Gebläseaggregat, insbesondere für Abgasturbolader Die zunehmende Steigerung des Aufladegrades von Dieselmotoren stellt nicht nur hinsichtlich der Rück kühlung der verdichteten Ladeluft, sondern auch bezüg lich der räumlichen Anordnung des Gebläseaggregates hohe Anforderungen für die konstruktive Gestaltung der Aggregate.
Eine zusätzliche Erschwernis besteht in der Forderung nach möglichst strömungsgünstiger Ausbil dung des Gebläses, des Ladeluftkühlers sowie der er forderlichen Verbindungsleitungen zur Vermeidung von Wirbelverlusten. Die bisher bekannten Ausführungen solcher Aggregate stellen Kompromisslösungen dar, die naturgemäss mit verschiedenen Mängeln und Nachteilen behaftet waren.
So ist bei einem bekannten Gebläseaggregat für Abgasturbolader, mit einem Radialgebläse mit austritts- seitigem Spiralgehäuse und einem nachgeschalteten flüs sigkeitsgekühlten Ladeluftkühler der erhebliche Platz bedarf von Nachteil, der sich durch den Anschluss des Luftkühlers an das in tangentialer Richtung ausmün dende Spiralgehäuse des Gebläses ergibt.
Die getrennte Befestigung des Turboladers und des Kühlers am Mo torgehäuse ist ein weiterer Nachteil des bekannten Aggregates.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gebläseaggregat, insbesondere für Abgasturbolader, mit einem Radial gebläse mit austrittsseitigem Spiralgehäuse und einem nachgeschaltetem flüssigkeitsgekühlten Ladeluftkühler und besteht darin,
dass das Radialgebläse mit seinem Ansauggehäuse unmittelbar an die koaxial dazu ange ordnete Antriebsmaschine und der im wesentlichen quer zur Achse des Gebläses durchströmte Luftkühler stirn- seitig unmittelbar an das Spiralgehäuse das Gebläses angeschlossen ist,
wobei der Austritt des Spiralgehäuses mit dem Eintritt des Luftkühlers über ein seitlich an- geordnetes Umlenkgehäuse verbunden ist. Die gedrängte Bauweise eines derartigen Aggregates passt sich in vor bildlicher Weise den durch d-,n Motor vorgegebenen Verhältnissen sowohl in räumlicher Hinsicht als auch in bezug auf den Anschluss am Motorgehäuse an.
Von besonderem Vorteil ist die strömungsgünstige Gestaltung des Aggregates, da nur eine einzige Luftumlenkung im Anschlussbereich des Kühlers an das Gebläse stattfin det und alle übrigen Luftwege auf ein Mindestmass ver kürzt sind.
Da das Gebläse in vorteilhafter Weise mit dem Kühler zu einer baulichen Einheit vereinigt wer den kann, so dass beide Teile unmittelbar aneinander an schliessen, kann auch bei entsprechender gegenseitiger Abdichtung der Gehäuse dieser beiden Teile die innere Stirnwand des Ladeluftkühlers entfallen, wodurch nicht nur eine bauliche Vereinfachung und eine Verkürzung der Baulänge, sondern auch eine verstärkte Kühlwirkung erreicht wird, da nun die Kühlflüssigkeit des Luftkühlers auch die Aussenwand des Spiralgehäuses bespült und so eine zusätzliche Kühlfläche noch im Bereich des Gebläses gewonnen wird.
Bei einer bevorzugten Ausführung des Gebläse aggregates weisen der Luftkühler, das Gebläse und al lenfalls auch die Antriebsmaschine annähernd den glei chen, vorzugsweise kreisförmigen Umriss auf. Diese Aus führung ist fertigungstechnisch wegen der einfachen Be arbeitung der Anschlussflanschen und Dichtflächen der Einzelteile des Aggregates besonders vorteilhaft,
wobei auch die Abdichtung des Wasserraumes des zylindri schen Kühlers vereinfacht wird und die üblichen Gummidichtringe Verwendung finden können.
Für den Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine ergibt sich weiters eine besonders günstige Ausbildung durch die Anordnung des Gebläsekühleraggregates an einer Stirnseite der Brennkraftmaschine, wobei sowohl der Austrittsstutzen des Luftkühlers als auch das Ge- bläseeintrittsgehäuse der Abgasturbine in Längsrichtung der Brennkraftmaschine in die Abgas- bzw. Ladeluft leitung derselben ausmünden.
Der stirnseitig an der Brennkraftmaschine verfügbare Raum ist hierbei optimal ausgenützt, so dass die gesamte Baulänge der Brenn- kraftmaschine keine nennenswerte Vergrösserung erfährt.
Das Aggregat kann, je nach Fall, entweder an der vor deren oder an der hinteren Stirnfläche des Motors an- geordnet werden, wobei es gleichgültig ist, auf welcher Seite der Brennkraftmaschine die Abgas- und die Lade- luftleitung liegen, da die erfindungsgemässes Ausführung einen Aufbau des Aggregates in gewendeter Lage ohne weiteres zulässt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gebläseaggregates nach der Erfindung dargestellt und nachfolgend beschrieben: Fig. 1 zeigt einen Horizontalschnitt durch das Lade aggregat einer in Draufsicht ausschnittweise dargestell ten Brennkraftmaschine.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht und Fig. 3 einen Vertikalschnitt nach der Linie HI-111 zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1.
Bei der dargestellten Brennkraftmaschine 1 liegt die in Längsrichtung der Maschine sich erstreckende Abgas leitung 2 auf der linken und die hiezu parallele Lade luftleitung 22 auf der rechten Seite des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine 1. Das Ladeaggregat befindet sich an der vorderen Stirnseite der Brennkraftma- schine 1.
An die Abgasleitung 2 ist der Eintrittsstut zen 3 des Gaseintrittsgehäuses 4 angeschlossen, dessen anderer, um 90 gedrehter Flansch 3' an der Stirnwand einer Abgasturbine 5 befestigt ist, deren Achse quer zur Längsachse der Brennkraftmaschine 1 verläuft.
Unmittelbar an die innere Stirnwand der Abgas turbine 5 ist koaxial zu dieser ein Radialgebläse 9 an geflanscht. Die im zentralen Lagergehäuse 8 der Tur bine 5 gelagerte Läuferwelle 7 trägt an ihrem äusseren Ende das Turbinenlaufrad 6 und an ihrem inneren Ende das Laufrad 10 des Radialgebläses 9.
Die Saugseite des Gebläses 9 ist abweichend von den bisher üblichen Ausführungen, bei denen die An- saugung der Ladeluft stirnseitig erfolgt, ausgebildet und dem Gebläselaufrad 10 ein zylindrisches Ansauggehäuse 11 vorgelagert. Der Umriss eines Turboladers herkömm licher Bauart (ohne Kühler) und gleicher Leistung ist in Fig. 1 strichpunktiert und mit 32 bezeichnet.
Der Lufteintritt 13 in das mit einem in Umfangsrichtung sich erstreckenden Luftfilter 12 versehene Ansaugge häuse 11 erfolgt hier also in radialer Richtung.
Bei Ansaugung ausserhalb des Maschinenraumes kann, wie in Fig. 1 gestrichelt angedeutet, anstelle des Filters 12 ein Luftführungsgehäuse 33 angebaut sein. Das Radial gebläse 9 ist druckseitig mit einem Spiralgehäuse 14 zur Aufnahme der verdichteten Ladeluft versehen.
An das Spiralgehäuse 14 schliesst unmittelbar der Luftkühler 17 an, dessen annähernd zylindrisches Gehäuse 18 im vor liegenden Fall mit dem Spiralgehäuse 14 aus einem Stück besteht.
Aus fabrikatorischen oder sonstigen Gründen können das zylindrische Gehäuse 18 und das Spiralgehäuse jedoch auch getrennt hergestellt werden, was die Möglichkeit ergibt,
Kühler verschiedener Grösse an das Spiralgehäuse anzuschrauben. Zur Verbindung des seitlichen Luftaustrittes 15 des Spiralgehäuses 14 mit dem seitlichen Eintritt 20 des quer zur Achse des Gebläses 9 durchströmten Luftkühlers 17 ist ein Um lenkgehäuse 16 an einem seitlichen Flansch des Kühler gehäuses 18 angeschlossen.
Der dem Umlenkgehäus;e 16 gegenüberliegende Aus trittsstutzen 21 des Kühlers 17 schliesst an die Ladeluft leitung 22 der Brennkraftmaschine 1 an. Der Luft kühler 17 besteht aus einer inneren und einer äusse ren kreisförmigen Stirnplatto 23 und 24, welche durch mit ihren Enden in Bohrungen der Stirnplatten 23 und 24 eingesetzte Kühlrohre 26 verbunden sind.
Die innere Stirnplatte 23 ist an ihrem Umfang mit Dichtringen 25 versehen und in eine kreisförmige Ausnehmung der in neren Trennwand 31 des Gehäuses 18 wasserdicht ein gesetzt. Die äussere Stirnplatte 24 schliesst das Gehäuse 18 des Luftkühlers 17 stirnseitig ab und ist mit einem gewölbten Deckel 19 versehen, der je einen Kühlwasser anschluss 29 und 30 für den Eintritt und Austritt des Kühlwassers besitzt.
Der Deckel 19 und die äussere Stirnplatte 24 begrenzen; somit den äusseren Kühlwasser raum 28, die innere Stirnplatte 23, die Trennwand 31 und das Spiralgehäuse 14 hingegen den inneren Kühl wasserraum des Luftkühlers 17.
Wie ersichtlich, stellt das Gebläseaggregat eine kom pakte Baueinheit mit geringem Raumbedarf und günsti gen Anschlussmassen dar, wobei auf die strömungs günstige Gestaltung der Wege der Ladeluft im Sinne einer Leistungs- und Wirkungsgradverbesserung der An lage besondere Rücksicht genommen wurde. Zugleich ergibt sich eine verbesserte Kühlwirkung dadurch, dass das Spiralgehäuse 14 selbst eine Begrenzungswand des inneren Wasserraumes 27 bildet.
Die verdichtete Lade luft erfährt somit bereits in der Spirale 14 eine Vor kühlung.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das be schriebene Ausführungsbeispiel, und es sind zahlreiche hievon abweichende Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung möglich.
So kann beispielsweise bei einem Motor, dessen Abgas- und Ladeluftleitung sich auf der gleichen Zylinderkopfseite befinden, der Luftteil des Aggregates so verdreht werden, dass ein;
Leitung vom Luftaustrittsstutzen in Längsrichtung des Aggregates zum Ansaugrohr des Motors geführt werden kann. Wei- ters besteht keine Beschränkung bezüglich der Form gebung des Kühlers, so dass auch im gegebenen Fall z. B. rechteckige Umrisse für den Kühler Anwendung finden können.
Blower unit, especially for exhaust gas turbochargers The increasing increase in the degree of supercharging of diesel engines places high demands on the structural design of the units not only with regard to the cooling of the compressed charge air, but also with regard to the spatial arrangement of the blower unit.
An additional difficulty consists in the requirement for the most aerodynamically efficient formation of the fan, the charge air cooler and the connecting lines required to avoid eddy losses. The previously known designs of such units represent compromise solutions which naturally suffered from various deficiencies and disadvantages.
In a known blower unit for exhaust gas turbochargers, for example, with a radial blower with an outlet-side spiral housing and a downstream liquid-cooled charge air cooler, the considerable space required is a disadvantage, which results from the connection of the air cooler to the spiral housing of the blower which tapers out in the tangential direction.
The separate attachment of the turbocharger and the cooler on the Mo gate housing is another disadvantage of the known unit.
The invention relates to a fan unit, in particular for exhaust gas turbochargers, with a radial fan with an outlet-side spiral housing and a downstream liquid-cooled charge air cooler and consists in
that the radial fan with its intake housing is directly connected to the coaxially arranged drive machine and the air cooler, through which the air flows essentially transversely to the axis of the fan, is directly connected at the end to the spiral housing of the fan,
wherein the outlet of the spiral housing is connected to the inlet of the air cooler via a laterally arranged deflection housing. The compact design of such a unit adapts itself in a figurative manner to the conditions given by d-, n motor, both in terms of space and in relation to the connection to the motor housing.
The aerodynamic design of the unit is particularly advantageous, since only a single air deflection takes place in the connection area of the cooler to the fan and all other airways are shortened to a minimum.
Since the fan can advantageously be combined with the radiator to form a structural unit, so that the two parts are directly connected to one another, the inner end wall of the intercooler can be omitted even if the housings of these two parts are appropriately sealed against each other, which means that not only a structural one Simplification and a shortening of the overall length, but also an increased cooling effect is achieved since the cooling liquid of the air cooler now also rinses the outer wall of the spiral housing and thus an additional cooling surface is obtained in the area of the fan.
In a preferred embodiment of the blower unit, the air cooler, the blower and al least also the drive machine have approximately the same, preferably circular, contour. This execution is particularly advantageous in terms of production technology because of the simple processing of the connecting flanges and sealing surfaces of the individual parts of the unit.
whereby the sealing of the water space of the cylindri's cooler is simplified and the usual rubber seals can be used.
For the exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, there is also a particularly favorable design through the arrangement of the fan cooler unit on one end of the internal combustion engine, with both the outlet nozzle of the air cooler and the fan inlet housing of the exhaust gas turbine in the longitudinal direction of the internal combustion engine into the exhaust gas or charge air line of the same flow out.
The space available on the face of the internal combustion engine is optimally used, so that the overall length of the internal combustion engine does not experience any noticeable increase.
The unit can, depending on the case, be arranged either on the front or on the rear end face of the engine, it being irrelevant on which side of the internal combustion engine the exhaust and charge air lines are located, since the embodiment according to the invention has one Allows construction of the unit in a turned position easily.
In the drawing, an embodiment of the blower unit according to the invention is shown and described below: Fig. 1 shows a horizontal section through the loading unit of an internal combustion engine in a plan view in detail dargestell th.
FIG. 2 shows a side view and FIG. 3 shows a vertical section along the line HI-111 of the exemplary embodiment in FIG. 1.
In the illustrated internal combustion engine 1, the exhaust line 2 extending in the longitudinal direction of the machine is on the left and the charging air line 22 parallel to it is on the right side of the cylinder head of the internal combustion engine 1. The charging unit is located on the front face of the internal combustion engine 1.
To the exhaust pipe 2, the inlet stub 3 of the gas inlet housing 4 is connected, the other flange 3 'rotated by 90 is attached to the end wall of an exhaust turbine 5, the axis of which is transverse to the longitudinal axis of the internal combustion engine 1.
Immediately on the inner end wall of the exhaust gas turbine 5 is a radial fan 9 is flanged to this coaxially. The rotor shaft 7 mounted in the central bearing housing 8 of the turbine 5 carries the turbine impeller 6 at its outer end and the impeller 10 of the radial fan 9 at its inner end.
The suction side of the blower 9 differs from the designs customary up to now, in which the charge air is drawn in at the front, and a cylindrical suction housing 11 is placed in front of the blower impeller 10. The outline of a turbocharger conven Licher design (without cooler) and the same power is shown in phantom in FIG.
The air inlet 13 into the housing 11 provided with an air filter 12 extending in the circumferential direction Ansaugge takes place here in the radial direction.
In the case of suction outside the machine room, as indicated by dashed lines in FIG. 1, an air guide housing 33 can be built on instead of the filter 12. The radial fan 9 is provided on the pressure side with a spiral housing 14 for receiving the compressed charge air.
The spiral housing 14 is directly connected to the air cooler 17, the approximately cylindrical housing 18 of which consists of one piece with the spiral housing 14 in the present case.
For manufacturing or other reasons, however, the cylindrical housing 18 and the spiral housing can also be manufactured separately, which makes it possible to
To screw coolers of different sizes to the volute casing. To connect the side air outlet 15 of the spiral housing 14 with the side inlet 20 of the air cooler 17 through which the air flows across the axis of the fan 9, an order steering housing 16 is connected to a lateral flange of the cooler housing 18.
The outlet connection 21 of the cooler 17, which is opposite the deflection housing 16, connects to the charge air line 22 of the internal combustion engine 1. The air cooler 17 consists of an inner and an outer circular end plate 23 and 24, which are connected by cooling tubes 26 inserted with their ends in holes in the end plates 23 and 24.
The inner end plate 23 is provided on its periphery with sealing rings 25 and a waterproof set in a circular recess in the partition 31 of the housing 18 in neren. The outer end plate 24 closes the housing 18 of the air cooler 17 on the front side and is provided with a curved cover 19, each of which has a cooling water connection 29 and 30 for the inlet and outlet of the cooling water.
The cover 19 and the outer face plate 24 limit; thus the outer cooling water space 28, the inner end plate 23, the partition 31 and the spiral housing 14, however, the inner cooling water space of the air cooler 17.
As can be seen, the blower unit is a compact unit with little space requirement and favorable connection dimensions, with special consideration being given to the flow-favorable design of the charge air paths in terms of improving the performance and efficiency of the system. At the same time, an improved cooling effect results from the fact that the spiral housing 14 itself forms a boundary wall of the inner water space 27.
The compressed loading air is thus already being cooled in the spiral 14.
The invention is not limited to the exemplary embodiment described, and numerous embodiments which differ therefrom are possible within the scope of the invention.
For example, in the case of an engine whose exhaust and charge air lines are on the same cylinder head side, the air part of the unit can be rotated so that a;
Line from the air outlet nozzle can be routed in the longitudinal direction of the unit to the intake pipe of the engine. Furthermore, there is no restriction with regard to the shape of the cooler. B. rectangular outlines for the cooler can be used.