KR20190027334A

KR20190027334A - 터보차저의 축류 터빈 및 터보차저

Info

Publication number: KR20190027334A
Application number: KR1020180106031A
Authority: KR
Inventors: 오스발트 뢰블라인
Original assignee: 만 에너지 솔루션즈 에스이
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2018-09-05
Publication date: 2019-03-14
Also published as: CH714153A2; CH714153B1; DE102017120543A1; CN109458234A; JP2019044775A

Abstract

본 발명에 따른 매체 팽창용 터보차저의 축류 터빈(10)은, 터빈 유출 하우징(12)과, 터빈 로터(15)와, 팽창 대상 매체의 흐름 방향에서 보아 터빈 로터(15)의 하류측에 배치된 디퓨저(17)로서, 내부 디퓨저(19)와 외부 디퓨저(18)를 포함하는 것인 디퓨저(17)를 포함한다. 상기 외부 디퓨저(18)는 터빈 유출 하우징(12)과 일체를 이루는 부분이다. 상기 내부 디퓨저(19)는 별개의 어셈블리로서 구현되며, 베어링 하우징(20)에 또는 터빈 유출 하우징(12)에 나사 결합되거나 또는 탈착 가능하게 연결된다.

Description

터보차저의 축류 터빈 및 터보차저{AXIAL TURBINE OF A TURBOCHARGER AND TURBOCHARGER}

본 발명은 터보차저의 축류 터빈 및 터보차저에 관한 것이다.

터보차저는 제1 매체를 팽창시키기 위한 터빈과, 제2 매체를 압축시키기 위한 압축기를 포함한다. 터보차저의 터빈은 터빈 하우징과 터빈 로터를 포함한다. 터보차저의 압축기는 압축기 하우징과 압축기 로터를 포함한다. 터빈 로터와 압축기 로터는, 터보차저의 베어링 하우징에 회전 가능하게 장착된 샤프트를 통해 서로 연결되어 있다. 터보차저의 베어링 하우징은 터빈 하우징에 그리고 압축기 하우징에도 또한 모두 연결되어 있다. 터보차저의 터빈은 축류 터빈 또는 반경류 터빈으로서 구현될 수 있다. 마찬가지로, 터보차저의 압축기는 축류 압축기 또는 반경류 압축기로서 구현될 수 있다.

본 발명은 축류 터빈으로서 구성된 터보차저의 터빈과 축류 터빈을 구비하는 터보차저에 관한 것이다.

터보차저의 터빈의 기본 구성은 DE 101 25 250 C5에 공지되어 있다. 축류 터빈은, 터빈 유입 하우징과 터빈 유출 하우징을 포함하는 터빈 하우징을 구비한다. 또한, 축류 터빈은 이동 블레이드를 구비하는 터빈 로터를 포함한다. 팽창 대상 매체의 흐름 방향에서 보아, 노즐 링으로서도 기술되어 있는 안내 장치가 터빈 로터의 상류측에 배치된다. 팽창 대상 매체의 흐름 방향에서 보아, 터빈 로터의 하류측에는, 내부 디퓨저와 외부 디퓨저를 포함하는 디퓨저가 배치된다.

축류 터빈의 디퓨저의 내부 디퓨저와 외부 디퓨저를 각각 별개의 구성요소 또는 어셈블리로서 구현하는 것과, 내부 디퓨저와 외부 디퓨저를 각각 터빈 하우징에 개별적으로 연결하는 것이 실무를 통해 알려져 있다. 이 때문에, 개별 어셈블리들은 용이하게 제조될 수 있지만 서로에 대해 공들여 연결될 필요가 있다.

게다가, 내부 디퓨저 및 외부 디퓨저를 터빈 하우징과 일체를 이루는 부분으로서 구현하는 것이, 실무를 통해 이미 알려져 있는 데, 이를 통해 어셈블리들이 그리고 이에 따라 어셈블리들 사이의 연결부 또는 계면의 수가 감소될 수 있지만, 내부 디퓨저 및 외부 디퓨저와 일체를 이루는 터빈 하우징은 제조하는 데 많은 비용이 든다.

이러한 점으로부터 시작하여, 본 발명은 신규 타입의 터보차저의 축류 터빈 및 터보차저의 창출이라고 하는 과제에 기초한 것이다. 이러한 과제는 청구항 1에 따른 축류 터빈에 의해 해결된다. 외부 디퓨저는 터빈 유출 하우징과 일체를 이루는 부분이다. 내부 디퓨저는 별개의 어셈블리로서 구현되며, 베어링 하우징에 또는 터빈 유출 하우징에 나사 결합된다.

본 발명에 따르면, 외부 디퓨저를 터빈 유출 하우징과 일체를 이루는 부분으로서 구현하지만, 바람직하게는 베어링 하우징에 나사 결합되는 별개의 어셈블리로서 내부 디퓨저를 구현하는 것이 제안된다. 이 때문에, 주조에 의해 터빈 유출 하우징을 간단하게 제조하는 것이 여전히 가능한 반면에, 다른 한편으로는 계면 및 연결부의 수가 감소된다.

여기서는, 별개의 어셈블리로서 구현된 내부 디퓨저가 베어링 하우징에 나사 결합되는 경우가 특히 바람직한데, 이에 따르면 축류 터빈의 터빈 로터에 대한 액세스를 가능하게 하기 위하여, 내부 디퓨저가 베어링 하우징과 함께 유닛으로서 분해될 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 터보차저가 청구항 2에 규정되어 있다.

본 발명의 더 바람직한 개선예는, 종속 청구항과 이하의 상세한 설명을 통해 확보된다. 도면을 통해 본 발명의 예시적인 실시형태를 보다 상세히 설명하지만, 이 도면에 제한되는 것은 아니다. 도면에서,
도 1은 본 발명에 따른 터보차저의 축류 터빈의 축방향 단면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 터보차저의 축류 터빈으로부터 발췌한 도면이다.

도 1의 축류 터빈(10)은 터빈 하우징(11)을 포함하는 데, 도 1에서는 터빈 하우징(11) 중에서 오로지 터빈 유출 하우징(12)만이 도시되어 있다. 터빈 하우징(11)의 터빈 유입 하우징은 도 1에 도시되어 있지 않지만, 도 1에서는 터빈 유출 하우징(12)의 우측에 있는, 터빈 유출 하우징(12)의 플랜지(13)에 인접해 있다.

도 1의 축류 터빈(10)은 또한, 이동 블레이드(14)가 마련되어 있는 터빈 로터(15)를 구비한다. 터빈 로터(15)의 이동 블레이드의 반경방향 외측에는 소위 슈라우드(16)가 뒤이어 마련된다.

팽창 대상 매체의 흐름 방향에서 보아, 도시 생략된 축류 터빈의 안내 장치가 터빈 로터(15)의 상류측에 배치된다.

팽창 대상 매체의 흐름 방향에서 보아, 외부 디퓨저(18) 및 내부 디퓨저(19)를 포함하는 디퓨저(17)가 터빈 로터(15)의 하류측에 뒤이어 마련된다.

도 1은 또한, 축류 터빈(10)을 포함하는 터보차저의 베어링 하우징(20)을 도시한다. 도시된 축류 터빈(10)의 터빈 로터(15)를 도시 생략된 터보차저의 압축기의 도시 생략된 압축기 로터에 연결하는, 도시 생략된 샤프트가, 베어링 하우징(20)에 장착된다. 베어링 하우징(20)에 있어서 터빈 로터(15)에 면하는 측에서는, 베어링 하우징의 경계가 플랜지(22)에 의해 정해진다.

본 발명에 따른 축류 터빈(10)의 경우에, 외부 디퓨저(18)는 터빈 유출 하우징(12)과 일체를 이루는 부분이다.

이와 대조적으로, 내부 디퓨저(19)는 별개의 어셈블리로서 구현되며, 도 1에서는 도시 생략된 나사 연결부를 통해 베어링 하우징(20)에 나사 결합된다. 여기서는, 추가적인 체결 수단, 예를 들어 형상 끼워맞춤 또는 억지 끼워맞춤 연결부가 또한 상기한 목적의 연결에 또한 적합한 것으로 언급된다.

따라서, 도 1은 내부 디퓨저(19)로서, 그 하류측의 플랜지(21)가 베어링 하우징(20)의 플랜지(22)에 맞닿아 놓이며, 이로써 내부 디퓨저(19)의 하류측 단부에 형성된 플랜지(21)가 베어링 하우징(20)의 플랜지(22)에 연결되는 것인 내부 디퓨저를 도시한다. 이러한 경우에, 내부 디퓨저(19)의 플랜지(21)는 베어링 하우징(20)의 플랜지(22)와 터빈 하우징(11)의 터빈 유출 하우징(12)의 플랜지(23) 사이에 클램핑된다.

도시된 예시적인 실시형태와는 대조적으로, 별개의 어셈블리로서 형성된 내부 디퓨저(19)를 터빈 유출 하우징(12)의 플랜지(23)에 체결하는 것도 또한 가능하다. 또한, 내부 디퓨저(19)는 하류측 단부에서 베어링 하우징(20)에, 특히 베어링 하우징의 베어링 하우징 커버에 연결될 수 있다.

그러나, 내부 디퓨저(19)를 베어링 하우징(20)과 함께 분해한 후에 축류 터빈(10)의 터빈 로터(15)에 대한 액세스를 가능하게 하기 위해서는, 하류측 플랜지(21)를 구비하는 베어링 하우징(20)에 내부 디퓨저(19)가 체결되는 도 1에 도시된 실시형태가 바람직하다.

본 발명에 따르면, 어셈블리의 수와 축류 터빈(10)의 어셈블리의 인터페이스 또는 연결부의 수가 감소될 수 있다. 디퓨저(17)의 외부 디퓨저(18)는 터빈 유출 하우징(12)과 일체를 이루는 부분이다. 단지 디퓨저(17)의 내부 디퓨저(19)만이 별개의 어셈블리로서 구성되며, 바람직하게는 나사 결합 또는 그 밖의 적절한 체결 수단에 의해 베어링 하우징(20)에 연결된다. 터빈 로터(15)가 베어링 하우징(20)에 장착되어 있는 상태에서, 터빈 유출 하우징(12)은 베어링 하우징(20) 및 내부 디퓨저로부터 분리될 수 있다. 대안적으로, 내부 디퓨저(19)가 장착되어 있고 터빈 로터(15)가 장착되어 있는 베어링 하우징(20)도 또한, 터빈 유출 하우징으로부터 분리될 수 있다. 베어링 하우징(20)을 분해하고 내부 디퓨저(17)를 분해한 후, 베어링 하우징(20)과 함께 분해될 수 있는 터빈 로터(15)에 쉽게 액세스 가능하다. 터빈 유출 하우징(12)은 용이하게 제조될 수 있다.

본 발명은 또한 상기한 축류 터빈(10)을 구비하는 터보차저에 관한 것이다. 이미 설명한 바와 같이, 터보차저는 축류 터빈(10) 이외에도 압축기를 포함한다. 축류 터빈(10)의 터빈 로터(15)는, 베어링 하우징(20)에 장착되어 있는 샤프트를 통하여, 도시 생략된 압축기의 압축기 로터에 연결되어 있다.

10 : 축류 터빈 11 : 터빈 하우징
12 : 터빈 유출 하우징 13 : 플랜지
14 : 이동 블레이드 15 : 터빈 로터
16 : 슈라우드 17 : 디퓨저
18 : 외부 디퓨저 19 : 내부 디퓨저
20 : 베어링 하우징 21 : 플랜지
22 : 플랜지 23 : 플랜지

Claims

매체 팽창용 터보차저의 축류 터빈(10)으로서,
터빈 유출 하우징(12)과,
터빈 로터(15)와,
팽창 대상 매체의 흐름 방향에서 보아 터빈 로터(15)의 하류측에 배치된 디퓨저(17)로서, 내부 디퓨저(19)와 외부 디퓨저(18)를 포함하는 것인 디퓨저(17)
를 포함하는 축류 터빈에 있어서,
상기 외부 디퓨저(18)는 터빈 유출 하우징(12)과 일체를 이루는 부분이고,
상기 내부 디퓨저(19)는 별개의 어셈블리로서 구현되며, 베어링 하우징(20)에 또는 터빈 유출 하우징(12)에 나사 결합되거나 또는 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 축류 터빈.
터보차저로서,
제1 매체를 팽창시키기 위한 터빈(10)으로서, 터빈 로터(15) 및 터빈 하우징(11)을 포함하는 것인 터빈(10)과,
상기 제1 매체의 팽창 중에 상기 터빈에서 추출된 에너지를 이용하여 제2 매체를 압축시키기 위한 압축기로서, 압축기 하우징과, 샤프트를 통해 상기 터빈 로터(15)에 연결된 압축기 로터를 포함하는 것인 압축기, 그리고
상기 터빈 로터(15)와 상기 압축기 로터를 연결하는 샤프트가 장착되는 베어링 하우징(20)
을 포함하는 터보차저에 있어서,
상기 터빈(10)은 제1항에 따른 축류 터빈인 것을 특징으로 하는 터보차저.
제2항에 있어서, 상기 내부 디퓨저(19)는 상기 베어링 하우징(20)에 나사 결합되거나 또는 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제3항에 있어서, 상기 내부 디퓨저(19)는 하류측 플랜지(21)에서 상기 베어링 하우징(20)의 플랜지(22)에 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제4항에 있어서, 상기 내부 디퓨저(19)의 하류측 플랜지(21)는 상기 베어링 하우징(20)의 플랜지(22)와 상기 터빈 유출 하우징(12)의 플랜지(23) 사이에 클램핑되는 것을 특징으로 하는 터보차저.