DE102017215557A1 - turbocharger - Google Patents

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Abstract

Turbolader (1), mit einer Turbine (2) zur Entspannung eines ersten Mediums, mit einem Verdichter (3) zur Verdichtung eines zweiten Mediums unter Nutzung von in der Turbine (2) bei Entspannung des ersten Mediums gewonnener Energie, wobei die Turbine (2) ein Turbinengehäuse (4) und einen Turbinenrotor (5) aufweist, wobei der Verdichter (3) ein Verdichtergehäuse (6) und einen mit dem Turbinenrotor (5) über eine Welle (8) gekoppelten Verdichterrotor (7) aufweist, wobei das Turbinengehäuse (4) und das Verdichtergehäuse (6) jeweils mit einem zwischen denselben angeordneten Lagergehäuse (9), in welchem die Welle (8) gelagert ist, verbunden sind, wobei ein Zulauf (20) in den Kühlraum (19) des Lagergehäuse (9) so ausgerichtet ist, dass der Zulauf (20) einen Kühlmittelstrahl auf die dem Verdichter (3) zugewandte Trennwand (18) des Lagergehäuses (9) richtet, wobei der Zulauf (20) derart ausgebildet ist, dass der Kühlmittelstrahl gegenüber einer Axialrichtung und/oder einer Radialrichtung des Lagergehäuses (9) schräg gestellt ist.

Figure DE102017215557A1_0000
Turbocharger (1), comprising a turbine (2) for relaxing a first medium, with a compressor (3) for compressing a second medium using energy recovered in the turbine (2) upon expansion of the first medium, the turbine (2 ) comprises a turbine housing (4) and a turbine rotor (5), the compressor (3) having a compressor housing (6) and a compressor rotor (7) coupled to the turbine rotor (5) via a shaft (8), the turbine housing ( 4) and the compressor housing (6) each having a bearing housing (9) arranged between them, in which the shaft (8) is mounted, wherein an inlet (20) in the cooling space (19) of the bearing housing (9) so is aligned so that the inlet (20) a coolant jet on the compressor (3) facing the partition wall (18) of the bearing housing (9), wherein the inlet (20) is designed such that the coolant jet with respect to an axial direction and / or a radial directional ung the bearing housing (9) is inclined.
Figure DE102017215557A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen Turbolader.The invention relates to a turbocharger.

1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines aus der Praxis bekannten Turboladers 1. Ein Turbolader 1 verfügt über eine Turbine 2 zur Entspannung eines ersten Mediums, insbesondere zur Entspannung von Abgas einer Brennkraftmaschine, wobei bei der Entspannung des ersten Mediums Energie gewonnen wird. Ferner umfasst der Turbolader 1 einen Verdichter 3 zur Verdichtung eines zweiten Mediums, insbesondere von einer Brennkraftmaschine zuzuführender Ladeluft, und zwar unter Nutzung der bei der Entspannung des ersten Mediums in der Turbine 2 gewonnenen Energie. 1 shows the basic structure of a known from practice turbocharger 1 , A turbocharger 1 has a turbine 2 for the relaxation of a first medium, in particular for the relaxation of exhaust gas of an internal combustion engine, energy being obtained during the expansion of the first medium. Furthermore, the turbocharger includes 1 a compressor 3 for the compression of a second medium, in particular of an internal combustion engine to be supplied charge air, using the in the expansion of the first medium in the turbine 2 gained energy.

Die Turbine 1 verfügt über ein Turbinengehäuse 4 und einen Turbinenrotor 5. Der Verdichter 3 verfügt über ein Verdichtergehäuse 6 sowie einen Verdichterrotor 7. Turbinenrotor 5 und Verdichterrotor 7 sind über eine Welle 8 gekoppelt, die in einem Lagergehäuse 9 gelagert ist. Das Lagergehäuse 9 ist einerseits mit dem Turbinengehäuse 4 und andererseits mit dem Verdichtergehäuse 6 verbunden. 1 zeigt weiterhin einen optionalen Schalldämpfer 10, der mit dem Verdichtergehäuse 6 verbunden ist, wobei über den Schalldämpfer 10 zu verdichtende Ladeluft geführt wird.The turbine 1 has a turbine housing 4 and a turbine rotor 5 , The compressor 3 has a compressor housing 6 and a compressor rotor 7 , turbine rotor 5 and compressor rotor 7 are about a wave 8th coupled in a bearing housing 9 is stored. The bearing housing 9 is on the one hand with the turbine housing 4 and on the other hand with the compressor housing 6 connected. 1 also shows an optional silencer 10 that with the compressor housing 6 connected, being over the muffler 10 is led to be compressed charge air.

Das Turbinengehäuse 4 umfasst ein Zuströmgehäuse 11 und ein Abströmgehäuse 12. Über das Zuströmgehäuse 11 wird das zu entspannende erste Medium dem Turbinenrotor 5 zugeführt, hier in Radialrichtung. Über das Abströmgehäuse 12 kann vom Turbinenrotor 5 das entspannte erste Medium abgeführt werden, hier in Axialrichtung.The turbine housing 4 includes an inlet housing 11 and a downstream housing 12 , About the inlet housing 11 The first medium to be relaxed becomes the turbine rotor 5 supplied, here in the radial direction. About the outflow housing 12 can from the turbine rotor 5 the relaxed first medium are discharged, here in the axial direction.

Als Bestandteile des Turbinengehäuses 4 zeigt 1 weiterhin ein Einsatzstück 13 sowie einen Düsenring 15. Das Einsatzstück 13 schließt sich radial außen an Laufschaufeln 14 des Turbinenrotors 5 an, und begrenzt einen Strömungskanal des Zuströmgehäuses 11 zumindest abschnittsweise.As components of the turbine housing 4 shows 1 still an insert 13 and a nozzle ring 15 , The insert 13 closes radially on the outside of rotor blades 14 of the turbine rotor 5 and limits a flow channel of the inflow housing 11 at least in sections.

Das Verdichtergehäuse 6 umfasst ebenfalls ein Zuströmgehäuse 16 und ein Abströmgehäuse 17. Über das Zuströmgehäuse 16 wird das zu verdichtende zweite Medium dem Verdichterrotor 7 zugeführt, hier in Axialrichtung ausgehend vom Schalldämpfer 10. Über das Abströmgehäuse 17 kann vom Verdichterrotor 7 das verdichtende zweite Medium abgeführt werden, hier in Radialrichtung.The compressor housing 6 also includes an inlet housing 16 and a downstream housing 17 , About the inlet housing 16 the second medium to be compressed is the compressor rotor 7 supplied, here in the axial direction, starting from the muffler 10 , About the outflow housing 17 can from the compressor rotor 7 the condensing second medium are discharged, here in the radial direction.

Das Turbinengehäuse 9 ist vom Verdichter 3 über eine Trennwand 18 des Turbinengehäuses 9 getrennt, wobei diese Trennwand 19 eine Art Abschlussdeckel des Turbinengehäuses 9 angrenzend an den Verdichter 3 bildet. Aus der Praxis ist es bekannt, dass ein vom Turbinengehäuse 9 definierter Hohlraum 19 als Kühlraum ausgebildet und von Kühlmittel durchströmt ist. Das Kühlmittel wird dem Hohlraum 19 dabei über einen Zulauf 20 zugeführt und über einen Ablauf 21 vom Hohlraum 19 abgeführt. Bislang bereitet die effektive Kühlung, insbesondere des an die Trennwand 18 angrenzenden Verdichterrotors 7 über das den Hohlraum 19 des Lagergehäuses 9 durchströmende Kühlmedium Schwierigkeiten.The turbine housing 9 is from the compressor 3 over a partition 18 of the turbine housing 9 separated, this partition 19 a kind of completion cover of the turbine housing 9 adjacent to the compressor 3 forms. From practice it is known that one from the turbine housing 9 defined cavity 19 designed as a cooling space and flows through coolant. The coolant becomes the cavity 19 doing so via an inlet 20 fed in and over a drain 21 from the cavity 19 dissipated. So far, the effective cooling, in particular the prepares to the partition 18 adjacent compressor rotor 7 about that the cavity 19 of the bearing housing 9 flowing through cooling medium difficulties.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Turbolader mit verbesserter Kühlung zu schaffen.On this basis, the present invention has the object to provide a novel turbocharger with improved cooling.

Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt durch einen Turbolader nach Anspruch 1 gelöst. Hiernach ist ein Zulauf in den Kühlraum des Lagergehäuse so ausgerichtet, dass der Zulauf einen Kühlmittelstrahl auf die dem Verdichter zugewandte Trennwand des Lagergehäuses richtet, wobei der Zulauf derart ausgebildet ist, dass der Kühlmittelstrahl gegenüber einer Axialrichtung und/oder einer Radialrichtung des Lagergehäuses schräg gestellt ist.This object is achieved according to a first aspect by a turbocharger according to claim 1. Thereafter, an inlet is aligned in the cooling chamber of the bearing housing so that the inlet directs a coolant jet to the compressor facing the partition wall of the bearing housing, wherein the inlet is formed such that the coolant jet is inclined relative to an axial direction and / or a radial direction of the bearing housing ,

Dann, wenn nach dem ersten Aspekt der Zulauf den Kühlmittelstrahl auf die dem Verdichter zugewandte Trennwand des Lagergehäuses richtet und dabei so ausgebildet ist, dass der Kühlmittelstrahl gegenüber der Axialrichtung schräg gestellt ist, wird der Kühlmittelstrahl über den Zulauf direkt auf die dem Verdichter zugewandte Trennwand des Lagergehäuses gerichtet und erlaubt so eine effektive Kühlung des sich an diese Trennwand angrenzenden Verdichterrotors über die Trennwand des Lagergehäuses. Dann, wenn nach dem ersten Aspekt der Zulauf den Kühlmittelstrahl auf die dem Verdichter zugewandte Trennwand des Lagergehäuses richtet und so ausgebildet ist, dass der Kühlmittelstrahl gegenüber der Radialrichtung des Lagergehäuses schräg gestellt ist, wird ein Drall in der Strömung des Kühlmittels innerhalb des Kühlraums des Lagergehäuses erzeugt, der die Kühlung im Bereich der dem Verdichter zugewandten Trennwand verbessert und so eine effektivere Wärmeabführung von der Trennwand ermöglicht.Then, if according to the first aspect of the inlet directs the coolant jet to the compressor facing the partition wall of the bearing housing and is designed so that the coolant jet is inclined with respect to the axial direction, the coolant jet through the inlet directly to the compressor facing the partition wall Directed bearing housing and thus allows effective cooling of the adjoining this partition compressor rotor via the partition of the bearing housing. Then, according to the first aspect, when the coolant jet directs the coolant jet toward the compressor facing partition of the bearing housing and is formed so that the coolant jet is inclined with respect to the radial direction of the bearing housing, a swirl in the flow of the coolant within the cooling space of the bearing housing generates, which improves the cooling in the region of the compressor-facing partition, thus enabling a more effective heat dissipation from the partition wall.

Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt durch einen Turbolader nach Anspruch 5 gelöst. Hiernach ist ein Zulauf in den Kühlraum des Lagergehäuse so ausgebildet, dass sich die Strömungsquerschnittsfläche des Zulaufs in Strömungsrichtung des Kühlmittels gesehen verringert.This object is achieved according to a first aspect by a turbocharger according to claim 5. After that, an inlet into the cooling space of the bearing housing is designed so that the flow cross-sectional area of the inlet is reduced in the flow direction of the coolant.

Nach dem zweiten Aspekt kann die Fluidgeschwindigkeit des Kühlmittels erhöht werden, wodurch bei gleichbleibendem Kühlmitteldurchsatz die Kühlung des an die Trennwand angrenzenden Verdichterrads über die Trennwand verbessert werden kann. Ferner wird durch die erhöhte Fluidgeschwindigkeit des Kühlmittels die Durchmischung im gesamten Kühlraum verbessert, wodurch ebenfalls Wärme effektiver von zu kühlenden Baugruppen abgeführt werden kann.According to the second aspect, the fluid velocity of the coolant can be increased, whereby the cooling of the adjacent to the partition wall compressor wheel can be improved over the partition with constant coolant flow rate. Further, the increased fluid velocity of the coolant improves the mixing throughout the refrigerator, which also generates heat can be dissipated more effectively from modules to be cooled.

Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, in welcher beide obigen Aspekte in Kombination miteinander genutzt werden.Particularly preferred is an embodiment in which both of the above aspects are used in combination with each other.

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: einen Querschnitt durch einen aus der Praxis bekannten Turbolader;
  • 2: einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Turbolader im Bereich der Turbine des Turboladers;
  • 3: ein Detail des erfindungsgemäßen Turboladers.
Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below. Embodiments of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawings. Showing:
  • 1 a cross section through a known from practice turbocharger;
  • 2 a cross section through a turbocharger according to the invention in the region of the turbine of the turbocharger;
  • 3 A detail of the turbocharger according to the invention.

Die Erfindung betrifft einen Turbolader.The invention relates to a turbocharger.

Ein Turbolader 1 verfügt über eine Turbine 2 zur Entspannung eines ersten Mediums, insbesondere zur Entspannung von Abgas einer Brennkraftmaschine. Ferner verfügt ein Turbolader 1 über einen Verdichter 3 zur Verdichtung eines zweiten Mediums, insbesondere von Ladeluft, und zwar unter Nutzung von in der Turbine 2 bei der Entspannung des ersten Mediums gewonnener Energie.A turbocharger 1 has a turbine 2 for the relaxation of a first medium, in particular for the relaxation of exhaust gas of an internal combustion engine. It also has a turbocharger 1 over a compressor 3 for compressing a second medium, in particular charge air, using in the turbine 2 Energy gained during the relaxation of the first medium.

Die Turbine 2 verfügt dabei über ein Turbinengehäuse 4 und einen Turbinenrotor 5. Der Verdichter 3 verfügt über ein Verdichtergehäuse 6 und einen Verdichterrotor 7. Der Verdichterrotor 7 ist mit dem Turbinenrotor 5 über eine Welle 8 gekoppelt, die in einem Lagergehäuse 9 gelagert ist, wobei das Lagergehäuse 9 zwischen dem Turbinengehäuse 4 und dem Verdichtergehäuse 5 positioniert und sowohl mit dem Turbinengehäuse 4 und dem Verdichtergehäuse 5 verbunden ist.The turbine 2 has a turbine housing 4 and a turbine rotor 5 , The compressor 3 has a compressor housing 6 and a compressor rotor 7 , The compressor rotor 7 is with the turbine rotor 5 over a wave 8th coupled in a bearing housing 9 is stored, wherein the bearing housing 9 between the turbine housing 4 and the compressor housing 5 positioned and with both the turbine housing 4 and the compressor housing 5 connected is.

Das Lagergehäuse 9 verfügt über eine Trennwand 18, die in Axialrichtung gesehen das Lagergehäuse 9 vom Verdichtergehäuse 6 trennt.The bearing housing 9 has a partition 18 , Seen in the axial direction, the bearing housing 9 from the compressor housing 6 separates.

Diese Trennwand 18 begrenzt abschnittsweise einen von Kühlmittel durchströmten Kühlraum 19 des Lagergehäuses 9, wobei sich auf der gegenüberliegenden Seite, also auf der Seite des Verdichters 3, an diese Trennwand 18 der Verdichterrotor 7 anschließt, nämlich ein sogenannter Verdichterradrücken 22 des Verdichterrotors 7.This partition 18 limited in sections a cooling medium flowed through by coolant 19 of the bearing housing 9 , being on the opposite side, ie on the side of the compressor 3 , to this partition 18 the compressor rotor 7 connects, namely a so-called Verdichterradrücken 22 of the compressor rotor 7 ,

Dem Kühlraum 19 des Lagergehäuses 9 ist Kühlmittel über einen Zulauf 20 zuführbar. Die hier vorliegende Erfindung betrifft nun Details dieses Zulaufs 20, mit Hilfe derer die Kühlung durch die den Kühlraum 19 des Lagergehäuses 9 durchströmende Kühlmittelströmung verbessert werden kann, insbesondere eine Wärmeabfuhr von der Trennwand 18 zwischen Lagergehäuse 9 und Verdichtergehäuse 6, um so insbesondere Wärme vom Verdichterradrücken 22 des Verdichterrotors 7 effektiv abzuführen.The fridge 19 of the bearing housing 9 is coolant via an inlet 20 fed. The present invention now relates to details of this feed 20 with the help of which the cooling through the the refrigerator 19 of the bearing housing 9 flowing coolant flow can be improved, in particular a heat dissipation from the partition 18 between bearing housing 9 and compressor housing 6 in particular heat from the compressor wheel back 22 of the compressor rotor 7 effectively dissipate.

Der Zulauf 20 zur Zuführung des Kühlmittels in den Kühlraum 19 des Lagergehäuses 9 ist so ausgerichtet, dass der Zulauf 20 einen Kühlmittelstrahl auf die dem Verdichter 3 zugewandte Trennwand 18 des Lagergehäuses 9 richtet. Dabei ist der Zulauf 20 derart ausgebildet, dass der Kühlmittelstrahl gegenüber der Axialrichtung (X-Achse) und/oder gegenüber der Radialrichtung (Z-Achse) schräg gestellt ist, wobei der Zulauf 20 vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass der Kühlmittelstrahl sowohl gegenüber der Axialrichtung als auch gegenüber der Radialrichtung des Lagergehäuses 9 jeweils schräg gestellt ist.The feed 20 for supplying the coolant into the cold room 19 of the bearing housing 9 is oriented so that the inlet 20 a coolant jet to the compressor 3 facing partition 18 of the bearing housing 9 directed. Here is the feed 20 formed such that the coolant jet with respect to the axial direction ( X Axis) and / or with respect to the radial direction ( Z -Axis) is inclined, the inlet 20 is preferably designed such that the coolant jet both with respect to the axial direction and with respect to the radial direction of the bearing housing 9 each is tilted.

Dann, wenn der Zulauf 20 derart ausgebildet ist, dass der Kühlmittelstrahl gegenüber der Axialrichtung des Lagergehäuses 9 schräg gestellt ist (siehe 3), schließt der Kühlmittelstrahl mit der Axialrichtung (X-Achse) einen Winkel α zwischen 5° und 85°, bevorzugt zwischen 10° und 80°, besonders bevorzugt zwischen 30° und 60°, ein. Durch diese Schrägstellung in Axialrichtung wird der Kühlmittelstrahl durch den Zulauf 20 direkt bzw. unmittelbar auf die Trennwand 18 zwischen Lagergehäuse 9 und Verdichtergehäuse 6 gerichtet.Then, when the inlet 20 is formed such that the coolant jet with respect to the axial direction of the bearing housing 9 is tilted (see 3 ), the coolant jet closes with the axial direction ( X Axis) an angle α between 5 ° and 85 °, preferably between 10 ° and 80 °, more preferably between 30 ° and 60 °, a. By this inclination in the axial direction of the coolant jet through the inlet 20 directly or directly on the partition 18 between bearing housing 9 and compressor housing 6 directed.

Hiermit kann dann von der Trennwand 18 Wärme optimal abgeführt werden, sodass letztendlich auch vom Verdichterradrücken 22 des Verdichterrotors 7 über die Trennwand 18 Wärme optimal abgeführt werden kann.This can then from the partition 18 Heat can be dissipated optimally, so ultimately the Verdichterradrücken 22 of the compressor rotor 7 over the partition 18 Heat can be dissipated optimally.

Wie bereits ausgeführt, ist der Zulauf 20 vorzugsweise derart ausgebildet, dass der über den Zulauf 20 in den Kühlraum 19 des Lagergehäuses 9 eingebrachte Kühlmittelstrahl auch mit der Radialrichtung einen Winkel einschließt, und zwar gemäß 9 den Winkel β, der vorzugsweise zwischen 5° und 85°, bevorzugt zwischen 10° und 80°, besonders bevorzugt zwischen 30° und 60°, beträgt. Durch diese Schrägstellung des Kühlmittelstrahls gegenüber der Radialrichtung (Z-Achse) kann ein Drall der Kühlmittelströmung innerhalb des Kühlraums 19 erzeugt werden, der eine verbesserte Überströmung der gesamten Trennwand 18 zur Folge hat. Auch hierdurch kann Wärme effektiver von der Trennwand 18 und damit von dem über die Trennwand 18 gekühlten Verdichterradrücken 22 des Verdichterrotors 7 geführt werden.As already stated, the inlet is 20 preferably designed such that the over the inlet 20 in the fridge 19 of the bearing housing 9 introduced coolant jet also forms an angle with the radial direction, according to 9 the angle β, which is preferably between 5 ° and 85 °, preferably between 10 ° and 80 °, particularly preferably between 30 ° and 60 °. By this inclination of the coolant jet with respect to the radial direction ( Z -Axis) may cause a swirl of the coolant flow within the cooling space 19 be generated, which provides an improved flow over the entire partition 18 entails. Also, this can heat more effectively from the partition 18 and thus of the over the partition 18 cooled compressor wheel back 22 of the compressor rotor 7 be guided.

Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Erfindung, in welcher, wie 3 entnommen werden kann, der Zulauf 20 zusätzlich derart ausgebildet ist, dass sich eine Strömungsquerschnittsfläche des Zulaufs 20 in Strömungsrichtung des Kühlmittels gesehen, verringert, vorzugsweise kontinuierlich ausgehend von einem eintrittsseitigen Strömungsquerschnitt AEIN in Richtung auf einen strömungsaustrittsseitigen Strömungsquerschnitt AAUS. Hiermit wird die Kühlmittelströmung im Bereich des Zulaufs 20 beschleunigt, wobei durch diese Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit die Kühlung der von der Kühlmittelströmung angeströmten Trennwand 18 und damit der über diese Trennwand 18 zu kühlende Verdichterradrücken 22 weiter verbessert werden kann. Ferner werden durch die Erhöhung der Fluidgeschwindigkeit weitere Vorteile erzielt, so zum Beispiel eine bessere Durchmischung des gesamten Kühlraums 19, sodass die Kühlung weiter optimiert werden kann.Particularly preferred is an embodiment of the invention, in which, like 3 can be removed, the inlet 20 is additionally designed such that there is a flow cross-sectional area of the inlet 20 seen in the flow direction of the coolant, preferably continuously decreases from an inlet-side flow cross-section A IN in the direction of a flow exit-side flow cross-section A AUS . This adjusts the coolant flow in the area of the inlet 20 accelerated, whereby by this increase in the flow velocity, the cooling of the flowing of the coolant flow partition 18 and thus the over this partition 18 to be cooled Verdichterradrücken 22 can be further improved. Furthermore, further advantages are achieved by increasing the fluid velocity, for example a better mixing of the entire cooling space 19 so that the cooling can be further optimized.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein Verhältnis AEIN:AAUS zwischen dem eintrittsseitigen Querschnitt AEIN des Zulaufs 20 und dem austrittsseitigen Querschnitt AAUS des Zulaufs 20 zwischen 1:0.95 und 1:0.6, bevorzugt zwischen 1:0.9 und 1:0.7, besonders bevorzugt zwischen 1:0.9 und 1:0.8, beträgt.It is preferably provided that a ratio A IN : A OUT between the inlet-side cross-section A IN of the inlet 20 and the exit-side cross-section A OUT of the inlet 20 between 1: 0.95 and 1: 0.6, preferably between 1: 0.9 and 1: 0.7, more preferably between 1: 0.9 and 1: 0.8.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Turboladerturbocharger
22
Turbineturbine
33
Verdichtercompressor
44
Turbinengehäuseturbine housing
55
Turbinenrotorturbine rotor
66
Verdichtergehäusecompressor housing
77
Verdichterrotorcompressor rotor
88th
Wellewave
99
Lagergehäusebearing housing
1010
Schalldämpfersilencer
1111
Turbinen-ZuströmgehäuseTurbine inlet flow
1212
Turbinen-AbströmgehäuseTurbine outflow housing
1313
Einsatzstückinsert
1414
Laufschaufelblade
1515
Düsenringnozzle ring
1616
Verdichter-ZuströmgehäuseCompressor inlet flow
1717
Verdichter-AbströmgehäuseCompressor-outflow housing
1818
Trennwandpartition wall
1919
Hohlraumcavity
2020
ZulaufIntake
2121
Ablaufprocedure
2222
VerdichterradrückenVerdichterradrücken

Claims (7)

Turbolader (1), mit einer Turbine (2) zur Entspannung eines ersten Mediums, mit einem Verdichter (3) zur Verdichtung eines zweiten Mediums unter Nutzung von in der Turbine (2) bei Entspannung des ersten Mediums gewonnener Energie, wobei die Turbine (2) ein Turbinengehäuse (4) und einen Turbinenrotor (5) aufweist, wobei der Verdichter (3) ein Verdichtergehäuse (6) und einen mit dem Turbinenrotor (5) über eine Welle (8) gekoppelten Verdichterrotor (7) aufweist, wobei das Turbinengehäuse (4) und das Verdichtergehäuse (6) jeweils mit einem zwischen denselben angeordneten Lagergehäuse (9), in welchem die Welle (8) gelagert ist, verbunden sind, wobei das Lagergehäuse (9) eine dem Verdichter (3) zugwandte Gehäusewand (18) aufweist, die einen von einem Kühlmittel durchströmten Kühlraum (19) des Lagergehäuse (9) abschnittsweise begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zulauf (20) in den Kühlraum (19) des Lagergehäuse (9) so ausgerichtet ist, dass der Zulauf (20) einen Kühlmittelstrahl auf die dem Verdichter (3) zugewandte Trennwand (18) des Lagergehäuses (9) richtet, wobei der Zulauf (20) derart ausgebildet ist, dass der Kühlmittelstrahl gegenüber einer Axialrichtung (X) und/oder einer Radialrichtung (Z) des Lagergehäuses (9) schräg gestellt ist.Turbocharger (1), comprising a turbine (2) for relaxing a first medium, with a compressor (3) for compressing a second medium using energy recovered in the turbine (2) upon expansion of the first medium, the turbine (2 ) comprises a turbine housing (4) and a turbine rotor (5), the compressor (3) having a compressor housing (6) and a compressor rotor (7) coupled to the turbine rotor (5) via a shaft (8), the turbine housing ( 4) and the compressor housing (6) in each case with a bearing housing (9) arranged between them, in which the shaft (8) is mounted, wherein the bearing housing (9) has a housing wall (18) facing the compressor (3) , which partially delimits a cooling space (19) of the bearing housing (9) through which a coolant flows, characterized in that an inlet (20) into the cooling space (19) of the bearing housing (9) is aligned so that the inlet (20) has a coolant The inlet (20) is designed such that the coolant jet with respect to an axial direction (X) and / or a radial direction (Z) of the bearing housing ( 9) is inclined. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (20) derart ausgebildet ist, dass der Kühlmittelstrahl mit der Axialrichtung (X) einen Winkel (a) zwischen 5° und 85°, bevorzugt zwischen 10° und 80°, besonders bevorzugt zwischen 30° und 60°, einschließt.Turbocharger after Claim 1 , characterized in that the inlet (20) is formed such that the coolant jet with the axial direction (X) an angle (a) between 5 ° and 85 °, preferably between 10 ° and 80 °, particularly preferably between 30 ° and 60 °. Turbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (20) derart ausgebildet ist, dass der Kühlmittelstrahl mit der Radialrichtung (Z) einen Winkel (β) zwischen 5° und 85°, bevorzugt zwischen 10° und 80°, besonders bevorzugt zwischen 30° und 60°, einschließt.Turbocharger after Claim 1 or 2 , characterized in that the inlet (20) is formed such that the coolant jet with the radial direction (Z) an angle (β) between 5 ° and 85 °, preferably between 10 ° and 80 °, particularly preferably between 30 ° and 60 °. Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch derselbe im Sinne eines der Ansprüche 5 bis 7 ausgebildet ist.Turbocharger after one of Claims 1 to 3 , characterized by the same in the sense of one of Claims 5 to 7 is trained. Turbolader (1), mit einer Turbine (2) zur Entspannung eines ersten Mediums, mit einem Verdichter (3) zur Verdichtung eines zweiten Mediums unter Nutzung von in der Turbine (2) bei Entspannung des ersten Mediums gewonnener Energie, wobei die Turbine (2) ein Turbinengehäuse (4) und einen Turbinenrotor (5) aufweist, wobei der Verdichter (3) ein Verdichtergehäuse (6) und einen mit dem Turbinenrotor (5) über eine Welle (8) gekoppelten Verdichterrotor (7) aufweist, wobei das Turbinengehäuse (4) und das Verdichtergehäuse (6) jeweils mit einem zwischen denselben angeordneten Lagergehäuse (9), in welchem die Welle (8) gelagert ist, verbunden sind, wobei das Lagergehäuse (9) eine dem Verdichter (3) zugewandte Gehäusewand (18) aufweist, die einen von einem Kühlmittel durchströmten Kühlraum (19) des Lagergehäuse (9) abschnittsweise begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zulauf (20) in den Kühlraum (19) des Lagergehäuse (9) so ausgebildet ist, dass sich ein Strömungsquerschnittsfläche des Zulaufs (20) in Strömungsrichtung des Kühlmittels gesehen verringert.Turbocharger (1), comprising a turbine (2) for relaxing a first medium, with a compressor (3) for compressing a second medium using energy recovered in the turbine (2) upon expansion of the first medium, the turbine (2 ) has a turbine housing (4) and a turbine rotor (5), wherein the compressor (3) comprises a compressor housing (6) and a compressor rotor (7) coupled to the turbine rotor (5) via a shaft (8), the turbine housing (4) and the compressor housing (6) each arranged with one therebetween Bearing housing (9) in which the shaft (8) is mounted, are connected, wherein the bearing housing (9) facing the compressor (3) housing wall (18), which flows through a coolant through a cooling chamber (19) of the bearing housing ( 9) is limited in sections, characterized in that an inlet (20) in the cooling space (19) of the bearing housing (9) is formed so as to reduce a flow cross-sectional area of the inlet (20) seen in the flow direction of the coolant. Turbolader nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnittsfläche des Zulaufs (20) in Strömungsrichtung des Kühlmittels gesehen kontinuierlich verringert.Turbocharger after Claim 5 , characterized in that the flow cross-sectional area of the inlet (20) seen in the flow direction of the coolant decreases continuously. Turbolader nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der an der Strömungsquerschnittsfläche des Zulaufs (20) in Strömungsrichtung des Kühlmittels gesehen derart verringert, ein Verhältnis (AEIN:AAUS) zwischen einem eintrittsseitigen Strömungsquerschnitt (AEIN) des Zulaufs (20) und einem austrittsseitigen Strömungsquerschnitt (AAUS) des Zulaufs (20) zwischen 1:0.95 und 1:0.6, bevorzugt zwischen 1:0.9 und 1:0.7, besonders bevorzugt zwischen 1:0.9 und 1:0.8, beträgt.Turbocharger after Claim 5 or 6 , characterized in that as seen at the flow cross-sectional area of the inlet (20) in the flow direction of the coolant, a ratio (A IN : A OUT ) between an inlet-side flow cross-section (A IN ) of the inlet (20) and an outlet-side flow cross section ( A OUT ) of the feed (20) is between 1: 0.95 and 1: 0.6, preferably between 1: 0.9 and 1: 0.7, more preferably between 1: 0.9 and 1: 0.8.
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0333431A (en) * 1989-06-30 1991-02-13 Hitachi Ltd Supercharger for internal combustion engine
JPH0350328A (en) * 1989-07-18 1991-03-04 Nissan Motor Co Ltd Turbocharger
DE19652754A1 (en) * 1996-12-18 1998-06-25 Asea Brown Boveri Exhaust gas supercharger
JP2010196478A (en) * 2009-02-23 2010-09-09 Ihi Corp Cooling structure of electric-motor assisted supercharger
US20140060039A1 (en) * 2012-08-31 2014-03-06 Caterpillar Inc. Turbocharger Having Compressor Cooling Arrangement and Method
EP2842657A1 (en) * 2012-04-27 2015-03-04 Taiho Kogyo Co., Ltd Method for manufacturing turbocharger bearing housing, and turbocharger bearing housing
DE102013224593A1 (en) * 2013-11-29 2015-07-09 Borgwarner Inc. Bearing housing of an exhaust gas turbocharger
US20150337850A1 (en) * 2012-11-22 2015-11-26 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Supercharger with electric motor and engine device provided with supercharger with electric motor
DE112015000545T5 (en) * 2014-03-11 2016-10-27 Borgwarner Inc. Connection for media lines on an exhaust gas turbocharger
EP2728138B1 (en) * 2011-06-30 2017-05-03 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Cooling structure for bearing housing for turbocharger

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0333431A (en) * 1989-06-30 1991-02-13 Hitachi Ltd Supercharger for internal combustion engine
JPH0350328A (en) * 1989-07-18 1991-03-04 Nissan Motor Co Ltd Turbocharger
DE19652754A1 (en) * 1996-12-18 1998-06-25 Asea Brown Boveri Exhaust gas supercharger
JP2010196478A (en) * 2009-02-23 2010-09-09 Ihi Corp Cooling structure of electric-motor assisted supercharger
EP2728138B1 (en) * 2011-06-30 2017-05-03 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Cooling structure for bearing housing for turbocharger
EP2842657A1 (en) * 2012-04-27 2015-03-04 Taiho Kogyo Co., Ltd Method for manufacturing turbocharger bearing housing, and turbocharger bearing housing
US20140060039A1 (en) * 2012-08-31 2014-03-06 Caterpillar Inc. Turbocharger Having Compressor Cooling Arrangement and Method
US20150337850A1 (en) * 2012-11-22 2015-11-26 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Supercharger with electric motor and engine device provided with supercharger with electric motor
DE102013224593A1 (en) * 2013-11-29 2015-07-09 Borgwarner Inc. Bearing housing of an exhaust gas turbocharger
DE112015000545T5 (en) * 2014-03-11 2016-10-27 Borgwarner Inc. Connection for media lines on an exhaust gas turbocharger

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