DE1217138B

DE1217138B - Device for discharging the cooling air from turbochargers

Info

Publication number: DE1217138B
Application number: DEP29120A
Authority: DE
Inventors: Jan Hasa; Miroslav Pavlik
Original assignee: ZD Y KLEMENTA GOTTWALDA NARODN; Prvni Brnenska Strojirna Zavody Klementa Gottwalda
Current assignee: ZD Y KLEMENTA GOTTWALDA NARODN; Prvni Brnenska Strojirna Zavody Klementa Gottwalda
Priority date: 1961-04-04
Filing date: 1962-04-04
Publication date: 1966-05-18

Description

Einrichtung zur Abfuhr der Kühlluft bei Turboladern Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abfuhr der Kühlluft bei Turboladern mit fliegend angeordneten Radialrädern.Device for discharging the cooling air in turbochargers The invention relates to a device for discharging the cooling air in turbochargers with overhung Radial gears.

Die Kühlluft, die zum Wärmeentzug vom Teil des Rotors zwischen dem Turbinenlager und dem Laufrad der Radialturbine dient, wird bei den Turboladern entweder in die Atmosphäre oder auf die Rückwand der Turbinenradscheibe geführt. Sie tritt in die Spalte zwischen dem Leit- und dem Umlaufrad ein und mischt sich mit dem Arbeitsgas. Die Kühlluft wird auch in die Saugseite des Kompressors geführt.The cooling air that is used to extract heat from the part of the rotor between the Turbine bearings and the impeller of the radial turbine is used in the turbocharger either into the atmosphere or onto the back wall of the turbine wheel disk. It enters the gap between the idler and the planetary wheel and mixes with the working gas. The cooling air is also fed into the suction side of the compressor.

Die erste Anordnung - hat den Nachteil, daß der Turbolader geöffnet ist und durch die öffnung für die austretende Kühlluft auch die Abgase entweichen können, was vom Standpunkt der Sicherheit falsch ist. Während des Transportes oder bei der Montage können fremde Gegenstände in den Turbolader durch diese öffnungen eindringen.The first arrangement - has the disadvantage that the turbocharger is open and the exhaust gases also escape through the opening for the exiting cooling air can do what's wrong from a security standpoint. During transport or During assembly, foreign objects can get into the turbocharger through these openings penetration.

Bei der zweiten Anordnung hat die Kühlluft einen größeren Gegendruck, einen kleineren Druckabfall, kleinere Geschwindigkeiten und folglich kleinere Wärmeübergangskoeffizienten. Einen weiteren Nachteil bildet auch die erhöhte Beanspruchung des Umlaufrades durch den Wärmeabfall im Rad, weil man eine gleichmäßige Abkühlung der Scheibe bei der Nabe und am Umfang nicht gewährleisten kann. Die Einführung der austretenden Kühlluft in die Saugseite des Kompressors vermindert den Wirkungsgrad des Kompressors und fordert eine komplizierte Anordnung.In the second arrangement, the cooling air has a greater back pressure, a smaller pressure drop, smaller velocities and consequently smaller heat transfer coefficients. Another disadvantage is the increased stress on the planetary gear the heat loss in the wheel, because the disc cools evenly during the Hub and on the circumference can not guarantee. The introduction of the exiting cooling air into the suction side of the compressor reduces the efficiency of the compressor and requires a complicated arrangement.

Ferner ist eine Anordnung bekannt, bei der an der Rückseite des Turbinenrades zur Verminderung des freien Austritts von Gasen, Dichtungen angeordnet sind. Zwischen diesen Dichtungen wird ein Raum abgegrenzt, der über einen Kanal mit der Außenluft oder der Austrittsleitung der Gasturbine in Verbindung steht. Diese bekannte Anordnung ermöglicht also eine Entlüftung des Dichtungsraumes, durch dessen Verbindung mit einem Raum, der einen niederen Druck aufweist. Die Kühlluft wird dabei auf die Rückseite des Turbinenrades und in den Spalt zwischen Laufrad und Leitrad geführt. Für diese Anordnung gelten die oben geschilderten Mängel.Furthermore, an arrangement is known in which at the rear of the turbine wheel to reduce the free escape of gases, seals are arranged. Between These seals delimit a space that is connected to the outside air via a duct or the outlet line of the gas turbine is in communication. This known arrangement thus enables a venting of the sealing space, through its connection with a room that has a low pressure. The cooling air is thereby on the back of the turbine wheel and into the gap between the impeller and stator. For this Arrangement, the defects described above apply.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine nach außen völlig geschlossene Turbine zu schaffen, bei der jedoch gleichzeitig die Mängel des Durchflusses der Kühlluft in der Turbine nicht auftreten. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zur Abfuhr der erwärmten Luft der Raum zwischen dem Lager 1 und dem Turbinengehäuse 5 mit dem Raum 6 hinter dem Austritt des Laufrades 7 durch einen an sich bekannten, im Körper des Turbinengehäuses 5 gebildeten Kanal 4 verbunden ist.It is the underlying object of the invention to provide an outward To create a completely closed turbine, but at the same time the shortcomings of the flow of cooling air in the turbine does not occur. According to the invention this is achieved in that the space between the bearing 1 and the turbine housing 5 with the space 6 behind the outlet of the impeller 7 through a known channel formed in the body of the turbine housing 5 4 is connected.

Diese erfindungsgemäße Anordnung unterscheidet sich nicht nur wirkungsmäßig, sondern auch statisch von den bekannten Anordnungen, da bei letzteren der Raum zwischen den Dichtungsstellen an der Rückseite des Turbinenrades und dem Gehäuse mit der Austrittsleitung verbunden ist, während gemäß der Erfindung der Raum des Turbinengehäuses, welcher durch die unbeweglichen Wände und dem Rotor begrenzt ist, durch einen Kanal mit dem Austritt des Laufrades der Turbine verbunden ist.This arrangement according to the invention not only differs in terms of its effect, but also statically from the known arrangements, since in the latter the space between the sealing points on the back of the turbine wheel and the housing with the Outlet line is connected, while according to the invention the space of the turbine housing, which is limited by the immovable walls and the rotor, by a channel is connected to the outlet of the impeller of the turbine.

Vorzugsweise ist der Verbindungskanal an einer oder an beiden Seiten des Raumes hinter dem Austritt des Laufrades der Turbine in Richtung des Abgasstromes angeordnet.The connecting channel is preferably on one or both sides of the space behind the outlet of the turbine impeller in the direction of the exhaust gas flow arranged.

Gemäß der Erfindung herrscht also im Raum hinter dem Austritt des Laufrades der Turbine in dem Auspuff annähernd atmosphärischer Druck. Die Kühlluft hat ein ausreichendes Druckgefälle, das bei einer geeigneten Anordnung des Austritts der Kühlluft noch durch die Ejektionswirkung der Abgase unterstützt werden kann. Die austretende Kühlluft bereitet bei dieser Anordnung keine weiteren Schwierigkeiten, weil der Turbolader geschlossen ist, ohne daß die Abgase in die Atmosphäre entweichen könnten. Die Kühlluft, die ein ausreichendes Druckgefälle hat, kann auch eine gute Geschwindigkeit und folglich auch gute Wärmeübergangskoeffizienten an der gekühlten Stelle aufweisen. Die erfindungsgemäße Anordnung ist auch bei Anwendung einer Auspuffbremse vorteilhaft, da sie einen Raum vom gleichen Druck bildet, sowohl vor als auch hinter dem Turbinenrad, was die Möglichkeit der Entstehung von großen, auf die Lager wirkenden Axialkräften verhindert.According to the invention, there is therefore in the space behind the outlet of the The impeller of the turbine in the exhaust pipe is approximately atmospheric pressure. The cooling air has a sufficient pressure gradient, with a suitable arrangement of the outlet the cooling air can still be supported by the ejection effect of the exhaust gases. The exiting cooling air does not cause any further difficulties with this arrangement, because the turbocharger is closed without the exhaust gases escaping into the atmosphere could. The cooling air, which has a sufficient pressure gradient, can also be good Speed and consequently also good heat transfer coefficients have at the cooled point. The arrangement according to the invention is also in use an exhaust brake is advantageous as it creates a space of equal pressure, both in front of as well as behind the turbine wheel, which increases the possibility of large, prevents axial forces acting on the bearings.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird schematisch an Hand beigefügter Zeichnung veranschaulicht, die den Schnitt durch einen Turbolader darstellt.An embodiment of the invention is attached schematically by hand Illustrates drawing representing the section through a turbocharger.

Im Lagergehäuse 1 ist der Kanal 2 ausgebildet, der in die Öffnung in der Zwischenwand 8 mündet. Diese Öffnung ist mit dem durch die Zwischenwand 8 und das Abschirmblech gebildeten Raum verbunden, der zwischen seinem Innendurchmesser und dem Rotor einen wirksamen Kühlspalt in Form eines Kreisringes bildet. Dieser Spalt ist ferner mit dem durch das Abschirmblech 9 und die Rückwand 10 des Turbinengehäuses 5 gebildeten Raum verbunden. Der Raum zwischen dem Abschirmblech 9 und der Rückwand 10 des Turbinengehäuses 5, d. h. der Raum zwischen dem Lagergehäuse 1 und dem Turbinengehäuse 5, ist durch einen im Körper des Turbinengehäuses 5 gebildeten Kanal 4 mit dem Raum 6 hinter dem Austritt des Laufrades 7 der Turbine verbunden.In the bearing housing 1, the channel 2 is formed, which into the opening opens into the partition 8. This opening is with the one through the partition 8 and the shielding plate connected space formed between its inner diameter and the rotor forms an effective cooling gap in the form of a circular ring. This Gap is also with that through the shielding plate 9 and the rear wall 10 of the turbine housing 5 formed space connected. The space between the shielding plate 9 and the rear wall 10 of the turbine housing 5, d. H. the space between the bearing housing 1 and the turbine housing 5, is through a channel 4 formed in the body of the turbine housing 5 with the space 6 connected behind the outlet of the impeller 7 of the turbine.

Die durch das Lagergehäuse 1 geführte Kühlluft wird durch den Kanal 2 zum Rotor 3 geleitet, wo sie in den im Körper des Turbinengehäuses 5 gebildeten Kanal 4 strömt. Der Kanal 4 mündet in den Raum 6 hinter dem Austritt des Laufrades 7 der Turbine.The cooling air guided through the bearing housing 1 is through the channel 2 passed to the rotor 3, where they are formed in the body of the turbine housing 5 Channel 4 flows. The channel 4 opens into the space 6 behind the outlet of the impeller 7 of the turbine.

Claims

Claims: 1. Device for removing the cooling air from turbochargers with overhung radial wheels, characterized in that for the removal of the heated air the space between the bearing housing (1) and the turbine housing (5) with the space (6) behind the outlet of the impeller (7) through a known, channel (4) formed in the body of the turbine housing (5).

2. Establishment according to claim 1, characterized in that the channel (4) on one or both Sides of the space (6) behind the outlet of the impeller (7) of the turbine in the direction of the exhaust gas flow is arranged. Publications considered: German patent specification No. 918 726.