DE1451905B1 - Abgasturbolader - Google Patents

Description

Bei einem Abgasturbolader als einer thermisch und mechanisch besonders hoch beanspruchten Baugruppe ist es erwünscht, daß dessen Uberholzeiten etwa mit denen der Brennkraftmaschine zusammenfallen. Dies Ziel ist bisher vor allem deshalb nicht erreicht worden, weil die Lagerschmierung bei den auftretenden hohen Drehzahlen des Turboladers äußerst problematisch ist. Besondere Schwierigkeiten treten während der Anlaufphase und kurz nach dem Stillsetzen der Brennkraftmaschine auf. In der Praxis sollte der Lader das für seine Lagerschmierung erforderliche Öl aus dem Kreislauf des Motors erhalten können. Da ein solches System erfahrungsgemäß erst nach einer längeren Anlaufzeit zufriedenstellend arbeitet, steht während der mehrere Minuten dauernden Anlaufphase nicht immer genügend Öl zur Verfügung, so daß oft nicht einmal eine Notlaufschmierung gewährleistet ist.

Man hat sich bisher mit mehr oder weniger provisorischen Maßnahmen begnügt, so ist z. B. versucht worden, den Turbolader während des Anlaufs der Brennkraftmaschine abzuschalten, wobei ein besonderer Ölsammler für den Lader vorgesehen war. Oder man hat sich dadurch geholfen, daß man den Turborotor von Hand bremste. Es hat sich aber bei allen diesen Versuchen herausgestellt, daß auf die Dauer keine befriedigenden Ergebnisse erzielt werden konnten.

Es ist auch eine mechanisch-hydraulische Bremse bekanntgeworden, welche auf die die beiden Rotoren verbindende Welle reibungsschlüssig einwirkt. Nachteilig bei diesem System ist der zusätzliche Raumbedarf, für den der normalerweise zwischen den Rotoren vorhandene Abstand im allgemeinen nicht ausreicht. Man muß daher unter Umständen ein langeres Ladergehäuse in Kauf nehmen (britische Patentschrift 917 600).

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die während kritischer Laufphasen des Aggregats Brennkraftmaschine/Lader auftretenden Schwierigkeiten, wie sie insbesondere die Betriebssicherheit herabsetzen können, wirksam zu beseitigen, und zwar ohne eine die konstruktive Grundkonzeption wesentlich verändernde bauliche Anordnung.

Bei einem Abgasturbolader für Brennkraftmaschinen, mit auf einer gemeinsamen Welle angeordnetem Turbinen- und Verdichterrotor, mit einer selbsttätig wirkenden, durch die Kraft einer Feder betätigten Bremse mit einem zum Lüften der Bremse durch Beaufschlagung mit Druckschmieröl gegen die Krft der Feder verschiebbaren Kolben besteht die Lösung für diese Aufgabe gemäß der Erfindung darin, daß der Kolben eine die Welle umgebende, koaxial zu ihr angeordnete flache Kolbenscheibe ist und daß die Feder eine ebenfalls koaxial angeordnete, an der Kolbenscheibe anliegende flache Tellerfeder ist.

In an sich bekannter Weise kann hierbei im Ölzulauf zu einer mit der Kolbenscheibe zusammenwirkenden Druckkammer ein unter Wirkung einer Ventilfeder stehendes Rückschlagventil vorgesehen sein.

Diese Lösung gewährleistet, worin der besondere Vorteil besteht, eine sichere Schmierung auch in den kritischen Laufphasen der Brennkraftmaschine, ohne daß eine Vergrößerung des Turboladers erforderlich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die für eine Bremsung des Turboladers vorgesehene Einrichtung besteht unter anderem aus einem Plattenpaar 1, 2, das mittels einer Anzahl Schraubenbolzen 3 am Gehäuse 4 befestigt ist. Die Außenplatte 1 mit ihrem Nabenteil 5 ruht auf der Dichtungsbuchse 6, welche ihrerseits wieder auf einem Ende 7 der Laderwelle 8 sitzt. Auf dieser Welle ist auch der Verdichterläufer 9 aufgekeilt.

Eine flache Kolbenscheibe 10 ist einerseits auf dem Nabenteil 5, andererseits auf dem Innenflansch 11 der Außenplatte 1 gleitend angeordnet, wobei die Kolbenscheibe 10 mit einem Gleit- und Dichtungsring 12, die Innenplatte 2 mit einem weiteren Gleit- und Dichtungsring 13 ausgerüstet ist. Diese beiden Ringe verhindern eine unerwünschte Relativdrehung der Kolbenscheibe 10 in bezug auf feststehende Gehäuseteile, welche Wirkung durch einen Sperrstift 14 noch zusätzlich unterstützt werden kann. Die durch diese Ringe abgedichtete Kolbenscheibe 10 bildet zusammen mit der feststehenden Innenplatte 2 eine Druckkammer 15, die über eine Bohrung 16 und sich dieser anschließende Durchlässe 17, 18 in der Innenplatte 2 mit dem Hauptölkreislauf in Verbindung steht. Ein durch die Ventilfeder 19 belastetes Rückschlagventil

20 verhindert einerseits den Eintritt von unter niedrigem Druck stehendem Öl in die Druckkammer 15, ermöglicht aber andererseits den Austritt einer begrenzten Ölmenge aus der Druckkammer 15. Wenn die Druckkammer 15 nicht unter Öldruck steht, wird der Nabenteil 21 der Kolbenscheibe 10 durch eine Tellerfeder 22 gegen einen Ringflansch 23 der Dichtungsbuchse 6 gedrückt, wobei sich der Flansch auf Zwischen- und Abstandsscheiben 24, 25 abstützt. Der dabei zwischen dem Flansch 23 und dem Nabenteil

21 entstehende Anpreßdruck reicht aus, um den Turbolader bei vorgegebenem Drehmoment vor unbeabsichtigter Rotation zu schützen.

Nach dem Starten der Brennkraftmaschine bewirken die Auspuffgase, sofern die Bremse nicht reibungsschlüssig blockiert ist, ein Anlaufen der auf dem entgegengesetzten Ende der Rotorwelle 8 sitzenden Turbine (nicht dargestellt), was von einem allmählichen Öldurchtritt durch die Leitung 16 und die anschließenden Bohrungen 17 und 18 in die Druck- Λ) kammer 15 begleitet ist. Dabei bleibt die Bremse zunächst noch so lange angezogen, wie die Kugel des Rückschlagventils 20 auf ihren Sitz verbleibt. Erst wenn diese abhebt, kann so viel öl in die Druckkammer 15 einströmen, daß der sich aufbauende Druck genügt, um die Kolbenscheibe 10 entgegen der Wirkung der Tellerfeder 22 in Richtung des Verdichterläufers 9 zu drücken. Die Federn 19 und 22 sind so aufeinander abgestimmt, daß der für die Überwindung ihres Widerstandes benötigte Öldruck zugleich auch für eine hinlängliche Schmierung aller Lagerstellen des Turboladers ausreicht.

Unmittelbar nach Lösen der Bremse beginnt die Turbine mit normaler Drehzahl zu laufen. Nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine läuft dann der Turbolader unter Druckschmierung noch eine gewisse Zeit weiter, so daß kein gefährlicher Reibungslauf an den Lagern auftreten kann. Das Rückschlagventil 20 ist so eingestellt, daß der für eine Rotorbremsung erforderliche Druckabfall in der Druckkammer 15 so lange anhält, bis der Rotor zum Stillstand gekommen ist. Umgekehrt tritt die Bremswirkung immer dann noch nicht ein, solange die Lager ausreichend geschmiert sind.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Abgasturbolader für Brennkraftmaschinen, mit auf einer gemeinsamen Welle angeordnetem Turbinen- und Verdichterrotor, mit einer selbsttätig wirkenden, durch die Kraft einer Feder betätigten Bremse mit einem zum Lüften der Bremse durch Beaufschlagung mit Druckschmieröl gegen die Kraft der Feder verschiebbaren Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben eine die Welle (8) umgebende, koaxial zu ihr angeordnete flache Kolbenscheibe (10) ist und daß die Feder eine ebenfalls koaxial angeordnete, an der Kolbenscheibe (10) anliegende flache Tellerfeder (22) ist.

2. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise im Ölzulauf (16, 17) zu einer mit der Kolbenscheibe (10) zusammenwirkenden Druckkammer (15) ein unter Wirkung einer Ventilfeder (19) stehendes Rückschlagventil (20) vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen