DE102009025054B4 - turbine housing - Google Patents
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Abstract
Turbinengehäuse eines Abgasturboladers, umfassend ein Außengehäuse (2), in welchem ein Laufradgehäuse (5) mit einem rohrförmigen Stutzen (8) und ein Auslassrohr (10) angeordnet ist, wobei das Auslassrohr (10) mit dem rohrförmigen Stutzen (8) relativverschieblich gekoppelt ist und wobei zwischen Stutzen (8) und Auslassrohr (10) ein separater Dichtring (11) angeordnet ist, welcher mit dem Auslassrohr (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (11) nach innen umgebördelt ist.Turbine housing of an exhaust gas turbocharger, comprising an outer housing (2) in which an impeller housing (5) with a tubular nozzle (8) and an outlet pipe (10) is arranged, wherein the outlet pipe (10) is relatively displaceably coupled to the tubular nozzle (8) and wherein between the neck (8) and outlet pipe (10) a separate sealing ring (11) is arranged, which is connected to the outlet pipe (10), characterized in that the sealing ring (11) is crimped inwardly.
Description
Die Erfindung betrifft ein Turbinengehäuse eines Abgasturboladers mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a turbine housing of an exhaust gas turbocharger with the features in the preamble of
Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge werden in zunehmendem Maße durch Turbolader aufgeladen, um eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs zu erreichen. Aber auch das Gewicht der Abgasanlage selbst hat Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch. Turbolader sollten daher möglichst geringes Gewicht besitzen. Dem steht entgegen, dass Turbolader während ihres Einsatzes erheblichen mechanischen und insbesondere höchsten thermischen Belastungen ausgesetzt sind, die eine robuste Bauweise erforderlich machen. Wesentlichen Einfluss auf die Lebensdauer eines Turboladers haben thermisch induzierte Spannungen. Es sind somit entsprechende thermische Ausgleichselemente vorzusehen, die allerdings Dichtigkeitsprobleme mit sich bringen. In der
In der Praxis zeigt sich allerdings, dass auch das Innensystem gewisse Dichtigkeitsanforderungen erfüllen muss, um eine effiziente Arbeitsweise des Turbinenladers sicherzustellen. In der
Aus der
Die veröffentlichte
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Turbinengehäuse eines Abgasturboladers aufzuzeigen, bei welchem bei maximaler Dichtwirkung des Innensystems ein Temperaturdehnungsausgleich zwischen dem Laufradgehäuse und dem Auslassrohr für das Abgas möglich ist, wobei zugleich sehr dünne Werkstoffe zum Einsatz kommen können und ohne dass Schweißarbeiten im sensiblen Auslassbereich des Laufradgehäuses erforderlich sind. On this basis, the invention is based on the object to show a turbine housing of an exhaust gas turbocharger, wherein at maximum sealing effect of the inner system, a temperature expansion compensation between the impeller housing and the outlet pipe for the exhaust gas is possible, at the same time very thin materials can be used and without welding in the sensitive outlet area of the impeller housing are required.
Diese Aufgabe wird durch ein Turbinengehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a turbine housing having the features of
Das erfindungsgemäße Turbinengehäuse eines Abgasturboladers umfasst ein Außengehäuse, in welchem ein Laufradgehäuse mit einem rohrförmigen Stutzen angeordnet ist. Ferner umfasst das Turbinengehäuse ein Auslassrohr, über welches Abgas von dem Laufradgehäuse in Richtung eines Auslassflansches überleitbar ist. Das Auslassrohr ist zur Kompensation von thermisch induzierten Längendehnungen relativverschieblich mit dem Laufradgehäuse gekoppelt. Zwischen dem Stutzen und dem Auslassrohr befindet sich ein separater Dichtring. Dieser kann als gesondertes Bauteil mit dem Auslassrohr verbunden sein. Der Dichtring dichtet den Übergang zwischen dem Stutzen und dem Auslassrohr ab. The turbine housing of an exhaust gas turbocharger according to the invention comprises an outer housing in which an impeller housing is arranged with a tubular nozzle. Furthermore, the turbine housing comprises an outlet pipe, via which exhaust gas can be transferred from the rotor housing in the direction of an outlet flange. The outlet tube is relatively displaceably coupled to the impeller shell to compensate for thermally induced elongations. There is a separate sealing ring between the nozzle and the outlet pipe. This can be connected as a separate component with the outlet pipe. The sealing ring seals the transition between the nozzle and the outlet pipe.
Das Besondere bei dem erfindungsgemäßen Turbinengehäuse ist, dass der Dichtring nach innen umgebördelt ist. Der Dichtring wird elastisch über den Auslassbereich des Stutzens, d.h. des Abgas führenden Innensystems, geschoben und gewährleistet die Abdichtung sowie die axiale Verschiebbarkeit des Stutzens gegenüber dem Auslassrohr. Die sehr gute Dichtwirkung eines derartig gestalteten Dichtrings ergibt sich auf Grund einer elastischen Verspannung des Dichtrings gegenüber dem Stutzen. Die hohe Elastizität des Dichtrings resultiert aus der endseitigen Umbördelung nach innen. The special feature of the turbine housing according to the invention is that the sealing ring is flanged inwards. The sealing ring is elastically pushed over the outlet region of the nozzle, ie the exhaust-carrying inner system, and ensures the sealing and the axial displaceability of the nozzle relative to the outlet pipe. The very good sealing effect of such a designed sealing ring is due to an elastic strain of the sealing ring opposite the nozzle. The high elasticity of the sealing ring results from the end beading inwards.
Unter einer Umbördelung ist eine Umstülpung über einen Winkelbereich von mindestens 180° zu verstehen. Das umgebördelte Ende ist gegenüber dem Stutzen verspannt. Eine sichere Anlage des Stutzens an dem Dichtring bzw. des Dichtrings an dem Stutzen kann dadurch realisiert werden, indem ein Spreizdorn in den Stutzen eingeführt wird, um diesen aufzuweiten. Bei dieser Vorgehensweise können auch hinsichtlich des Stutzens größere Fertigungstoleranzen gewählt werden, weil die angestrebte Dichtwirkung zwischen dem Stutzen und dem Auslassrohr nachträglich durch Einstellen eines Dichtspalts mittels des Spreizdorns erreicht wird.A beading is to be understood as an inversion over an angular range of at least 180 °. The flanged end is braced against the neck. A secure contact of the nozzle on the sealing ring or the sealing ring on the nozzle can be realized by an expanding mandrel is inserted into the nozzle to expand this. In this approach, larger manufacturing tolerances can also be selected with regard to the nozzle because the desired sealing effect between the nozzle and the outlet tube is subsequently achieved by adjusting a sealing gap by means of the expanding mandrel.
Das umgebördelte Ende des Dichtrings erstreckt sich über einen Winkelbereich von wenigstens 180°. Bei einem Winkel von 180° würde eine Linienberührung zwischen dem Stutzen und dem Dichtring entstehen. Vorzugsweise soll der Anlagebereich zwischen dem Dichtring und dem Stutzen in einem gewissen Abstand zum freien Endabschnitt des umgebördelten Endes liegen, um bei den häufigen Verschiebungen, wie sie in einem Abgasturbolader auftreten, den Materialabtrag zu begrenzen. Daher ist vorgesehen, dass der Dichtring an seinem umgebördelten Ende einen freien Endabschnitt aufweist, der trichterförmig erweitert ist. Der freie Endabschnitt steht vorzugsweise in einem Winkel von 5° bis 20° zur Außenseite des Stutzens. Dadurch bildet der freie Endabschnitt gewissermaßen eine Einlaufschräge, die einem Anlagebereich vorgelagert ist. The flanged end of the sealing ring extends over an angular range of at least 180 °. At an angle of 180 °, a line contact between the nozzle and the sealing ring would arise. Preferably, the contact area between the sealing ring and the neck should be at a certain distance from the free end portion of the flanged end to limit the material removal at the frequent displacements, such as occur in an exhaust gas turbocharger. Therefore, it is provided that the sealing ring has at its flanged end a free end portion which is widened funnel-shaped. The free end portion is preferably at an angle of 5 ° to 20 ° to the outside of the nozzle. As a result, the free end portion effectively forms an inlet slope, which is upstream of a contact area.
Der Dichtring weist somit ein umgebördeltes Ende, den sich hieran unmittelbar anschließenden Anlagebereich und den hierauf folgenden trichterförmig erweiterten freien Endabschnitt auf. Der Anlagebereich ist zumindest ringförmig, so dass der Anlagebereich in Linienberührung mit dem Stutzen steht. Er kann aber auch flächig sein. In diesem Fall erstreckt sich der Anlagebereich über einen bestimmten Längenabschnitt des Stutzens, so dass der eigentliche Dichtsitz nicht nur ringförmig, sondern zylindermantelförmig ausgebildet ist. The sealing ring thus has a flanged end, the adjoining directly thereto investment area and the subsequent funnel-shaped extended free end portion. The contact area is at least annular, so that the contact area is in line contact with the connecting piece. But he can also be flat. In this case, the contact area extends over a certain length of the neck, so that the actual sealing seat is not only annular, but cylinder jacket-shaped.
Das der Umbördelung abgewandte Ende des Dichtrings dient zur Befestigung am Auslassrohr. Der Dichtring kann das Auslassrohr außenseitig umgreifen. Die Fixierung des Dichtrings an dem Außenrohr kann durch thermisches Fügen, wie Löten oder Schweißen, erfolgen. Es ist aber auch ein Verpressen des Dichtrings unter Einsatz eines Stützrings mit dem Auslassrohr denkbar. Der Stützring kann aber auch in Kombination mit einem thermischen Fügeverfahren, wie dem Schmelzschweißverfahren, zum Einsatz kommen, da die Einflüsse der Schweißnaht, wie z.B. Schweißkerben, abgefangen werden können. The bead of the opposite end of the sealing ring is used for attachment to the outlet pipe. The sealing ring can surround the outlet tube on the outside. The fixation of the sealing ring on the outer tube can be done by thermal joining, such as soldering or welding. But it is also conceivable compression of the sealing ring using a support ring with the outlet pipe. However, the support ring can also be used in combination with a thermal joining method, such as the fusion welding method, since the influences of the weld, such Welding notches can be intercepted.
Grundsätzlich besteht der Dichtring aus einem vorzugsweise metallischen Werkstoff. Dadurch, dass es sich bei dem Dichtring um ein separates Bauteil handelt, das mit dem Auslassrohr verbunden ist, besteht Freiheit in der Werkstoffwahl. Es können somit besonders geeignete, insbesondere kostengünstige, Werkstoffe eingesetzt werden. Der Dichtring kann z.B. aus einer Nickelbasislegierung bestehen. Basically, the sealing ring consists of a preferably metallic material. Due to the fact that the sealing ring is a separate component which is connected to the outlet tube, there is freedom in the choice of material. It can thus be used particularly suitable, in particular cost, materials. The sealing ring may e.g. consist of a nickel-based alloy.
Zudem kann der Dichtring aus einem sehr dünnwandigen Werkstoff gefertigt sein. Die Wanddicke kann weniger als 1,0 mm betragen. Dies wirkt sich positiv auf das Katalysatoranspringverhalten aus. In addition, the sealing ring can be made of a very thin-walled material. The wall thickness can be less than 1.0 mm. This has a positive effect on the catalyst behavior.
Da das Auslassrohr einteiliger Bestandteil eines Flansches zur Anbindung an einer Abgasanlage sein kann und daher regelmäßig eine größere Wandstärke besitzt als der Dichtring, kann eine Schmelzschweißverbindung zwischen dem Dichtring und dem Auslassrohr dadurch verbessert werden, indem zusätzlich zu dem Dichtring ein den Dichtring umgebender Stützring vorgesehen wird. Auf diese Weise werden im Wesentlichen gleich dicke Bauteile miteinander verschweißt, was das Verschweißen auf Grund des gleichmäßigeren Wärmeeintrags erleichtert. Since the outlet pipe may be integral with a flange for connection to an exhaust system and therefore regularly has a greater wall thickness than the sealing ring, a fusion weld between the sealing ring and the outlet pipe can be improved by providing a sealing ring surrounding the sealing ring in addition to the sealing ring , In this way, substantially equal thickness components are welded together, which facilitates welding due to the more uniform heat input.
Zur Erhöhung der Wanddicke kann der Stützring auch doppellagig ausgeführt sein, wodurch die elastischen Eigenschaften des Dichtrings nochmals erheblich erhöht werden. To increase the wall thickness of the support ring can also be made double-layered, whereby the elastic properties of the sealing ring are again significantly increased.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawings. It shows:
Der Dichtring
Von dem auslassrohrseitigen Ende
An das umgebördelte Ende
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Turboladerturbocharger
- 2 2
- Außengehäuseouter casing
- 3 3
- Gehäuseflanschhousing flange
- 4 4
- Auslassflanschoutlet flange
- 5 5
- Laufradgehäuseimpeller housing
- 6 6
- Blechschalesheet metal shell
- 7 7
- Blechschalesheet metal shell
- 8 8th
- StutzenSupport
- 9 9
- Turbinenradturbine
- 10 10
- Auslassrohroutlet pipe
- 11 11
- Dichtring seal
- 1212
- umgebördeltes Ende beaded end
- 13 13
- EndeThe End
- 14 14
- Stützringsupport ring
- 15 15
- SchweißnahtWeld
- 16 16
- Anlagebereichplant area
- 17 17
- freier Endabschnittfree end section
- 18 18
- Außenseite outside
- 19 19
- Stirnseite front
- W W
- Winkelangle
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