DE102010050913A1 - Supercharger for commercial vehicle engine, has compressor wheel arranged at end of shaft in compressor housing, flange members connected together by clamping member, and bearing housing and turbine housing provided with clamping surfaces - Google Patents

Supercharger for commercial vehicle engine, has compressor wheel arranged at end of shaft in compressor housing, flange members connected together by clamping member, and bearing housing and turbine housing provided with clamping surfaces Download PDF

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    • F05D2220/00Application
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Abstract

The supercharger has a shaft (8) rotatably supported in a bearing housing (6). A turbine wheel (10) is arranged at an end of the shaft in a turbine housing (4). A compressor wheel is arranged at another end of the shaft in a compressor housing. The bearing housing is connected with the turbine housing and the compressor housing by attaching units (18). The bearing housing and the turbine housing comprise flange members (14, 16), where the flange members are connected together by a clamping member. The bearing housing and the turbine housing are provided with clamping surfaces (20, 22).

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit einem Turbinengehäuse, einem Verdichtergehäuse und einem Lagergehäuse, in dem eine Welle drehbar gelagert ist, wobei an einem ersten Ende der Welle ein im Turbinengehäuse drehbares Turbinenrad und an einem zweiten Ende der Welle ein im Verdichter drehbares Verdichterrad angeordnet sind, wobei das Lagergehäuse mit dem Turbinengehäuse und dem Verdichtergehäuse mittels Befestigungsmitteln verbunden ist und wobei zwischen dem Lagergehäuse und dem Turbinengehäuse Wärmeisolierungsmittel vorgesehen sind.The invention relates to an exhaust gas turbocharger with a turbine housing, a compressor housing and a bearing housing in which a shaft is rotatably mounted, wherein at a first end of the shaft, a turbine wheel rotatable in the turbine housing and at a second end of the shaft, a compressor wheel rotatable in the compressor are arranged, wherein the bearing housing is connected to the turbine housing and the compressor housing by means of fastening means and wherein thermal insulation means are provided between the bearing housing and the turbine housing.

Ein derartiger Abgasturbolader ist aus der DE 10 2004 025 049 A1 bekannt. Bei derartigen Abgasturboladern ist neben hohen Drehzahlen von bis zu 300.000 1/min die thermische Belastung der Lagergehäuse aufgrund von Wärmeübergängen von der mit Abgas beaufschlagten Turbinenseite dominierend. In den meisten Abgasturboladern für Nutzfahrzeugmotoren kommen ölgeschmierte Gleitlager zum Einsatz, da diese den hohen Anspruch auf Dauerhaltbarkeit unter den schwierigen Betriebsbedingungen mit vertretbarem Kostenaufwand realisieren. Ein Problem dieser ölgeschmierten Lagerung sind die bei hohen Temperaturen auftretenden Ölverkokungen und deren Ablagerungen. Diese führen über kurz oder lang zu einem Festsetzen der Läuferwelle und damit zum Ausfall des Abgasturboladers. Dieses Problem soll bei einem Abgasturbolader gemäß der DE 10 2004 025 049 A1 dadurch gelöst werden, dass einerseits die Welle zwischen Turbinenrad und Lagerung wenigstens ein Wärmeisolierungsmittel aufweist, oder dass andererseits die das Lagergehäuse und das Turbinengehäuse verbindenden Flansche ein Wärmeisolierungsmittel aufweisen. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass unter Wärmeisolierungsmittel sowohl wärmedurchlässige Materialien oder Stoffe, als auch bauliche Maßnahmen verstanden werden.Such an exhaust gas turbocharger is from the DE 10 2004 025 049 A1 known. In such exhaust gas turbochargers in addition to high speeds of up to 300,000 1 / min, the thermal load of the bearing housing due to heat transfer from the exhaust gas charged turbine side dominates. In most exhaust gas turbochargers for commercial vehicle engines, oil-lubricated sliding bearings are used, as they realize the high level of durability required under difficult operating conditions at a reasonable cost. One problem with this oil-lubricated bearing is the oil coking and its deposits occurring at high temperatures. These lead sooner or later to a settling of the rotor shaft and thus the failure of the exhaust gas turbocharger. This problem is intended in an exhaust gas turbocharger according to the DE 10 2004 025 049 A1 be achieved in that on the one hand, the shaft between the turbine wheel and bearing has at least one heat insulating means, or on the other hand, the connecting the bearing housing and the turbine housing flanges have a heat insulating. In this context, it should be noted that thermal insulation means both heat-permeable materials or materials, as well as structural measures are understood.

Die vorgeschlagenen Lösungen erweisen sich jedoch insbesondere hinsichtlich einer Wärmeisolierung der Gehäuseteile als äußerst aufwendig in der Herstellung. Eine Lösung gemäß der Ausführungsform gemäß 6 erscheint zwar kostengünstig, jedoch ist nicht nachzuvollziehen, wie in diesem Fall das Turbinengehäuse und das Lagergehäuse mittels Befestigungsmitteln verbunden werden sollen. Auch diese Befestigungsmittel stellen wieder eine Wärmebrücke dar, die zu einer thermischen Belastung führen kann.However, the proposed solutions prove to be extremely expensive to manufacture, especially in terms of thermal insulation of the housing parts. A solution according to the embodiment according to 6 Although cost-effective, but can not understand how to connect the turbine housing and the bearing housing by means of fasteners in this case. These fasteners represent again a thermal bridge, which can lead to thermal stress.

Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Abgasturbolader zu schaffen, bei dem eine thermische Belastung des Lagergehäuses und damit der Lager verringert wird und der gleichzeitig kostengünstig und einfach herstellbar ist.It is therefore the object to provide an exhaust gas turbocharger, in which a thermal load on the bearing housing and thus the bearing is reduced and at the same time is inexpensive and easy to manufacture.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Lagergehäuse und das Verdichtergehäuse Flanschorgane aufweisen, die mit einem Abstand D voneinander angeordnet sind und durch ein Spannorgan miteinander verbunden sind, wobei das Lagergehäuse und das Turbinengehäuse des Weiteren Klemmflächen vorsehen. Hierdurch wird auf einfache und kostengünstige Weise eine Wärmeisolierung der jeweiligen Flanschorgane gewährleistet. Das Vorsehen von Klemmflächen gewährleistet einen beabstandeten Wärmeübergang, wobei eine besondere Ausgestaltung der Klemmflächen eine zusätzliche Wärmeisolierung schafft.This object is achieved in that the bearing housing and the compressor housing have Flanschorgane, which are arranged with a distance D from each other and are interconnected by a clamping member, wherein the bearing housing and the turbine housing further provide clamping surfaces. As a result, thermal insulation of the respective flange members is ensured in a simple and cost-effective manner. The provision of clamping surfaces ensures a spaced heat transfer, with a particular embodiment of the clamping surfaces provides additional thermal insulation.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen Klemmflächen ein Hitzeschild eingepresst. Hierdurch ist es möglich, das Lagergehäuse zusätzlich vor Wärmestrahlung der heißen Bauteile der Turbinenseite zu schützen. Auch kann durch ein derartiges Hitzeschild der Wärmeübergang zwischen den Klemmflächen verringert werden, wenn zumindest ein Schenkel des Hitzeschildes, der zwischen den Klemmflächen eingeklemmt ist, eine wärmeisolierende Beschichtung aufweist. Eine verbesserte Wärmeisolierung kann darüber hinaus dadurch geschaffen werden, dass die Klemmfläche des Lagergehäuses aus mehreren Klemmteilflächen aufgebaut ist.In an advantageous embodiment, a heat shield is pressed in between clamping surfaces. This makes it possible to additionally protect the bearing housing from heat radiation of the hot components of the turbine side. Also, by such a heat shield, the heat transfer between the clamping surfaces can be reduced if at least one leg of the heat shield, which is clamped between the clamping surfaces, has a heat-insulating coating. An improved thermal insulation can also be created by the fact that the clamping surface of the bearing housing is constructed from a plurality of clamping part surfaces.

Besonders vorteilhafter Weise ist das Spannorgan als Spannband ausgeführt. Um die Flanschorgane und damit auch das Lagergehäuse und das Turbinengehäuse gegen ein Verdrehen zu sichern, ist es vorteilhaft, wenn die Flanschorgane mittels Stiftorgane gesichert sind.Particularly advantageously, the tensioning device is designed as a tension band. In order to secure the flange members and thus also the bearing housing and the turbine housing against rotation, it is advantageous if the flange members are secured by pin members.

Um eine einfache und damit kostengünstige Montage zu gewährleisten, weist das Lagergehäuse in vorteilhafter Weise eine Zentrierfläche auf. Dabei können die Zentrierfläche und die Klemmfläche als Lagergehäuseansatz ausgebildet sein.In order to ensure a simple and therefore cost-effective installation, the bearing housing advantageously has a centering surface. In this case, the centering surface and the clamping surface may be formed as a bearing housing approach.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.An embodiment of an exhaust gas turbocharger according to the invention is shown in the drawing and will be described below.

Hierbei zeigt die einzige Figur einen Ausschnitt einer Schnittansicht eines Abgasturboladers mit einem Lagergehäuse und einem Verdichtergehäuse.Here, the single FIGURE shows a detail of a sectional view of an exhaust gas turbocharger with a bearing housing and a compressor housing.

Der erfindungsgemäße Abgasturbolader besteht im Wesentlichen aus einem nicht dargestellten Verdichtergehäuse, einem Turbinengehäuse 4 und einem Lagergehäuse 6, wobei in dem Lagergehäuse eine Welle 8 gelagert ist, an deren ersten Ende ein im Verdichtergehäuse drehbares Verdichterrad angeordnet ist und an deren zweiten Ende ein im Turbinengehäuse 4 drehbares Turbinenrad 10 angeordnet ist. Die Welle ist dabei mittels Lagermitteln 12 im Lagergehäuse gelagert. Die im Turbinengehäuse 4 drehbare Turbine 10 wird von heißem Abgas beaufschlagt. Um eine zu hohe thermische Belastung der ölgeschmierten Lagermittel 12 und damit einen möglichen Ausfall dieser Lagermittel 12 zu verhindern, weisen das Lagergehäuse 6 und das Turbinengehäuse 4 Flanschorgane 14, 16 auf, die mit einem Abstand D voneinander angeordnet sind und im vorliegenden Fall durch ein Spannband 18 miteinander verbunden sind. Des Weiteren weist das Turbinengehäuse 4 und das Lagergehäuse 6 Klemmflächen 20, 22 auf, die im vorliegenden Fall durch die Spannkraft des Spannbandes 18 einen umlaufenden Schenkel 24 eines Hitzeschildes 26 einklemmen. Der Luftspalt zwischen den Flanschorganen 14, 16 verläuft umlaufend und ist über das nicht luftdicht abschließende Spannband mit der Atmosphäre verbunden, wodurch die Luft zirkulieren kann und den Wärmeübergang zwischen dem Lagergehäuse 6 und dem Turbinengehäuse 4 weiter reduziert. Um ein Verdrehen des Turbinengehäuses 4 gegenüber dem Lagergehäuse 6 insbesondere bei der Montage zu vermeiden, sind Stiftorgane 28 vorgesehen. Der Hitzeschild 26 wirkt im vorliegenden Fall mit seinem umlaufenden Schenkel 24 als Abdichtmittel zwischen Turbinengehäuse 4 und Lagergehäuse 6. Des Weiteren weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Schenkel 24 des Hitzeschildes 26 eine wärmeisolierende Beschichtung auf.The exhaust gas turbocharger according to the invention consists essentially of a compressor housing, not shown, a turbine housing 4 and a bearing housing 6 wherein in the bearing housing a shaft 8th is mounted, at the first end of which a compressor housing rotatable compressor wheel is arranged and at the second end of a turbine housing 4 rotatable turbine wheel 10 is arranged. The shaft is by means of bearing means 12 stored in the bearing housing. The in the turbine housing 4 rotatable turbine 10 is acted upon by hot exhaust gas. Too high a thermal load on the oil lubricated bearing means 12 and thus a possible failure of this storage means 12 prevent the bearing housing 6 and the turbine housing 4 Flanschorgane 14 . 16 on, which are arranged with a distance D from each other and in the present case by a strap 18 connected to each other. Furthermore, the turbine housing 4 and the bearing housing 6 clamping surfaces 20 . 22 in the present case by the clamping force of the tension band 18 a circumferential leg 24 a heat shield 26 pinch. The air gap between the flange organs 14 . 16 runs circumferentially and is connected via the non-airtight final strap with the atmosphere, whereby the air can circulate and the heat transfer between the bearing housing 6 and the turbine housing 4 further reduced. To a twisting of the turbine housing 4 opposite the bearing housing 6 especially to avoid during assembly are pin organs 28 intended. The heat shield 26 acts in the present case with its circumferential leg 24 as a sealant between turbine housing 4 and bearing housing 6 , Furthermore, in the present embodiment, the leg 24 of the heat shield 26 a heat-insulating coating on.

Des Weiteren weist das Lagergehäuse 6 eine Zentrierfläche 30 auf, die in Rundlauf und Durchmesser derart fein toleriert ist, dass sie bei der Montage des Turbinengehäuses 4 mit dem Lagergehäuse 6 die korrekte Lage der Bauteile zueinander sicherstellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Klemmfläche 22 und die Zentrierfläche 30 des Lagergehäuses als Lagergehäuseansatz 32 ausgebildet.Furthermore, the bearing housing 6 a centering surface 30 on, which is so finely tolerated in concentricity and diameter that they are in the assembly of the turbine housing 4 with the bearing housing 6 ensures the correct position of the components to each other. In the present embodiment, the clamping surface 22 and the centering surface 30 of the bearing housing as a bearing housing approach 32 educated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102004025049 A1 [0002, 0002] DE 102004025049 A1 [0002, 0002]

Claims (8)

Abgasturbolader (2) mit einem Turbinengehäuse (4), einem Verdichtergehäuse und einem Lagergehäuse (6), in dem eine Welle (8) drehbar gelagert ist, wobei an einem ersten Ende der Welle (8) ein im Turbinengehäuse (4) drehbares Turbinenrad (10) und an einem zweiten Ende der Welle (8) ein im Verdichtergehäuse drehbares Verdichterrad angeordnet sind, wobei das Lagergehäuse (6) mit dem Turbinengehäuse (4) und dem Verdichtergehäuse mittels Befestigungsmitteln (18) verbunden ist dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (6) und das Turbinengehäuse (4) Flanschorgane (14, 16) aufweist, die mit einem Abstand D voneinander angeordnet sind und durch ein Spannorgan miteinander verbunden sind, wobei das Lagergehäuse (6) und das Turbinengehäuse (4) des Weiteren Klemmflächen (22, 20) vorsehen.Exhaust gas turbocharger ( 2 ) with a turbine housing ( 4 ), a compressor housing and a bearing housing ( 6 ), in which a wave ( 8th ) is rotatably mounted, wherein at a first end of the shaft ( 8th ) in the turbine housing ( 4 ) rotatable turbine wheel ( 10 ) and at a second end of the shaft ( 8th ) a compressor wheel rotatable in the compressor housing are arranged, wherein the bearing housing ( 6 ) with the turbine housing ( 4 ) and the compressor housing by means of fastening means ( 18 ) is characterized in that the bearing housing ( 6 ) and the turbine housing ( 4 ) Flange members ( 14 . 16 ), which are arranged at a distance D from each other and are interconnected by a clamping member, wherein the bearing housing ( 6 ) and the turbine housing ( 4 ) further clamping surfaces ( 22 . 20 ). Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Klemmflächen (20, 22) ein Hitzeschild (26) eingepresst ist.Exhaust gas turbocharger according to claim 1, characterized in that between the clamping surfaces ( 20 . 22 ) a heat shield ( 26 ) is pressed. Abgasturbolader nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schenkel (24) des Hitzeschildes (26), der zwischen den Klemmflächen (22, 20) eingeklemmt ist, eine wärmeisolierende Beschichtung aufweist.Exhaust gas turbocharger according to claim 2, characterized in that a leg ( 24 ) of the heat shield ( 26 ), which between the clamping surfaces ( 22 . 20 ), has a heat-insulating coating. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmfläche (22) des Lagergehäuses (6) aus mehreren Klemmteilflächen aufgebaut ist.Exhaust gas turbocharger according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping surface ( 22 ) of the bearing housing ( 6 ) is constructed of several clamping part surfaces. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannorgan (18) ein Spannband ist.Exhaust gas turbocharger according to one of the preceding claims, characterized in that the tensioning member ( 18 ) is a strap. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschorgane (14, 16) mittels Stiftorgane (28) gegen ein Verdrehen gesichert sind.Exhaust gas turbocharger according to one of the preceding claims, characterized in that the flange members ( 14 . 16 ) by means of pin organs ( 28 ) are secured against twisting. Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (6) eine Zentrierfläche (30) aufweist.Exhaust gas turbocharger according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing housing ( 6 ) a centering surface ( 30 ) having. Abgasturbolader nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierfläche (30) und die Klemmfläche (22) als Lagergehäuseansatz (32) ausgebildet sind.Exhaust gas turbocharger according to claim 7, characterized in that the centering surface ( 30 ) and the clamping surface ( 22 ) as a bearing housing approach ( 32 ) are formed.
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