DE102010035782A1 - Turbocharger with balanced rotors - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft zusammenfassend einen Turbolader, aufweisend ein in einem Kaltgehäuse angeordneten Verdichter und eine in einem Heißgehäuse angeordneten Turbine, wobei die Turbine und der Verdichter miteinander gekoppelt sind. Mit dem Ziel die Herstellungskosten zu senken werden Läufer mit einer bestimmten Auswuchtung vorgeschlagen, wobei am koaxial angeordneten Zapfen weinigstens eines Läufers wenigstens ein Wuchtgewicht angeschweißt ist.In summary, the invention relates to a turbocharger, comprising a compressor arranged in a cold housing and a turbine arranged in a hot housing, the turbine and the compressor being coupled to one another. With the aim of reducing the manufacturing costs, runners with a certain balancing are proposed, at least one balancing weight being welded onto at least one rotor on the coaxially arranged journal.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft einen Turbolader, aufweisend ein in einem Kaltgehäuse angeordneten Verdichter und einer in einem Heißgehäuse angeordneten Turbine, wobei die Turbine und der Verdichter miteinander gekoppelt sind.The invention relates to a turbocharger, comprising a compressor arranged in a cold housing and a turbine arranged in a hot housing, wherein the turbine and the compressor are coupled together.

Stand der Technik Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention Background of the Invention

Aus dem Stand der Technik, wie zum Beispiel aus DE 10 2007 024 130 A1 , sind Turbolader bekannt, deren Läufer mittels einer Wuchtmaschine spanabhebend nachbearbeitet werden. Dazu wird der jeweilige, auf der Weile bereits installierte Läufer, mit anderen Worten die Turbine und/oder der Verdichter, an einer vorher bestimmten Stelle am Zapfen angeschliffen oder angefräst. Der lokale Gewichtsverlust verändert die Gewichtsverteilung des Läufers und optimiert die Laufeigenschaften für die jeweils typische Drehzahl von z. B. 150.000 bis 250.000 Umdrehungen pro Minute.From the state of the art, such as for example DE 10 2007 024 130 A1 , Turbocharger are known whose rotor are machined by means of a balancing machine. For this purpose, the particular, already installed on the runner, in other words the turbine and / or the compressor, ground or milled at a predetermined location on the pin. The local weight loss changes the weight distribution of the rotor and optimizes the running characteristics for each typical speed of z. B. 150,000 to 250,000 revolutions per minute.

Daran ist problematisch, dass bei einer großen Unwucht die entsprechende spanabhebende Korrektur der Gewichtsverteilung am Zapfen, derart groß ist, dass die Wandung des Zapfens, insbesondere in der Nähe des Innengwindes, zu gering wird. Damit geht die notwendige Stabilität des Läufers verloren, was zur Folge hat, dass der Läufer verschrottet werden muss.This is problematic that in case of a large imbalance, the corresponding cutting correction of the weight distribution on the pin, is so large that the wall of the pin, especially in the vicinity of the Innengwindes, too low. Thus, the necessary stability of the runner is lost, with the result that the runner must be scrapped.

Aufgabenstellung Zusammenfassung der ErfindungTask summary of the invention

Die Aufgabe der Erfindung ist daher einen Turbolader anzugeben, dessen Läufer derart ausgewuchtet sind, dass weder auf die bekannten Eigenschaften eines Turboladers verzichtet, jedoch dessen Herstellung kostengünstiger gestaltet werden kann.The object of the invention is therefore to provide a turbocharger, the rotor are balanced so that dispensed neither to the known properties of a turbocharger, but its production can be made cheaper.

Die Aufgabe wird durch einen Turbolader der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass an einem Zapfen der Turbine und/oder an einem Zapfen des Verdichters wenigstens ein Wuchtgewicht angeschweißt ist.The object is achieved by a turbocharger of the type mentioned in that at least one balancing weight is welded to a pin of the turbine and / or on a pin of the compressor.

Ein Läufer, d. h. sowohl die Turbine als auch der Verdichter, weist ein Radrücken auf, der eine Scheibenform besitzt. Der Radrücken geht über in einen Blätterkranz der zur mechanisch-aerodynamischen Kopplung vorgesehen ist. Axial gegenüberliegend zum Radrücken geht der Blätterkranz in den Zapfen über, der wie auch der Radrücken und der Blätterkranz koaxial zur Rotationsachse des Turboladers angeordnet sind.A runner, d. H. Both the turbine and the compressor have a Radrücken, which has a disc shape. The Radrücken goes over in a leaf ring which is intended for mechanical-aerodynamic coupling. Axially opposite to the wheel back of the leaves wreath passes into the pin, which are arranged as well as the Radrücken and the Blätterkranz coaxial with the axis of rotation of the turbocharger.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Wuchtgewicht zumindest teilweise oder ganz durch einen Schweißpunkt oder eine Schweißnaht gebildet. Die Größe des Schweißpunktes oder die Länge sowie der Schweißnaht wird in Abhängigkeit des einzubringenden Gewichtes gewählt. Daran ist vorteilhaft, dass das Gewicht sich nicht im Laufe der Betriebszeit lösen kann, aber dennoch ist das zusätzlich eingebrachte Gewicht leicht dosierbar. Dies kann beispielsweise durch die Dicke einer Schweißelektrode und/oder durch die Schweißdauer reguliert werden.In an advantageous embodiment, the balancing weight is at least partially or entirely formed by a welding point or a weld. The size of the welding point or the length and the weld is chosen depending on the weight to be introduced. It is advantageous that the weight can not solve in the course of the operating time, but still the additional weight introduced is easily dosed. This can be regulated, for example, by the thickness of a welding electrode and / or by the welding duration.

Falls ein größeres Gewicht angebracht werden muss, so ist es denkbar, dass ein Gewichtsstück eines definierten Gewichtes in der Funktion eines Wuchtgewichtes mittels der Schweißnaht angeschweißt wird.If a larger weight must be attached, it is conceivable that a weight of a defined weight in the function of a balance weight is welded by means of the weld.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Wuchtgewicht mittels Elektrodenschweißen, Schutzgasschweißen oder eines Mikrobrenners aufgeschweißt. Schutzgasschweißen birgt den Vorteil, dass keine Nachbearbeitung der Schweißnaht erforderlich ist. Ein Mikrobrenner wird der Dosierungsproblematik und der Eintragsmenge gerecht.In an advantageous embodiment, the balancing weight is welded by means of electrode welding, inert gas welding or a microburner. Inert gas welding has the advantage that no reworking of the weld is required. A micro burner is the dosing problem and the entry amount justice.

Alternativ zu dem an einem Zapfen der Turbine und/oder an einem Zapfen des Verdichters angeschweißten wenigstens einem Wuchtgewichts kann ein an dem Radrücken oder an dem Blätterkranz des Läufers angeschweißtes Wuchtgewicht eingesetzt werden oder auch optional dazu. Die Anbringung am Radrücken hat den Vorteil, dass mehr Raum zur Verfügung steht, allerdings ist der Radrücken bei der Auswuchtung oft durch das Gehäuse des Turboladers zumindest teilweise verdeckt. Eine Aufbringung des Wuchtgewichtes auf einem der Blätter des Kranzes ist auch möglich, jedoch muss dies unter Berücksichtigung der aerodynamischen Funktion des Läufers geschehen.As an alternative to the at least one balancing weight welded to a journal of the turbine and / or to a journal of the compressor, a balancing weight welded to the wheel back or to the rotor blade of the rotor can also be used or optionally thereto. The attachment to Radrücken has the advantage that more space is available, but the Radrücken is often at least partially obscured by the housing of the turbocharger during balancing. An application of the balance weight on one of the leaves of the ring is also possible, but this must be done taking into account the aerodynamic function of the runner.

Vorteilhafterweise ist das Wuchtgewicht spanabhebend nachbearbeitet. Dies ist in Abhängigkeit der Anwendung gegebenenfalls vorteilhaft, z. B. wenn bestimmte aerodynamische Verhältnisse wiederhergestellt werden müssen.Advantageously, the balancing weight is machined by machining. This is optionally advantageous depending on the application, for. B. when certain aerodynamic conditions must be restored.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist neben dem Wuchtgewicht optional eine spanabhebende Wuchtung vornehmbar. Dies kann in Abstimmung mit dem Wuchtgewicht geschehen und führt dazu, dass auch ein bestimmtes Gesamtgewicht angestrebt werden kann, welches beispielsweise für eine bestimmte Anwendung vorgegeben ist. Außerdem kann durch die spanabhebende Behandlung, also zum Beispiel durch Fräsen oder Schleifen, ein geringeres Gewicht definiert abgenommen werden, sodass der spanabhebende Prozess eine Feinabstimmung zum Schweissprozess darstellt. Dazu kann beispielsweise der gleiche Läufer geschweißt und spanabhebend behandelt werden. Alternativ kann an der Turbine ein Wuchtgewicht angeschweißt und der Verdichter spanabhebend behandelt werden, oder auch umgekehrt, womit nicht nur der Läufer, sondern die Welle mit den Läufern gewuchtet wird.In an advantageous embodiment, in addition to the balancing weight optionally a cutting balancing vornehmbar. This can be done in coordination with the balance weight and leads to the fact that a certain total weight can be sought, which is predetermined for example for a particular application. In addition, by the machining, so for example by milling or grinding, a lower weight can be defined defined, so that the machining process is a fine-tuning to the welding process. For this example, the same runner can be welded and machined. Alternatively, you can The turbine welded a balancing weight and the compressor treated by machining, or vice versa, which is not only the rotor, but the shaft is balanced with the runners.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments and preferred developments of the invention can be taken from the description of the figures and / or the dependent claims.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert.In the following the invention will be described and explained in more detail with reference to the exemplary embodiments illustrated in the figures.

Es zeigen:Show it:

1 Schweißvorgang zur Auswuchtung an den am Lagergehäuse des Turboladers installierten Läufern, und 1 Welding operation for balancing on the rotors installed on the bearing housing of the turbocharger, and

2 Axialansicht auf den Verdichter beim Schweißvorgang aus 1. 2 Axial view of the compressor during the welding process 1 ,

Ausführungsbeispielembodiment

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

1 zeigt einen Schweißvorgang zur Auswuchtung an den am Lagergehäuse 4 des Turboladers installierten Läufern 2, 4. In diesem Stadium der Installation ist die Turboladerwelle mit Läufern bereits zusammengesetzt, womit der rotative Teil des Turboladers komplett ist und eine Auswuchtung der Welle/Läufer-Anordnung vorgenommen werden kann. 1 shows a welding process for balancing on the bearing housing 4 of the turbocharger installed runners 2 . 4 , At this stage of the installation, the turbocharger shaft is already assembled with rotors, thus completing the rotative part of the turbocharger and balancing the shaft / rotor arrangement.

Die nicht gezeigte Welle verläuft innerhalb des Turboladerlagergehäuses 1. Das Turboladerlagergehäuse 1 beinhaltet eine Kühlwasserversorgung, die durch den Anschluss 5 mit Kühlwasser gespeist werden kann. Am linken Wellenende ist die Turbine angeordnet und gegebenenfalls einstückig mit der Welle ausgeführt.The shaft, not shown, extends within the turbocharger bearing housing 1 , The turbocharger bearing housing 1 includes a cooling water supply through the connection 5 can be fed with cooling water. At the left end of the shaft, the turbine is arranged and optionally designed in one piece with the shaft.

Der Schweißarm 6 ist zusammen mit weiteren Schweißarmen auf einem Haltering angeordnet und beinhaltet eine radial translatierbare Elektrode, die zur Bildung eines Schweißbades auf den verdeckten Zapfen der Turbine 2 vorgesehen ist. Es sind andere Schweißvorrichtungen denkbar, die Wuchtgewichte auf der Ruckseite 3 anbringen, insoweit diese zugänglich ist.The welding arm 6 is arranged together with other welding arms on a retaining ring and includes a radially translatable electrode, which is used to form a welding pool on the concealed pin of the turbine 2 is provided. There are other welding devices conceivable, the balancing weights on the back 3 as far as this is accessible.

Auf der gegenüberliegenden Seite ist der Schweißarm 8 auf dem Haltering 9 angeordnet und für eine Schweißung des Zapfens des Verdichters 4 vorgesehen. Sofern notwendig wird entweder nur auf einem der beiden Läufer 3, 4 oder auf beiden wenigstens ein, zwei oder mehrere Wuchtgewichte aufgebracht.On the opposite side is the welding arm 8th on the retaining ring 9 arranged and for a welding of the pin of the compressor 4 intended. If necessary, either only one of the two runners 3 . 4 or applied to both at least one, two or more balance weights.

2 zeigt eine Axialansicht auf den Verdichter 4 beim Schweißvorgang der 1. Der Verdichter 4 ist auf der Welle 12 mittels der Schraube 13 axial befestigt. Es ist erkennbar, dass der Schweißarm 8 eine Elektrode eines bestimmten Außendurchmessers trägt, wobei die anderen Schweißarme andere Elektroden enthalten, die bei gleicher Schweißdauer einen anderen Gewichtseintag umsetzen, und bei entsprechend festgestellter rotativer Ungleichmässigkeit zum Einsatz kommen. Das Wuchtgewicht ist eine Schweißnaht, die auf der zylindrischen Außenfläche des Zapfens 11 in Axialrichtung oder Umfangsrichtung verläuft. Beim Schweißvorgang wird der Haltering 9 entsprechend in Axialrichtung bzw. Umfangsrichtung bewegt. 2 shows an axial view of the compressor 4 during the welding process of 1 , The compressor 4 is on the wave 12 by means of the screw 13 fixed axially. It can be seen that the welding arm 8th carries an electrode of a certain outer diameter, wherein the other welding arms contain other electrodes, which implement a different weight order with the same duration of welding, and be used with a correspondingly determined rotational unevenness. The balancing weight is a weld which rests on the cylindrical outer surface of the pin 11 extends in the axial direction or circumferential direction. During the welding process, the retaining ring 9 moved accordingly in the axial direction or circumferential direction.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Turbolader, aufweisend ein in einem Kaltgehäuse angeordneten Verdichter und eine in einem Heißgehäuse angeordneten Turbine, wobei die Turbine und der Verdichter miteinander gekoppelt sind. Mit dem Ziel die Herstellungskosten zu senken werden Läufer mit einer bestimmten Auswuchtung vorgeschlagen, wobei am koaxial angeordneten Zapfen weinigstens eines Läufers wenigstens ein Wuchtgewicht angeschweißt ist.In summary, the invention relates to a turbocharger, comprising a compressor arranged in a cold housing and a turbine arranged in a hot housing, wherein the turbine and the compressor are coupled together. With the aim of reducing manufacturing costs runners are proposed with a certain balance, with at least one runner at least one balancing weight is welded to the coaxial pin.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
TurboladerlagergehäuseTurbocharger bearing housing
22
Turbineturbine
33
Radrückenwheel rear side
44
Verdichtercompressor
55
Anschlussconnection
66
Schweißarmwelding arm
77
Halteringretaining ring
88th
Haltearmholding arm
99
Halteringretaining ring
1010
Schweißelektrodewelding electrode
1111
Zapfenspigot
1212
Wellewave
1313
Muttermother

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007024130 A1 [0002] DE 102007024130 A1 [0002]

Claims (6)

Turbolader, aufweisend eine Turbine (2) und einen Verdichter (4), wobei die Turbine (2) und der Verdichter (4) über eine Welle (12) miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Zapfen der Turbine (2) und/oder an einem Zapfen (11) des Verdichters (4) wenigstens ein Wuchtgewicht angeschweißt ist.Turbocharger comprising a turbine ( 2 ) and a compressor ( 4 ), whereby the turbine ( 2 ) and the compressor ( 4 ) over a wave ( 12 ) are coupled together, characterized in that on a pin of the turbine ( 2 ) and / or on a pin ( 11 ) of the compressor ( 4 ) at least one balancing weight is welded. Turbolader nach Anspruch 1, wobei das Wuchtgewicht zumindest teilweise oder ganz durch eine Schweißnaht oder einen Schweißpunkt gebildet ist.Turbocharger according to claim 1, wherein the balancing weight is formed at least partially or entirely by a weld or a spot weld. Turbolader nach Anspruch 2, wobei die Schweißnaht in Umfangsrichtung oder Axialrichtung auf einer Oberfläche des Zapfens (2) verläuft.A turbocharger according to claim 2, wherein the weld seam extends circumferentially or axially on a surface of the peg (10). 2 ) runs. Turbolader nach Anspruch 1, wobei das Wuchtgewicht mittels Elektrodenschweißen, Schutzgasschweißen oder eines Mikrobrenners aufgeschweißt ist.Turbocharger according to claim 1, wherein the balancing weight is welded by means of electrode welding, inert gas welding or a microburner. Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wuchtgewicht spanabhebend nachbearbeitet ist.Turbocharger according to one of the preceding claims, wherein the balancing weight is machined by machining. Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verdichter (4) und/oder die Turbine (2) spanabhenbend gewuchtet sind.Turbocharger according to one of the preceding claims, wherein the compressor ( 4 ) and / or the turbine ( 2 ) are balanced by cutting.
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