DE19925779B4

DE19925779B4 - Abgasturbolader mit einem Notöltank

Info

Publication number: DE19925779B4
Application number: DE19925779.5A
Authority: DE
Inventors: Josef Bättig; Matthias Köhler
Original assignee: ABB Turbo Systems AG
Current assignee: Accelleron Industries AG
Priority date: 1999-06-05
Filing date: 1999-06-05
Publication date: 2014-01-23
Anticipated expiration: 2019-06-06
Also published as: JP2001020749A; KR20010007143A; TW528833B; CN1165672C; KR100641621B1; CN1276469A; DE19925779A1

Abstract

Abgasturbolader, umfassend mindestens eine Schmierstelle, sowie einen im Hauptstrom der Schmierölversorgung der Schmierstellen angeordneten Notöltank (7), welcher in einem Lagergehäuse (5) des Abgasturboladers (1), oberhalb einer Wellenachse (3) des Abgasturboladers (1) angeordnet und über eine Zuführleitung (9) mit einem außerhalb des Abgasturboladers (1) befindlichen Schmierölreservoir (10) verbunden ist, wobei zwischen der Zuführleitung (9) und dem Notöltank (7) eine Ölzuführung (8) ausgebildet ist durch welche das Schmieröl von oben in den Notöltank eingebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzuführung (8) im Inneren des Lagergehäuses (5) angeordnet und unterhalb der Wellenachse (3) mit der Zuführleitung (9) verbunden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Notöltank für Abgasturbolader, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Die Schmierstellen eines Abgasturboladers werden zumeist mit dem Schmieröl der mit diesem verbundenen Brennkraftmaschine versorgt. Um beim Ausfall der Schmierölversorgung der Brennkraftmaschine eine Havarie des Abgasturboladers zu verhindern, muss der zunächst mit hoher Drehzahl weiterlaufende Abgasturbolader noch für eine bestimmte Zeit mit Schmieröl versorgt werden. Dazu ist am oder im Gehäuse des Abgasturboladers ein Notöltank vorgesehen, welcher entweder im Hauptstrom oder im Nebenstrom, d. h. in Reihe oder parallel zu den Schmierstellen des Abgasturboladers angeordnet ist.
Aus der Firmenschrift MET 83SD Turbocharger Overhaul Procedure, Januar 1996 von Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., S. 4, ist ein solcher Abgasturbolader mit einem im Lagergehäuse angeordneten Notöltank bekannt. Der Notöltank liegt im Hauptstrom und wird über eine Rückschlagklappe sowie eine am Notöltank angeschlossene, mit einer Rohrleitung verbundene Ölzuführung mit Öl versorgt. Sowohl die Ölzuführung als auch die seitlich außerhalb des Lagergehäuses geführte Rohrleitung können erst bei der Montage des Abgasturboladers installiert werden. Dazu ist eine entsprechende Abstützung am Abgasturbolader erforderlich. Andererseits muss das Lagergehäuse in diesem Bereich für Mess- und Überwachungszwecke frei zugänglich sein. Da der Abgasturbolader im Betriebszustand gegenüber seiner Umgebung isoliert werden muss, ist sowohl die Abstützung als auch die Zugänglichkeit der Rohrleitung nur mit größerem technischen Aufwand zu realisieren. Neben den dadurch entstehenden höheren Kosten wird somit auch ein entsprechend vergrößerter Bauraum benötigt, was letztlich die Konkurrenzfähigkeit des Abgasturboladers negativ beeinflusst.
Aus JP 04-121431 U ist ein entsprechender Abgasturbolader mit einem im Lagergehäuse, oberhalb der Welle des Abgasturboladers angeordneten Notöltank bekannt. Der Notöltank liegt im Hauptstrom und wird über eine Rückschlagklappe sowie eine am Notöltank angeschlossene, mit einer Rohrleitung verbundene Ölzuführung übenden Notöltankdeckel von oben mit Öl versorgt. Der Anschluss an die Schmierölversorgung erfolgt im oberen Bereich des Abgasturboladers, womit die oben genannten Nachteile auch auf diesen Abgasturbolader zutreffen.
Aus JP 62-034128 U ist ebenfalls ein Abgasturbolader mit einem im Lagergehäuse, oberhalb der Welle des Abgasturboladers angeordneten Notöltank bekannt. Der Notöltank liegt im Nebenstrom der Schmierölversorgung der Schmierstellen und wird über die Ablaufleitung zu den Schmierstellen von unten mit Öl versorgt. Die Schmierölversorgung der Schmierstellen (Hauptstrom) verläuft über eine Ölzuführung welche auf Wellenhöhe mit der externen Zuführleitung verbunden ist. Zudem weißt der Notöltank einen Überlauf auf, an welchen eine außerhalb des Lagergehäuses geführte Leitung angeschlossen ist, welche wiederum auf Wellenhöhe in einen unterhalb der Welle angeordneten Sammelraum mündet. Auch bei diesem Abgasturbolader ist sowohl die Abstützung als auch die Zugänglichkeit der für die Ölversorgung notwendigen Rohrleitungen nur mit größerem technischen Aufwand zu realisieren. Ebenso ist die Zugänglichkeit zum oberen Bereich des Abgasturboladers durch die Zuführleitung auf Wellenhöhe und die Ableitung des Überlaufs eingeschränkt.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung versucht alle diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen im Lagergehäuse eines Abgasturboladers angeordneten Notöltank mit einer einfachen und kostengünstigen Zuführeinrichtung für das Schmieröl zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die über eine Zuführleitung mit einem Schmierölreservoir verbundene Ölzuführung im Inneren des Lagergehäuses angeordnet und unterhalb der Wellenachse mit der Zuführleitung verbunden ist.
Aufgrund der somit in das Lagergehäuse integrierten Ölzuführung zum Notöltank und deren unterhalb der Wellenachse angeordneten Verbindung mit der Zuführleitung, ist im oberen Bereich des Abgasturboladers kein Bauraum für diese Ölzuführung erforderlich und die Notwendigkeit einer entsprechenden Abstützung entfällt. Zudem muss die Isolierschicht aufgrund der nicht erforderlichen Abstützung nicht durchbrochen werden, wodurch der Installationsaufwand des Abgasturboladers deutlich reduziert werden kann. Ebenso werden die im Bereich des Lagergehäuses angeordneten Messanschlüsse nicht durch die Ölzuführung überdeckt, was die Zugänglichkeit für Mess- und Überwachungszwecke verbessert.
Die Ölzuführung besitzt einen unterhalb der Wellenachse angeordneten Ölzulauf in das Lagergehäuse. Im untersten Teil des Lagergehäuses ist ein Ölrücklauf ausgebildet, wobei der Ölzulauf vorteilhaft unmittelbar oberhalb des Ölrücklaufes angeordnet ist. Dadurch wird eine einfache Verbindung von Ölzulauf und Ölrücklauf mit dem außerhalb des Abgasturboladers befindlichen Schmierölreservoir ermöglicht. Eine solche Verbindung ist nicht nur einfacher zu installieren, sondern auch wesentlich stabiler als zwei separate Leitungen.
Die Ölzuführung besteht entweder aus einem Rohr, welches in das Lagergehäuse eingegossen wird, oder aus einem in das Lagergehäuse gebohrten Kanal. Auf diese Weise ist eine einfache und damit kostengünstige Fertigung gewährleistet.
Vorteilhaft ist im Lagergehäuse eine zweite Ölzuführung angeordnet und ebenfalls mit dem Notöltank verbunden. Die zweite Ölzuführung ist mit einem zweiten Ölzulauf ausgestattet. Dazu ist beidseitig der Welle des Abgasturboladers jeweils eine der Ölzuführungen angeordnet. Im untersten Teil des Lagergehäuses ist ein zweiter Ölrücklauf ausgebildet, wobei der zweite Ölzulauf unmittelbar oberhalb des zweiten Ölrücklaufes angeordnet ist. Der Notöltank ist jedoch stets nur über eine der beiden Ölzuführungen und die daran anschließende Zuführleitung mit dem Schmierölreservoir verbunden.
Durch die Ausbildung einer zweiten Ölzuführung und ihre erfindungsgemäße Anordnung ist es möglich, den Abgasturbolader, je nach den konkreten Bedingungen, entweder mit der einen oder mit der anderen Seite am Schmierölreservoir anzuschließen.
Es ist besonders zweckmäßig, wenn an oder in jeder Ölzuführung eine Rückschlagklappe angeordnet ist. Damit ist in der jeweils im Betrieb befindlichen Ölzuführung stets eine solche Rückschlagklappe enthalten. Auf diese Weise können Fehlfunktionen infolge eines nicht vorgenommenen Wechsels der Rückschlagklappe von der passiven zur aktiven Ölzuführung vermieden werden.
Schließlich wird mit Vorteil der Schmierölbehälter einer mit dem Abgasturbolader verbundenen Brennkraftmaschine als außerhalb des Abgasturboladers angeordnetes Schmierölreservoir verwendet.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand eines mit einer Brennkraftmaschine verbundenen Abgasturboladers dargestellt.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines mit einer Brennkraftmaschine verbundenen Abgasturboladers des Standes der Technik;
2 einen Querschnitt durch das Lagergehäuse eines Abgasturboladers mit der erfindungsgemäßen Leitungsführung;
3 eine Darstellung gemäß der 2, jedoch in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind beispielsweise die Verdichterseite und die Turbinenseite des Abgasturboladers. Die Strömungsrichtung des Arbeitsmittels ist mit Pfeilen bezeichnet.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Der Abgasturbolader 1 besteht hauptsächlich aus einem von einer gemeinsamen Welle 2 getragenen, nicht dargestellten Verdichter und einer ebenfalls nicht dargestellten Turbine, welche jeweils in einem Gehäuse angeordnet sind. Horizontal durch die Welle 2 verläuft eine Wellenachse 3. Bei der Lagerung der Welle 2 handelt es sich um eine sogenannte Innenlagerung, d. h. im Bereich zwischen dem Verdichter und der Turbine ist die Welle 2 auf entsprechenden Lagern 4 abgestützt. Der zwischen dem Verdichter und der Turbine angeordnete, die Lager 4 tragende Bereich der Welle 2 ist von einem Lagergehäuse 5 umgeben, welches sowohl mit dem Verdichtergehäuse als auch mit dem Turbinengehäuse verbunden ist.
Die 1 zeigt in schematischer Darstellung einen mit einer Brennkraftmaschine 6 verbundenen Abgasturbolader 1 des Standes der Technik, wobei das Größenverhältnis der beiden Maschinen nicht der Realität entspricht. Im Inneren des Lagergehäuses 5, in dessen oberen Bereich, ist ein Notöltank 7 angeordnet. Der Notöltank 7 ist über eine Ölzuführung 8 und eine mit dieser verbundenen Zuführleitung 9 an einem als Ölwanne ausgebildeten Schmierölreservoir 10 der Brennkraftmaschine 6 angeschlossen. Dabei ist die Verbindung der Ölzuführung 8 mit der Zuführleitung 9 über einen Flansch 11 und mit dem Notöltank 7 über einen Tankdeckel 12 realisiert. In der Zuführleitung 9 ist eine Förderpumpe 13 und in der Ölzuführung 8 eine Rückschlagklappe 14 angeordnet. Zwischen den Lagern 4 und dem Notöltank 7 sind Versorgungskanäle 15 ausgebildet. Zudem ist im untersten Teil des Lagergehäuses 5, beidseitig der Welle 2 jeweils ein Ölrücklauf 16, 16' angeordnet. Jedoch ist lediglich ein Ölrücklauf 16 über eine Rücklaufleitung 17 mit dem Schmierölreservoir 10 der Brennkraftmaschine 6 verbunden. Der zweite Ölrücklauf 16' ist mittels eines Deckels 18 verschlossen. Im Lagergehäuse 5 ist eine Entlüftungsleitung 19 angeordnet, welche an ihrem einen, in den Notöltank 7 eingreifenden Ende eine Drosseleinrichtung 20 aufweist und mit Ihrem anderen Ende in einen Freiraum 21 des Lagergehäuses 5 mündet.
Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 6 gelangen deren heiße Abgase in die Turbine und treiben diese an. Die Turbine sorgt ihrerseits für den Antrieb des mit ihr über die Welle 2 verbundenen Verdichters. Im Verdichter komprimierte Luft gelangt über nicht dargestellte Zuführleitungen zur Brennkraftmaschine 6 und wird dort zur Aufladung, d. h. zu deren Leistungssteigerung eingesetzt. Während dieses Vorganges erreicht die Welle 2 und mit ihr die gesamte Rotorbaugruppe eine sehr hohe Umfangsgeschwindigkeit. Um die damit verbunden Reibung weitgehend zu minimieren, wird die Welle 2 während dieses Vorganges ständig mit Schmieröl 22 versorgt. Dazu wird das Schmieröl 22 mittels der Förderpumpe 13 aus dem Schmierölreservoir 10 der Brennkraftmaschine 6, über die Zuführleitung 9 sowie die Ölzuführung 8 in den Notöltank 7 und von dort aus, über die Versorgungskanäle 15, zu den Lagern 4 transportiert. Dabei liegt der Notöltank 7 im Hauptstrom und steht daher ständig unter Druck. Ausgehend von den Lagern 4 gelangt das Schmieröl 22 anschließend über den Ölrücklauf 16 und die Rücklaufleitung 17 zurück in das Schmierölreservoir 10 der Brennkraftmaschine 6.
Kommt es zu einem Ausfall der Schmierölversorgung der Brennkraftmaschine 6, sinkt das Ölniveau im Notöltank 7. In diesem Fall wird der frei gewordene Raum des Notöltanks 7 über die Entlüftungsleitung 19 und die Drosseleinrichtung 20 mit Luft aus dem Lagergehäuse 5 gefüllt, während die Ölzuführung 8 mittels der Rückschlagklappe 14 gegen das Rücklaufen des Schmieröls 22 gesichert wird. Die Versorgung der Lagerstellen des Abgasturboladers 1 ist damit noch so lange gewährleistet, bis das im Notöltank 7 befindliche Schmieröl 22 aufgebraucht ist. In dieser Zeit kann entweder der Abgasturbolader 1 abgestellt oder die normale Schmierölversorgung wieder aufgenommen werden. Eine Havarie des Abgasturboladers 1 wegen fehlenden Schmieröls 22 ist jedoch ausgeschlossen.
In einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Ölzuführung 8 im Gegensatz zu der beschriebenen Anordnung des Standes der Technik nicht außerhalb sondern im Inneren des Lagergehäuses 5 angeordnet und unterhalb der Wellenachse 3 mit der Zuführleitung 9 verbunden. Dazu wird in das fertige Lagergehäuse 5 ein entsprechender Kanal 23 gebohrt. Die Ölzuführung 8 besitzt einen unterhalb der Wellenachse 3 angeordneten Ölzulauf 24 in das Lagergehäuse 5, an den die Zuführleitung 9 anschließt. Dabei ist der Ölzulauf 24 unmittelbar oberhalb des im untersten Teil des Lagergehäuses 5 ausgebildeten Ölrücklaufs 16 angeordnet (2).
Die weitere Ausbildung und ebenso die Funktion der Leitungsführung sind im wesentlichen analog wie im beschriebenen Stand der Technik. Aufgrund der in das Lagergehäuse 5 integrierten Ölzuführung 8 wird im unmittelbaren Bereich außerhalb des Abgasturboladers 1 keinerlei Bauraum für die Ölzuführung 8 benötigt, so dass weder eine Abstützung der Ölzuführung 8 erforderlich ist, noch die nicht dargestellte Isolierschicht des Abgasturboladers 1 unterbrochen werden muss.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Lagergehäuse 5, zusätzlich zur ersten Ölzuführung 8, eine zweite Ölzuführung 8' angeordnet. An jeder Ölzuführung 8, 8' ist im Bereich des Notöltanks 7 eine Rückschlagklappe 14, 14' für die jeweilige Ölzuführung 8, 8' befestigt. Beide Ölzuführungen 8, 8' bestehen aus einem in das Lagergehäuse 5 eingegossenen, entsprechend ausgeformten Rohr 25. Die zweite Ölzuführung 8' ist ebenfalls mit dem Notöltank 7 verbunden und mit einem zweiten Ölzulauf 24' ausgestattet (3).
Dabei ist jeweils eine der Ölzuführungen 8, 8' auf beiden Seiten der Welle 2 des Abgasturboladers 1 angeordnet. Im untersten Teil des Lagergehäuses 5 ist ein zweiter Ölrücklauf 16' ausgebildet. Der zweite Ölzulauf 24' ist unmittelbar oberhalb des zweiten Ölrücklaufes 16' angeordnet. Der Notöltank 7 ist nur über die zweite Ölzuführung 8' und die daran anschließende Zuführleitung 9 mit dem Schmierölreservoir 10 der Brennkraftmaschine 6 verbunden. Daher ist ein gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel vergrößerter Deckel 18' ausgebildet, der sowohl den ersten Ölrücklauf 16 als auch den ersten Ölzulauf 24 verschließt.
Die Ölzuführung zu den Lagern 4 erfolgt im wesentlichen analog wie im ersten Ausführungsbeispiel, wobei die nicht am Schmierölreservoir 10 der Brennkraftmaschine 6 angeschlossene Ölzuführung 8 mittels der Rückschlagklappe 14 gegenüber dem Notöltank 7 abgeschlossen ist. Über die erste Ölzuführung 8 und den ersten Ölzulauf 24, wird die Ölversorgung dann realisiert, wenn das Schmierölreservoir 10 der Brennkraftmaschine 6 entsprechend den konkreten Anschlussbedingungen auf der anderen Seite des Lagergehäuses 5 angeschlossen und der Deckel 18 dementsprechend den zweiten Ölrücklauf 16' und den zweiten Ölzulauf 24' verschließend angeordnet werden muss. In diesem nicht dargestellten Fall wird das aus den Lagern 4 abfließende Schmieröl 22 über den ersten Ölrücklauf 16 zum Schmierölreservoir 10 zurückgeführt.
Natürlich können beide Ölzuführungen 8, 8' wie die im ersten Ausführungsbeispiel dargestellte Ölzuführung 8 in das Lagergehäuse 5 gebohrt sein. Im Umkehrschluss kann die Ölzuführung 8 auch im ersten Ausführungsbeispiel aus einem in das Lagergehäuse 5 eingegossenen Rohr bestehen. Ebenso kann der Notöltank nicht nur im Hauptstrom, sondern auch im Nebenstrom angeordnet werden (nicht dargestellt).
Bezugszeichenliste

1: Abgasturbolader
2: Welle
3: Wellenachse
4: Lager
5: Lagergehäuse
6: Brennkraftmaschine
7: Notöltank
8: Ölzuführung
9: Zuführleitung
10: Schmierölreservoir
11: Flansch
12: Tankdeckel
13: Förderpumpe
14: Rückschlagklappe
15: Versorgungskanal
16: Ölrücklauf
17: Rücklaufleitung
18: Deckel
19: Entlüftungsleitung
20: Drosseleinrichtung
21: Freiraum
22: Schmieröl
23: Kanal
24: Ölzulauf
25: Rohr
8: Ölzuführung
14': Rückschlagklappe
16': Ölrücklauf, zweiter
18': Deckel
24': Ölzulauf, zweiter

Claims

Abgasturbolader, umfassend mindestens eine Schmierstelle, sowie einen im Hauptstrom der Schmierölversorgung der Schmierstellen angeordneten Notöltank (7), welcher in einem Lagergehäuse (5) des Abgasturboladers (1), oberhalb einer Wellenachse (3) des Abgasturboladers (1) angeordnet und über eine Zuführleitung (9) mit einem außerhalb des Abgasturboladers (1) befindlichen Schmierölreservoir (10) verbunden ist, wobei zwischen der Zuführleitung (9) und dem Notöltank (7) eine Ölzuführung (8) ausgebildet ist durch welche das Schmieröl von oben in den Notöltank eingebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzuführung (8) im Inneren des Lagergehäuses (5) angeordnet und unterhalb der Wellenachse (3) mit der Zuführleitung (9) verbunden ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung (9) und die Ölzuführung (8) über einen im Lagergehäuse (5) angeordneten Ölzulauf (24) miteinander verbunden sind.
Abgasturbolader nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im untersten Teil des Lagergehäuses (5) ein Ölrücklauf (16) ausgebildet und der Ölzulauf (24) unmittelbar oberhalb des Ölrücklaufes (16) angeordnet ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzuführung (8) aus einem in das Lagergehäuse (5) eingegossenen Rohr (25) oder aus einem in das Lagergehäuse (5) gebohrten Kanal (23) besteht.
Abgasturbolader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Lagergehäuse (5) eine zweite Ölzuführung (8') angeordnet, mit dem Notöltank (7) verbunden und mit einem zweiten Ölzulauf (24`) ausgestattet ist, wobei der Notöltank (7) jedoch stets nur über eine der beiden Ölzuführungen (8, 8') mit der Zuführleitung (9) verbunden ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig einer Welle (2) des Abgasturboladers (1) jeweils eine der Ölzuführungen (8, 8') angeordnet, im untersten Teil des Lagergehäuses (5) ein zweiter Ölrücklauf (16') ausgebildet und der zweite Ölzulauf (24') unmittelbar oberhalb des zweiten Ölrücklaufes (16') angeordnet ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in jeder Ölzuführung (8, 8') eine Rückschlagklappe (14, 14') angeordnet ist.
Abgasturbolader nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als ausserhalb des Abgasturboladers (1) angeordnetes Schmierölreservoir (10) eine Ölwanne einer mit dem Abgasturbolader (1) verbundenen Brennkraftmaschine (6) ausgebildet ist.