CH714153A2 - Axial turbine of a turbocharger and turbocharger. - Google Patents

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Abstract

Axialturbine (10) eines Turboladers zur Entspannung eines Mediums, mit einem Turbinenabströmgehäuse (12), mit einem Turbinenrotor (15), und mit einem in Strömungsrichtung des zu entspannenden Mediums gesehen stromabwärts des Turbinenrotors (15) positionierten Diffusor (17), der einen Innendiffusor (19) und einen Aussendiffusor (18) umfasst. Der Aussendiffusor (18) ist integraler Bestandteil des Turbinenabströmgehäuses (12). Der Innendiffusor (19) ist als separate Baugruppe ausgeführt und mit dem Lagergehäuse (20) oder dem Turbinenabströmgehäuse (12) verschraubt oder lösbar verbunden.Axial turbine (10) of a turbocharger for expanding a medium, with a Turbinenabströmgehäuse (12), with a turbine rotor (15), and with a downstream of the turbine rotor (15) seen in the flow direction of the medium to be relaxed positioned the diffuser (17), the inner diffuser (19) and an outdoor diffuser (18). The outer diffuser (18) is an integral part of the Turbinenabströmgehäuses (12). The inner diffuser (19) is designed as a separate module and screwed or releasably connected to the bearing housing (20) or the Turbinenabströmgehäuse (12).

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Axialturbine eines Turboladers und einen Turbolader.Description: The invention relates to an axial turbine of a turbocharger and a turbocharger.

[0002] Ein Turbolader verfügt über eine Turbine zur Entspannung eines ersten Mediums sowie über einen Verdichter zur Verdichtung eines zweiten Mediums. Die Turbine des Turboladers verfügt über ein Turbinengehäuse und einen Turbinenrotor. Der Verdichter des Turboladers verfügt über ein Verdichtergehäuse und einen Verdichterrotor. Der Turbinenrotor und der Verdichterrotor sind über eine Welle miteinander verbunden, die in einem Lagergehäuse des Turboladers drehbar gelagert ist. Das Lagergehäuse des Turboladers ist sowohl mit dem Turbinengehäuse als auch mit dem Verdichtergehäuse verbunden. Die Turbine eines Turboladers kann als Axialturbine oder auch als Radialturbine ausgeführt sein. Ebenso kann der Verdichter eines Turboladers als Axialverdichter oder als Radialverdichter ausgeführt sein.A turbocharger has a turbine for relaxing a first medium and a compressor for compressing a second medium. The turbine of the turbocharger has a turbine housing and a turbine rotor. The compressor of the turbocharger has a compressor housing and a compressor rotor. The turbine rotor and the compressor rotor are connected to each other via a shaft which is rotatably mounted in a bearing housing of the turbocharger. The bearing housing of the turbocharger is connected to both the turbine housing and the compressor housing. The turbine of a turbocharger can be designed as an axial turbine or as a radial turbine. Likewise, the compressor of a turbocharger may be designed as an axial compressor or as a centrifugal compressor.

[0003] Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine als Axialturbine ausgebildeten Turbine eines Turboladers und einen Turbolader mit einer Axialturbine.The present invention relates to a designed as an axial turbine turbine of a turbocharger and a turbocharger with an axial turbine.

[0004] Aus der DE 10 125 250 C5 ist der grundsätzliche Aufbau einer Axialturbine eines Turboladers bekannt. Die Axialturbine verfügt über ein Turbinengehäuse, das ein Turbinenzuströmgehäuse und ein Turbinenabströmgehäuse umfasst. Ferner umfasst eine Axialturbine einen Turbinenrotor mit Laufschaufeln. In Strömungsrichtung des zu entspannenden Mediums gesehen ist stromaufwärts des Turbinenrotors ein Leitapparat positioniert, der auch als Düsenring bezeichnet wird. In Strömungsrichtung des zu entspannenden Mediums gesehen stromabwärts des Turbinenrotors ist ein Diffusor positioniert, der einen Innendiffusor und einen Aussendiffusor umfasst.From DE 10 125 250 C5 the basic structure of an axial turbine of a turbocharger is known. The axial turbine has a turbine housing that includes a turbine inlet housing and a turbine exhaust housing. Furthermore, an axial turbine comprises a turbine rotor with rotor blades. As viewed in the flow direction of the medium to be expanded upstream of the turbine rotor, a nozzle is positioned, which is also referred to as a nozzle ring. In the direction of flow of the medium to be expanded downstream of the turbine rotor, a diffuser is positioned, which comprises an inner diffuser and an outer diffuser.

[0005] Aus der Praxis ist es bekannt, den Innendiffusor und den Aussendiffusor des Diffusors einer Axialturbine jeweils als separate Bauteile bzw. Baugruppen auszuführen und den Innendiffusor sowie den Aussendiffusor jeweils individuell mit dem Turbinengehäuse zu verbinden. Hierdurch können die einzelnen Baugruppen zwar einfach gefertigt werden, dieselben müssen jedoch aufwendig miteinander verbunden werden.From practice, it is known to perform each of the inner diffuser and the outer diffuser of the diffuser of an axial turbine as separate components or assemblies and to connect the inner diffuser and the outer diffuser individually with the turbine housing. As a result, the individual modules are indeed easy to manufacture, but they must be connected consuming each other.

[0006] Ferner ist es aus der Praxis bekannt, sowohl den Innendiffusor und den Aussendiffusor als integralen Bestandteil des Turbinengehäuses auszuführen, wodurch zwar die Anzahl der Baugruppen und damit die Anzahl der Verbindungsstellen bzw. Schnittstellen zwischen den Baugruppen reduziert werden kann, ein Turbinengehäuse mit integralem Innendiffusor und integralem Aussendiffusor ist jedoch in seiner Herstellung aufwendig.Furthermore, it is known from practice to perform both the inner diffuser and the outer diffuser as an integral part of the turbine housing, whereby although the number of modules and thus the number of connection points or interfaces between the modules can be reduced, a turbine housing with integral Innendiffusor and integral Aussendiffusor is consuming in its production.

[0007] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartige Axialturbine eines Turboladers und einen Turbolader zu schaffen. Diese Aufgabe wird nach durch eine Axialturbine nach Anspruch 1 gelöst. Der Aussendiffusor ist integraler Bestandteil des Turbinenabströmgehäuses. Der Innendiffusor ist als separate Baugruppe ausgeführt und mit dem Lagergehäuse oder dem Turbinenabströmgehäuse verschraubt.On this basis, the present invention has the object to provide a novel axial turbine of a turbocharger and a turbocharger. This object is achieved by an axial turbine according to claim 1. The outer diffuser is an integral part of the Turbinenabströmgehäuses. The inner diffuser is designed as a separate module and bolted to the bearing housing or Turbinenabströmgehäuse.

[0008] Mitder Erfindung wird vorgeschlagen, den Aussendiffusor als integralen Bestandteil des Turbinenabströmgehäuses auszuführen, den Innendiffusor jedoch als separate Baugruppe auszuführen, die vorzugsweise mit dem Lagergehäuse verschraubt ist. Hierdurch wird nach wie vor eine einfache Herstellung des Turbinenabströmgehäuses durch Giessen ermöglicht, andererseits wird die Anzahl von Schnittstellen und Verbindungsstellen reduziert.With the invention it is proposed to perform the outer diffuser as an integral part of the Turbinenabströmgehäuses, but to run the inner diffuser as a separate assembly, which is preferably bolted to the bearing housing. As a result, a simple production of Turbinenabströmgehäuses by casting is still possible, on the other hand, the number of interfaces and joints is reduced.

[0009] Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der als separate Baugruppe ausgeführte Innendiffusor mit dem Lagergehäuse verschraubt ist, da dann der Innendiffusor zusammen mit dem Lagergehäuse als Einheit demontiert werden kann, um ein Zugriff auf den Turbinenrotor der Axialturbine zu ermöglichen.It is particularly preferred if the executed as a separate assembly inner diffuser is bolted to the bearing housing, since then the inner diffuser can be dismantled together with the bearing housing as a unit to allow access to the turbine rotor of the axial turbine.

[0010] Der erfindungsgemässe Turbolader ist in Anspruch 2 definiert.The inventive turbocharger is defined in claim 2.

[0011] Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below. Embodiments of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawings. Showing:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemässe Axialturbine eines Turboladers.Fig. 1 shows an axial section through an inventive axial turbine of a turbocharger.

[0012] Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemässen Axialturbine eines Turboladers.Fig. 1 shows a section of an inventive axial turbine of a turbocharger.

[0013] Die Axialturbine 10 der Fig. 1 umfasst ein Turbinengehäuse 11, wobei vom Turbinengehäuse 11 ausschliesslich ein Turbinenabströmgehäuse 12 gezeigt ist. Ein Turbinenzuströmgehäuse des Turbinengehäuses 11 ist in Fig. 1 nicht gezeigt, schliesst sich jedoch in Fig. 1 auf der rechten Seite des Turbinenabströmgehäuses 11 an einen Flansch 13 des Turbinenabströmgehäuses 12 an.The axial turbine 10 of Fig. 1 comprises a turbine housing 11, wherein from the turbine housing 11 exclusively a Turbinenabströmgehäuse 12 is shown. A turbine inlet housing of the turbine housing 11 is not shown in FIG. 1, but adjoins a flange 13 of the turbine exhaust housing 12 in FIG.

[0014] Die Axialturbine 10 der Fig. 1 verfügt weiterhin über einen mit Laufschaufeln 14 beschaufeiten Turbinenrotor 15. Radial aussen an die Laufschaufeln 14 des Turbinenrotors 15 schliesst sich ein sogenanntes Deckband 16 an.The axial turbine 10 of Fig. 1 further has a blasted rotor blades 14 turbine rotor 15. Radially outside the blades 14 of the turbine rotor 15 is followed by a so-called shroud 16 at.

[0015] In Strömungsrichtung des zu entspannenden Mediums gesehen ist stromaufwärts des Turbinenrotors 15 ein nicht gezeigter Leitapparat der Axialturbine angeordnet.Seen in the flow direction of the medium to be relaxed upstream of the turbine rotor 15, a not-shown diffuser of the axial turbine is arranged.

[0016] In Strömungsrichtung des zu entspannenden Mediums gesehen schliesst sich stromabwärts des Turbinenrotors 15 ein Diffusor 17 an, der einen Aussendiffusor 18 und einen Innendiffusor 19 umfasst.In the flow direction of the medium to be relaxed, downstream of the turbine rotor 15 is followed by a diffuser 17 which comprises an outer diffuser 18 and an inner diffuser 19.

[0017] Fig. 1 zeigt weiterhin ein Lagergehäuse 20 eines die Axialturbine 10 umfassenden Turboladers. In dem Lagergehäuse 20 ist eine nichtgezeigte Welle gelagert, die den gezeigten Turbinenrotor 15 der Turbine 10 mit einem nicht gezeigten Verdichterrotor eines nicht gezeigten Verdichters des Turboladers koppelt. An der dem Turbinenrotor 15 zugewandten Seite des Lagergehäuses 20 ist dasselbe von einem Flansch 22 begrenzt.FIG. 1 further shows a bearing housing 20 of a turbocharger comprising the axial turbine 10. In the bearing housing 20, a not-shown shaft is mounted, which couples the turbine rotor 15 of the turbine 10 shown with a compressor rotor, not shown, of a compressor, not shown, of the turbocharger. At the side facing the turbine rotor 15 side of the bearing housing 20, the same is bounded by a flange 22.

[0018] Bei der erfindungsgemässen Axialturbine 10 ist der Aussendiffusor 18 integraler Bestandteil des Turbinenabström-gehäuses 12.In the inventive axial turbine 10, the outer diffuser 18 is an integral part of the Turbinenabström housing 12th

[0019] Der Innendiffusor 19 hingegen ist als separate Baugruppe ausgeführt und in Fig. 1 mit dem Lagergehäuse 20 über nicht gezeigte Schraubverbindungen verschraubt. An dieser Stelle sei erwähnt, dass auch weitere Befestigungsmittel, z.B. form- oder kraftschlüssige Verbindungen, hierzu zur Verbindung geeignet sind.The inner diffuser 19, however, is designed as a separate assembly and bolted in Fig. 1 with the bearing housing 20 via screw connections, not shown. It should be noted at this point that other fastening means, e.g. positive or non-positive connections, for this purpose are suitable for connection.

[0020] So zeigt Fig. 1, dass der Innendiffusor 19 mit einem stromabwärtigen Flansch 21 desselben an einem Flansch 22 des Lagergehäuses 20 anliegt und mit diesem Flansch 21, der am stromabwärtigen Ende des Innendiffusors 19 ausgebildet ist, mit dem Flansch 22 des Lagergehäuses 20 verbunden ist. Der Flansch 21 des Innendiffusors 19 ist dabei zwischen dem Flansch 22 des Lagergehäuses 20 und einem Flansch 23 des Turbinenabströmgehäuses 12 des Turbinengehäuses 11 geklemmt.Thus, Fig. 1 shows that the inner diffuser 19 with a downstream flange 21 thereof abuts against a flange 22 of the bearing housing 20 and with this flange 21 which is formed at the downstream end of the inner diffuser 19, with the flange 22 of the bearing housing 20th connected is. The flange 21 of the inner diffuser 19 is clamped between the flange 22 of the bearing housing 20 and a flange 23 of the Turbinenabströmgehäuses 12 of the turbine housing 11.

[0021] Im Unterschied zu dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist es möglich, den als separate Baugruppe ausgebildeten Innendiffusor 19 auch am Flansch 23 des Turbinenabströmgehäuses 12 zu befestigen. Ferner kann der Innendiffusor 19 an einem stromaufwärtigen Ende mit dem Lagergehäuse 20, insbesondere mit dem Lagergehäusedeckel 21 desselben, verbunden werden.In contrast to the embodiment shown, it is possible to secure the designed as a separate assembly inner diffuser 19 also on the flange 23 of the Turbinenabströmgehäuses 12. Further, the inner diffuser 19 at an upstream end with the bearing housing 20, in particular with the bearing housing cover 21 thereof are connected.

[0022] Die in Fig. 1 gezeigte Ausführung, in welcher der Innendiffusor 19 mit seinem stromabwärtigen Flansch 21 am Lagergehäuse 20 befestigt ist, ist jedoch bevorzugt, um den Innendiffusor 17 zusammen mit dem Lagergehäuse 20 demontieren zu können und dann den Zugriff auf den Turbinenrotor 15 der Axialturbine 10 freizugeben.The embodiment shown in Fig. 1, in which the inner diffuser 19 is fixed with its downstream flange 21 on the bearing housing 20, however, is preferred to disassemble the inner diffuser 17 together with the bearing housing 20 and then access to the turbine rotor 15 of the axial turbine 10 release.

[0023] Mit der Erfindung kann die Anzahl der Baugruppen sowie der Anzahl der Schnittstellen bzw. Verbindungsstellen der Baugruppen der Axialturbine 10 reduziert werden. Der Aussendiffusor 18 des Diffusors 17 ist integraler Bestandteil des Turbinenabströmgehäuses 12. Lediglich der Innendiffusor 19 des Diffusors 17 ist als separate Baugruppe ausgebildet und vorzugsweise mit dem Lagergehäuse 20 durch Verschrauben oder sonstige geeignete Befestigungen verbunden. Das Turbinenabströmgehäuse 12 kann mit im Lagergehäuse 20 montiertem Turbinenrotor 15 vom Lagergehäuse 20 und Innendiffusor entfernt werden. Alternativ kann auch das Lagergehäuse 20 mit moniertem Innendiffusor 19 und montiertem Turbinenrotor 15 vom Turbinenabströmgehäuse entfernt werden. Der Turbinenrotor 15 ist nach Demontage des Lagergehäuses 20 und des Innendiffusors 17, der zusammen mit dem Lagergehäuse 20 demontiert werden kann, leicht zugänglich. Das Turbinenabströmgehäuse 12 kann einfach gefertigt werden.With the invention, the number of modules and the number of interfaces or junctions of the assemblies of the axial turbine 10 can be reduced. Only the inner diffuser 19 of the diffuser 17 is formed as a separate assembly and preferably connected to the bearing housing 20 by screwing or other suitable fasteners. The Turbinenabströmgehäuse 12 can be removed with mounted in the bearing housing 20 turbine rotor 15 from the bearing housing 20 and inner diffuser. Alternatively, the bearing housing 20 with the mounted internal diffuser 19 and mounted turbine rotor 15 can be removed from the turbine exhaust housing. The turbine rotor 15 is easily accessible after disassembly of the bearing housing 20 and the inner diffuser 17, which can be dismantled together with the bearing housing 20. The Turbinenabströmgehäuse 12 can be easily manufactured.

[0024] Die Erfindung betrifft weiterhin einen Turbolader mit einer solchen Axialturbine 10. Wie bereits ausgeführt, verfügt ein Turbolader zusätzlich zur Axialturbine 10 über einen Verdichter. Der Turbinenrotor 15 der Axialturbine 10 ist mit einem nicht gezeigten Verdichterrotor des Verdichters über eine Welle gekoppelt, die im Lagergehäuse 20 gelagert ist.The invention further relates to a turbocharger with such an axial turbine 10. As already stated, has a turbocharger in addition to the axial turbine 10 via a compressor. The turbine rotor 15 of the axial turbine 10 is coupled to a compressor rotor, not shown, of the compressor via a shaft which is mounted in the bearing housing 20.

Bezugszeichenliste [0025] 10 Axialturbine 11 Turbinengehäuse 12 Turbinenabströmgehäuse 13 Flansch 14 Laufschaufel 15 Turbinenrotor 16 Deckband 17 Diffusor 18 Aussendiffusor 19 Innendiffusor 20 Lagergehäuse 21 Flansch 22 Flansch[0025] 10 Axial turbine 11 Turbine housing 12 Turbine discharge housing 13 Flange 14 Blade 15 Turbine rotor 16 Shroud 17 Diffuser 18 Outer diffuser 19 Inner diffuser 20 Bearing housing 21 Flange 22 Flange

Claims (5)

Patentansprücheclaims 1. Axialturbine (10) eines Turboladers zur Entspannung eines Mediums, mit einem Turbinenabströmgehäuse (12), mit einem Turbinenrotor (15), mit einem in Strömungsrichtung des zu entspannenden Mediums gesehen stromabwärts des Turbinenrotors (15) positionierten Diffusor (17), der einen Innendiffusor (19) und einen Aussendiffusor (18) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendiffusor (18) integraler Bestandteil des Turbinenabströmgehäuses (12) ist, der Innendiffusor (19) als separate Baugruppe ausgeführt und mit dem Lagergehäuse (20) oder mit dem Turbinenabströmgehäuse (12) verschraubt oder lösbar verbunden ist.An axial turbine (10) of a turbocharger for expanding a medium, with a Turbinenabströmgehäuse (12), with a turbine rotor (15), with a seen in the flow direction of the medium to be relaxed downstream of the turbine rotor (15) positioned diffuser (17) having a Inner diffuser (19) and an outer diffuser (18), characterized in that the Aussendiffusor (18) is an integral part of Turbinenabströmgehäuses (12), the inner diffuser (19) designed as a separate assembly and with the bearing housing (20) or with the Turbinenabströmgehäuse (12) bolted or releasably connected. 2. Turbolader, mit einer Turbine (10) zur Entspannung eines ersten Mediums, wobei die Turbine einen Turbinenrotor (15) und ein Turbinengehäuse (11) aufweist, mit einem Verdichter zur Verdichtung eines zweiten Mediums unter Nutzung von in der Turbine bei Entspannung des ersten Mediums gewonnener Energie, wobei der Verdichter einen mit dem Turbinenrotor (15) über eine Welle gekoppelten Verdichterrotor und ein Verdichtergehäuse aufweist, mit einem Lagergehäuse (20), in welchem die den Turbinenrotor (15) und den Verdichterrotor koppelende Welle gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (10) eine Axialturbine nach Anspruch 1 ist.2. A turbocharger, comprising a turbine (10) for relaxing a first medium, wherein the turbine comprises a turbine rotor (15) and a turbine housing (11), with a compressor for compressing a second medium using in the turbine at relaxation of the first Media obtained energy, the compressor having a with the turbine rotor (15) coupled via a shaft compressor rotor and a compressor housing, with a bearing housing (20) in which the turbine rotor (15) and the compressor rotor coupling shaft is mounted, characterized the turbine (10) is an axial turbine according to claim 1. 3. Turbolader nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendiffusor (17) mit dem Lagergehäuse (20) verschraubt oder lösbar verbunden ist.3. turbocharger according to claim 2, characterized in that the inner diffuser (17) with the bearing housing (20) screwed or releasably connected. 4. Turbolader nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendiffusor (19) an einem stromabwärtigen Flansch (21) mit einem Flansch (22) des Lagergehäuses (20) verschraubt ist,4. turbocharger according to claim 3, characterized in that the inner diffuser (19) on a downstream flange (21) with a flange (22) of the bearing housing (20) is screwed, 5. Turbolader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass derströmabwärtige Flansch (21) des Innendiffusors (19) zwischen dem Flansch (22) des Lagergehäuses (20) und einem Flansch (23) des Turbinenabströmgehäuses (12) geklemmt ist.A turbocharger according to claim 4, characterized in that the downstream flange (21) of the inner diffuser (19) is clamped between the flange (22) of the bearing housing (20) and a flange (23) of the turbine exhaust housing (12).
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