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Abgasturbogebläse für luftgekühlte Fahrzeugmotoren
Die Erfindung bezieht sich auf ein Abgasturbogebläse für luftgekühlte Fahrzeugmotoren.
Es sind'bereits Konstruktionen von Turbogebläsen bekannt, welche zur Luftkühlung von Fahrzeugverbrennungsmotoren dienen, doch sind die praktischen Ergebnisse bezüglich des vorausgesetzten Effektes im Betrieb und bezüglich ihrer Eignung zur Reihenfertigung bisher unbefriedigend gewesen. Es sind ferner verschiedene Bauarten von Turbogebläsen bekannt, welche auf der Kombination eines Radialzentrifugalverdichters mit einer Radialzentrifugalturbine beruhen, wobei diese Konstruktionen jedoch in ungeeigneter Weise diese zwei spezifisch sehr unterschiedlichen Elemente miteinander verknüpfen. Bei gegebenen Drehzahlen und Abmessungen des Verdichters, welche mit dem erforderlichen Druck und der geforderten Kühlluftmenge zusammenhängen, würde die radiale Zentrifugalturbine mit sehr schlechtem Nutzeffekt arbeiten.
Der Zentrifugalverdichter lässt keine Drehzahlerhöhung zu und wäre für die
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nicht ausführbar. Die Kombination einer Axial- turbine mit einem Axialverdichter bietet gleichfalls in bezug auf den Nutzeffekt keine besonders günstige Lösung. Das allgemeine Bestreben" beide Elemente so zu gestalten, dass ein besserer Wirkungsgrad konzentrischer Anordnung der Laufräder dadurch erzielt wird, dass der Axialverdichter am Schaufelumfang einen konzentrischen Turbinenschau. felkranz trägt, ist sowohl aus Ferti- gungsgründen, als auch in bezug auf Festigkeit und Abmessungen praktisch undurchführbar.
Ziel der Erfindung ist es, die aufgezeigten Mängel und Schwierigkeiten durch ein Abgasturbo- gebläse für luftgekühlte Fahrzeugmotoren zu bezeitigen, das aus einer Abgasturbine in Radialbau- art, die von aussen nach innen beaufschlagt wird und aus einem Axialverdichter besteht, deren Lauf- räder gemeinsam auf einem feststehenden Zapfen des Verdichtungsgehäuses gelagert sind.
Erreicht wird dies erfindungsgemässe dadurch, dass die Abgasturbine mit dem Aussendurchmesser ihres Eintritts-Ringkanales noch im Bereich des Innendurchmessers des axialen Strömungsring-
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desAxialverdichters radial durchsetzende Zuführungsrohre, an die Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist um die Nabe des Turbinenlaufrades, innerhalb eines Ab- gasaustrittsdifrusors, ein als Ejektor für die aus dem Diffusor ausströmenden Gase ausgebildeter Ringkanal angeordnet und das Turbinenlaufrad mit axialen Öffnungen zum Zuströmen von Kühlluft in diesen Ringkanal versehen.
Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal sind entlang dem inneren Umfang des Strömungs-Ring- kanales des Axialverdichters Luftdurdhtrittsschlitze angeordnet, die zu dem an der Rückseite des Turbinenlaufrades befindlichen Raum führen, der über die genannten Öffnungen mit dem Innenraum des Austrittsdiffusors der Abgasturbine in Verbindung steht.
Es sei hervorgehoben, dass auf dem Gebiete der Gasturbinen die Radiaal'bauweise eine der wirksamsten Antriebsmaschmen darstellt, welche bei kleinen spezifischen Drehzahlen arbeitet, während der Axialverdichter mit grossem Wirkungsgrad bei hoher spezifischer Schnelläufigkeit arbeitet. Durch die Verknüpfung dieser beiden Elemente wurde daher ein sehr wirksames Kühlaggregat mit hohem
Kühleffekt geschaffen.
Die Kühlluft wird erfindungsgemäss den hei- ssen Abgasen nicht vor ihrem Eintritt in den Tur- binenrotor, sondern erst beim Austritt aus diesem zugeleitet. Die Kühlung des Turbinenrotors-er- folgt daher zum Unterschied von den bekannten
Konstruktionen an seiner hinteren Seite.
Zur Vereinfachung der in Vorschlag gebrach- ten Ausführung trägt ferner die Tatsache bei, dass die verhältnismässig hohen Drehzahlen die Aus- führung eines Verdiehterlaufrades mit niedrigem
Druckkoeffizienten ermöglichen, wodurch die Not-
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mes minimal sind. Dank dieser Anordnung wird eine wesentliche Kürzung der Baulänge der Maschine erzielt. Eine weitere Verkleinerung der Ab-
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messungen wird dadurch ermöglicht, dass die Turbine mitsamt der Sammelleitung (Ring) und dem Leitrad die Abmessungen der Nabe des Verdich- ters nicht überragt, wodurch gleichfalls ein ungestörter Kühlluftdurchfluss gewährleistet wird.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes sind nachstehend an Hand eines im Längsschnitt dargestellten Aus- führungsbeispieles edäutert. In die Nabe eines Gehäuses 1 ist ein Zapfen 5 eingepresst, auf welchem in Lagern 7 und 8 das Laufrad einer Turbine 3 mit einem Axialverdichter 4 gelagert ist, welche mittels Spannschrauben 9 verbunden sind. Ein Sammelring 2 mit Leitschaufeln 10 der Turbine ist gleichfalls am Gehäuse 1 mit Hilfe von Konsolen 11 und Schrauben 12 befestigt. Das Laufrad der Turbine ist axial am Zapfen 5 durch eine Nabe 6 gesichert, welche einen als Diffusor wirkenden Kegelmantel 13 trägt.
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Kühlung wirdkleiner Berührungsfächen 14 zwischen der Tur- hinennabe 6 und einer Verdichternabe 15 erleichtert.
Die Verdichternabe ist gerippt und aus gut wärmeleitendem Material hergestellt, so dass demselben intensiv Wärme von dem Anteil der strömenden Luft entzogen wird, welcher zur Nabe über mehrere am Umfang des Sammelringes vorgesehene Taschen 16 gelangt. Diese Luft umspült die gerippte Nabe des Verdichters und geht durch mehrere Öffnungen 22 in der Turbine hindurch, um unter den Kegelmantel (Diffusor) 13 zu gelangen. Hinter diesem Diffusor entsteht infolge der hinreichenden Austrittsgeschwindigkeit der Auspuffgase ein Unterdruck, welcher zur Absau- gung der zur Kühlung der Innenteile des Turbo- gebläses erforderlichen Luft führt.
Die Arbeitsweise des Turbogebläses ist folgende :
Die Auspuffgase treten in Richtung der Pfeile in den Sammelring 2 ein, welcher durch Einlassrohre 17 in zwei Teile geteilt ist ; die Auspuffgase gelangen in beide HäTten des Samrnelringes 2 und in Richtung der Pfeile 18 in die Leitschaufeln 10 der Turbine. Durch die Leitschaufeln 10 wird den Gasen der erforderliche Drall erteilt, der so- dann im Laufrad der Turbine 3 ausgenützt wird, aus welcher die Gase sodann in Richtung der Pfeile 19 austreten und eine Ejektorwirkung er zeugen.
Das Laufrad der Turbine 3 ist mit dem Laufrad des Axialverdichters 4 fest verbunden, so dass die auf das Laufrad der Turbine übertragene Funktion der Gase vermittels des Laufrades des Verdichters 4 zur Förderung der Kühlluft im Sinne der Pfeile 20 ausgenützt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Abg. asturbogebläse für luftgekühlte Fahrzeugmotoren, bestehend aus einer Abgasturbine in Radialbauart, die von aussen nach innen beaufschlagt wird und einem Axialverdichter, deren Laufräder gemeinsam auf einem feststehenden Zapfen des Verdichtungs gehäuses gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasturbine(3) mit dem Aussendurchmesser ihres Eintritts-Ringkanales (2) noch im Bereich des Innendurchmes-
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dichters (4) liegt und der Eintritts-Ringkanal durch den Strömungs-Ringkanal des Axialverdichters radial durchsetzende Zuführungsrohre (17) an die Abgasleitung der Brennlaaftmaschine angeschlossen ist.
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