DE10311205B3

DE10311205B3 - Leitapparat für eine Radialturbine

Info

Publication number: DE10311205B3
Application number: DE10311205A
Authority: DE
Inventors: Sven Kneip; Klaus Dr. Bartholomä; Gerhard Schiessl
Original assignee: MAN B&W Diesel GmbH
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-03-15
Also published as: CN1530518A; JP4443961B2; CH697316B1; CN100346060C; KR100993560B1; KR20040081075A; JP2004278532A

Abstract

Bei einem Leitapparat für eine Radialturbine eines Abgasturboladers einer mit Schweröl betriebenen Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbaren Schaufeln werden Funktionsstörungen bei der Einstellung der Schaufeln weitgehend dadurch vermieden, dass die Schäfte 4 der Schaufeln 5 in dem dem Verdichter des Turboladers zugewandten Gehäuseteil 1 des Leitapparates gelagert sind und vor den Enden der Schäfte Federelemente vorgesehen sind, die die Schäfte 4 zur Anlage der Oberseite 13 der Schaufeln 5 an einer Anlagefläche 14 des gegenüberliegenden Gehäuseteiles 2 drücken.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leitapparat für eine Radialturbine eines Abgasturboladers einer mit Schweröl betriebenen Hubkolben-Brennkraftmaschine mit in einem Gehäuse angeordneten, zur Durchflussmengenregelung mittels einer Stellvorrichtung einstellbaren Schaufeln.
Ein derartiger Abgasturbolader ist beispielsweise aus der DE 199 61 613 A1 bekannt geworden. Im Gehäuse ist ein Laufrad angeordnet, das von einem Strömungskanal umgeben ist. Dieser umfasst eine an das Laufrad mündende Ringdüse, in der ein variables Leitgitter mit Leitschaufeln angeordnet ist, durch diese der wirksame Strömungsquerschnitt einstellbar ist.
Bei Hubkolben-Brennkraftmaschinen, die mit Schweröl betrieben werden, enthält das Abgas Feststoffpartikel, die sich im Leitapparat festsetzen können und dadurch die einwandfreie Funktion der einstellbaren Schaufeln stören.
Für eine axial durchströmte Gasturbine zeigt die DE-OS 2 039 064 bereits verstellbare Leitschaufeln, die innerhalb eines Leitschaufelkranzes angeordnet und an ihrer Verstellwelle in Lagerbüchsen fliegend gelagert sind. Über eine die Verstellwelle umgebende Druckfeder ist das jeweilige Schaufelblatt mit seiner Stirnfläche gegen eine sphärische Gehäusefläche pressbar. Damit wird eine schwingungsfreie Halterung der fliegend gelagerten Leitschaufeln erreicht.
Auch die US-PS 4 804 316 zeigt einen Abgasturbolader, bei dem innerhalb des Gehäuses ebenfalls mittels einer Stellvorrichtung einstellbarer Schaufeln das Arbeitsfluid geregelt wird. Im Zusammenhang mit einer Verhinderung thermischer Verspannungen sind Abstandsstifte gezeigt, die mittels einer Feder gegen eine Kanalseitenwand spielfrei gedrückt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Leitapparat so auszubilden, dass Funktionsstörungen bei der Einstellung der Schaufeln weitgehend vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem dadurch gelöst, dass die Schäfte der Schaufeln in dem dem Verdichter des Turboladers zugewandten Gehäuseteil des Leitapparates gelagert sind und vor den Enden der Schäfte Federelemente vorgesehen sind, die die Schäfte zur Anlage der Oberseiten der Schaufeln an einer Anlagefläche des gegenüberliegenden Gehäuseteiles drücken.
Durch die dauernde Anlage der Schaufeln mit ihrer Oberseite an der Anlagefläche und die Stellbewegung der Schaufeln werden die Feststoffpartikel, die sich an dieser Fläche festsetzen wollen, abgeschabt. Außerdem können thermische Ausdehnungen der Schaufeln und deren Lagerungen aufgefangen werden. Darüber hinaus sind die thermischen Belastungen insbesondere des Federelementes durch die Anordnung der mit den Schäften zusammenwirkenden Teile in einem Gehäuseteil, das dem Verdichter benachbart ist, minimiert, was die Lebensdauer der Federelemente erhöht.
Vorzugsweise ist je ein Stellhebel der Stellvorrichtung zwischen dem Federelement und der Schaufel mit dem Schaft gekoppelt; also ebenfalls in einem möglichst niedrig thermisch belasteten Bereich angeordnet.
Vorteilhaft ist zwischen dem Federelement und dem diesem zugewandten Ende des Schaftes ein Druckstück eingesetzt, das eine weitere thermische Entkoppelung des Federelementes vom Schaft bewirkt. Diese Maßnahme kann noch dadurch verstärkt werden, dass das Druckstück eine axiale Bohrung aufweist, deren Durchmesser kleiner als die Endfläche des Schaftes bemessen ist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und einer Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Diese zeigt einen Schnitt durch die erfmdungsgemäß wesentlichen Teile des Leitapparates.
Auf der Zeichnung sind der dem nicht mehr dargestellten Verdichter des Turboladers zugewandte Gehäuseteil mit 1 und der gegenüberliegende Gehäuseteil mit 2 bezeichnet. Die Gehäuseteile 1 und 2 begrenzen den Durchtrittsquerschnitt eines Strömungskanals der vom Abgas in der mit 8 bezeichneten Strömungsrichtung durchströmt wird. Im Gehäuseteil 1 ist ein Einsatzstück 3 fest angeordnet, das die Lagerung für einen Schaft 4 einer Schaufel 5 bildet. Vorteilhaft sind das Einsatzstück 3 und der Schaft 4 aus dem gleichen Material hergestellt. Dies verhindert störende unterschiedliche thermische Ausdehnungen dieser Teile im Betrieb.
Vor dem freien Ende des Schaftes 4 ist ein Druckstück 6 im Gehäuse 1 angeordnet. An der dem Schaft 4 abgewandten Seite des Druckstücks 6 greift ein Federelement 7 an. Das Federelement 7 besteht zweckmäßig aus einem Tellerfederpaket. Das Druckstück 6 kann mit einer in Längsrichtung der Achse des Schaftes 4 verlaufenden Bohrung versehen sein, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Endes des Schaftes 4 bemessen ist, um den Wärmefluß vom Schaft 4 zum Federelement 7 möglichst gering zu halten und damit störenden thermischen Einflüssen auf dieses Element entgegen zu wirken. Der Schaft 4 weist zum Durchtrittsquerschnitt des Abgases einen ringförmigen Kragen 9 auf, der in einer Eindrehung im Einsatzstück 3 angeordnet ist und dessen dem Durchtrittsquerschnitt des Abgases zugewandte Fläche mit den entsprechenden Flächen des Einsatzstückes 3 und des Gehäuseteils 1 fluchtet. In einer Nut im Außenumfang des Kragens 9 ist ein Kolbenring zur Abdichtung eingelegt.
An dem aus dem Einsatzstück 3 herausragenden freien Ende des Schaftes 4 greift ferner ein Stellhebel 10 an, der mittels eines Stellringes 11 der Stellvorrichtung die Stellbewegung auf die Schaufel 5 überträgt. Der Stellhebel 10 ist mittels einer Mutter 12 mit untergelegtem Sicherungsblech gegen axiale Verschiebung auf dem Schaft 4 gesichert.
Das Federelement 6 drückt über den Schaft 4 die Schaufel 5 mit ihrer geraden Oberseite 13 federnd gegen eine ebene starre Anlagefläche 14 eines fest mit dem Gehäuseteil 2 verbundenen Aufsatzstückes 15. Durch die federnde Anlage der Oberseite 13 an der festen Anlagefläche 14 werden bei Verstellung der Schaufeln 5 Festkörperpartikel, die sich an der Anlagefläche 14 festsetzen, abgeschabt und zwar unabhängig von der thermischen Ausdehnung der Schaufeln 5.

Claims

Leitapparat für eine Radialturbine eines Abgasturboladers einer mit Schweröl betriebenen Hubkolben-Brennkraftmaschine mit in einem Gehäuse angeordneten, zur Durchflussmengenregelung mittels einer Stellvorrichtung einstellbaren Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Schäfte (4) der Schaufeln (5) in dem dem Verdichter des Turboladers zugewandten Gehäuseteil (1) des Leitapparates gelagert sind und vor den Enden der Schäfte (4) Federelemente (7) vorgesehen sind, die die Schäfte (4) zur Anlage der Oberseiten (13) der Schaufeln (5) an einer Anlagefläche (14) des gegenüberliegenden Gehäuseteiles (2) drücken.
Leitapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Stellhebel (10) der Stellvorrichtung zwischen dem Federelement (7) und der Schaufel (5) mit derem Schaft (4) gekoppelt ist.
Leitapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Federelement (7) und dem diesen zugewandten Ende des Schaftes (4) ein Druckstück (6) eingesetzt ist.
Leitapparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (6) eine axiale Bohrung aufweist, deren Durchmesser kleiner als die Endfläche des Schaftes (4) bemessen ist.
Leitapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (14) für die Oberseiten (13) der Schaufeln (5) durch ein fest mit dem Gehäuseteil (2) verbundenes Aufsatzstück (15) gebildet ist.
Leitapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7) aus einem Tellerfederpaket gebildet ist.
Leitapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagerung der Schäfte (4) Einsatzstücke (3) in dem Gehäuseteil (1) vorgesehen sind.
Leitapparat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzstücke (3) aus dem gleichen Material wie die Schäfte (4) hergestellt sind.