DE2211869A1

DE2211869A1 - Abgasturbolader fuer kolbenverbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2211869A1
Application number: DE2211869A
Authority: DE
Inventors: Josef Dr Ing Reisacher
Original assignee: Kuehnle Kopp and Kausch AG
Current assignee: Howden Turbo GmbH
Priority date: 1972-03-11
Filing date: 1972-03-11
Publication date: 1973-09-13

Description

Abgasturbolader für Kolbenverbrennungsmoto ren Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit einer Abgasturbine mit im wesentlichen axial vor dem Laufrad angeordneter Zulaufspirale nach Patent .... (Patentanmeldung P 21 43 696).
Nach dem Hauptpatent hat ein solcher Lader nicht nur große energietechnische und strömungstechnische Vorteile, sondern auch turbinenseitig einen wesentlich geringeren Raumbedarf, was die Erstreckung senkrecht zur Achse betrifft. Die Erfindung bezweckt, auch die axiale Länge mindestens nicht über das bei Abgasturboladern mit radial durchströmter Turbine und Verdichter übliche Maß hinaus zu vergrößern.
Bei der meist üblichen Anordnung fliegender Laufräder, wobei die axial vor den Laufradschaufeln angeordnete Zulaufspirale zur Turbine zwischen den beiden Laufrädern angeordnet ist, ergibt sich durch die Spirale in axialer Richtung eine verhältnismäßig große Platzbeanspruchung in dem für die Lagerung und Ölzu-und abführung benötigten Raum zwischen Turbine und Verdichter.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, trotz diesen Schwierigkeiten, die axiale Baulänge des Abgasturboladers bei der obengenannten Bauart nioht über das übliche Maß zu vergrößern und die Zugänglichkeit des Lagergehäuses für den Ölab- und zufluß zu gewährleisten.
Sie löst diese Aufgabe dadurch, daß bei an sich bekannter fliegender Anordnung der beiden Laufräder und Lage der Zulaufspirale der Turbine zwischen den beiden Laufrädern das Lagergehäuse im größeren Teil konisch ausgeführt ist mit dem kleinen Durchmesser des Konus auf der Turbinenseite und im relativ schmalen zylindrischen Teil auf der Verdichterseite die Anschlüsse für Drucköl und Olablauf trägt. Die Verbindungselemente für die drei Teile: Turbinengehäuse, Lagergehäuse und Verdichtergehäuse liegen dabei im Bereich des zylindrischen Teiles des Lagergehäuses.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Laders ist die Verbindung zwischen diesen drei Teilen so ausgeführt, daß das Lagergehäuse zwischen dem Turbinengehäuse und dem Verdichterg¢-häuse unter Vermeidung von Flanschen mit dem zylindrischen Teil festgeklemmt und nur eine Schraubenverbindung mit 3 bis 8 Schrauben zum Zusammenhalten vorgesehen ist.
Ferner ergab sich erfindungsgemäß die Möglichkeit, daß der zylindrische Teil des Lagergehäuses, welcher in diesem Falle gleichzeitig die Rückwand des Verdichtergehäuses trägt, mit dem Turbinengehäuse an seinem Außendurchmesser durch 4 Schrauben verbunden ist, welche im Lagergehduss in nach außen offenen Nuten eingelegt sind und and.r.rseits in einen Ring geschraubt sind, der in eine nach außen offene konzentrische Nut des Turbinengehäuses eingesprengt ist, wobei die Zuführung und Ableitung des Öles u LagergeMuse jeweils zwischen 2 Schrauben liegt.
Weitere Möglichkeiten der Gestaltung ergeben sich aus der Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele nach Figur 1 bis 4. Dabei zeigen: Fig. 1 einen Achsschnitt durch den Abgasturbolader etwa in vertikaler Richtung, Fig. 2 ebenfalls einen Achsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel entsprechend der abgeknickten Schnittführung B-B nach Fig. 3> Fig. 3 einen Schnitt senkrecht zur Achse entsprechend der Schnittlinie A-A von Fig. 2, Fig. 4 einen Achsschnitt durch ein anderes Ausführungsbe,ispiel, wobei unwesentliche Teile weggelassen sind.
Nach Fig. 1 sind das Turbinenlaufrad 1 und das Verdichterlaufrad 7 entsprechend der vorausgesetzten fliegenden Anordnung der Laufräder an den Enden der Welle 2 angebracht. Die Welle 2 ist im Lagergehäuse 3 in den Lagerbüchsen 4 gelagert. Das Verdichterlaufrad 7 ist zwischen der Dichtungsbüchse 5 und der Mutter 6 auf die Welle aufgezogen. Das Turbinengehäuse 8 hat entsprechend der Ausführung nach dem Hauptpatent eine Zulaufspirale 8a, die sich zwischen den beiden Laufrädern 1 und 7 axial sehr weit erstreckt, was entsprechend dem Charakter der Spirale mit abnehmendem Querschnittetwa in der unteren Schnitthälfte im Maximum sichtbar wird. Das Verdichtergehäuse besteht aus der an das Lagergehäuse angrenzenden Rückwand 9 und dem den Eintrittsstutzen mitumfassenden Spiralgehäuse 11.
Das Lagergehäuse 3 besteht aus einem in axialer Richtung längeren konischen Teil 3b, dessen kleinerer Durchmesser entsprechend der Anpassung an den Raumbedarf der axial angeordneten Spirale 8a auf der Turbinenseite unmittelbar neben dem Turbinenlaufrad 1 liegt. Auf der Verdichterseite hat das Lagergehäuse einen relativ schmalen zylindrischen Teil der Breite 3a mit dem AuBendurchmesser 3c. In diesem Teil ist oben der Anschluß für das Drucköl angebracht, im Bilde dargestellt durch die Gewindebohrung 12 und im unteren Teil der Ölablauf 13.
Die Verbindung zwischen den drei Teilen: Turbinengehäuse 8, Lagergehäuse 3 und Verdichtergehäuse 11, 9 ist in dem AusSUhrungsbeispiel nach Fig. 1 dadurch hergestellt, daß das Lagergehäuse mit seinem zylindrischen Teil 3a, 3c zwischen den beiden anderen Teilen festgeklemmt ist. Dadurch ist die Ausfahrung besonderer Flanschen vermieden worden. Die Verbindungsschrauben 10 sind einerseits durch die Rückwand 9 des Verdichtergehäuses geführt und auf der anderen Seite in Augen des Turbinengehäuses 8 eingeschraubt. Es kann sich dabei um 3 bis 8 Schrauben handeln. Bei kreissymmetrischer Anordnung der Schraubenlöcher ist es möglich, das Verdichtergehäuse und Turbinengehäuse gegenüber dem Lagergehäuse in entsprechenden Winkeln zu verdrehen.
In Fig. 2 und 3 ist eine andere Ausführhngsform der Erfindung dargestellt. Bei-dieser trägt das Lagergehäuse 3 gleichzeitig in einem Stück die Rückwand 9a des Verdichtergehäuses, die durch die Schrauben 14 mit der Spirale 11 verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Lagergehäuse 3 und dem Turbinengehäuse 8 erfolgt durch z.B. 4 Schrauben 15. Diese sind am Lagergehäuse in am zylindrischen Teil 3c angebrachten, nach außen offenen Nuten 16 eingelegt und auf der anderen Seite in einen Ring 17 geschraubt.
Hierbei handelt es sich bei dem Ausführungsbeispiel um einen Sprengring, der in eine nach außen offene konzentrische Nut 18 des Turbinengehäuses 8 eingelegt ist. Die Zuführung des Öles für die Lagerschmierung erfolgt durch die Anschlußbohrung 12, der Ablauf durch die gestrichelt eingezeichnete Bohrung 13. Diese liegen vorteilhaft zwischen den beiden oberen bzw. unteren Schrauben.
In Fig. 4 ist eine erfindungsgemäße Lösung gezeigt, welche eine besonders einfache Verbindung darstellt. Das Lagergehäuse ist wieder durch die angegossene Wand 9a mit der Verdichterspirale verbunden. Das Lagergehäuse trägt am Rande seines zylindrischen Teiles 3a, 3c einen Kragen 21, der bis in eine Nut 22 des Turbinengehäuses umgebördelt ist. Dadurch wird der von der-Wand 8 des Turbinengehäuses getragene Ring 23 gegen das Lagergehäuse 3 gepreßt. Wie die Abbildung Fig. 4 zeigt, ist das Ausbauen des L§ufers bzw. der Lagerbüchse auch bei dieser nicht wiederholt lösbaren Verbindung möglich, so daß sich eine sehr einfache und sichere Konstruktion für diesen Zweck ergibt. Die Umbördelung kann vorzugsweise nur an einigen Stellen des Umfanges erfolgen, wie es in der Zeichnung durch die gestrichelte Darstellung des nicht gebbrdelten Randes 21 angedeutet ist.
Die Beispiele zeigen, daß es durch die Erfindung möglich ist, den Abgasturbolader im Rahmen des Patentes .... (Patentanmeldung P 21 43 696) so zu bauen, daß die axial vor dem Turbinenlautrad zwischen den beiden Laufrädern angeordneten Spirale die aus strömungstechnischen GrUnden erforderliche axiale Erstreckung besitzt, ohne den Platz für das Lagergehäuse mit Ölzu- und Abführkanlen einzuschränken. Dadurch entsteht ein Abgasturbolader, der turbinenseitig in radialer Richtung kleiner und dadurch auch leichter ist als die üblichen Lader und gleichzeitig auch in axialer Erstreckung kleinste Maße aufweist.

Claims

Patentansprüche

1. Abgasturbolader für Kolbenverbrennungsmotoren mit einer Abgasturbine mit im wesentlichen axial vor dem Laufrad angeordneter Zulaufspirale nach Patent .... (Patentanmeldung P 21 43 696), dadurch gekennzeichnet, daß bei an sich bekannter fliegender Anordnung der beiden Laufräder und Lage der Zulaufspirale der Turbine zwischen den beiden Laufrädern das Lagergehäuse (3) im größeren Teil konisch ausgeführt ist (3b), mit dem kleineren Durchmesser des Konus auf der Turbinenseite, und einen relativ schmalen zylindrischen Teil (3a) auf der Verdichterseite besitzt, der die Anschlüsse für Drucköl (12) und blablauf (13) trägt, wobei die Verbindungselemente für die drei Teile: Turbinengehäuse (8) Lagergehäuse (5) und Serdlchtergehäuse (9, 11) im Bereich des zylindrischen Teiles jnj fangsrichtung zwischen den Ölanschlüssen angeordnet sind.

2. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse (3) zwischen dem Turbinengehäuse (8) und dem Verdichtergehäuse (9, 11) unter Vermeidung von Flanschen mit dem zylindrischen Teil (3a, 3c) festgeklemmt ist und nur eine Schraubenverbindung (10) mit 3 bis 8 Schrauben die drei Teile Turbinengehäuse, Lagergehäuse und Verdichtergehäuse zusammenhElt.

3. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil (3c) des Lagergehäuses (3), welcher gleichzeitig die Rückwand (9a) des Verdichtergehäuses trägt, mit dem Turbinengehäuse (8) durch vorzugsweise 4 Schrauben (15) verbunden ist, welche im Lagergehäuse in nach außen offenen Nuten (16) eingelegt sind und andererseits in einen Ring (17) geschraubt sind, der in eine nach außen offene konzentrische Nut (18) des Turbinengehäuses (8) eingesprengt ist, wobei die Zuführung (12) und Ableitung (13) des Öles am Lagergehäuse jeweils zwischen zwei Schrauben liegt.

4. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die äußere Wand des zylindrischen Teiles (3a, 3c) des Lagergehäuses ganz oder teilweise einfassender Bördelrand (21) in eine Nut (22) des Turbinengehauses (8) eingebördelt ist.