보차저 시스템의 제2 압축기의 압축기 유출구(410)와 상기 2단 터보차저 시스템의 제1 압축기의 압축기 유입구(310)를 접속하는 단계를 더 포함하는, 실시형태 22에 따른 방법.

Claims (15)

  1. 2단 터보차저 시스템(10) 내의 제2 터빈 하우징(210)의 배기 가스 유입구(212)와 제1 터빈 하우징(110)의 배기 가스 유출구(112)를 접속하는 장치로서, 상기 2단 터보차저 시스템(10)은, 상기 제1 터빈 하우징(110) 상의 제1 플랜지(120)의 영역 내에 배치되는 포켓(130), 및
    상기 제2 터빈 하우징(210) 상의 제2 플랜지(220)의 영역 내에 배치되고 상기 포켓(130) 내에 삽입될 수 있는 돌출부(230)를 갖고, 상기 돌출부(230)는, 상기 돌출부(230)가 상기 제2 터빈 하우징(130) 내에 삽입된 후, 상기 제1 플랜지(120)와 상기 제2 플랜지(220) 간의 플러시 접속을 확립하기 위해 상기 제1 및 제2 터빈 하우징(110, 210)이 서로에 대하여 경사질 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 돌출부(230)는, 상기 제2 터빈 하우징(210)의 외벽(214)으로부터 직선 방향으로 연장되고 상기 제2 플랜지(220)에 대한 접속 영역(222)이 놓이는 평면에 대략 평행하게 진행하는 스트립의 형태로 설계되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌출부(230)는, 상기 제1 플랜지(120) 상의 접속 영역(122)에 대향하여 배치되고 챔퍼(234)를 특징으로 하는 하측면(232)을 갖고; 특히 상기 챔퍼(234)는 2° 내지 7°, 특히 4° 내지 5°의 챔퍼 각도를 갖는 것을 특징으로 하는, 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 접속 수단(700)이 상기 제2 터빈 하우징(210)을 상기 제1 터빈 하우징(110)에 부착하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 위치 결정 핀(140)이 조립 중에 상기 제1 터빈 하우징(110)에 대한 상기 제2 터빈 하우징(210)의 위치를 확립하기 위해 또한 제공되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  6. 2단 터보차저 시스템(10)으로서,
    제1 터빈 하우징(110)을 구비한 제1 배기 가스 터보차저(100), 및
    제2 터빈 하우징(210)을 구비한 제2 배기 가스 터보차저(200)를 갖고,
    상기 제1 터빈 하우징(110)은, 상기 제1 터빈 하우징(110) 상의 제1 플랜지(120)의 영역 내에 배치되는 포켓(130)을 특징으로 하고, 여기에 상기 제2 터빈 하우징(210) 상의 제2 플랜지(220)의 영역 내에 배치되는 돌출부(230)가 돌출하며, 상기 제1 및 제2 터빈 하우징(110, 210)의 접속 중에, 상기 돌출부(230)는, 상기 돌출부(230)가 상기 포켓(130) 내에 삽입된 후, 상기 제1 플랜지(120)와 상기 제2 플랜지(220) 간의 플러시 접속을 확립하기 위해 상기 제1 및 제2 터빈 하우징(110, 210)이 서로에 대하여 경사질 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 2단 터보차저 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 돌출부(230)는, 상기 제2 터빈 하우징(210)의 외벽(214)으로부터 직선 방향으로 연장되고 상기 제2 플랜지(220)에 대한 접속 영역(222)이 놓이는 평면에 대략 평행하게 진행하는 스트립의 형태로 설계되는 것을 특징으로 하는, 2단 터보차저 시스템.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 돌출부(230)는, 상기 제1 플랜지(120) 상의 접속 영역(122)에 대향하여 배치되고 챔퍼(234)를 특징으로 하는 하측면(232)을 갖고; 특히 상기 챔퍼(234)는 2° 내지 7°, 특히 4° 내지 5°의 챔퍼 각도를 갖는 것을 특징으로 하는, 2단 터보차저 시스템.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 접속 수단(700)이 상기 제2 터빈 하우징(210)을 상기 제1 터빈 하우징(110)에 부착하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, 2단 터보차저 시스템.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 시일(600)이 상기 제1 플랜지(120)와 상기 제2 플랜지(220) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 2단 터보차저 시스템.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 위치 결정 핀(140)이 조립 중에 상기 제1 터빈 하우징(110)에 대한 상기 제2 터빈 하우징(210)의 위치를 확립하기 위해 또한 제공되고, 특히 상기 위치 결정 핀(140)은 상기 제1 플랜지(120)의 상기 접속 영역(122) 내에 배치되고, 상기 제1 및 제2 터빈 하우징(110, 210)을 서로에 대하여 위치시키기 위해 상기 돌출부(230)와 상호 작용하는 것을 특징으로 하는, 2단 터보차저 시스템.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2단 터보차저 시스템(10)은 압축기 유입구(310)를 갖는 제1 압축기 하우징(300) 및 압축기 유출구(410)를 갖는 제2 압축기 하우징(400)을 또한 특징으로 하고, 상기 압축기 유출구(410) 및 상기 압축기 유입구(310)는 플러그 접속부(500)를 통해 서로 접속 가능한 것을 특징으로 하는, 2단 터보차저 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 플러그 커넥터 (500)는, 튜브 형상을 갖고 강성의 중앙 튜브뿐만 아니라 가요성의 외부 케이싱을 특징으로 하도록 설계되고, 상기 플러그 커넥터(500)의 각 단부에는 실링 비드(510)가 있는 것을 특징으로 하는, 2단 터보차저 시스템.
  14. 제1 터빈 하우징(110)을 특징으로 하는 제1 배기 가스 터보차저(100), 및
    제2 터빈 하우징(210)을 특징으로 하는 제2 배기 가스 터보차저(200)를 갖는 2단 터보차저 시스템(10)을 조립하기 위한 방법으로서,
    상기 제2 터빈 하우징(210) 상의 돌출부(230)를 상기 제1 터빈 하우징(110) 내의 포켓(130) 내에 삽입하는 단계;
    상기 제1 터빈 하우징(110)의 제1 플랜지(120)가 상기 제2 터빈 하우징(210)의 제2 플랜지(220)에 대하여 동일 면에 배치되도록 상기 제1 터빈 하우징(110) 및 상기 제2 터빈 하우징(210)을 서로에 대하여 경사지게 하는 단계; 및
    상기 제1 터빈 하우징(110)을 상기 제2 터빈 하우징(210)에 부착하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 돌출부(230)의 상기 포켓(130) 내로의 삽입 중에 플러그 접속부(500)를 통해 상기 2단 터보차저 시스템(10)의 제2 압축기의 압축기 유출구(410)와 상기 2단 터보차저 시스템(10)의 제1 압축기의 압축기 유입구(310)를 접속하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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