DE2735034C2 - Abgasturbolader - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit einem Mittelgehäuse, an dessen beiden Stirnseiten ein
Turbinengehäuse einerseits und ein Verdichtergehäuse andererseits angebracht ist. mit einer in dem Mittelgehäuse
gelagerten Turbinenwelle, die an beiden Enden in fliegender Anordnung ein Turbinen- und ein Verdichterlaufrad
trägt, mit einem Einlaß und einem Auslaß für Schmiermittel in dem Mittelgehäuse zur Schmierung
der Lager der Turbinenwelle, mit einer Wellendichtung auf der Turbinenwelle zur Schrr.iermittelabdichtung
zwischen dem Mittelgehäuse und dem Turbinengehäuse und mit einer mit dem Schmiermittel-Einlaß verbundenen
Sammelkammer innerhalb des Mittelgehäuses zur Aufnahme von Schmiermittel, das vom äußeren Umfang
der Wellendichtung der Turbinenwclle fortgeschleudert wird.
Ein derartiger Abgasturbolader ist aus der DE-AS 26 439 im wesentlichen bekannt. Die angegebene
Verbindung zwischen dem Schmiermittel-Einlaß und der Sammelkammer besteht gemäß der DE-AS
allerdings lediglich zur Dämpfung einer elastischen Lagerbuchse und ist insoweit mil der auch im
vorliegenden Zusammenhang Vorgesehenen Verbindung nicht ohne Weiteres vergleichbar, Die Erfindung
geht vielmehr aus Von Abgasturboladern dieser Art, bei
denen die Turbihenwelle" Unmittelbar Und ohne elastin
sehe Abstützung im Mitlelgehäuse gelagert ist.
Bei Abgaslurboladern dieser Art wird das den Lagern der Turbinenwelle zugeführte Schmiermittel üblicherweise
in Radialrichtung fortgeschleudert, so daß es entlang der Innenwand des Mittelgehäuses herabfließt
und gesammelt und wieder umgewälzt werden kann. Da die Wand des Mittelgehäuses, die auf der Seite des
Turbinenlaufrades liegt, einer verhältnismäßig hohen Temperstur ausgesetzt ist, kann das Schmiermittel, das
über diese Wand in verhältnismäßig dünner Schicht herabrinnt innerhalb kurzer Zeit verkohlt und zerstört
ίο werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
durch Kühlung der dem Turbinenlaufrad zugekehrten Wand des Mittelgehäuses eine vorzeitige Zerstörung
des mit dieser in Berührung kommenden Schmiermittels zu verhindern.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Abgasturbolader dadurch gelöst, daß die Verbindung
zwischen dem Schmiermittel-Einlaß und der Sammeikammer als düsenförmige, auf die dem Turbinenlaufrad
zugewandte Wand der Sammeikammer gerichtete Bohrung ausgebildet ist, und daß zwischen der
Sammelkammer und der TurbinenweHe oberhalb der Turbinenwelle im Bereich der Wellendichtung eine
Ablenkwand vorgesehen ist.
Durch die düsenförmige Bohrung kann kühles, unmittelbar von dem Schmiermittel-Einlaß zuströmendes
Schmiermittel in einem gezielten Strahl auf die dem Turbinenlaufrad zugekehrte Wand des Mittelgehäuses
gerichtet werden. Dieser verhältnismäßig kräftige Strahl des frischen Kühlmittels bewirkt eine Kühlung
der Innenwand, kann jedoch ausreichend schnell abfließen, um eine Überhitzung des Öls zu vermeiden.
Durch die Ablenkwand wird vermieden, daß der gezielte Strahl durch herabfließendes, von den Lagern
der TurbinenweHe fortgeschleudertes Öl abgelenkt oder zerstört wird.
In diesem Zusammenhang ist auf die DE-OS 24 16 640
hinzuweisen, aus der im gattungsgemäßen Zusammenhang zwar eine Ablenkwand als solche bekannt ist,
jedoch in einem keineswegs mit der Erfindung vergleichbaren Zusammenhang.
Vorteilhafte Fortbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbei-■fi
spiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen Turbolader mit einem erfindungsgemäüen Teilmerkmal;
F i g. 2 ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgew
mäßen Turbolader;
Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III/III in
Fig. 2.
Insgesamt umfaßt ein herkömmlicher Turbolader gemäß Fig. I ein Mittelgehäuse 1 und ein Turbinenge-■>'>
häuse 2. Eine TurbinenweHe 5 ist in Lagern 4 gelagert,
die in Lagerböcken 3 des Mittelgehäuses 1 angeordnet
sind. Die TurbinenweHe 5 weist ein mit Schaufeln 10
versehenes Turbinenlaufrad 6 an einem Ende auf Die Turbinenwelle 5 trägt im übrigen eine Wellendichtung 7
mit einem Dichtungsring 8. In dem Mittelgehäuse ist auf
der Seite des Turbinenlaufrads ein Hitzeschirm 9 vorgesehen, der mit einer Stirnfläche 9.1 dem Turbinen*
laufrad 6 gegenüberliegt.
Das Mittelgehäuse 1 weist eine Schmicrmittel-Zu'
fuhrbohrung 11 auf, die über Schmiefmitlelbohrungen
12 und 13 mit Lagern 4 in Verbindung steht.
Der Schmierstoff, der durch die Zufuhrbohrung 11
zugeführt wird, gelangt durch die iSchmierrnittelbohfun-
gen 12 und 13 in die Lager 4, so daß er durch die Drehung des Turbinenlaufrads radial fortgeschleudert
wird und in eine Schmiermittel-Sammelkammer 14 gelangt, die oberhalb der Wellendichtung 7 angeordnet
ist. Das in die Sammelkammer 14 gelangte Schmiermitte] tritt durch das Innere des Mittelgehäuses 1 hindurch
und wird nach außen abgegeben, so daß es wiederum durch Einbringen in die Zufuhrbohrung 11 verwendet
werden kann.
Da das Turbinenlaufrad 6 jedoch hohen Temperaturen von 600—VuO0C ausgesetzt ist, wird die Wand 16
der Öl-Sammelkammer 14 auf der Seite des Turbinenlaufrads auf eine verhältnismäßig hohe Temperatur
erhitzt, so daß das Schmiermittel, das sich entlang der Wand 16 bewegt, einer hohen Temperatur ausgesetzt
und nach verhältnismäßig kurzem Gebrauch zerstört, insbesondere verkohlt wird.
Beispielsweise hat nach einer Gebrauchszeit von 100-250 Stunden der unlösliche Anteil (Kohlenstoff) in
dem Schmiermittel zum Teil mehr als 2 oder 3 Gew.-°/o erreicht
Die Wellendichtung 7 der Turbinenwelle 5 ist größer ausgebildet als der Durchmesser der Turbinenwelle 5,
damit das Schmiermittel, das in die Lager 4 eingespritzt wird, durch die Abstufung zwischen dem Außendurchmesserbereich
der Turbinenwelle 5 und der Wellendichtung 7 zurückgehalten wird und verhindert wird, daß das
Schmiermittel entlang dem Dichtungsring 8 in der Wellendichtung 7 in das Turbinengehäuse 2 eintritt.
Ein derartiger Turbolader ist bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung. Die Arbeitsweise des
Turboladers ist ebenfalls insgesamt bekannt und soll daher nicht näher erläutert werden.
Entsprechend der Erfindung weist das Mittelgehäuse 1 eine enge Bohrung 17 auf, die in Richtung der Wand 16
auf der Seite der Turbine gerichtet ist, so daß eine Verbindung zwischen der Schmiermittelbohrung 12 und
der Sammelkammer 14 hergestellt wird. Die Achse der engen Bohrung 17 ist nach oben in einem Winkel α in
bezug auf die Achse der Turbinenwelle 5 geneigt.
Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt der Neigungswinkel α 0—3 Grad.
In Fig.2 ist zusätzlich eine brückenförmige Ablenkwand
19 in der Sammelkammer 14 oberhalb der Turbinenwelle 5 vorgesehen, die die Wand 16 auf der
Seite der Turbine und eine Wand 18 auf der Seite des Lagers miteinander verbindet. Wie aus Fig.3 hervorgeht,
ist die Ablenkwand 19 bogenförmig um die Turbinenvelle 5 herum gekrümmt und ein Abstand 20
liegt zwischen der Ablenkwand 19 und der Turbinenwelle 5. Mit anderen Worten, die Ablenkwand 19 befindet
sich oberhalb der Turbinenwelle 5 und deckt diese ab.
Daher wird ein Teil des Schmiermittels, das in die
Sammelkammer 14 gespritzt oder geschleudert wird, gegen die Ablenkwand 19 gelenkt, so daß das
Schmiermittel in einem weiteren Bereich verteilt wird und diejenige Menge verringert wird, die gegen die
Wand 16 auf der Seite des Turbinenlaufrads gelangt.
Da das Schmiermittel unter Druck durch die Zufuhrbohrung 11 eingeführt wird, wird ein Teil des
Schmiermittels, das in die Schmiermittelbohrung 12 eintritt, in der Form eines ölstrahles gegen die Wand 16
auf der Turbinenseite gespritzt, so daß die Wand 16 gekühlt wird.
Folglich kann die Temperatur der Wand 16 auf 90—1000C verringert werden, so daß die auf das
Schmiermittel übertragene Wärr·.·.-. menge reduziert
wird.
Außerdem wird der Schmiermittelstrom in Richtung der Wand 16 auf der Seite der Turbine verringert, so daß
die Zerstörung des Schmiermittels stark abnimmt.
Der Bogenwinkel β der Ablenkwand 19 sollte
vorzugsweise zwischen 90 und 130 Grad liegen, so daß das Schmiermittel, das spiralförmig entlang dem
Außenumfang der Wellendichtung eingespritzt wird, nicht vollständig durch die Ablenkwand 19 zurückgehalten
wird.
Anstelle der engen Bohrung 17 kann ein Rohr vorgesehen sein. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion
wird erreicht, daß das Schmiermittel durch die Ablenkwand 19 in weiterem Bereich innerhalb der
Sammelkammer 14 verteilt wird, so daß die Schmiermittelmenge, die in Richtung der Wand 16 auf der Seite des
Turbinenlaufrads strömt, verringert wird, und außerdem kann Schmiermittel direkt als Strahl durch diu enge
Bohrung 17 gegen die Wand 16 gespritzt werden, so daß die Temperatur der Wand 16 stark abnimmt.
Insbesondere die Kombination dieser beiden Aspekte verhindert eine frühe Zerstörung des Schmiermittels.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Abgasturbulader mit einem Mittelgehäuse, an dessen beiden Stirnseiten ein Turbinengehäuse
einerseits und ein Verdichtergehäuse andererseits angebracht ist, mit einer in den Mittelgehäuse
gelagerten Turbinenwelle, die an beiden Enden in fliegender Anordnung ein Turbinen- und ein
Verdichterlaufrad trägt, mit einem Einlaß und einem
Auslaß für Schmiermittel in dem Mittelgehäuse zur Schmierung der Lager der Turbinenwelle, mit einer
Wellendichtung auf der Turbinenwelle zur Schmiermittelabdichtung zwischen dem Mittelgehäuse und
dem Turbinengehäuse und mit einer mit dem Schmiermittel-Einlaß verbundenen Sammeikammer
innerhalb des Mittelgehäuses zur Aufnahme von Schmiermittel, das vom äußeren Umfang der
Wellendichtung der Turbinenwelle fortgeschleudert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbindung zwischen dem Schmiermittel-Einlaß (11, 12) und der Sammelkammer (14) als düsenförmige,
auf die dem Turbinenlaufrad (6) zugewandte Wand
(16) der Sammelkammer (14) gerichtete Bohrung
(17) ausgebildet ist, und daß zwischen der Sammelkammer (14) und der Turbinenwelle (5) oberhalb der
Turbinenwelle im Bereich der Wellendichtung (7, 8) eine Ablenkwand (19) vorgesehen ist.
2. Abgasturbolader nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (17) in Durchströmrichtung
leicht aufwärts in bezug auf die Achse der Turbinenwelle (5) gerichtet ist.
3. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkwand (19)
bogenförmig um die Turbir .-nwelle (5) herum
ausgebildet ist und einen Cogenwinkel von 90—180° einnimmt.
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