DE2735034C2

DE2735034C2 - Abgasturbolader

Info

Publication number: DE2735034C2
Application number: DE2735034A
Authority: DE
Inventors: Tamotsu Oyama Tochigi Kasuya
Original assignee: KOMATSU SEISAKUSHO TOKYO JP KK
Current assignee: KOMATSU SEISAKUSHO TOKYO JP KK
Priority date: 1976-08-19
Filing date: 1977-08-03
Publication date: 1981-09-24
Also published as: DE2735034A1; US4157881A; GB1529185A; FR2362278B1; FR2362278A1

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

1 Patentansprüche:

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.