DE102014204768A1

DE102014204768A1 - Radial compressor for an exhaust gas turbocharger

Info

Publication number: DE102014204768A1
Application number: DE201410204768
Authority: DE
Inventors: Urs Hanig; Fabian Haslinger; Max Fiedler
Original assignee: Bosch Mahle Turbo Systems GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2014-11-20

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Radialverdichter (1) für einen Abgasturbolader, – mit einem Verdichtergehäuse (2) und einem darin angeordneten Verdichterrad (6), – mit einem am Verdichtergehäuse (2) befestigten Adapterelement (10), welches derart ausgebildet ist, dass zwischen einer Oberflächenkontur (13) des Adapterelements (10) und einer dazu komplementären Rad-Oberflächenkontur (9) des Verdichterrads (6) ein Durchgangspalt (14) ausgebildet wird, – wobei das Adapterelement (10) mittels eines Befestigungselements (20) am Verdichtergehäuse (2) befestigt ist, – wobei das Adapterelement (10) einen Adapterelement-Hauptabschnitt (18) aufweist, welcher in axialer Richtung (A) vom Verdichterrad (6) weg in einen Adapterelement-Befestigungsabschnitt (15) mit einem bolzenartig ausgebildeten und ein Außengewinde (17) aufweisenden Anbringungsabschnitt (16) übergeht, – wobei an einem Befestigungsabschnitt (11) des Verdichtergehäuses (2) eine Durchgangsöffnung (25) vorgesehen ist, welche der Anbringungsabschnitt (16) durchgreift, – wobei das Befestigungselement (20) als Gewindemutter (26) ausgebildet ist, welches zur Fixierung des Adapterelements (10) am Verdichtergehäuse (2) von außen auf das Außengewinde (17) des Anbringungsabschnitts (16) aufgeschraubt ist.The invention relates to a radial compressor (1) for an exhaust gas turbocharger, - with a compressor housing (2) and a compressor wheel (6) arranged therein, - with an adapter element (10) attached to the compressor housing (2), which is designed such that between a Surface contour (13) of the adapter element (10) and a complementary wheel surface contour (9) of the compressor wheel (6) a passage gap (14) is formed, - the adapter element (10) by means of a fastening element (20) on the compressor housing (2) - The adapter element (10) has an adapter element main section (18), which in the axial direction (A) away from the compressor wheel (6) into an adapter element fastening section (15) with a bolt-like design and an external thread (17) having attachment section (16), - a through opening (25) being provided on a fastening section (11) of the compressor housing (2), which the attachment section (16) passes through, - the fastening element (20) being designed as a threaded nut (26) which, for fixing the adapter element (10) to the compressor housing (2), is screwed onto the external thread (17) of the attachment section (16) from the outside is.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radialverdichter für einen Abgasturbolader, insbesondere einer Brennkraftmaschine, sowie einen Abgasturbolader mit einem solchen Radialverdichter. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Abgasturbolader.The present invention relates to a radial compressor for an exhaust gas turbocharger, in particular an internal combustion engine, and to an exhaust gas turbocharger with such a radial compressor. The invention further relates to a motor vehicle with such an exhaust gas turbocharger.

Abgasturbolader kommen beispielsweise in Brennkraftmaschinen zur Anwendung, um das Druckniveau im Frischgas beim Ladungswechselvorgang zu erhöhen. Ein derartiger Abgasturbolader kann mit einem Radialverdichter ausgestattet sein, der ein Verdichterrad aufweist, mittels welchem das jeweilige Gas gefördert und komprimiert werden kann. Hierfür kann das Verdichterrad eine axiale Eingangsseite und eine radiale Ausgangsseite aufweisen und in einem Verdichterraum angeordnet sein. Ein Einlasskanal führt zur Eingangsseite des Verdichterrads und bei einer Brennkraftmaschine zu einem Niederdruckbereich einer mit dem Abgasturbolader ausgestatteten Frischgasanlage. Ein Auslasskanal führt von der Ausgangsseite des Verdichterrads weg zur Hochdruckseite der Frischgasanlage. Exhaust gas turbochargers are used for example in internal combustion engines to increase the pressure level in the fresh gas during the charge cycle. Such an exhaust gas turbocharger can be equipped with a radial compressor, which has a compressor wheel, by means of which the respective gas can be conveyed and compressed. For this purpose, the compressor can have an axial input side and a radial output side and be arranged in a compressor chamber. An inlet channel leads to the input side of the compressor wheel and in the case of an internal combustion engine to a low-pressure region of a fresh gas system equipped with the exhaust-gas turbocharger. An exhaust passage leads from the exit side of the compressor wheel away to the high pressure side of the fresh gas system.

Um eine ungestörte und insbesondere reibungsfreie Rotationsbewegung des Verdichterrads im Betrieb in dem Abgasturbolader sicherzustellen, muss zwischen dem Verdichterrad und einem den Verdichterraum ausbildenden Verdichtergehäuse ein Zwischenraum in der Art eines Spalts bestehen bleiben, so dass Verdichterrad und Verdichtergehäuse beabstandet zueinander angeordnet sind und folglich möglichst keine störenden Reibungseffekte zwischen diesen Bauteilen auftreten können. Allerdings führt ein zu breit ausgebildeter Spalt, d.h. eine zu große Spaltweite eines solchen Spalts, zu einer unerwünschten Leistungsschwächung des das Verdichterrad verwendenden Abgasturboladers, da der Spalt in diesem Fall zu einer Reduzierung der Förderleistung des Verdichterrads führt.In order to ensure an undisturbed and in particular friction-free rotational movement of the compressor wheel during operation in the exhaust gas turbocharger, there must remain a clearance in the manner of a gap between the compressor wheel and a compressor housing forming the compressor chamber, so that the compressor wheel and compressor housing are arranged at a distance from one another and consequently as far as possible no disturbing Friction effects between these components can occur. However, too wide a gap, i. Too large a gap width of such a gap, an undesirable performance weakening of the compressor using the exhaust gas turbocharger, since the gap in this case leads to a reduction of the capacity of the compressor wheel.

Um eine optimale Funktionalität mit einer maximalen Förderleistung des Abgasturboladers sicherzustellen, ist also einerseits der vorangehend erläuterte Spalt zwischen Verdichterrad und Verdichtergehäuse erforderlich, andererseits sollte dieser aber eine möglichst geringe Spaltweite aufweisen.In order to ensure optimum functionality with a maximum delivery rate of the exhaust gas turbocharger, on the one hand the above-described gap between the compressor wheel and the compressor housing is required, on the other hand, however, this should have the smallest possible gap width.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für einen Radialverdichter anzugeben, der insbesondere leicht montierbar und gleichzeitig hinsichtlich seiner Verdichterleistung optimiert ist. It is an object of the present invention to provide an improved embodiment for a centrifugal compressor which is particularly easy to assemble and at the same time optimized in terms of its compressor performance.

Die oben genannten Aufgaben werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The above objects are achieved by the subject matter of the independent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

Grundgedanke der Erfindung ist demnach, an einem Radialverdichter ein Adapterelement bereitzustellen, welches in der axialen Richtung des Verdichterrads eine Oberflächenkontur aufweist, welche zu der axialen Rad-Oberflächenkontur des Verdichterrads im Wesentlichen komplementär ausgebildet ist, so dass zwischen der Oberflächenkontur des Adapterelements und der dazu komplementären Rad-Oberflächenkontur des Verdichterrads ein Durchgangspalt ausgebildet ist. Das Adapterelement ist dabei erfindungsgemäß mittels eines Befestigungselements von außen lösbar am Verdichtergehäuse befestigt. Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage des Adapterelements beim Zusammenbau des Radialverdichters. Die Montage des Adapterelements am Verdichtergehäuse erfolgt dabei derart, dass die Spaltweite eines zwischen der Oberflächenkontur des Adapterelements und der dazu komplementären Rad-Oberflächenkontur des Verdichterrads ausgebildeten Durchgangspalts einen Minimalwert annimmt. Dies bedeutet, dass sich Verdichterrad und Adapterelement idealerweise gerade nicht berühren – also einen sog. Nullspalt ausbilden – und somit keine oder nur geringe unerwünschte Reibungseffekte bei der Rotation des Verdichterrads auftreten. The basic idea of the invention is therefore to provide an adapter element on a radial compressor which has a surface contour in the axial direction of the compressor wheel which is substantially complementary to the axial wheel surface contour of the compressor wheel, so that between the surface contour of the adapter element and the complementary one Wheel surface contour of the compressor wheel, a passage gap is formed. The adapter element is thereby according to the invention by means of a fastener releasably secured to the outside of the compressor housing. This allows a particularly simple mounting of the adapter element during assembly of the radial compressor. The mounting of the adapter element on the compressor housing takes place in such a way that the gap width of a through gap formed between the surface contour of the adapter element and the complementary wheel surface contour of the compressor wheel assumes a minimum value. This means that the compressor wheel and adapter element ideally do not just touch each other - ie form a so-called zero gap - and thus no or only slight undesired friction effects occur during the rotation of the compressor wheel.

Mittels des erfindungsgemäßen Radialverdichters lässt sich somit die Spaltweite des Spalts zwischen Verdichterrad und Adapterelement minimieren und folglich die Förderleistung und den Wirkungsgrad des den Radialverdichter verwendenden Abgasturboladers stark verbessern. Die Befestigung des Adapterelements am Verdichtergehäuse kann dabei derart erfolgen, dass sich Adapterelement und Verdichterrad nach der Montage zunächst berühren. In diesem Fall wird das Verdichterrad nach der Befestigung des Adapterelements mittels des Befestigungselements in Rotation versetzt und wirkt somit in der Art einer Fräse, so dass durch ein "Abfräsen" einer Oberflächenschicht des Adapterelements die Spaltweite des Spalts zwischen Verdichterrad und Verdichtergehäuse minimal wird. Idealerweise bildet sich somit ein Nullspalt aus. Dies wiederum ermöglicht eine Rotation des Verdichterrads ohne störende Reibungseffekte zwischen dem Adapterelement und dem Verdichterrad. Gleichzeitig können Leckage-bedingte Leistungsverluste des Verdichters gering gehalten werden.By means of the radial compressor according to the invention can thus minimize the gap width of the gap between the compressor wheel and adapter element and consequently greatly improve the delivery rate and the efficiency of the exhaust gas turbocharger using the centrifugal compressor. The attachment of the adapter element to the compressor housing can be carried out in such a way that the adapter element and the compressor wheel first touch after assembly. In this case, after the attachment of the adapter element by means of the fastening element, the compressor wheel is set in rotation and thus acts like a milling cutter, so that the gap width of the gap between compressor wheel and compressor housing becomes minimal by "milling off" a surface layer of the adapter element. Ideally, a zero gap is thus formed. This in turn allows a rotation of the compressor wheel without disturbing frictional effects between the adapter element and the compressor wheel. At the same time leakage-related power losses of the compressor can be kept low.

Ein erfindungsgemäßes Adapterelement besitzt ferner einen Adapterelement-Hauptabschnitt, welcher entgegen der axialen Richtung vom Verdichterrad weg in einen Adapterelement-Befestigungsabschnitt mit einem bolzenartig ausgebildeten und ein Außengewinde aufweisenden Anbringungsabschnitt übergeht. Am Befestigungsabschnitt des Verdichtergehäuses ist eine Durchgangsöffnung vorgesehen, welche der bolzenartigen axiale Anbringungsabschnitt nach außen durchgreift. Entsprechend ist das Befestigungselement komplementär zur Gewindemutter ausgebildet. Diese wird zur Fixierung des Adapterelements am Verdichtergehäuse von außen auf das Außengewinde des bolzenartigen axialen Verlängerungsabschnitt aufgeschraubt.An adapter element according to the invention further has an adapter element main section which, contrary to the axial direction, moves away from the compressor wheel into an adapter element attachment section with a mounting section having a bolt-like design and an external thread. At the attachment portion of the compressor housing, a through hole is provided, which passes through the bolt-like axial attachment portion to the outside. Accordingly, the fastener is complementary to Threaded nut formed. This is screwed to fix the adapter element on the compressor housing from the outside to the external thread of the bolt-like axial extension section.

In einer bevorzugten Ausführungsform können der Adapterelement-Hauptabschnitt und der Adapterelement-Befestigungsabschnitt aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein. Dies erlaubt es, den Adapterelement-Befestigungsabschnitt aus einem Material mit sehr hoher mechanischer Festigkeit auszubilden. Demgegenüber mag für den Adapterelement-Hauptabschnitt ein "weicheres" Material gewählt werden, welches nach der Erstmontage des Adapterelements am Verdichtergehäuse mit Hilfe des Verdichterrads zur Nullspalt-Ausbildung "eingeschliffen" werden kann. In a preferred embodiment, the adapter element main section and the adapter element mounting section may be made of different materials. This makes it possible to form the adapter element fixing portion from a material having a very high mechanical strength. In contrast, may be selected for the adapter element main section, a "softer" material, which can be "ground" after the initial assembly of the adapter element on the compressor housing by means of the compressor wheel for zero-gap formation.

In einer vorteilhaften Weitebildung wird daher vorgeschlagen, das den Adapterelement-Hauptabschnitt aus einem Kunststoff und den Adapterelement-Befestigungsabschnitt aus einem Metall herzustellen. Die Verwendung eines Kunststoffs bietet sich insbesondere dann an, wenn das Adapterelement in seiner Befestigungsposition zur bereits erwähnten Nullspaltbildung mittels des Verdichterrads abgefräst werden soll. Dadurch ergibt sich eine optimale Form-adaption, die herstellungsbedingte Bauteil-Toleranzen des Verdichterrads eliminiert.In an advantageous development, it is therefore proposed to manufacture the adapter element main section from a plastic and the adapter element attachment section from a metal. The use of a plastic is particularly useful when the adapter element is to be milled in its attachment position to the already mentioned zero gap formation by means of the compressor wheel. This results in an optimum shape adaptation, which eliminates production-related component tolerances of the compressor wheel.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann der bolzenartig ausgebildete Anbringungsabschnitt an einer der Durchgangsöffnung zugewandten Stirnseite des Adapterelement-Befestigungsabschnitts von diesem abstehen. Zwischen der Stirnseite und einem die Durchgangsöffnung einfassenden Bereich des Befestigungsabschnitts ist ein Federelement vorgesehen, welches das Adapterelement in axialer Richtung vom Befestigungsabschnitt weg vorspannt. Dies gestattet eine genaue Positionierung des Adapterelements entlang der axialen Richtung im Verdichtergehäuse. Hierzu wird die Gewindemutter auf den bolzenartigen axialen Anbringungsabschnitt aufgeschraubt und auf diese Weise das Adapterelement im Verdichterraum entgegen der axialen Richtung zur Durchgangsöffnung hin bewegt. Auf diese Weise kann im Zuge des Zusammenbaus des Radialverdichters der Durchgangsspalt, insbesondere dessen Spaltdurchmesser, sehr genau eingestellt werden.In another preferred embodiment, the bolt-like attachment portion may protrude therefrom at an end face of the adapter element attachment portion facing the passage opening. Between the end face and a region of the fastening section enclosing the passage opening, a spring element is provided, which biases the adapter element away from the fastening section in the axial direction. This allows accurate positioning of the adapter element along the axial direction in the compressor housing. For this purpose, the threaded nut is screwed onto the bolt-like axial mounting portion and in this way moves the adapter element in the compressor chamber against the axial direction towards the passage opening. In this way, in the course of assembly of the radial compressor, the passage gap, in particular its gap diameter, can be adjusted very accurately.

Besonders zweckmäßig kann das Federelement eine Tellerfeder umfassen. Eine solche Tellerfeder beansprucht zum einen nur sehr wenig Bauraum im Bereich zwischen Adapterelement und Verdichtergehäuse. Zum anderen besitzt eine solche Tellerfeder aber auch die im Betrieb des Radialverdichters zwingend erforderliche, hohe Federkonstante, um unerwünschte Axialbewegungen des Adapterelements – etwa induziert durch beim Betrieb des Verdichterrads auftretende Vibrationen am Verdichtergehäuse – zu vermeiden. Darüber hinaus erweist sich eine Tellerfeder auch als überaus verschleißbeständig.Particularly suitably, the spring element may comprise a plate spring. Such a plate spring claimed on the one hand only very little space in the area between the adapter element and the compressor housing. On the other hand, such a plate spring also has the high spring constant which is absolutely necessary during operation of the radial compressor, in order to avoid undesired axial movements of the adapter element, for example induced by vibrations occurring on the compressor housing during operation of the compressor wheel. In addition, a diaphragm spring also proves to be extremely resistant to wear.

In einer vorteilhaften Weiterbildung können wenigstens zwei entlang der axialen Richtung aufeinandergestapelte Tellerfedern vorgesehen sein. Auf diese Weise lässt sich die von den Tellerfedern bereitgestellte Vorspannkraft je nach Anforderung variieren und geeignet einstellen. In an advantageous development, at least two disk springs stacked on one another along the axial direction can be provided. In this way, the biasing force provided by the disc springs can be varied and adjusted as required.

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Tellerfeder aus einem Stahl hergestellt sein. Dies gewährleistet die erforderliche hohe Federkonstante des Federelements.In an advantageous development, the plate spring may be made of a steel. This ensures the required high spring constant of the spring element.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Federelement ein federelastisches Dichtungselement umfassen oder sein, welches den Verdichterraum gegen die Umgebung des Verdichtergehäuses abdichtet. Bei geeigneter Materialwahl besitzt auch ein solches Dichtungselement die zur Bereitstellung einer Vorspannkraft erforderlichen, federelastischen Eigenschaften.In a further preferred embodiment, the spring element may comprise or be a resilient sealing element, which seals the compressor chamber against the environment of the compressor housing. Given a suitable choice of material, such a sealing element also has the spring-elastic properties required for providing a prestressing force.

Besonders zweckmäßig kann das Dichtungselement als federelastischer Dichtungsring ausgebildet sein, welches den bolzenartigen ausgebildeten Anbringungsabschnitt entlang seiner Umfangsrichtung vollständig umlaufend einfasst.Particularly suitably, the sealing element may be formed as a resilient sealing ring, which surrounds the bolt-like formed attachment portion completely circumferentially along its circumferential direction.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann das Dichtungselement in einem Querschnitt eine im Wesentlichen U-förmige Geometrie aufweisen.In another preferred embodiment, the sealing element may have a substantially U-shaped geometry in a cross-section.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist an einer dem Verdichterrad zugewandten Seite des Befestigungsabschnitts des Verdichtergehäuses eine die Durchgangsöffnung einfassende Aufnahmenut vorgesehen, in welcher das Dichtungselement teilweise aufgenommen ist. Dies erleichtert die Montage des Dichtungsrings, unterstützt dessen stabile Fixierung am Verdichtergehäuse und verleiht dem Dichtungsring besonders gute Dichtungseigenschaften.In an advantageous development, a receiving groove which encloses the passage opening is provided on a side of the fastening section of the compressor housing facing the compressor wheel, in which the sealing element is partially accommodated. This facilitates the assembly of the sealing ring, supports its stable fixation on the compressor housing and gives the sealing ring particularly good sealing properties.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann das Federelement auch rotationssymmetrisch zur Rotationsachse des Verdichterrads im Verdichterraum angeordnet werden. Auf diese Weise wird eine besonders gleichmäßig auf das Adapterelement wirkende Vorspannkraft erzeugt.In another preferred embodiment, the spring element can also be arranged rotationally symmetrical to the axis of rotation of the compressor wheel in the compressor chamber. In this way, a particularly uniform acting on the adapter element biasing force is generated.

Besonders bevorzugt kann der Adapterelement-Befestigungsabschnitt mittels Kleben oder Pressen am Adapterelement-Hauptabschnitt befestigt ist sein. Dies ermöglicht einen einfachen und dennoch mechanisch stabilen Zusammenbau des Adapterelements.Particularly preferably, the adapter element attachment portion may be attached to the adapter element main portion by means of gluing or pressing. This allows a simple yet mechanically stable assembly of the adapter element.

Die Erfindung betrifft auch einen Abgasturbolader mit einem Radialverdichter mit einem oder mehreren der vorhergehend genannten Merkmale, wobei der Abgasturbolader ein mit dem Verdichterrad des Radialverdichters mittels einer Läuferwelle drehfest verbundenes Turbinenrad aufweist. The invention also relates to an exhaust-gas turbocharger with a radial compressor having one or more of the aforementioned features, wherein the exhaust-gas turbocharger has a turbine wheel connected in a rotationally fixed manner to the compressor wheel of the radial compressor by means of a rotor shaft.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine sowie mit einem vorangehend vorgestellten Abgasturbolader.The invention further relates to a motor vehicle with an internal combustion engine and with a previously presented exhaust gas turbocharger.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch,Show, in each case schematically,

1 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Radialverdichters in einem Längsschnitt, 1 an example of a radial compressor according to the invention in a longitudinal section,

2 eine Detaildarstellung der 1, welche eine Tellerfeder zum Vorspannen des Adapterelements gegen das Verdichterrad zeigt, 2 a detailed view of the 1 which shows a plate spring for biasing the adapter element against the compressor wheel,

3 eine erste Variante des Beispiels der 2, bei welcher die Tellerfeder durch einen Dichtungsring ersetzt wurde, 3 a first variant of the example of 2 in which the diaphragm spring was replaced by a sealing ring,

4 eine zweite Variante des Beispiels der 2, bei welcher mehrere Tellerfedern in axialer Richtung aufeinandergestapelt sind, 4 a second variant of the example of 2 in which a plurality of disc springs are stacked in the axial direction,

5 eine grobschematische Darstellung einer Variante des Dichtungsrings der 3. 5 a rough schematic representation of a variant of the sealing ring of 3 ,

In der 1 ist ein erfindungsgemäßer Radialverdichter für einen Abgasturbolader dargestellt und mit 1 bezeichnet. Der Radialverdichter 1 umfasst ein Verdichtergehäuse 2, welches einen axialen Einlasskanal 3 und einen radialen Auslasskanal 4 aufweist. Das Verdichtergehäuse 2 umgibt einen Verdichterraum 5 teilweise. Im Verdichterraum 5 ist ein Verdichterrad 6 zum Fördern und Komprimieren eines Gases angeordnet. Das Verdichterrad 6 weist ferner eine dem Einlasskanal 3 zugewandte axiale Eingangsseite 7 und eine dem Auslasskanal 4 zugewandte radiale Ausgangsseite 8 auf. Von der Eingangsseite 7 zur Ausgangsseite 8 erstreckt sich eine axiale Rad-Oberflächenkontur 9. In the 1 is an inventive radial compressor for an exhaust gas turbocharger and shown with 1 designated. The centrifugal compressor 1 includes a compressor housing 2 , which has an axial inlet channel 3 and a radial outlet channel 4 having. The compressor housing 2 surrounds a compressor room 5 partially. In the compressor room 5 is a compressor wheel 6 arranged to convey and compress a gas. The compressor wheel 6 also has an inlet channel 3 facing axial input side 7 and one the exhaust duct 4 facing radial output side 8th on. From the entrance side 7 to the exit side 8th extends an axial wheel surface contour 9 ,

Am Verdichtergehäuse 2 ist im Bereich eines Befestigungsabschnitts 11 ein Adapterelement 10 befestigt, welches an einer dem Verdichterrad 6 zugewandten ersten axialen Stirnseite 12 abschnittsweise eine Oberflächenkontur 13 aufweist, die zur axialen Rad-Oberflächenkontur 9 des Verdichterrads 6 im Wesentlichen komplementär ausgebildet ist.At the compressor housing 2 is in the range of a fastening section 11 an adapter element 10 attached, which at one the compressor wheel 6 facing first axial end face 12 partially a surface contour 13 which corresponds to the axial wheel surface contour 9 the compressor wheel 6 is formed substantially complementary.

Das Adapterelement 10 weist darüber hinaus einen Adapterelement-Hauptabschnitt 18 auf, welcher entgegen der axialen Richtung A vom Verdichterrad 6 weg in einen Adapterelement-Befestigungsabschnitt 15 mit einem bolzenartig ausgebildeten und ein Außengewinde 17 aufweisenden Anbringungsabschnitt 16 übergeht. Der Adapterelement-Befestigungsabschnitt 15 und der Anbringungsabschnitt 16 besitzen in dem in 1 gezeigten Längsschnitt des Radialverdichters 1 die geometrische Gestalt eines Stempels. Der Adapterelement-Hauptabschnitt 18 mag etwa aus einem Kunststoff, der Adapterelement-Befestigungsabschnitt 15 hingegen aus einem Metall hergestellt sein. Der Adapterelement-Befestigungsabschnitt 15 kann beispielsweise mittels einer Klebverbindung oder einer Pressverbindung an den Adapterelement-Hauptabschnitt 18 gefügt sein. The adapter element 10 moreover has an adapter element main section 18 on, which counter to the axial direction A from the compressor wheel 6 away in an adapter element mounting portion 15 with a bolt-like and an external thread 17 having mounting portion 16 passes. The adapter element attachment portion 15 and the attachment section 16 own in the in 1 shown longitudinal section of the centrifugal compressor 1 the geometric shape of a stamp. The adapter element main section 18 like about a plastic, the adapter element mounting portion 15 however, be made of a metal. The adapter element attachment portion 15 For example, by means of an adhesive bond or a press connection to the adapter element main section 18 be joined.

Am Befestigungsabschnitt 11 des Verdichtergehäuses 6 ist eine Durchgangsöffnung 25 vorgesehen, welche der bolzenartigen Anbringungsabschnitt 16 nach außen durchgreift. Das Befestigungselement 20 ist als zum Außengewinde 17 des Anbringungsabschnitts 16 komplementäre Gewindemutter 26 ausgebildet. Sie wird zur Fixierung des Adapterelements 10 am Verdichtergehäuse 2 von außen auf das Außengewinde 17 des Anbringungsabschnitts 16 aufgeschraubt und stützt sich in einem solchen, aufgeschraubten Zustand am Befestigungsabschnitt 11 ab.At the attachment section 11 of the compressor housing 6 is a passage opening 25 provided, which is the bolt-like attachment portion 16 penetrates to the outside. The fastener 20 is as to the external thread 17 of the attachment section 16 complementary threaded nut 26 educated. It becomes the fixation of the adapter element 10 on the compressor housing 2 from the outside to the external thread 17 of the attachment section 16 screwed and supported in such a screwed-on state at the attachment portion 11 from.

In der endgültigen Montageposition des Adapterelements 10 nimmt eine Spaltweite w eines zwischen der Oberflächenkontur 13 des Adapterelements 10 und der dazu komplementären Rad-Oberflächenkontur 9 des Verdichterrads 6 ausgebildeten Durchgangspalts 14 einen Minimalwert an, so dass sich Verdichterrad 6 und Adapterelement 10 idealerweise gerade nicht berühren. Sie bilden also einen sog. Nullspalt aus, so dass keine oder allenfalls geringe unerwünschte Reibungseffekte bei der Rotation des Verdichterrads 6 auftreten. Mit Hilfe des Adapterelements 10 lässt sich die Spaltweite des Durchgangsspalts 14 zwischen Verdichterrad 6 und Adapterelement 10 minimieren und folglich die Förderleistung sowie den Wirkungsgrad des den Radialverdichter 1 verwendenden Abgasturboladers gegenüber herkömmlichen Radialverdichtern mit nicht-optimierter Spaltweite verbessern.In the final mounting position of the adapter element 10 takes a gap width w of one between the surface contour 13 of the adapter element 10 and the complementary wheel surface contour 9 the compressor wheel 6 trained passage gap 14 a minimum value, so that compressor wheel 6 and adapter element 10 ideally just do not touch. So they form a so-called. Zero gap, so that no or at most low undesirable friction effects in the rotation of the compressor wheel 6 occur. With the help of the adapter element 10 can be the gap width of the passage gap 14 between compressor wheel 6 and adapter element 10 minimize and consequently the flow rate and the efficiency of the centrifugal compressor 1 using exhaust gas turbocharger improve over conventional centrifugal compressors with non-optimized gap width.

Wie 1 erkennen lässt, kann das Verdichtergehäuse 2 mehrteilig aufgebaut sein, um eine Montage des Adapterelements 10 im Verdichterraum 5 zu ermöglichen. Nach der Befestigung des Adapterelements 10 kann in weiteren Montageschritten das Verdichterrad 6 im Verdichterraum 5 angebracht und ein dem Auslasskanal 4 zugeordnetes zweites Gehäuseteil 2b am ersten Gehäuseteil 2a (vgl. 1 bis 4) befestigt werden. Die Gehäuseteile 2a und 2b ergänzen sich somit zum Gehäuse 2.As 1 can recognize the compressor housing 2 be constructed in several parts to a mounting of the adapter element 10 in the compressor room 5 to enable. After fixing the adapter element 10 can in other assembly steps, the compressor 6 in the compressor room 5 attached and an outlet duct 4 associated second housing part 2 B on the first housing part 2a (see. 1 to 4 ) are attached. The housing parts 2a and 2 B thus complement each other to the housing 2 ,

Die für die Spaltoptimierung optimale axiale Befestigungsposition des Adapterelements 10 im Verdichterraum 5 kann durch geeignete Dimensionierung der betroffenen Bauteile einschließlich Verdichterrad 6, Gehäuse 2 und Adapterelement 10 derart festgelegt werden, dass sich das Adapterelement 10 und das Verdichterrad 6 nach der Montage mittels des Befestigungselements 20 berühren. In diesem Fall kann das Verdichterrad 6 nach der Befestigung des Adapterelements 10 mittels des Befestigungselements 20 in Rotation versetzt werden und somit in der Art einer Fräse wirken, so dass durch ein "Abfräsen" einer Oberflächenschicht des Adapterelements 10 die Spaltweite w des Durchgangsspalts 14 praktisch einen Nullwert annimmt wird. Der Durchgansspalt 14 ist in diesem Fall also ein sog. Nullspalt, welcher eine Rotation des Verdichterrads 6 mit nur geringen oder gar keinen störenden Reibungseffekten zwischen dem Adapterelement 10 und dem Verdichterrad 6 ermöglicht.The optimum for the gap optimization axial mounting position of the adapter element 10 in the compressor room 5 can by appropriate dimensioning of the affected components including compressor wheel 6 , Casing 2 and adapter element 10 be set so that the adapter element 10 and the compressor wheel 6 after assembly by means of the fastener 20 touch. In this case, the compressor wheel 6 after the attachment of the adapter element 10 by means of the fastening element 20 be set in rotation and thus act in the manner of a milling cutter, so that by a "milling" a surface layer of the adapter element 10 the gap width w of the passage gap 14 practically assumes a zero value. The Durchgansspalt 14 is in this case, therefore, a so-called zero gap, which is a rotation of the compressor wheel 6 with little or no disturbing frictional effects between the adapter element 10 and the compressor wheel 6 allows.

Der 1 und auch der 2, welche eine schematische Detaildarstellung des Radialverdichters der 1 im Bereich der Durchgangsöffnung 25 zeigt, entnimmt man ferner, dass der bolzenartig ausgebildete Anbringungsabschnitt 16 an einer der Durchgangsöffnung 25 zugewandten Stirnseite 21 des Adapterelement-Befestigungsabschnitts 15 von diesem absteht. Of the 1 and also the 2 , which is a schematic detail of the radial compressor of 1 in the area of the passage opening 25 shows, it also takes that the bolt-like mounting portion 16 at one of the passage opening 25 facing end face 21 the adapter element mounting portion 15 protrudes from this.

Zwischen der Stirnseite 21 des Adapterelement-Befestigungsabschnitts 16 und einem die Durchgangsöffnung 25 einfassenden Bereich 19 des Befestigungsabschnitts 11 kann ein Federelement 22 vorgesehen sein, welches das Adapterelement 10 in axialer Richtung A vom Befestigungsabschnitt 11 weg vorspannt. Dies gestattet eine genaue Positionierung des Adapterelements 10 entlang der axialen Richtung A, wenn dieses im Verdichterraum 5 montiert wird, indem die Gewindemutter 25 auf den bolzenartigen axialen Anbringungsabschnitt 16 aufgeschraubt und auf diese Weise das Adapterelement 10 im Verdichterraum 5 entgegen der axialen Richtung A zur Durchgangsöffnung 25 hin bewegt wird. Auf diese Weise kann im Zuge des Zusammenbaus des Radialverdichters 1 der Verlauf des Durchgangsspalts 14, insbesondere dessen Spaltdurchmesser w, sehr genau eingestellt werden.Between the front side 21 the adapter element mounting portion 16 and one the through hole 25 enclosing area 19 of the attachment section 11 can be a spring element 22 be provided, which is the adapter element 10 in the axial direction A from the attachment section 11 strained away. This allows accurate positioning of the adapter element 10 along the axial direction A, if this in the compressor room 5 is mounted by the threaded nut 25 on the bolt-like axial attachment portion 16 screwed on and in this way the adapter element 10 in the compressor room 5 against the axial direction A to the passage opening 25 is moved. In this way, in the course of assembling the centrifugal compressor 1 the course of the passage gap 14 , in particular its gap diameter w, be set very accurately.

Im Beispiel der 1 und 2 ist das Federelement 22 eine Tellerfeder 23 aus Stahl. Es versteht sich jedoch, dass in Varianten auch andere geeignete federelastische Materialien, bevorzugt mit einer ähnlich hohen Federkonstante wie Stahl, eingesetzt werden können. Die in 2 schematisch dargestellte Tellerfeder 23 beansprucht zum einen nur sehr wenig Bauraum, zum anderen besitzt sie für den Betrieb des Radialverdichters 1 erforderliche, hohe Federkonstante, um unerwünschte Axialbewegungen des Adapterelements 10 aufgrund der Drehung des Verdichterrads 6 zu vermeiden. Darüber hinaus erweist sich eine Tellerfeder 23 auch als überaus verschleißbeständig und ist daher für den Dauerbetrieb in einem Abgasturbolader in besonderem Maße geeignet.In the example of 1 and 2 is the spring element 22 a plate spring 23 from steel. It is understood, however, that in variants other suitable elastic materials, preferably with a similar high spring constant such as steel, can be used. In the 2 schematically illustrated plate spring 23 on the one hand requires very little space, on the other hand it has for the operation of the centrifugal compressor 1 required, high spring constant to unwanted axial movement of the adapter element 10 due to the rotation of the compressor wheel 6 to avoid. In addition, a plate spring proves 23 also as extremely wear-resistant and is therefore suitable for continuous operation in an exhaust gas turbocharger in particular.

4 zeigt eine Variante des Beispiels der 2, bei welcher mehrere Tellerfedern 23, 23', 23'' – im Beispiel der 4 also exemplarisch genau drei Tellerfedern – entlang der axialen Richtung A aufeinandergestapelt sind. Auf diese Weise lässt sich die von den Tellerfedern 23, 23, 23'' bereitgestellte Vorspannkraft je nach Anforderung einstellen. 4 shows a variant of the example of 2 , in which several disc springs 23 . 23 ' . 23 '' - in the example of 4 that is, exactly three disc springs are stacked on top of each other along the axial direction A. In this way can be the one of the disc springs 23 . 23 . 23 '' Adjust pre-load force as required.

3 illustriert indes eine Variante der 2, bei welcher das Federelement 22 als federelastisches Dichtungselement 24 ausgebildet ist, welches den Verdichterraum 5 gegen die Umgebung X des Verdichtergehäuses 2 abdichtet. Bei geeigneter Materialwahl besitzt auch ein solches Dichtungselement 24 die zur Bereitstellung einer Vorspannkraft erforderlichen, federelastischen Eigenschaften. Im Beispielszenario der 3 ist das Dichtungselement 24 als federelastischer Dichtungsring 27 realisiert, welcher den bolzenartigen ausgebildeten Anbringungsabschnitt 16 entlang seiner Umfangsrichtung U vollständig umlaufend einfasst. In einer in den Figuren nicht gezeigten Variante kann der Dichtungsring 27 teilweise in einer zum Dichtungsring 27 komplementären Aufnahmenut aufgenommen sein, die wiederum an einer dem Verdichterrad 6 zugewandten Seite des Befestigungsabschnitts 11 des Verdichtergehäuses 2 vorgesehen sein kann. 3 illustrates a variant of the 2 in which the spring element 22 as a resilient sealing element 24 is formed, which the compressor room 5 against the environment X of the compressor housing 2 seals. With a suitable choice of material also has such a sealing element 24 the necessary to provide a biasing force, resilient properties. In the example scenario of 3 is the sealing element 24 as a springy sealing ring 27 realized, which the bolt-like trained mounting portion 16 along its circumferential direction U completely encircling surrounds. In a variant, not shown in the figures, the sealing ring 27 partly in one to the sealing ring 27 Complementary receiving groove to be added, in turn, to one of the compressor wheel 6 facing side of the attachment portion 11 of the compressor housing 2 can be provided.

In einer Variante zum in 4 gezeigten Dichtungsring 27 kann dieser in einem Querschnitt, der durch eine Ebene senkrecht zur Umfangsrichtung des Dichtungsrings 27 definiert ist, eine im Wesentlichen U-förmige Geometrie aufweisen. Dies ist grobschematisch in der Darstellung der 5 gezeigt.In a variant to in 4 shown sealing ring 27 this may be in a cross-section passing through a plane perpendicular to the circumferential direction of the sealing ring 27 is defined to have a substantially U-shaped geometry. This is roughly schematic in the representation of 5 shown.

In einer weiteren, in den Figuren nicht gezeigten Variante kann das Federelement 22 auch rotationssymmetrisch zur Rotationsachse R des Verdichterrads 6 (vgl. 1) im Verdichterraum 5 angeordnet werden. Auf diese Weise wird vom Federelement 22 eine besonders gleichmäßig auf das Adapterelement 10 wirkende Vorspannkraft erzeugt.In another variant, not shown in the figures, the spring element 22 also rotationally symmetrical to the axis of rotation R of the compressor wheel 6 (see. 1 ) in the compressor room 5 to be ordered. In this way, the spring element 22 a particularly even on the adapter element 10 acting biasing force generated.

Claims

Centrifugal compressor ( 1 ) for an exhaust gas turbocharger, in particular an internal combustion engine, - with an axial inlet channel ( 3 ) and a radial outlet channel ( 4 ) having compressor housing ( 2 ), which has a compressor room ( 5 ) at least partially surrounds, - with one in the compressor room ( 5 ) arranged compressor wheel ( 6 ) for conveying and compressing a gas, wherein the compressor wheel ( 6 ) a the inlet channel ( 3 ) facing axial input side ( 7 ), one the outlet channel ( 4 ) facing radial output side ( 8th ) and an axial wheel surface contour ( 9 ) extending from the input side ( 6 ) to the exit side ( 7 ), with one on the compressor housing ( 2 ) attached adapter element ( 10 ), which at one the compressor wheel ( 6 ) facing first axial end face ( 12 ) in sections a surface contour ( 13 ), which correspond to the axial wheel surface contour ( 9 ) is formed substantially complementary, so that between the surface contour ( 13 ) of the adapter element ( 10 ) and the complementary wheel surface contour ( 9 ) of the compressor wheel ( 6 ) a passage gap ( 14 ) is formed, - wherein the adapter element ( 10 ) by means of a fastening element ( 20 ) detachable from the outside on the compressor housing ( 2 ), - wherein the adapter element ( 10 ) an adapter element main section ( 18 ), which against the axial direction (A) from the compressor wheel ( 6 ) into an adapter element mounting section (FIG. 15 ) with a bolt-like and an external thread ( 17 ) ( 16 ), wherein - at a fixing section ( 11 ) of the compressor housing ( 2 ) a passage opening ( 25 ) is provided, which the attachment section ( 16 ) of the adapter element ( 10 ) passes through to the outside, - wherein the fastening element ( 20 ) as a threaded nut ( 26 ) is formed, which for fixing the adapter element ( 10 ) on the compressor housing ( 2 ) from the outside to the external thread ( 17 ) of the bolt-like axial attachment portion ( 16 ) is screwed on.

Centrifugal compressor ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the adapter element main section ( 18 ) and the adapter element mounting portion (FIG. 15 ) are made of different materials.

Centrifugal compressor ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the adapter element main section ( 18 ) made of a plastic and the adapter element mounting portion ( 15 ) is made of a metal.

Centrifugal compressor ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that - the bolt-like mounting portion ( 16 ) at one of the passage opening ( 25 ) facing end face ( 21 ) of the adapter element mounting portion (FIG. 15 ) protrudes from this, - between this end face ( 21 ) and a through opening ( 25 ) enclosing portion of the mounting portion ( 11 ) a spring element ( 22 ) is provided, which the adapter element ( 10 ) in the axial direction (A) of the attachment portion ( 11 ) of the compressor housing ( 2 ) Tense away.

Centrifugal compressor ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the spring element ( 22 ) at least one disc spring ( 23 ), preferably at least two stacked along the axial direction disc springs ( 23 . 23 ' . 23 '' ).

Centrifugal compressor ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the disc spring ( 23 . 23 ' . 23 '' ) is made of steel.

Centrifugal compressor ( 1 ) according to one of claims 4 to 6, characterized in that the spring element ( 22 ) a sealing element ( 24 ), which is the compressor room ( 5 ) against the environment (U) of the compressor housing ( 2 ) seals.

Centrifugal compressor ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the sealing element ( 24 ) as a resilient sealing ring ( 27 ) is formed, which the bolt-like mounting portion ( 16 ) along a circumferential direction (U) of the attachment portion (FIG. 16 ) surrounds completely circumferentially.

Centrifugal compressor ( 1 ) according to claim 7 or 8, characterized in that the sealing element ( 24 ) has a substantially U-shaped geometry in a cross-section.

Centrifugal compressor ( 1 ) according to one of claims 7 to 9, characterized in that at one of the compressor wheel ( 6 ) facing side ( 21 ) of the attachment section ( 11 ) of the compressor housing ( 2 ) one the passage opening ( 25 ) is provided encompassing receiving groove, in which the sealing element ( 24 ) is partially included.

Centrifugal compressor ( 1 ) according to one of claims 4 to 10, characterized in that the spring element ( 22 ) rotationally symmetrical to the axis of rotation (R) of the compressor wheel ( 6 ) in the compressor room ( 5 ) is provided.

Centrifugal compressor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the adapter element fixing section ( 15 ) by means of gluing or pressing on the adapter element main section ( 18 ) is attached.

Exhaust gas turbocharger, - with a centrifugal compressor ( 1 ) according to one of the preceding claims, - with one with the compressor wheel ( 6 ) By means of a rotor shaft rotatably connected turbine wheel.

Motor vehicle, With an internal combustion engine, - With a cooperating with the internal combustion engine exhaust gas turbocharger according to claim 13.