CH714160B1 - Verschalung für einen Turbolader und Turbolader. - Google Patents

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Abstract

Verschalung (1) für einen Turbolader, welche ein Turbinengehäuse und/oder ein Verdichtergehäuse und/oder ein Lagergehäuse des Turboladers radial außen und axial außen zumindest abschnittsweise umgibt. Die Verschalung (1) weist mehrere Verschalungsmodule (2, 3, 4, 5) auf, nämlich zumindest ein Temperaturverschalungsmodul (2), welches das Turbinengehäuse und/oder das Verdichtergehäuse und/oder das Lagergehäuse radial außen und axial außen zumindest abschnittsweise umgibt, ein sich außen an das Temperaturverschalungsmodul (2) anschließendes inneres Berstschutzverschalungsmodul (3), welches das Temperaturverschalungsmodul (2) radial außen und axial außen zumindest abschnittsweise umgibt, mindestens ein sich außen an das innere Berstschutzverschalungsmodul (3) anschließendes äußeres Berstschutzverschalungsmodul (4, 6), welches das innere Berstschutzverschalungsmodul (3) ausschließlich radial außen zumindest abschnittsweise umgibt.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Verschalung für einen Turbolader und einen Turbolader.
[0002] Der grundsätzliche Aufbau eines Turboladers ist dem hier angesprochenen Fachmann bekannt. Ein Turbolader verfügt über eine Turbine, in der ein erstes Medium entspannt wird. Ferner verfügt ein Turbolader über einen Verdichter, in dem ein zweites Medium verdichtet wird, und zwar unter Nutzung der in der Turbine bei der Entspannung des ersten Mediums gewonnenen Energie. Die Turbine des Turboladers verfügt über ein Turbinengehäuse sowie einen Turbinenrotor. Der Verdichter des Turboladers verfügt über ein Verdichtergehäuse sowie einen Verdichterrotor. Zwischen dem Turbinengehäuse der Turbine und dem Verdichtergehäuse des Verdichters ist ein Lagergehäuse positioniert, wobei das Lagergehäuse einerseits mit dem Turbinengehäuse und andererseits mit dem Verdichtergehäuse verbunden ist. Im Lagergehäuse ist eine Welle gelagert, über die der Turbinenrotor mit dem Verdichterrotor gekoppelt ist.
[0003] Im Betrieb eines Turboladers besteht die Gefahr, dass ein Rotor, so zum Beispiel der Turbinenrotor oder auch der Verdichterrotor, des Turboladers bricht und Bruchstücke des Rotors das entsprechende Gehäuse, also das Turbinengehäuse oder das Verdichtergehäuse, durchschlagen. Dabei besteht dann die Gefahr, dass die Bruchstücke des Turboladers in die Umgebung gelangen. Um diesem Problem des Berstens eines Rotors des Turboladers Rechnung zu tragen, wird bei aus der Praxis bekannten Turboladern das jeweilige Gehäuse derart ausgelegt, dass ein Schadensfall des jeweiligen Gehäuses nicht zu erwarten ist und selbst bei Brechen des jeweiligen Rotors Bruchstücke desselben das jeweilige Gehäuse nicht durchschlagen können. Hierdurch wird jedoch das Gewicht des Turboladers erhöht.
[0004] Um das Gewicht des Turboladers nicht unnötig zu erhöhen und darüber hinaus auch bereits im Feld eingesetzte Turbolader vor einem Durchschlagen von Bruchstücken eines Rotors in die Umgebung zu schützen, ist es aus der Praxis bereits bekannt, einen Turbolader mit einer Verschalung auszurüsten, welche ein Turbinengehäuse und/oder ein Verdichtergehäuse und/oder ein Lagergehäuse des Turboladers radial außen sowie axial außen zumindest abschnittweise umgibt. Derartige Verschalungen sind bislang immer auf die konkrete konstruktive Ausführung des Turboladers individuell zugeschnitten. Dies ist von Nachteil.
[0005] Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Verschalung für einen Turbolader und einen Turbolader mit einer solchen Verschalung zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch eine Verschalung für einen Turbolader nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß weist die Verschalung mehrere Verschalungsmodule auf, nämlich zumindest ein Temperaturverschalungsmodul, welches das Turbinengehäuse und/oder das Verdichtergehäuse und/oder das Lagergehäuse radial außen und axial außen umgibt, ein sich außen an das Temperaturverschalungsmodul anschließendes inneres Berstschutzverschalungsmodul, welches das Temperaturverschalungsmodul radial außen und axial außen umgibt, und mindestens ein sich außen an das innere Berstschutzverschalungsmodul anschließendes äußeres Berstschutzverschalungsmodul, welches das innere Berstschutzverschalungsmodul ausschließlich radial außen umgibt. Die Erfindung schlägt eine Verschalung aus mehreren Verschalungsmodulen vor. Die Verschalung umfasst zumindest das Temperaturverschalungsmodul, das innere Berstschutzverschalungsmodul sowie mindestens ein äußeres Berstschutzverschalungsmodul. Es können auch mehrere äußere Berstschutzverschalungsmodule vorhanden sein. Durch diesen modularen Aufbau der Verschalung kann u.a. die Verschalung an unterschiedlichen Baugruppen eines Turboladers zum Einsatz kommen, sowie an unterschiedlichen Bauformen von Turboladern, so zum Beispiel unterschiedlichen Baugrößen von Turboladern, genutzt werden, um einen entsprechenden Containmentschutz bereitzustellen.
[0006] Ein wichtigerer Aspekt der modularen Bauweise ist jedoch der sich ergebende Vorteil, auf individuelle und unterschiedliche Anforderungen in Bezug auf Containment-Sicherheit im Turboladerbau, eine Lösung anbieten zu können.
[0007] Vorzugsweise ist zwischen dem Temperaturverschalungsmodul und dem Turbinengehäuse oder dem Verdichtergehäuse des Turboladers ein Flanschanschlussverschalungsmodul angeordnet ist, welches das Turbinengehäuse oder das Verdichtergehäuse radial außen und axial außen ausschließlich im Bereich eines Anschlussflansches von Turbinengehäuse oder Verdichtergehäuse umgibt. Der Anschlussflansch des Turbinengehäuse oder Verdichtergehäuses erstreckt sich mit einer Zuströmöffnung oder Abströmöffnung durch eine Ausnehmung im Flanschanschlussverschalungsmodul hindurch, wobei auch das Temperaturverschalungsmodul und die Berstschutzverschalungsmodule Ausnehmungen für den Durchtritt des Anschlussflansches des Turbinengehäuse oder des Anschlussflansches des Verdichtergehäuses aufweisen. Hiermit ist eine besonders vorteilhafte Anbindung der Verschalung an das Turbinengehäuse oder Verdichtergehäuse möglich.
[0008] Vorzugsweise sind das Temperaturverschalungsmodul und die Berstschutzverschalungsmodule aus mehreren Umfangssegmenten zusammengesetzt, die miteinander verbunden sind. Durch die Umfangssegmentierung der einzelnen Verschalungsmodule kann die Verschalung einfach an unterschiedliche Baugrößen von Turboladern angepasst werden. Ferner ist einfache Montage sowie Demontage der Verschaltung möglich.
[0009] Der erfindungsgemäße Turboader ist in Anspruch 11 definiert.
[0010] 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: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verschalung für eine Baugruppe eines Turboladers, Fig. 2 eine Explosionsdarstellung der Fig. 1; Fig. 3 einen Querschnitt durch Fig. 1; Fig. 4 das Detail IV der Fig. 3; Fig. 5 das Detail V der Fig. 3; Fig. 6 das Detail VI der Fig. 3; Fig. 7 das Detail der Fig. 6 um in etwa 90° gedreht.
[0011] Die Erfindung betrifft eine Verschalung eines Turboladers und einen Turbolader mit einer Verschalung.
[0012] Der grundsätzliche Aufbau eines Turboladers ist dem hier angesprochenen Fachmann geläufig. So umfasst ein Turbolader eine Turbine zur Entspannung eines ersten Mediums, insbesondere zur Entspannung von Abgas, sowie einen Verdichter zur Verdichtung eines zweiten Mediums, insbesondere zur Verdichtung von Ladeluft, und zwar unter Nutzung der bei der Entspannung des ersten Mediums in der Turbine gewonnenen Energie. Die Turbine verfügt über einen Turbinenrotor und ein Turbinengehäuse. Der Verdichter verfügt über einen Verdichterrotor und ein Verdichtergehäuse. Der Turbinenrotor und der Verdichterrotor sind über eine Welle gekoppelt, die in einem Lagergehäuse des Turboladers gelagert ist, wobei das Lagergehäuse sowohl mit dem Turbinengehäuse als auch mit dem Verdichtergehäuse verbunden ist.
[0013] Dann, wenn im Betrieb zum Beispiel der Turbinenrotor oder der Verdichterrotor bricht, können Bruchstücke desselben das jeweilige Gehäuse, also das Turbinengehäuse oder das Verdichtergehäuse, durchschlagen und in die Umgebung gelangen. Dies muss vermieden werden, wozu es bekannt ist, einen Turbolader mit einer Verschalung auszurüsten, welche das Turbinengehäuse und/oder das Verdichtergehäuse und/oder das Lagergehäuse des Turboladers umgibt.
[0014] Vorzugsweise kommt im Bereich des Turbinengehäuses sowie des Verdichtergehäuses jeweils eine separate Verschalung zum Einsatz, welche die jeweilige zu verschalende Baugruppe des Turboladers radial außen und axial außen zumindest abschnittweise umgibt.
[0015] Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verschalung 1 für einen Turbolader, die zum Beispiel um ein nicht gezeigtes Turbinengehäuse oder auch um ein nicht gezeigtes Verdichtergehäuse herum angeordnet sein kann.
[0016] Die erfindungsgemäße Verschalung 1 weist mehrere Verschalungsmodule auf, die in Fig. 2 in einer Explosionsdarstellung der Fig. 1 individuell erkennbar sind.
[0017] So umfasst die Verschalung 1 ein Temperaturverschalungsmodul 2, welches das Turbinengehäuse oder das Verdichtergehäuse radial außen und axial außen umgibt.
[0018] Das Temperaturverschalungsmodul 2 dient dabei in erster Linie der thermischen Isolierung der zu verschalenden Baugruppe des Turboladers, also der thermischen Isolierung des Verdichtergehäuses oder des Turbinengehäuses gegenüber der Umgebung.
[0019] Die Verschalung 1 verfügt weiterhin über ein sich außen an das Temperaturverschalungsmodul 2 anschließendes inneres Berstschutzverschalungsmodul 3, welches das Temperaturverschalungsmodul 2 radial außen und axial außen umgibt. Zusätzlich verfügt die Verschalung 1 über mindestens ein sich außen an das innere Berstschutzverschalungsmodul 3 anschließendes äußeres Berstschutzverschalungsmodul 4, 5, welches das innere Berstschutzverschalungsmodul 3 ausschließlich radial außen, jedoch nicht axial, umgibt.
[0020] Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei äußere Berstschutzverschalungsmodule 4, 5 vorhanden, wobei sich ein erstes äußeres Berstschutzverschalungsmodul 4 unmittelbar an das innere Berstschutzverschalungsmodul 3 radial außen anschließt, und wobei sich ein zweites äußeres Berstschutzverschalungsmodul 5 unmittelbar an das erste äußere Berstschutzverschalungsmodul 4 anschließt, sodass das erste äußere Berstschutzverschalungsmodul 4 sandwichartig zwischen dem inneren Berstschutzverschalungsmodul 3 und dem zweiten äußeren Berstschutzverschalungsmodul 5 positioniert ist.
[0021] Ferner zeigt Fig. 2 ein Flanschanschlussverschalungsmodul 6, welches zwischen dem Temperaturverschalungsmodul 2 und dem zu verschalenden Turbinengehäuse oder dem zu verschalenden Verdichtergehäuse angeordnet ist. Während das Temperaturverschalungsmodul 2 und die Berstschutzverschalungsmodule 3, 4, 5 in Umfangsrichtung umlaufend ausgebildet sind, ist das Flanschanschlussverschalungsmodul 6 in Umfangsrichtung gesehen nicht umlaufend ausgebildet, sondern umgibt radial außen und axial außen das zu verschalende Turbinengehäuse bzw. das zu verschalende Verdichtergehäuse ausschließlich im Bereich eines Anschlussflansches von Turbinengehäuse oder Verdichtergehäuse, der eine Zuströmöffnung oder Abströmöffnung ausbildet. Dieser Anschlussflansch von Turbinengehäuse oder Verdichtergehäuse kann sich durch eine Ausnehmung 6a im Flanschanschlussverschalungsmodul 6 hindurch erstrecken, wobei auch das Temperaturverschalungsmodul 2 sowie die Berstschutzverschalungsmodule 3, 4 und 5 entsprechende Ausnehmungen 2a, 3a, 4a und 5a für den Durchtritt des Anschlussflansches des Turbinengehäuses oder den Durchtritt des Anschlussflansches des Verdichtergehäuses aufweisen. In montiertem Zustand (siehe Fig. 1) sind sämtliche Ausnehmungen 2a, 3a, 4a, 5a und 6a deckungsgleich, sodass sich der Anschlussflansch von Turbinengehäuse durch diese Ausnehmungen hindurch erstrecken kann. Hiermit ist eine optimale Anbindung der Verschalungsmodule 2 bis 6 an die zu verschalende Baugruppe des Turboladers möglich.
[0022] Die in Umfangsrichtung umlaufenden Verschalungsmodule 2, 3, 4 und 5 sind in Umfangsrichtung segmentiert und demnach aus jeweils mehreren Umfangssegmenten zusammengesetzt, die miteinander verbunden sind.
[0023] So ist das innere Berstschutzverschalungsmodul 3 aus mehreren Umfangssegmenten zusammengesetzt, die über Schraubverbindungen 7 miteinander verbunden sind. Fig. 5 zeigt im Detail eine derartige Schraubverbindung 7 zwischen zwei aneinander angrenzenden Umfangssegmenten des inneren Berstschutzverschalungsmoduls 3. So sind an den aneinander angrenzenden Enden der benachbarten Umfangssegmente des inneren Berstschutzverschalungsmoduls 3 Flansche 3b ausgebildet, die in Radialrichtung abgewinkelt sind und sich in Radialrichtung erstrecken, wobei sich durch diese Flansche 3b Schrauben 7a der Schraubverbindung 7 erstrecken. Diese Schrauben 7a erstrecken sich dabei senkrecht durch die Flansche 3b, also in Umfangsrichtung bzw. Tangentialrichtung. Hierdurch wird vermieden, dass die Schrauben 7a der Schraubverbindungen 7 mit Scherkräften beansprucht werden und infolge solcher Scherkräfte versagen können.
[0024] Die äußeren Berstschutzverschalungsmodule 4, 5 sind auch in Umfangsrichtung segmentiert, wobei die entsprechenden Umfangssegmente über Schraubverbindungen 8 miteinander verbunden sind. Fig. 6 zeigt ein Detail einer solchen Schraubverbindung 8, über welche einander angrenzende Umfangssegmente des ersten äußeren Berstschutzverschalungsmoduls 4 sowie einander angrenzende Umfangssegmente des zweiten äußeren Berstschutzverschalungsmoduls 5 miteinander verbunden sind, und zwar gemeinsam. So zeigt Fig. 6, dass sowohl an aneinandergrenzenden Umfangssegmenten des ersten äußeren Berstschutzverschalungsmoduls 4 sich in Radialrichtung erstreckende Flansche 4b als auch an aneinander angrenzenden Umfangssegmenten des zweiten äußeren Berstschutzverschalungsmoduls 5 sich in Radialrichtung erstreckende Flansche 5b ausgebildet sind.
[0025] Schrauben 8a der Schraubverbindung 8 erstrecken sowohl durch die Flansche 4b als auch durch die Flansche 5b, und zwar in Tangentialrichtung oder Umfangsrichtung. Auch diese Schrauben 8a werden demnach nicht mit Scherkräften beansprucht.
[0026] Auch das Temperaturverschalungsmodul 2 ist in Umfangsrichtung segmentiert, wobei benachbarte Umfangssegmente miteinander verbunden sind. In den Figuren sind Verbindungselemente 11 gezeigt, die das Temperaturverschalungsmodul 2 mit dem inneren Berstschutzverschalungsmodul 3 verbinden.
[0027] Zusätzlich zu den erwähnten Schraubverbindungen 7 und 8 können die einzelnen Verschalungsmodule 2, 3, 4, 5 und 6 auch durch weitere Schraubverbindungen 9 miteinander verbunden sein, die sich in Radialrichtung durch die einzelnen Verschalungsmodule hindurch erstrecken.
[0028] An einer einem zu verschalenden Turbinengehäuse bzw. einem zu verschalenden Verdichtergehäuse eines Turboladers zugewandten Innenfläche weist das Temperaturverschalungsmodul 2 vorzugsweise Abstandhalter 10 auf, über die ein definierter Abstand zwischen dem Temperaturverschalungsmodul 2 und dem zu verschalenden Turbinengehäuse oder Verdichtergehäuse eingestellt werden kann.
Bezugszeichenliste
[0029] 1 Verschalung 2 Temperaturverschalungsmodul 2a Ausnehmung 3 inneres Berstschutzverschalungsmodul 3a Ausnehmung 3b Flansch 4 äußeres Berstschutzverschalungsmodul 4a Ausnehmung 4b Flansch 5 äußeres Berstschutzverschalungsmodul 5a Ausnehmung 5b Flansch 6 Flanschanschlussverschalungsmodul 6a Ausnehmung 7 Schraubverbindung 8 Schraubverbindung 9 Schraubverbindung 10 Abstandhalter 11 Verbindungselement

Claims (11)

1. Verschalung (1) für einen Turbolader, zum Umgeben eines Turbinengehäuses und/oder eines Verdichtergehäuses und/oder eines Lagergehäuses des Turboladers radial außen und axial außen zumindest abschnittsweise, dadurch gekennzeichnet,dass die Verschalung (1) mehrere Verschalungsmodule (2, 3, 4, 5) aufweist, nämlich zumindest ein Temperaturverschalungsmodul (2), zum Umgeben des Turbinengehäuses und/oder des Verdichtergehäuses und/oder des Lagergehäuses radial außen und axial außen zumindest abschnittsweise, ein sich außen an das Temperaturverschalungsmodul (2) anschließendes inneres Berstschutzverschalungsmodul (3), welches das Temperaturverschalungsmodul (2) radial außen und axial außen zumindest abschnittsweise umgibt, mindestens ein sich außen an das innere Berstschutzverschalungsmodul (3) anschließendes äußeres Berstschutzverschalungsmodul (4, 5), welches das innere Berstschutzverschalungsmodul (3) ausschließlich radial außen zumindest abschnittsweise umgibt.
2. Verschalung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,dassdas Temperaturverschalungsmodul (2) und die Berstschutzverschalungsmodule (3, 4, 5) in Umfangsrichtung umlaufend sind.
3. Verschalung nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet,dasszwischen dem Temperaturverschalungsmodul (2) und dem zu verschalenden Turbinengehäuse oder dem zu verschalenden Verdichtergehäuse ein Flanschanschlussverschalungsmodul (6) angeordnet ist, zum Umgeben des Turbinengehäuses oder des Verdichtergehäuses radial außen und axial außen ausschließlich im Bereich eines Anschlussflansches von Turbinengehäuse oder Verdichtergehäuse.
4. Verschalung nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet,dassdas Flanschanschlussverschalungsmodul (6) eine Ausnehmung (6a) aufweist für den Durchtritt des Anschlussflansches des Turbinengehäuse oder des Anschlussflansches des Verdichtergehäuses mit einer Zuströmöffnung oder Abströmöffnung, und dass das Temperaturverschalungsmodul (2) und die Berstschutzverschalungsmodule (3, 4, 5), die in Umfangsrichtung umlaufend sind, auch Ausnehmungen (2a, 3a, 4a, 5a) für den Durchtritt des Anschlussflansches des Turbinengehäuse oder des Anschlussflansches des Verdichtergehäuses aufweisen.
5. Verschalung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet,dassdas Temperaturverschalungsmodul (2) und die Berstschutzverschalungsmodule (3, 4, 5) aus mehreren Umfangssegmenten zusammengesetzt sind, die miteinander verbunden sind.
6. Verschalung nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet,dassdas innere Berstschutzverschalungsmodul (3) aus mehreren Umfangssegmenten zusammengesetzt ist, die über Schraubverbindungen (7) miteinander verbunden sind.
7. Verschalung nach Anspruch 5 oder 6,dadurch gekennzeichnet,dassmehrere äussere Berstschutzverschalungmodule (4,5) vorhanden sind, und dass ein sich außen an das innere Berstschutzverschalungsmodul (3) anschließendes erstes der mehreren äußeren Berstschutzverschalungsmodule (4), welches das innere Berstschutzverschalungsmodul (3) ausschließlich radial außen umgibt, aus mehreren Umfangssegmenten zusammengesetzt ist, die über Schraubverbindungen (8) miteinander verbunden sind.
8. Verschalung nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet,dassein sich außen an das erste äußere Berstschutzverschalungsmodul (4) anschließendes zweites der mehreren äußeren Berstschutzverschalungsmodule (5), welches das erste äußere Berstschutzverschalungsmodul (4) ausschließlich radial außen umgibt, aus mehreren Umfangssegmenten zusammengesetzt ist, die über Schraubverbindungen (8) miteinander verbunden sind.
9. Verschalung nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet,dassdie Umfangssegmente des ersten äußeren Berstschutzverschalungsmoduls (4) und die Umfangssegmente des zweiten äußeren Berstschutzverschalungsmoduls (5) über gemeinsame Schraubverbindungen (8) miteinander verbunden sind.
10. Verschalung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,dadurch gekennzeichnet,dassdie Schraubverbindungen (7, 8) an Flanschen (3b, 4b, 5b) ausgebildet sind, die sich in Radialrichtung erstecken, sodass sich die Schraubverbindungen (7, 8) in Umfangsrichtung oder Tangentialrichtung erstrecken.
11. Turbolader, mit einer Turbine zur Entspannung eines ersten Mediums, mit einem Verdichter zur Verdichtung eines zweiten Mediums unter Nutzung von in der Turbine bei Entspannung des ersten Mediums gewonnener Energie, wobei ein Turbinengehäuse der Turbine und ein Verdichtergehäuse des Verdichters jeweils mit einem zwischen denselben angeordneten Lagergehäuse verbunden sind, mit einer das Turbinengehäuse und/oder das Verdichtergehäuse und/oder das Lagergehäuse radial außen und axial außen zumindest abschnittsweise umgebenden Verschalung (1), dadurch gekennzeichnet,dass die Verschalung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
CH01020/18A 2017-09-05 2018-08-23 Verschalung für einen Turbolader und Turbolader. CH714160B1 (de)

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