DE102007050231A1 - Abgasturbolader - Google Patents

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Abstract

Abgasturbolader (1), dessen Turbinenrad und Verdichterrad an einer gemeinsamen Welle (2) angeordnet sind, wobei die Welle (2) über ein verdichterseitiges und ein turbinenseitiges Wälzlager (3, 4) gelagert ist und wobei die äußeren Lagerringe (3', 4') in einem, in einem Gehäuse (5) angeordneten Hülsenrohr (6) gelagert sind und das verdichterseitige Wälzlager (3) ein Festlager und das turbinenseitige Wälzlager (4) ein Loslager ist, wobei ein innerer Lagerring (4'') des turbinenseitigen Wälzlagers an der Welle (2) angeschlagen ist und der äußere Lagerring (3') des verdichterseitigen Wälzlagers (3) an dem Hülsenrohr (6) angeschlagen ist, wobei zwischen den zwei Wälzlagern (3, 4) für deren Beabstandung ein Abstandselement (7) und ein Druckelement (8) vorgesehen sind.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird eine thermische Längung kompensiert, wodurch der Wirkungsgrad des Verdichters vergrößert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Sie geht von der deutschen Übersetzung DE 11 2004 002 481 T5 der WO 2005/059331 in der ein Lagerungssystem für eine Turboladerwelle beschrieben ist. Dieses Lagerungssystem weist einen lang gestreckten Lagerträger mit zwei in dessen Enden eingesetzten Kugellagern, sowie einem radial abstehenden Flansch an einem Ende auf, der mit ortsfesten Gehäuseteilen zusammenwirkt und Rotordrucklasten in beiden Richtungen aufnimmt. Der lange Lagerträger ist im Gehäuse mittels axial beabstandeter elastischer Elemente abgestützt, die die rotierende Anordnung um ihren Massenmittelpunkt drehen lassen und sie gegen Stöße und Schwingungen abfedern. Der lange Lagerträger und das Gehäuse bilden gemeinsam eine Kühlmittelkammer, die mit der Außenfläche des Lagerträgers zwischen den axial beabstandeten elastischen Stützelementen in Strömungsverbindung steht, die auch als Kühlmitteldichtungen zwischen dem langen Lagerträger und dem Lagergehäuse wirken. Die Kühlmittelkammer schützt die Lagerung und die Kugellager vor der Abgaswärme und kühlt auch das Gehäuse.
  • Beim Betrieb des Abgasturboladers, bei sehr hohen Temperaturen längt sich die Abgasturboladerwelle, wodurch der Verdichter leicht in seiner Lage verändert wird. Aufgrund dieser Tatsache muss ein Spaltmaß zwischen dem Verdichterrad und dem Verdichtergehäuse größer als notwendig ausgelegt werden. Durch diesen größeren Spalt wird der Wirkungsgrad des Verdichters deutlich verringert.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, mit der ein minimales Spaltmaß zwischen Verdichterrad und Verdichtergehäuse dargestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Die vorgeschlagene Anordnung bringt eine Verbesserung des Wärmehaushaltes des Abgasturboladers. Durch das Druckelement wird der bei der Erwärmung entstehende Ausdehnungsunterschied zwischen dem Gehäuse und der Welle spielfrei ausgeglichen.
  • Besonders bevorzugt sind die Wälzlager Schrägkugellager oder Schulterkugellager gemäß Patentanspruch 2.
  • Ebenfalls besonders bevorzugt ist das Abstandselement ein Rohr. Dies ermöglicht die bestmögliche Anlage an den Wälzlagern, 360° am Umfang.
  • Besonders bevorzugt ist als Druckelement eine Druck- oder Schraubenfeder.
  • Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispieles in einer einzigen Figur näher erläutert.
  • 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Abgasturbolader.
  • 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Abgasturbolader 1. Der Abgasturbolader 1 weist eine Welle 2 auf, die verdichterseitig mit einem verdichterseitigen Wälzlager 3 und turbinenseitig mit einem turbinenseitigen Wälzlager 4 gelagert ist. Das verdichterseitige Wälzlager weist einen äußeren Lagerring 3' sowie einen inneren Lagerring 3'' auf. Das turbinenseitige Wälzlager weist ebenfalls einen äußeren Lagerring 4' und einen inneren Lagerring 4'' auf. Die äußeren Lagerringe 3', 4' sind in einem, in einem Gehäuse 5 angeordneten Hülsenrohr 6 gelagert, wobei das verdichterseitige Wälzlager 3 ein Festlager und das turbinenseitige Wälzlager 4 ein Loslager ist. Während der innere Lagerring 4'' des turbinenseitigen Wälzlagers an der Welle 2 angeschlagen ist, ist der äußere Lagerring 3' des verdichterseitigen Wälzlagers 3 an dem Hülsenrohr 6 angeschlagen. Schmiermittelbohrungen zur Schmiermittelzufuhr und -abfuhr für die Wälzlager 3, 4 sind nicht beziffert dargestellt, da sie mit der Erfindung nicht direkt in Wechselwirkung stehen.
  • Erfindungsgemäß sind zwischen den zwei Wälzlagern 3, 4 ein Abstandselement 7 sowie ein Druckelement 8 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Wälzlagern 3, 4 um Schrägkugellager, in einem anderen, bevorzugten Ausführungsbeispiel können es auch Schulterkugellager sein. Das Abstandselement 7 ist ein Rohr mit kreisrundem Querschnitt, es können aber auch andere Querschnittsformen, wie z. B. eine sternförmige Querschnittsform zum Einsatz kommen. Das Druckelement 8 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Druckfeder, es kann sich jedoch auch um eine Schraubenfeder handeln. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Kugellager 3, 4 Dichtelemente 9 auf, die in anderen Ausführungsbeispielen jedoch auch entfallen können.
  • Beim Betrieb des Abgasturboladers 1 wird die Turbinenseite stärker aufgeheizt als die Verdichterseite. Hierdurch längt sich die Welle 2, wodurch sich der Abstand der Wälzlager 3, 4 vergrößert. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung bleibt das verdichterseitige Wälzlager als Festlager fest, während nur das turbinenseitige Wälzlager 4 verschoben wird. Durch diese Maßnahme wird der Wirkungsgrad des Verdichters nicht verschlechtert. Wird der Abgasturbolader 1 wieder abgekühlt, so verringern sich wieder die Abstände zwischen den Wälzlagern 3, 4 wobei das Abstandselement 7 einen minimalen Abstand vorgibt. Damit der innere und der äußere Lagerring 4', 4'' des turbinenseitigen Wälzlagers 4 bei dieser Rückbewegung nicht gegeneinander verschoben werden, ist das Druckelement 8 vorgesehen.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird der bei der Erwärmung entstehende Ausdehnungsunterschied zwischen dem Gehäuse und der Welle spielfrei ausgeglichen.
    • 1
    Abgasturbolader
    2
    Welle
    3
    verdichterseitiges Wälzlager
    3'
    äußerer Lagerring
    3''
    innerer Lagerring
    4
    turbinenseitiges Wälzlager
    4'
    äußerer Lagerring
    4''
    innerer Lagerring
    5
    Gehäuse
    6
    Hülsenrohr
    7
    Abstandselement
    8
    Druckelement
    9
    Dichtelement
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 112004002481 T5 [0002]
    • - WO 2005/059331 [0002]

Claims (4)

  1. Abgasturbolader (1), dessen Turbinenrad und Verdichterrad an einer gemeinsame Welle (2) angeordnet sind, wobei die Welle (2) über ein verdichterseitiges und ein turbinenseitiges Wälzlager (3, 4) gelagert ist und wobei die äußeren Lagerringe (3', 4') in einem, in einem Gehäuse (5) angeordneten Hülsenrohr (6) gelagert sind und das verdichterseitige Wälzlager (3) ein Festlager und das turbinenseitige Wälzlager (4) ein Loslager ist, wobei ein innerer Lagerring (4'') des turbinenseitigen Wälzlagers an der Welle (2) angeschlagen ist und der äußere Lagerring (3') des verdichterseitigen Wälzlagers (3) an dem Hülsenrohr (6) angeschlagen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den zwei Wälzlagern (3, 4) für deren Beabstandung ein Abstandselement (7) und ein Druckelement (8) vorgesehen sind.
  2. Abgasturbolader nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlager (3, 4) Schrägkugellager oder Schulterkugellager sind.
  3. Abgasturbolader nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (7) ein Rohr ist.
  4. Abgasturbolader nach einem der Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (8) eine Druck- oder Schraubenfeder ist.
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