CH709983A2

CH709983A2 - Abgasturbolader.

Info

Publication number: CH709983A2
Application number: CH00889/15A
Authority: CH
Inventors: Frank Giesshaber; Steffen Braun
Original assignee: Man Diesel & Turbo Se
Priority date: 2014-08-14
Filing date: 2015-06-19
Publication date: 2016-02-15
Also published as: CN105370328A; JP6513518B2; DE102014012123A1; KR20160021034A; CH709983B1; KR102248385B1; CN105370328B; JP2016041927A

Abstract

Abgasturbolader, mit einer Turbine zur Entspannung von Abgas und zur Gewinnung von Energie, und mit einem Verdichter (1) zur Verdichtung von Ladeluft mit Hilfe der in der Turbine gewonnenen Energie, wobei die Turbine ein mehrteiliges, über eine Schraubverbindung zusammengefügtes Turbinengehäuse und einen in dem Turbinengehäuse positionierten Turbinenrotor aufweist, wobei der Verdichter (1) ein mehrteiliges, über eine Schraubverbindung zusammengefügtes Verdichtergehäuse (2) und einen in dem Verdichtergehäuse positionierten und mit dem Turbinenrotor gekoppelten Verdichterrotor aufweist, und wobei Gehäuseteile des mehrteiligen Verdichtergehäuses (2) und/oder Gehäuseteile des mehrteiligen Turbinengehäuses mit Hilfe zumindest jeweils eines Klemmhalters (5) verspannt sind.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader.

[0002] Ein Abgasturbolader verfügt über eine Turbine und einen Verdichter. Die Turbine des Abgasturboladers dient der Entspannung von Abgas, welches einen Motor verlässt, und zur Gewinnung von Energie bei der Entspannung des Abgases. Der Verdichter eines Abgasturboladers dient der Verdichtung von dem Motor zuzuführender Ladeluft mit Hilfe der in der Turbine gewonnenen Energie. Die Turbine verfügt über ein mehrteiliges Turbinengehäuse und einen in dem Turbinengehäuse positionierten Turbinenrotor. Der Verdichter verfügt über ein mehrteiliges Verdichtergehäuse und einen in dem Verdichtergehäuse positionierten Verdichterrotor. Verdichterrotor und Turbinenrotor sind über eine Welle gekoppelt.

[0003] Im Betrieb eines Abgasturboladers besteht die Gefahr, dass zum Beispiel der Verdichterrotor bricht und Bruchstücke des Verdichterrotors das Verdichtergehäuse durchschlagen und in die Umgebung des Abgasturboladers fliegen. Ein ähnlicher Schadensfall kann auch im Bereich der Turbine des Abgasturboladers auftreten. Um diesem Problem Rechnung zu tragen, wird bei aus der Praxis bekannten Abgasturboladern das Verdichtergehäuse sowie ggf. das Turbinengehäuse derart ausgelegt, dass ein Schadensfall des jeweiligen Gehäuses nicht zu erwarten ist und selbst beim Brechen des jeweiligen Rotors Bruchstücke desselben das jeweilige Gehäuse nicht durchschlagen können. Hierdurch wird jedoch einerseits das Gewicht des Abgasturboladers erhöht, andererseits können diese Massnahmen nur bei neu konstruierten Abgasturboladern zum Einsatz kommen. Bereits bestehende, ältere Abgasturbolader hingegen können nicht umkonstruiert werden, sodass dieselben keinen entsprechenden Schutz aufweisen und demnach im Schadensfall Bruchstücke von Rotor und Gehäuse in die Umgebung gelangen können.

[0004] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Abgasturbolader zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch einen Abgasturbolader nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäss sind Gehäuseteile des mehrteiligen Verdichtergehäuses und/oder Gehäuseteile des mehrteiligen Turbinengehäuses mit Hilfe zumindest eines Klemmhalters verspannt. Die Erfindung stellt einen effektiven Berstschutz bzw. Containmentschutz für einen Verdichter und/oder eine Turbine eines Abgasturboladers bereit. Mit den Klemmhaltern können bereits existierende, im Feld verbaute bzw. genutzte Abgasturbolader einfach im Sinne der Erfindung umgerüstet bzw. nachgerüstet werden.

[0005] Vorzugsweise ist jeder Klemmhalter im Wesentlichen C-förmig mit zwei sich gegenüberliegenden Klemmbacken und mindestens einer sich zwischen den Klemmbacken erstreckenden Klemmstrebe ausgebildet, wobei jeder Klemmhalter mit den zu verspannenden Gehäuseteilen im Bereich seiner Klemmbacken verschraubt und axial verspannt ist. Solche Klemmhalter sind einfach und stellen einen effektiven Berstschutz bzw. Containmentschutz bereit, mit dem auch bestehende Abgasturbolader einfach nachgerüstet werden können.

[0006] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist das mehrteilige Verdichtergehäuse über mehrere Klemmhalter axial verspannt, wobei jeder der Klemmhalter einerseits an einem Spiralgehäuse und andererseits an einem Lagergehäuse des Verdichtergehäuses angreift. Dabei ist im Bereich des Verdichtergehäuse jeder der Klemmhalter über seine Klemmbacken mit dem Spiralgehäuse und mit dem Lagergehäuse verschraubt, vorzugsweise derart, dass sich durch das Spiralgehäuse und das Lagergehäuse sowie durch mindestens eine der Klemmbacken des jeweiligen Klemmhalters mindestens ein durchgehender Zuganker erstreckt, der gegenüber den Gehäusen des Verdichtergehäuses und gegenüber der jeweiligen Klemmbacke des jeweiligen Klemmhalters vorsteht und an welchem Spannmuttern angreifen. Diese Merkmale dienen der Bereitstellung eines einfachen Berstschutzes bzw. Containmentschutzes im Bereich des Verdichters des Abgasturboladers.

[0007] Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das mehrteilige Turbinengehäuse des Abgasturboladers über mehrere Klemmhalter verspannt, wobei jeder der Klemmhalter einerseits an einem Zuströmgehäuse und andererseits an einem Abströmgehäuse des Turbinengehäuses angreift, nämlich auf analoge Art und Weise wie im Bereich des Verdichtergehäuses am Spiralgehäuse und am Lagergehäuse des Verdichtergehäuses. Diese Merkmale dienen der Bereitstellung eines einfachen Containmentschutzes bzw. Berstschutzes im Bereich der Turbine des Abgasturboladers.

[0008] Vorzugsweise ist jeder Klemmhalter über eine die oder jede Klemmstrebe radial aussen abschnittsweise überdeckende Radialsicherung zusätzlich am Verdichtergehäuse oder Turbinengehäuse fixiert. Hierdurch kann der Containmentschutz bzw. Berstschutz weiter verbessert werden.

[0009] Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt <tb>Fig. 1 :<SEP>eine Draufsicht auf einen Verdichter eines erfindungsgemässen Abgasturboladers; <tb>Fig. 2 :<SEP>den Verdichter der Fig. 1 im Querschnitt; <tb>Fig. 3 :<SEP>den Verdichter der Fig. 1 in einer ersten perspektivischen Ansicht; und <tb>Fig. 4 :<SEP>den Verdichter der Fig. 1 in einer zweiten perspektivischen Ansicht.

[0010] Ein Abgasturbolader verfügt über eine Turbine und einen Verdichter. Die Turbine eines Abgasturboladers verfügt über ein mehrteiliges Turbinengehäuse und einen im Turbinengehäuse aufgenommenen Turbinenrotor. Der Verdichter eines Abgasturboladers umfasst ein Verdichtergehäuse sowie einen im Verdichtergehäuse aufgenommenen Verdichterrotor. Turbinenrotor und Verdichterrotor sind miteinander gekoppelt. Im Bereich der Turbine bei der Entspannung von Abgas gewonnene Energie wird im Verdichter genutzt, um Ladeluft zu verdichten.

[0011] Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Abgasturbolader im Bereich eines Verdichters 1, nämlich eines Verdichtergehäuses 2, wobei das in Fig. 1 gezeigte Verdichtergehäuse 2 aus einem Lagergehäuse 3 und einem Spiralgehäuse 4 zusammengesetzt ist. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Verdichtergehäuse 2 der Fig. 1 . Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht ausgehend vom Lagergehäuse 3 und Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht ausgehend vom Spiralgehäuse 4. Das Lagergehäuse 3 und das Spiralgehäuse 4 sind über eine Schraubverbindung miteinander verbunden und demnach zusammengefügt.

[0012] Zur Bereitstellung eines Berstschutzes bzw. Containmentschutzes im Bereich des Verdichters 1 eines Abgasturboladers sind die Gehäuseteile des Verdichtergehäuses 2, nämlich das Lagergehäuse 3 und das Spiralgehäuse 4, mit Hilfe mindestens eines Klemmhalters 5 verspannt. Vorzugsweise greifen über den Umfang des Verdichtergehäuses 2 gesehen mehrere Klemmhalter 5 an unterschiedlichen Umfangspositionen an. Besonders bevorzugt sind mindestens drei derartige Klemmhalter 5 zum Verspannen des mehrteiligen Verdichtergehäuses 2 vorgesehen.

[0013] Jeder Klemmhalter 5 verfügt über eine im Wesentlichen C-förmige Konturierung mit zwei sich gegenüberliegenden Klemmbacken 8, 7 und mindestens einer sich zwischen den gegenüberliegenden Klemmbacken 6, 7 erstreckenden Klemmstrebe 8. Im gezeigten Ausführungsbeispiel erstrecken sich zwischen den gegenüberliegenden Klemmbacken 5, 6 eines jeden Klemmhalters 5 zwei parallel zueinander verlaufende Klemmstreben 8.

[0014] Jeder Klemmhalter 5 ist mit den axial zu verspannenden Gehäuseteilen, nämlich mit dem Lagergehäuse 3 und dem Spiralgehäuse 4 des in Fig. 1 bis 2 zeigten Verdichtergehäuses 2, im Bereich seiner sich gegenüberliegenden Klemmbacken 6, 7 verschraubt, nämlich über die Klemmbacke 8 mit einem Verbindungsflansch 9 des Lagergehäuses 3 und über die Klemmbacke 7 mit dem Spiralgehäuse 4.

[0015] Wie bereits ausgeführt, sind Spiralgehäuse 4 und Lagergehäuse 3 miteinander verschraubt, nämlich im gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel einerseits über Verbindungsschrauben 10, die sich ausgehend vom Verbindungsflansch 9 des Lagergehäuses 3 in einen angrenzenden Verbindungsflansch 11 des Spiralgehäuses 4 hinein erstrecken, sowie andererseits über durchgehende Zuganker 12, die sich durchgehend durch einen radial äusseren Abschnitt des Spiralgehäuses 4 sowie durch den Verbindungsflansch 9 des Lagergehäuses 3 erstrecken und beidseitig mit entsprechenden Gewindeabschnitten 13 gegenüber dem Spiralgehäuse 4 und dem Lagergehäuse 3 vorstehen.

[0016] Die Befestigung der Klemmhalter 5 am mehrteiligen Verdichtergehäuse 2 erfolgt vorzugsweise unter Nutzung dieser Zuganker 12, die sich dann mit ihren Gewindeabschnitten 13 auch durch mindestens eine der Klemmbacken 6, 7 erstecken und gegenüber der jeweiligen Klemmbacke 6, 7 vorstehen. An diesen Gewindeabschnitten 13 der Zuganker 12 greifen dann Verspannmuttern 14 an, über welche der jeweilige Klemmhalter 5 mit den Lagergehäuse 3 und dem Spiralgehäuse 4 und damit mit dem Verdichtergehäuse 2 axial verspannt werden kann, im gezeigten Ausführungsbeispiel durchdringen die Zuganker 12 ausschliesslich die am Spiralgehäuse 4 angreifenden Klemmbacken 7 der Klemmhalter 5. Es ist auch möglich, dass sich die Zuganker 12 durch beide Klemmbacken 8, 7 des jeweiligen Klemmhalters 5 erstrecken, um den jeweiligen Klemmhalter 5 mit den beiden Gehäuseteilen 3, 4 des Verdichtergehäuses 2 zu verspannen.

[0017] Zusätzlich sind in der bevorzugten Ausführungsform die Klemmhalter 5 über Schraubverbindungen mit den Gehäuseteilen 3,4 des Verdichtergehäuses 2 verschraubt, nämlich gemäss Fig. 2 , 4 , über Befestigungsschrauben 15, die an der Klemmbacke 7 des jeweiligen Klemmhalters 5 und am angrenzenden Spiralgehäuse 4 angreifen, sowie über Verbindungsschrauben 16, die an der Klemmbacke 6 und am angrenzenden Verbindungsflansch 9 des Lagergehäuses 3 angreifen. Bei den Verbindungsschrauben 16 handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um Zustellschrauben mit Kontermuttern.

[0018] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jedem Klemmhalter 5 weiterhin eine Radialsicherung 17 zugeordnet, welche die oder jede Klemmstrebe 8 des jeweiligen Klemmhalters 5 radial aussen abschnittsweise überdeckt und über eine Verbindungsschraube 18 mit dem Verdichtergehäuse 2 verschraubt ist, nämlich im gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem Abschnitt des Spiralgehäuses 4. Mit einer derartigen Radialsicherung 17 kann der Containmentschutz bzw. der Berstschutz weiter verbessert werden.

[0019] Die Erfindung kommt vorzugsweise am Verdichter 1 eines Abgasturboladers zum Einsatz, um Lagergehäuse 3 und Spiralgehäuse 4 axial miteinander zu verspannen. Obwohl in den Fig. nicht gezeigt, kann die Erfindung auch im Bereich einer Turbine eines Abgasturboladers genutzt werden, um ein Zuströmgehäuse und ein Abströmgehäuse der Turbine auf analoge Art und Weise mit Hilfe mindestens eines Klemmhalters axial zu verspannen.

Bezugszeichenliste

[0020] <tb>1<SEP>Verdichter <tb>2<SEP>Verdichtergehäuse <tb>3<SEP>Lagergehäuse <tb>4<SEP>Spiralgehäuse <tb>5<SEP>Klemmhalter <tb>6<SEP>Klemmbacke <tb>7<SEP>Klemmbacke <tb>8<SEP>Klemmstrebe <tb>9<SEP>Flansch <tb>10<SEP>Schraube <tb>11<SEP>Flansch <tb>12<SEP>Zuganker <tb>13<SEP>Gewindeabschnitt <tb>14<SEP>Spannmutter <tb>15<SEP>Schraube <tb>16<SEP>Schraube <tb>17<SEP>Radialsicherung <tb>18<SEP>Schraube

Claims

1. Abgasturbolader, mit einer Turbine zur Entspannung von Abgas und zur Gewinnung von Energie, und mit einem Verdichter zur Verdichtung von Ladeluft mit Hilfe der in der Turbine gewonnen Energie, wobei die Turbine ein mehrteiliges, über eine Schraubverbindung zusammengefügtes Turbinengehäuse und einen in dem Turbinengehäuse positionierten Turbinenrotor aufweist, und wobei der Verdichter ein mehrteiliges, über eine Schraubverbindung zusammengefügtes Verdichtergehäuse und einen in dem Verdichtergehäuse positionierten und mit dem Turbinenrotor gekoppelten Verdichterrotor aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Gehäuseteile des mehrteiligen Verdichtergehäuses (2) und/oder Gehäuseteile des mehrteiligen Turbinengehäuses mit Hilfe zumindest jeweils eines Klemmhalters (5) verspannt sind.

2. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrteilige Verdichtergehäuse (2) über mehrere Klemmhalter (5) verspannt ist, wobei jeder der Klemmhalter (5) einerseits an einem Spiralgehäuse (4) und andererseits an einem Lagergehäuse (3) des Verdichtergehäuses (2) angreift.

3. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrteilige Turbinengehäuse über mehrere Klemmhalter verspannt ist, wobei jeder der Klemmhalter einerseits an einem Zuströmgehäuse und andererseits an einem Abströmgehäuse des Turbinengehäuses angreift.

4. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Klemmhalter (5) im wesentlichen C-förmig mit zwei sich gegenüberliegenden Klemmbacken (6, 7) und mindestens einer sich zwischen den Klemmbacken erstreckenden Klemmstrebe (8) ausgebildet ist.

5. Abgasturbolader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Klemmhalter (5) mit den zu verspannenden Gehäuseteilen im Bereich seiner Klemmbacken (6, 7) verschraubt ist.

6. Abgasturbolader nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Verdichtergehäuse (2) jeder der Klemmhalter (5) über seine Klemmbacken (6, 7) mit dem Spiralgehäuse (4) und mit dem Lagergehäuse (3) verschraubt ist.

7. Abgasturbolader nach 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch das Spiralgehäuse (4) und das Lagergehäuse (3) sowie durch mindestens eine der Klemmbacken (6, 7) des jeweiligen Klemmhalters (5) mindestens ein durchgehender Zuganker (12) erstreckt, der gegenüber den Gehäusen (2, 4) des Verdichtergehäuses (2) und gegenüber der jeweiligen Klemmbacke des jeweiligen Klemmhalters (5) vorsteht und an welchem Spannmuttern (14) angreifen.

8. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Klemmhalter (5) über eine die oder jede Klemmstrebe (8) des jeweiligen Klemmhalters (5) radial aussen abschnittsweise überdeckende Radialsicherung (17) zusätzlich am Verdichtergehäuse (2) fixiert ist.

9. Klemmhalter (5) für einen Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei derselbe Gehäuseteile eines mehrteiligen Verdichtergehäuses oder Gehäuseteile eines mehrteiligen Turbinengehäuses verspannt.