DE2333525C3 - Hydraulische Leitschaufel-Verstelleinrichtung - Google Patents

Hydraulische Leitschaufel-Verstelleinrichtung

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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Description

Die Erfindung betrifft eine aus Steuerschieber und Kraftkolben bestehende hydraulische Leitschaufel-Verstelleinrichtung für die Turbine oder den Verdichter des Abgas-Turboladers einer Brennkraftmaschine, wobei die Leitschaufel-Verstelleinrichtung in dem Gehäuse zwischen Turbine und Verdichter angeordnet ist, mit im Flansch des Leitschaufelgehäuses drehbar gelagerten und über Hebel mit einem gemeinsamen Verstellring verbundenen Leitschaufeln.
Derartige Leitschaufel-Verstelleinrichtungen dienen der selbsttätigen Anpassung der Aufladung der Brennkraftmaschine an ihre verschiedenen Betriebszustände und werden je nach den gestellten Forderungen in Abhängigkeit von Drehzahl, Leistung, Abgastemperatur, Ladeiufttemperatur der Brennkraftmaschine oder Höhe des Lade- oder Luftdruckes beeinflußt Es ist eine Leitschaufel-Verstelleinrichtung der eingangs angegebenen Art für einen Abgas-Turbolader aus der US-PS 30 33 519 bekannt, bei der ein außerhalb des Abgas-Turboladers angeordneter Verstellzylinder über ein Hebelgestänge auf eine der zu verstellenden, mit einem Zahnsegment versehenen Leitschaufeln einwirkt, die über einen als Zahnrad ausgebildeten Verstellring die übrigen Leitschaufeln betätigt Hier ist, bedingt durch die elastische Verformbarkeit des Gestänges und durch das Verzahnungsspiel, durch die pulsieiorende Beaufschlagung der Leitschaufeln durch.den Abgasstrom der Verstellring in ständiger Bewegung. Ein Ausschlagen besonders der durch die Summ'e der Verstellkräfte der einzelnen Leitschaufeln belasteten Gelenkpunkte des Hebelgestänges ist dabei unvermeidlieh. Zusätzlicher Verschleiß entsteht an diesen Stellen durch die Einwirkung von Staub.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Leitschaufel-Verstelleinrichtung zu schaffen, die eine spielfreie Betätigung in dem durch große Kräfte beanspruchten Teil des Virstellmechanismus zwischen Verstellzylinder und Verstellring ermöglicht Zudem soll die eingestellte Stellung der Leitschaufeln unabhängig von den Rückstellkräften der Leitschaufeln eingehalten werden.
Diese Aufgabe wird bei einer Leitschaufel-Verstelleinrichtung der eingangs angegebenen Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs gelöst
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist durch die Maßnahmen nach den Ansprüchen 2 bis 6 gegeben, wobei die Merkmale der Ansprüche 4 und 5 der Unterdrückung von auftretenden Druckspitzen beim Betätigen der Leitschaufel-Verstelleinrichtung in Abhängigkeit vom Ladedruck dienen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt gemäß Schnittlinie 1-1 in Fig. 2,
F i g. 2 einen Querschnitt durch einen Abgas-Turbolader einer Brennkraftmaschine mit der erfindungsgemäßen Anordnung einer Verstelleinheit gemäß Schnittlinie 2-2 in F i g. 1 und
F i g. 3 einen Ausschnitt der Ausbildung der Steuerkanten.
In einem Gehäuse 11 des Abgas-Turboladers ist ein Turbinenrad 12 und ein Verdichterrad 13 drehbar gelagert Beide Räder sind über eine gemeinsame Welle 14 fest miteinander verbundea In Strömungsrichtung vor dem Turbinenrad 12 ist ein Leitschaufelkranz mit in einem Leitschaufelgehäuse 15 drehbar gelagerten Leitschaufeln 16 angeordnet.
Die Abgase der Brennkraftmaschine strömen über einen Ringkanal 17 an den Leitschaufeln 16 vorbei auf die Laufschaufeln des Turbinenrades 12 und erzeugen dabei ein das Verdichterrad 13 antreibendes Drehmoment Mit der vom Verdichterrad über einen Lufteinlaß
18 angesaugten und verdichteten Luftmenge wird die Brennkraftmaschine aufgeladen. Der in einem Diffusor
19 meßbare Aufladedruck wird im Beschreibungsbeispiel zum Steuern der Leitschaufeln des Turbinenrades verwendet.
Erfindungsgemäß ist in einer Bohrung in dem Gehäuse 11 des Abgasturboladers zwischen Turbine und Verdichter eine Leitschaufel-Verstelleinrichtung 21 angeordnet Diese Leitschaufel-Verstelleinrichtung besteht aus einem zylinderförmigen Steuerschieber 22, der über eine Leitung 23 mit dem Aufladedruck gegen die Kraft einer Rückstellfeder 24 beaufschlagt wird.
und aus zwei konzentrisch zum Steuerschieber angeordneten Kraftkolben 25 und 26. Ein für alle Leitschaufeln 16 gemeinsamer und mit ih^en über Hebel 27 verbundener Verstellring 28 besitzt einen weiteren an ihm starr befestigten Hebel 29, der zwischen die beiden Kraftkolben 25 und 26 ragt und mit inner, über zwei bewegliche Zwischenstücke 31 und 32 verbunden ist.
Am Steuerschieber 22 sind Steuerkanten 33 und an den Kr?,ftkolben 25 und 26 Steuerkanten 34 angeordnet Mit diesen Steuerkanten wird das aus dem Schmierölkreislauf für die Lager des Abgas-Turboladers stammende Drucköl, das in einer Bohrung 35 an die Verstelleinrichtung herangeführt wird, je nach Stellung des Steuerschiebers in einen Druckraum 36 oder 37 gesteuert, während der andere Druckraum mit dem ölrücklauf 38 verbunden wird. Dadurch folgen die Kraftkolben 25 und 26 den Bewegungen des Steuerschiebers 22 nach und bewegen gleichzeitig über die beweglichen Zwischenstücke 31 und 32 und über den Hebel 29 den gemeinsamen Verstellring 28 für die Leitschaufeln 16. Durch Anordnung einer Oberdeckung 39 der Steuerkanten 33 des Steuerschiebers gegenüber den Steuerkanten 34 der beiden Kraftkolben wird erreicht, daß auftretende Druckschwankungen des Ladedruckes, wie sie sich bei zeitlich stark schwankender Luftentnahme durch die einzelnen Zylinder eines Motors ergeben, zwar den Steuerschieber in Bewegung versetzen, daß diese Druckschwankungen jedoch in ihrer Wirkung auf die Kraftkolüen und damit auf die Leitschaufelverstellung unterdrückt werden. Durch die Anordnung von zwei Kraftkolben kann mit HUfe der Ausführung der Steuerkanten außerdem jedes Spiel zwischen Kraftkolben und Verstellring ausgeschaltet werden, weil die beiden Kraftkolben ständig gegeneinander verspannt werden.
Entsprechend der vorbeschriebenen Anordnung ist es möglich, zwei spiegelbildlich zueinander angeordnete Verstelleinheiten in dem Gehäuse des Abgas-Turboladers unterzubringen und entweder beide Einheiten auf einen Verstellring wirken zu lassen, oder eine Verstelleinheit dem Leitschaufelkranz der Turbine und die zweite Verstelletnheit dem Leitschaufelkranz des Verdichters zuzuordnen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Aus Steuerschieber und Kraftkolben bestehende hydraulische Leitschaufel-Verstelleinrichtung für die Turbine oder den Verdichter des Abgas-Turboladers einer Brennkraftmaschine, wobei die Leitschaufel-Verstelleinrichtung in dem Gehäuse zwischen Turbine und Verdichter angeordnet ist, mit im Flansch des Leitschaufelgehäuses drehbar gelagerten und über Hebel mit einem gemeinsamen Verstellring verbundenen Leitschaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Bohrung des Gehäuses (11) zwischen Turbine (12) und Verdichter (13) ein zylinderförmiger Steuerschieber (22) und konzentrisch dazu zwei Kraftkolben (25, 26) angeordnet sind, zwischen denen sich ein an dem Verstellring (28) angebrachter Hebel (29) befindet, der über zwei bewegliche Zwischenstücke (31, 32) mit den Kraftkolben (25,26) verbunden ist
2. Leitschaufel-Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufel-Verstelleinrichtung aus zwei spiegelbildlich zur Abgas-Turbolader-Achse angeordneten Verstelleinheiten mit je einem Steuerschieber (22) und zwei Kraftkolben (25,26) besteht.
3. Leitschaufel-Verstelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstelleinheit dem Leitschaufelkranz der Turbine und die zweite Verstelleinheit dem Leitschaufelkranz des Verdichters zugeordnet ist
4. Leitschaufel-Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkanten (33) des Steuerschiebers (22) die Steuerkanten (34) des Kraftkolbens (25, 26) um ein vorbestimmtes Maß (39) überdecken.
5. Leitschaufel-Verstelleinrichtung nach Anspruch 2 mit zwei Verstelleinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfedern (24) der beiden Steuerschieber (22) verschieden stark ausgelegt bzw. vorgespannt sind.
6. Leitschaufel-Verstelleinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftkolben (25, 26) bei Betätigung der Leitschaufel-Verstelleinrichtung (21) vom Druck des Schmierölkreislaufes des Abgas-Turboladers beaufschlagt wird.
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