DE102013013571A1 - Abgasturbolader - Google Patents
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Abstract
Abgasturbolader, mit einer Turbine (3) zur Entspannung von Abgas und zur Gewinnung von Energie, und mit einem Verdichter (2) zur Verdichtung von Ladeluft mit Hilfe der in der Turbine gewonnen Energie, wobei die Turbine (3) ein Turbinengehäuse (5) und einen in dem Turbinengehäuse (5) positionierten Turbinenrotor aufweist, wobei der Verdichter (2) ein Verdichtergehäuse (4) und einen in dem Verdichtergehäuse (4) positionierten und mit dem Turbinenrotor gekoppelten Verdichterrotor aufweist, und wobei das Verdichtergehäuse (4) und/oder das Turbinengehäuse (5) zumindest abschnittsweise von mindestens jeweils einem Metallringgewebe (8) umhüllt ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Ein Abgasturbolader verfügt über eine Turbine und einen Verdichter. Die Turbine des Abgasturboladers dient der Entspannung von Abgas, welches einen Motor verlässt, und zur Gewinnung von Energie bei der Entspannung des Abgases. Der Verdichter eines Abgasturboladers dient der Verdichtung von dem Motor zuzuführender Ladeluft mit Hilfe der in der Turbine gewonnenen Energie. Die Turbine eines Abgasturboladers verfügt über einen Turbinengehäuse und einen in dem Turbinengehäuse positionierten Turbinenrotor. Der Verdichter verfügt über ein Verdichtergehäuse und einen in dem Verdichtergehäuse positionierten Verdichterrotor. Verdichterrotor und Turbinenrotor sind über eine Welle gekoppelt.
- Im Betrieb eines Abgasturboladers besteht die Gefahr, dass zum Beispiel der Verdichterrotor bricht und Bruchstücke des Verdichterrotors das Verdichtergehäuse durchschlagen und in die Umgebung des Abgasturboladers fliegen. Ein ähnlicher Schadenfall kann auch im Bereich der Turbine des Abgasturboladers auftreten. Um diesem Problem Rechnung zu tragen, wird bei aus der Praxis bekannten Abgasturboladern das Verdichtergehäuse sowie ggf. das Turbinengehäuse derart ausgelegt, dass ein Schadenfall des jeweiligen Gehäuses nicht zu erwarten ist und selbst beim Brechen des jeweiligen Rotors Bruchstücke desselben das jeweilige Gehäuse nicht durchschlagen können. Hierdurch wird jedoch einerseits das Gewicht des Abgasturboladers erhöht, andererseits können diese Maßnahmen nur bei neu konstruierten Abgasturboladern zum Einsatz kommen. Bereits bestehend, ältere Abgasturbolader hingegen können nicht umkonstruiert werden, sodass dieselben keinen entsprechenden Schutz aufweisen und demnach im Schadenfall Bruchstücke von Rotor und Gehäuse in die Umgebung gelangen können.
- Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Abgasturbolader zu schaffen.
- Diese Aufgabe wird durch einen Abgasturbolader nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist das Verdichtergehäuse und/oder das Turbinengehäuse zumindest abschnittsweise von mindestens jeweils einem Metallringgewebe umhüllt.
- Mit der Erfindung wird eine einfache und effektive Möglichkeit geschaffen, sowohl neue Abgasturbolader als auch ältere, bestehende Abgasturbolader mit einer Sicherheitsfunktion auszustatten, nämlich derart, dass bei einem Schadensfall Bruchstücke des Verdichters bzw. der Turbine nicht in die Umgebung gelangen können. Vielmehr werden im Schadenfall Bruchstücke von dem oder jedem Metallringgewebe zurückgehalten bzw. eingefangen.
- Vorzugsweise ist das oder jedes Metallringgewebe ein flächiges Gewebe aus reihenartig und spaltenartig angeordneten Metallösen, wobei in den Reihen und Spalten unmittelbar benachbarte Metallösen jeweils derart miteinander verbunden sind, dass die Metallösen ineinander greifen und gegeneinander beweglich sind. Ein derartiges Metallringgewebe lässt sich einerseits einfach montieren und gewährleistet andererseits ein effektives Zurückhalten von Bruchstücken im Schadenfall.
- Nach einer ersten vorteilhaften Weiterbildung ist das oder jedes Metallringgewebe über mindestens drei Spannseile am jeweiligen Gehäuse derart befestigt, dass ein erstes Spannseil und ein zweites Spannseil jeweils in Umfangsrichtung des jeweiligen Gehäuses umlaufen und das Metallringgewebe in Axialrichtung des jeweiligen Gehäuses an demselben fixieren, wobei mindestens ein drittes Spannseil das Metallringgewebe an jeweils einem in Radialrichtung vorstehenden Gehäuseanschlussflansch des jeweiligen Gehäuses fixiert.
- Nach einer zweiten, alternativen vorteilhaften Weiterbildung ist das oder jedes Metallringgewebe über mindestens zwei Spannseile und mehrere Haltbleche am jeweiligen Gehäuse derart befestigt, dass die Haltebleche und ein erstes Spannseil das Metallringgewebe in Axialrichtung des jeweiligen Gehäuses an demselben fixieren, wobei mindestens ein zweites Spannseil das Metallringgewebe an jeweils einem in Radialrichtung vorstehenden Gehäuseanschlussflansch des jeweiligen Gehäuses fixiert.
- Mit diesen beiden vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung kann ein Metallringgewebe einfach und zuverlässig an einem Verdichtergehäuse bzw. Turbinengehäuse befestigt werden.
- Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert.
- Dabei zeigt:
-
1 : eine Draufsicht auf einen Verdichter eines ersten erfindungsgemäßen Abgasturboladers; -
2 : den Verdichter der1 in perspektivischer Ansicht; -
3 : das Detail III der1 ; -
4 : eine perspektivische Ansicht eines Verdichter eines zweiten erfindungsgemäßen Abgasturboladers ohne Metallringgewebe; und -
5 : ein Detail der4 zusammen mit einem Metallringgewebe. - Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasturbolader.
- Die Hauptbaugruppen eines Abgasturboladers sind eine Turbine und ein Verdichter. Die Turbine dient der Entspannung von Abgas, welches einen Motor verlässt. Der Verdichter dient der Verdichtung von dem Motor zuzuführender Ladeluft. Bei der Entspannung des Abgases in der Turbine gewonnene Energie wird genutzt, um den Verdichter anzutreiben und die Ladeluft im Verdichter zu verdichten.
-
1 und2 zeigen einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Abgasturbolader1 im Bereich eines Verdichters2 und einer Turbine3 . Vom Verdichter2 ist ein Verdichtergehäuse4 und von der Turbine3 ein Turbinengehäuse5 erkennbar. Das Verdichtergehäuse2 des Verdichters nimmt einen Verdichterrotor und das Turbinengehäuse5 der Turbine3 einen Turbinenrotor auf, die über eine Welle gekoppelt sind. Diese rotorseitigen Baugruppen sind in1 und2 nicht sichtbar. - In dem Verdichter
2 zu verdichtende Ladeluft ist im gezeigten Ausführungsbeispiel über einen Schalldämpfer6 ansaugbar, und zwar in Axialrichtung des Verdichters2 bzw. des Verdichtergehäuses4 . In dem Verdichter2 verdichtete Ladeluft kann in Radialrichtung des Verdichtergehäuses4 über einen in Radialrichtung vorstehenden Gehäuseflansch7 vom Verdichter2 abgeführt werden. - Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist insbesondere das Verdichtergehäuse
4 zumindest abschnittsweise von mindestens einem Metallringgewebe8 umhüllt. - Über das Metallringgewebe
8 können im Schadensfall des Verdichtergehäuses4 und des im Verdichtergehäuse4 positionierten Verdichterrotors Bruchstücke sicher eingefangen werden, um so zu verhindern, dass dieselben in die Umgebung gelangen. - Bei dem oder jedem Metallringgewebe
8 handelt es sich um ein flächiges Gewebe aus reihenartig und spaltenartig angeordneten Metallösen9 . -
3 zeigt einen Ausschnitt aus dem Metallringgewebe8 , wobei die Metallösen9 desselben in Reihen10 und Spalten11 positioniert bzw. angeordnet sind. Die Metallösen9 sind dabei derart reihenartig und spaltenartig zu dem flächigen Metallringgewebe8 angeordnet, das in den Reihen10 und Spalten11 unmittelbar benachbarte Metallösen9 jeweils derart miteinander verbunden sind, dass die Metallösen9 ineinandergreifen und gegeneinander beweglich sind. - In der Mitte des flächigen Metallringgewebes
8 positionierte Metallösen9 sind demnach jeweils mit vier benachbarten Metallösen9 verbunden, nämlich mit den in derselben Reihe10 und in derselben Spalte11 positionierten Metallösen9 . An Rändern des Metallringgewebes8 angeordnete Metallösen9 sind hingegen lediglich mit drei benachbarten Metallösen9 verbunden. - In dem Ausführungsbeispiel der
1 bis3 ist das Metallringgewebe8 über mindestens drei Spannseile am Verdichtergehäuse4 des Verdichters2 befestigt. Ein erstes Spannseil12 und ein zweites Spannseil13 erstrecken sich jeweils im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Verdichtergehäuses4 und fixieren das Metallringgewebe8 in Axialrichtung des Verdichtergehäuses4 an demselben. Über mindestens ein drittes Spannseil14 ist das Metallringgewebe8 an jeweils einem Gehäuseanschlussflansch des Verdichtergehäuses4 fixiert, nämlich in1 und2 an dem Gehäuseanschlussflansch7 , über welchen die verdichtete Ladeluft in radialer Richtung vom Verdichter2 abgeführt werden kann. - Das erste Spannseil
12 und das zweite Spannseil13 verlaufen dabei an sich gegenüberliegenden Rändern des Metallringgewebes8 und sind an diesen Rändern mit den entsprechenden Metallösen9 verbunden, nämlich derart, dass die Metallösen9 relativ zum jeweiligen Spannseil12 bzw.13 beweglich sind. Die an diesen Rändern angeordneten Metallösen9 sind auf das jeweilige Spannseil12 bzw.13 aufgefädelt bzw. das jeweilige Spannseil12 bzw.13 ist in diese Metallösen9 eingefädelt. - Das oder jedes dritte Spannseil
14 verläuft an einem sich senkrecht zu diesen Rändern des Metallringgewebes8 verlaufenden Rand und ist an diesem Rand mit den entsprechenden Metallösen des Metallringgewebes wiederum derart verbunden, dass die Metallösen9 relativ zum jeweiligen dritten Spannseil14 beweglich sind. Die an diesem Rand angeordneten Metallösen9 sind auf das dritte Spannseil14 aufgefädelt bzw. das dritte Spannseil ist in diese Metallösen eingefädelt. - Die Fixierung des Metallringgewebes
8 am Verdichtergehäuse4 des Verdichters2 des Abgasturboladers1 über mindestens drei Spannseile ist besonders einfach. Die Spannseile12 ,13 und14 werden sukzessive zusammengezogen, um das Metallringgewebe beutelartig bzw. schlauchartig am Verdichtergehäuse4 des Verdichters2 zu befestigen. - Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers
1 zeigen4 und5 , wobei nachfolgend nur auf solche Details eingegangen wird, durch die sich das Ausführungsbeispiel der4 und5 vom Ausführungsbeispiel der der1 bis3 unterscheidet. - Hinsichtlich aller übrigen Details wird zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet und es wird auf die Ausführungen zum Ausführungsbeispiel der
1 bis3 verwiesen. - Das Ausführungsbeispiel der
4 und5 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der1 bis3 durch die Befestigung des Metallringgewebes8 am Verdichtergehäuse4 . Während im Ausführungsbeispiel der1 bis3 die Befestigung des Metallringgewebes8 am Verdichtergehäuse4 über mindestens drei Spannseile erfolgt, erfolgt im Ausführungsbeispiel der4 und5 die Fixierung des Metallringgewebes8 am Verdichtergehäuse4 über mehrere Haltebleche15 und mindestens zwei Spannseile. - Wie
4 entnommen werden kann, sind an einer Axialposition des Verdichtergehäuses4 über den Umfang desselben mehrere Haltebleche15 verteilt, die mit dem Verdichtergehäuse4 insbesondere durch Verschrauben fest verbunden sind. An diesen Halteblechen15 wird das Metallringgewebe8 an einem ersten Rand mit den entsprechenden Metallösen9 derart verbunden, dass die Metallösen9 nicht relativ zu den Halteblechen15 beweglich sind. - Gemäß der Ausführungsvariante der
5 stehen gegenüber jedem der Haltebleche15 in Radialrichtung des Verdichtergehäuses4 gesehen mehrere Befestigungsschrauben16 vor, wobei auf jeder der Befestigungsschrauben16 eine Metallöse9 , die an dem entsprechenden Rand des Metallringgewebes8 positioniert ist, aufgesteckt bzw. aufgefädelt ist. Dabei ist dann gemäß5 im Bereich jeder Befestigungsschraube16 weiterhin eine Befestigungsmutter17 vorgesehen, mit Hilfe derer dann die jeweilige Metallöse9 des Metallringgewebes8 unverschiebbar an dem jeweiligen Befestigungsschraube16 montiert werden kann. - Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, auf die Befestigungsschrauben
16 nach dem Aufstecken bzw. Einfädeln der Metallösen8 ein gelochtes Befestigungsblech aufzusetzen, das dann lediglich über zwei seitliche Befestigungsmuttern17 fixiert wird, um dann die einzelnen Metallösen9 an den jeweiligen Befestigungsschrauben16 derart zu fixieren, dass dieselben zum jeweiligen Halteblech15 nicht beweglich sind. - An einem diesem Rand des Metallgewebes
8 gegenüberliegenden Rand kommt ein erstes Spannseil (nicht gezeigt) analog zu dem in3 gezeigten Spannseil12 zum Einsatz, wobei die Metallösen9 , die an dem Rand des Metallgewebes8 befestigt sind, an dem das erste Spannseil zum Einsatz kommt, relativ zum Spannseil beweglich sind. Die an diesem Rand angeordneten Metallösen9 sind auf das erste Spannseil aufgefädelt bzw. das erste Spannseil ist in diese Metallösen eingefädelt. - Hierdurch kann dann das im Bereich der Haltebleche
15 fest an den Halteblechen15 fixierte Metallringgewebe8 beutelartig über das Spannseil zusammengezogen und am Verdichtergehäuse4 des Verdichters2 befestigt werden. Hierdurch wird dann das Metallringgewebe8 wiederum in Axialrichtung am Verdichtergehäuse4 fixiert. - Senkrecht zu diesen Rändern, an welchen die Haltebleche
15 und das erste Spannseil zum Einsatz kommen, kommt mindestens ein zweites Spannseil zum Einsatz, mit Hilfe dessen das Metallringgewebe8 dann im Bereich des in Radialrichtung vorstehenden Gehäuseanschlussflansches7 fixiert werden kann. Das sich im Bereich dieses Randes erstreckende Spannseil ist dann wiederum mit den jeweiligen Metallösen9 dieses Randes derart verbunden, dass die Metallösen9 relativ zu dem jeweiligen Spannseil beweglich sind. Die an diesem Rand angeordneten Metallösen9 sind auf das zweite Spannseil aufgefädelt bzw. das zweite Spannseil ist in diese Metallösen eingefädelt. - An dem Verdichtergehäuse
4 des Verdichters2 können auch mehrere Metallringgewebe8 sandwichartig übereinander auf die obige Art und Weise befestigt werden, wobei vorzugsweise jedes Metallringgewebe8 über separate Spannseile am Verdichtergehäuse4 befestigt wird. An den Halteblechen15 können übereinander gleichzeitig mehrere Metallringgewebe8 befestigt werden. - Obwohl die Verwendung des Metallringgewebes
8 als sogenannter Containment-Schutz im Bereich des Verdichters2 bzw. des Verdichtergehäuses4 bevorzugt ist, kann auch im Bereich des Turbinengehäuses5 der Turbine3 mindestens ein Metallringgewebe8 auf die obige Art und Weise befestigt werden. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen wird auf die obigen Ausführungen zur Befestigung des Metallringgewebes8 am Verdichtergehäuse4 verwiesen. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Abgasturbolader
- 2
- Verdichter
- 3
- Turbine
- 4
- Verdichtergehäuse
- 5
- Turbinengehäuse
- 6
- Schalldämpfer
- 7
- Gehäuseanschlussflansch
- 8
- Metallringgewebe
- 9
- Metallöse
- 10
- Reihe
- 11
- Spalte
- 12
- Spannseil
- 13
- Spannseil
- 14
- Spannseil
- 15
- Haltblech
- 16
- Befestigungsschraube
- 17
- Befestigungsmutter
Claims (8)
- Abgasturbolader, mit einer Turbine zur Entspannung von Abgas und zur Gewinnung von Energie, und mit einem Verdichter zur Verdichtung von Ladeluft mit Hilfe der in der Turbine gewonnen Energie, wobei die Turbine ein Turbinengehäuse und einen in dem Turbinengehäuse positionierten Turbinenrotor aufweist, und wobei der Verdichter ein Verdichtergehäuse und einen in dem Verdichtergehäuse positionierten und mit dem Turbinenrotor gekoppelten Verdichterrotor aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtergehäuse (
4 ) und/oder das Turbinengehäuse (5 ) zumindest abschnittsweise von mindestens jeweils einem Metallringgewebe (8 ) umhüllt ist. - Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes Metallringgewebe (
8 ) ein flächiges Gewebe aus reihenartig und spaltenartig angeordneten Metallösen (9 ) ist, wobei in den Reihen und Spalten unmittelbar benachbarte Metallösen (9 ) jeweils derart miteinander verbunden sind, dass die Metallösen (9 ) ineinander greifen und gegeneinander beweglich sind. - Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes Metallringgewebe (
8 ) über mindestens drei Spannseile (12 ,13 ,14 ) am jeweiligen Gehäuse (4 ,5 ) derart befestigt ist, dass ein erstes Spannseil (12 ) und ein zweites Spannseil (13 ) jeweils in Umfangsrichtung des jeweiligen Gehäuses (4 ,5 ) umlaufen und das Metallringgewebe (8 ) in Axialrichtung des jeweiligen Gehäuses (4 ,5 ) an demselben fixieren, und dass mindestens ein drittes Spannseil (14 ) das Metallringgewebe (8 ) an jeweils einem in Radialrichtung vorstehenden Gehäuseanschlussflansch (7 ) des jeweiligen Gehäuses (4 ,5 ) fixiert. - Abgasturbolader nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Spannseil (
12 ) und das zweite Spannseil (13 ) an sich gegenüberliegenden Rändern des Metallringgewebes (8 ) verlaufen und an diesen Rändern mit den entsprechenden Metallösen (9 ) derart verbunden ist, dass die Metallösen (9 ) relativ zum jeweiligen Spannseil (12 ,13 ) beweglich sind. - Abgasturbolader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes dritte Spannseil (
14 ) an einem sich senkrecht hierzu erstreckenden Rand des Metallringgewebes (8 ) verläuft und an dem Rand mit den entsprechenden Metallösen (9 ) derart verbunden ist, dass die Metallösen (9 ) relativ zum dritten Spannseil (14 ) beweglich sind. - Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes Metallringgewebe über mindestens zwei Spannseile und mehrere Haltbleche am jeweiligen Gehäuses derart befestigt ist, dass die Haltebleche (
15 ) und ein erstes Spannseil das Metallringgewebe in Axialrichtung des jeweiligen Gehäuses an demselben fixieren, und dass mindestens ein zweites Spannseil das Metallringgewebe an jeweils einem in Radialrichtung vorstehenden Gehäuseanschlussflansch (7 ) am jeweiligen Gehäuse fixiert. - Abgasturbolader nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltebleche (
15 ) an einer Axialposition des jeweiligen Gehäuses (4 ,5 ) mit demselben verbunden sind und in Umfangrichtung desselben voneinander beabstandet sind, wobei das Metallringgewebe (8 ) an einem ersten Rand mit den Halteblechen (15 ) derart verbunden ist, dass die jeweiligen Metallösen (9 ) nicht relativ zu den Halteblechen (15 ) beweglich sind, und dass das erste Halteseil an einem gegenüberliegenden zweiten Rand mit den jeweiligen Metallösen (9 ) derart verbunden ist, dass die Metallösen (9 ) relativ zum ersten Spannseil beweglich sind. - Abgasturbolader nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes zweites Spannseil an einem sich senkrecht hierzu erstreckenden Rand des Metallringgewebes (
8 ) verläuft und an dem Rand mit den entsprechenden Metallösen (9 ) derart verbunden ist, dass die Metallösen (9 ) relativ zum zweiten Spannseil beweglich sind.
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