DE2752988A1

DE2752988A1 - Aufladesatz fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2752988A1
Application number: DE19772752988
Authority: DE
Inventors: Jacques Froeliger
Original assignee: Societe dEtudes de Machines Thermiques SEMT SA
Current assignee: MAN Energy Solutions France SAS
Priority date: 1976-12-01
Filing date: 1977-11-28
Publication date: 1978-06-08
Also published as: FI773384A; JPS5370214A; NL7713223A; GB1565567A; YU40494B; FR2372962B1; IN147789B; DK535477A; PL116224B1; CH616988A5; AU3056677A; NO773749L; ES464333A1; BR7708007A; FR2372962A1; PL202403A1; YU275577A; BE861338A; DD132991A5; IT1117289B

Description

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DlFL. UNO. H. !SCHALrLK Telegrammadresse: patentiwe

DIPL. PHYS. K. SCHAEFER _{ÜATUM 2}3. November 1977

UNSER ZEICHEN KSch/lL

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SOCIIiTL D¹LTUDLS DL MACHINES THIiRMIQUIiS S.L.M.T., 2, Quai de Seine, 93202 Saint Denis, Frankreich.

Aufladesatz für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft einen Aufliidcsatz für Hrennkraftmaschinen mit zwei Stufen, die jeweils aus einem Auspuffgasturbokompressor bestehen, wobei die Achsen der zwei Turbokompressoren zueinander senkrecht verlaufen.

Gegenüber zweistufigen Aufladesätzen mit parallelen Wellen der Turbokompressoren zeichnen sich Aufladesätze der eingangs genannten Art mit senkrecht stehenden Achsen durch geringeren Raumbedarf aus. Line bekannte Konstruktion dieser Art sieht vor, daß der Niederdruckverdichter von der Welle der Hochdruckturbine und der Hochdruckverdichter von der We₁IIe der Niederdruckturbine getrieben wird. Dies ist jedoch ungünstig,

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da jeweils hohe Antriebsleistung der Turbine mit niedrigem Leistungsbedarf des Verdichters bzw. umgekehrt gekoppelt sind.

Um den Platzbedarf des Ladesatzes weiter zu verringern, hat man bereits ein einziges Gehäuse für den Auslaß der Hochdruckturbine und den Linlaß der Niederdruckturbine vorgesehen. Diese Konstruktion beschränkt sich jedoch auf Turbokompressoren mit parallelen Achsen bzw. auf einachsige Turbokompressoren. Vorteilhaft ist dabei jedoch die Vermeidung eines Ausdehnungsbalges.

Außerdem ist es bereits bekannt, die Anordnung so zu gestalten, daß der Niederdruckverdichter von der Niederdruckturbine und der Hochdruckverdichter von der Hochdruckturbine getrieben wird.

Ausgehend von diesen bekannten Konstruktionen soll ein Ladesatz der eingangs genannten Art geschaffen werden, der bei optimaler Ausnutzung der Turbinenleistungen eine weitere Verringerung des Platzbedarfes des Ladesatzes ermöglicht.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hochdruckturbine, deren Hinlaß mit dem Auspuffsammeirohr unmittelbar verbunden ist, mit dem llochdruckkompressor mechanisch verbunden ist, während die Niederdruckturbine, deren Eingang mit dem Ausgang der llochdruckturbine in Reihe geschaltet ist, mit dem Niederdruckverdichter, dessen Verdrängungsöffnung mit der Ansaugöffnung des Hochdruckverdichters in Reihe verbunden ist, mechanisch gekuppelt ist, und daß ein einziges GEhäuse für den Auslaß der llochdruckturbine und den Einlaß der Niederdruckturbine vorgesehen ist. Auf diese Weise werden die bisher nur einzeln lösbaren Probleme hinsichtlich Platzbedarf und Leistungsausnutzung erstmals gemeinsam gelöst. So ergibt sich mit der erfindungsgemäßen Anordnung ein raumsparender Aufbau. Es werden Faltenbalge vermieden, und es wird der Hochdruckverdichter, der eine stärkere Leistung erfordert, von der Hochdruckturbine, die eine stärkere Leistung liefert, getrieben.

Eine vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:

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Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Dieselmotors mit einem erfindungsgemäßen Ladesatz und

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch den Ladesatz gemäß Fig. 1.

In den Figuren ist ein Ladesatz 1 einer Brennkraftmaschine dargestellt. Er umfaßt zwei Stufen, die jeweils aus einem Auspuffgas-Turbokompressor 3 bzw. 4 bestehen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Hochdruckturbine 5, deren Einlaß mit dem Auspuffsammei rohr 6 unmittelbar verbunden ist, mit dem Hochdruckkompressor 7 mechanisch gekuppelt. Die Welle 8 des Rades 9 der Turbine 5 stellt daher gleichzeitig die Antriebswelle des Kranzes 10 des Verdichters 7 dar. Die Niederdruckturbine 11 ist mit ihrem Einlaß mit dem Auslaß der Hochdruckturbine 5 in Reihe geschaltet und gleichzeitig mit dem Niederdruckverdichter 12 mechanisch gekuppelt, wobei die Verdrängungsöffnung des Niederdruckverdichters über ein Verbindungsrohr 13 mit der Ansaugöffnung des Hochdruckverdichters 7 in Reihe verbunden ist. Das heißt, daß die Welle 14 des drehenden Rades 15 der Turbine 11 die Welle, die den Kranz 16 des Niederdruckverdichters 12 trägt, bildet. Der Auslaß der Niederdruckturbine 11

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mündet in die Außenluft und der Einlaß des Niederdruckverdichters 12 ist mit der Atmosphäre verbunden, während der Auslaß des Hochdruckverdichters 7 mit dem Ansaugsammelrohr 17 unmittelbar in Verbindung steht. Gemäß der vorliegenden Erfindung verlaufen die Wellen 8 und 14 der zwei Turbokompressoren senkrecht zueinander.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung, welches in Verbindung mit der eben beschriebenen Anordnung berücksichtigt werden soll, besteht darin, daß ein einziges Gehäuse 18 gleichzeitig für den Auslaß der Gase der Hochdruckturbine 5 und den Einlaß der Auspuffgase der Niederdruckturbine 11 vorgesehen ist.

Es wird auch darauf hingewiesen, daß in dem Verbindungsrohr zwischen dem Niederdruckverdichtcr 12 und dem Hochdruckverdichter 7 eine erste Kühlanordnung 19 vorgesehen ist, die zur Abkühlung der vorher in der ersten Stufe der Aufladegruppe komprimierten Luft dient. Eine zweite Kühlvorrichtung 20, die in das Ansaugsammelrohr 17 eingebaut ist, ist in der Weise angeordnet, daß sie der zweiten Stufe zur Verdichtung der Luft nachgeordnet und dem Einlaß in die Zylinder des Motors vorgeordnet ist.

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Wie es die Fig. 1 zeigt, ist der erfindungsgemäße Ladesatz 1 an einem Finde des Motors 2 angeordnet, wobei nur die zweite Kühlvorrichtung bzw. Iindküh 1 ungsvorrichtung 20 am gegenüberliegenden linde dieses Motors eingebaut ist.

Dieser Aufladesatz arbeitet folgenderweise: die Auspuffgase des Auspuffsammc1rohrcs 6 dienen zum Antrieb des Rades 9 der Hochdruckturbine 5, welches seinerseits über die Welle 8 den beweglichen Kranz 10 des llochdruckverdichters 7 in Drehung versetzt. Die Auspuffgase, die aus der Hochdruckturbine 5 ausströmen, nchmon das Rad 1 F> der Niederdruckturbine 11 mit, welches seinerscits über seine Welle 14 den drehenden Kranz16 des Niederdruckverdichters 12 antreibt. Am Ausgang der Niederdruckturbine 11 werden die Auspuffgase über eine Auslaßöffnung 21 in die Außen Iu ft abgeführt. Dadurch, daß der bewegliche Kranz 16 des Nicdcrdruckverdichters 12 über die Niederdruckturbine 11 in Drehung versetzt ist, wird über die Einlaßöffnung 22 Luft angesaugt, die dann komprimiert und über das Verbindungsrohr 13 zu dem Hochdruckverdichter 7 geleitet wird. Dieser Verdichter, der mit Hilfe der Hochdruckturbine in Gang gesetzt wird, verdichtet erneut die angesaugten Gase, die unmittelbar in das Hinlaßsammelrohr 7 und danach nach

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Abkühlung in der Endkühlungsvorrichtung 20 in die Zylinder des Motors gefördert werden.

Unter Berücksichtigung, daß die Arbeitsweise dieses Aufladesatzes an sich bekannt ist, besteht die Eigenartigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin, daß der Platzbedarf dieser Vorrichtung gerinpstmöglich gehalten wird. Die zwei Turbokompressoren sind nämlich so angeordnet, daß ihre Achsen zueinander senkrecht verlaufen und daß die Welle der Hochdruckturbine diejenige des Ilochdruckkompressors und die Welle der Niederdruckturbine die des Niederdruckverdichters ist.

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ΊΟ Leerseite

Claims

ANSPRÜCHE:

.jAufladesatz für Brennkraftmaschinen mit zwei Stufen, die jeweils aus einem Auspuffgasturbokompressor bestehen, wobei die Achsen der zwei Turbokompressoren zueinander senkrecht verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckturbine (5), deren Einlaß mit dem Auspuffsammeirohr (6) unmittelbar verbunden ist, mit dem Hochdruckkompressor (7) mechanisch verbunden ist, während die Niederdruckturbine (11), deren Eingang mit dem Ausgang der Hochdruckturbine (5) in Reihe geschaltet ist, mit dem Niederdruckverdichter (12), dessen Verdrängungsöffnung mit der Ansaugöffnung des Hochdruckverdichters (7) in Reihe verbunden ist, mechanisch gekuppelt ist, und daß ein einziges Gehäuse (18) für den Auslaß der Hochdruckturbine (5) und den Einlaß der Niederdruckturbine (11) vorgesehen ist.

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2. Vorrichtung mit Lade Iuftkühlung nach Anspruch I, gekennzcichnet durch eine zwischen den zwei Verdichtern (12 und 7) in Reihe geschaltete Zwischenkühlvorrichtung (19) sowie eine limlkühlungsvorrichtung (20), die stromabwärts des Modul ruck ve rd i ch te rs (7) in dem Ii i η 1 al.', s amine· 1 roh r (17) des Motors eingebaut ist.

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ORIGINAL INSPECTED