DE3131716C2

DE3131716C2 - Öldichtungsvorrichtung für eine Lagerkammer eines Abgasturboladers

Info

Publication number: DE3131716C2
Application number: DE3131716A
Authority: DE
Inventors: Masami Chiba Shimizu; Junji Nagano Yasunobe
Original assignee: Ishikawajima-Harima Jukogyo Kk Tokyo Jp
Current assignee: Ishikawajima-Harima Jukogyo Kk Tokyo Jp
Priority date: 1980-08-19
Filing date: 1981-08-11
Publication date: 1983-12-29
Also published as: JPS5740634U; US4392752A; GB2082271B; IT8123559A0; GB2082271A; DE3131716A1; IT1168019B; FR2488970B1; FR2488970A1

Abstract

Eine Öldichtung für eine Lageranordnung eines Turboaufladers ist derart ausgebildet, daß eine ausgezeichnete Abdichtwirkung erreicht wird, indem das durch die Öldichtung fließende Schmieröl einer Zentrifugalkraft ausgesetzt wird, so daß es gezwungen ist, zur Schmierölkammer zurückzufließen.

Description

Die Erfindung bezieht sidi auf pine Öldichtungsvorrichtung für eine Lagerkammer eifies Abgasturboladers, wobei auf einer für ein Turbinenlaufrad und ein Gebläserad gemeinsamen Drehwelle eine ölschleuder mit einer kegelstumpfförmigen Mantelfläche angeordnet ist, deren Umfang zum Inneren der Lagerkammer hin zunimmt und die von einer die Lagerkammer begrenzenden Dichtungsscheibe mit einer der kegelstumpfförmigen Mantelfläche der ölschleuder gegenüberliegenden und zu ihr parallel verlaufenden Oberfläche umschlossen ist, und wobei die Lagerkammer nach außen hin abgedichtet ist. Eine derartige öldichtungsvorrichtung ist aus der CH-PS 3 10 946 bekannt.

Bei dieser und anderen öldichtungsvorrichtungen für die Lagerkammern von Abgasturboladern treten Schwierigkeiten in der einwandfreien Abdichtung auf, die der Einfachheit halber anhand der Fig. 1 und 2 erläutert werden, wobei

F i g. 1 einen Axialschnitt eines Turboladers nach dem Stand der Technik und

F i g. 2 den im Schnitt von F i g. 1 durch den Kreis A bestimmten Teil des Turboladers in vergrößertem Maßstab zeigen.

Gemäß F i g. 1 weist ein Abgasturbolader 1 im allgemeinen ein an der einen (linken) Seite einer Lagerkammer 2 angeordnetes Turbinengehäuse 3 und ein an der anderen (rechten) Seite der Lagerkammer 2 angeordnetes Gebläsegehäuse 4 auf. Ein im Turbinengehäuse 3 befindliches Turbinenlaufrad 5 und ein im Gebläsegehäuse 4 befindliches Gebläserad 6 sind miteinander durch eine gemeinsame Drehwelle 7 verbunden, welche durch Lager 8 in der Lagerkammer 2 drehbar abgestützt ist. Die Lagerkammer 2 hat eine Schmierölkammer 9, die von der Drehwelle 7 und die Lager8 schmierendem öl durchflossen ist.

In jedem der Freiräume 10 und 11 zwischen der Drehwelle 7 und der Lagerkammer 2 ist eine Öldichtungsvorrichtung 12 angeordnet, die einen Austritt (Leckage) von Schmieröl aus der Schmierölkammer9 nach außen verhindert

Die Öldichtungsvorrichtung 12 besteht aus Dichtungsscheiben 13 und 13a, einer Ölschleuder 14 und Dichtungsringen 15,15a. Die Dichtungsscheiben 13,13a sind mit der Stirnfläche 16 der Lagerkammer 2 fest verbunden, so daß sie die gemeinsame Drehwelle 7 umgeben, und die Ölschleuder 14 ist in dem Raum zwischen der Drehwelle 7 und den Dichtungsscheiben angeordnet Die Dichtungsringe 15, 15a liegen in dem Spalt zwischen den Dichtungsscheiben 13, 13a und der ölschleuder 14.

Die Ölschleuder 14 ist mit Paßsitz auf der Drehwelle 7 angebracht und dreht zusammen mit dieser. Bei diesem Drehen wird der Ölschleudereffekt (»Slingcr-Effekt«) erreicht d. h, der Kranz 14' schleudert das diesen umgebende Öl in radialer Richtung auswärts, so daß das Schmieröl an einem Fließen zu den Dichtungsringen 15, 15a hin gehindert ist

Die Dichtungsringe 15, 15a dienen dazu, ein Fließen von Schmieröl durch die Zwischenräume, die zwischen den Dichtungsscheiben 13, 13a einerseits und der ölschleuder 14 andererseits vorhanden sind, zu unterbinden. Die drehung des Gebläserades 6 mit hohen Geschwindigkeiten hat nun aber die Erzeugung eines negativen Drucks (Unterdruck) von großer Höhe im Gebläsegehäme 4 zur Folge, se daß das in der Kammer 9 befindliche Schmieröl durch die Zwischenräume bei den Dichtungsscheiben 13, 13a und der ölschleuder 14 mit Macht in das Gebläsegehäuse 4 gezogen wird. Somit tritt bei der öldichtungsvorrichtung nach dem Stand der TechnU^das Problem auf, daß mit der ölschleuder 14 und den Dichtungsringen 15,15a die Leckage von Schmieröl in das Gebläsegehäuse 4 nicht in ausreichendem, zufriedenstellenden Maß verhindert werden kann. Eine Lecfoge von Schmieröl wird vor allem dann besonders deutlich auftreten, wenn die Umlaufgeschwindigkeit der Drehwelle 7 niedrig ist, so daß der ölschleudereffekt gering ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine öldichtungsvorrichtung für die Lageranordnung eines Abgasturboladers zu schaffen, mit der wirksam und einwandfrei eine Leckage von Schmieröl von einer dieser enthaltenden Schmierölkammer in ein Gebläsegehäuse sowie ein Turbinengehäuse, und vor allem in ein Gebläsegehäuse, ohne Rücksicht auf die Umlaufgeschwindigkeit der gemeinsamen Drehwelle des Turboladers unterbunden werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer öidichtungsvorrichtung für eine Lagerkammer eines Abgasturboladers der eingangs angegebenen Gattung durch die Merkmalskombination gelöst, daß der zwischen der ölschleuder und der Dichtungsscheibe gebildete konische Ringspalt rotationssymmetrisch ausgebildet ist und eine derart bemessene Weite aufweist, daß im oberen Drehzahlbereich eine Dichtwirkung dadurch erreicht wird, daß das Schmieröl zu der Lagerkammer aufgrund der Zentrifugalkomponente, die von der ölschleuder auf das im Ringspalt befindliche Schmieröl ausgeübt wird, zurückfließt, und daß zur Abdichtung im unteren Drehzahlbereich eine Drosselwirkung des konischen Ringspaltes und ein an dessen verjüngtem Ende angeordneter Dichtungsring, der in eine Ringnut der ölschleuder eingesetzt ist, vorgesehen sind.

Bei der eingangs zum Stand der Technik genannten

CH-PS 3 10 946, aus der eine Ölschleuder mit konischer Umfangsfläche bekannt ist, ist jedoch die dieser Ölschleuderumfangsfläche gegenüberliegende Wandung verschiedenartig ausgebildet, so daß bezüglich der Ausgestaltung und Bemessung eines Ringspalts, der auf der einen Seite von der Umfangsfläche der Ölschleuder begrenzt wird, keine Lehre zum technischen Handeln gegeben wird.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand der in den Zeichnungen (Fig.3 und 4) dargestellten bevorzugten Ausführungsform erläutert Es zeigt

Fig.3 eine axiale Schnittdarstellung einer Öldichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig.4 einen Schnitt eines Teils von Fig.3 in vergrößertem Maßstab zur deutlicheren Darstellung einiger wesentlicher Bauteile der Öldichtungsvorrichtung.

Gemäß Fig.3 ist eine ringförmige Ölschleuder 14 rund um die Drehwelle 7 und auf dieser fest angeordnet, so daß die Zwischenräume zwischen den Dichtungsscheiben 13,13a und der Drehwelle 7 verschlossen sind. Die Dichtungsscheibe 13 bedeckt die öffnung 17 am rechtsseitigen Ende der Lagerkammer 2 und begrenzt die Schmierölkammer 9.

Der Dichtungsring 15 ist zwischen die Ölschleuder 14 sowie die Dichtungsscheibe 13 eingesetzt und stützt sich an letzterer ab, wobei der Dichtungsring 15 in eine ringförmige, in der Außenumfangsfläche der ölschleuder 14 ausgebildete Ringnut 18 eingesetzt ist, so daß eine axiale Bewegung des Dichtungsringes 15 unterbunden ist

Wie Fig.4 am besten zeigt, sind die einander gegenüberliegenden Flächen 19 und 20 der ölschleuder 14 bzw. der Dichtungsscheibe 13 geneigt, wobei der Umfang der Mantelfläche 19 der Ölschleuder 14 zum y> Inneren der Lagerkammer 2 hin zunimmt, und diese Flächen 19, 20 verlaufen parallel zueinander, so daß zwischen diesen Flächen ein rotationssymmetrischer, konischer Ringspalt 27 abgegrenzt wird.

Bei der vorstehend beschriebenen öldichtungsvorrichtung handelt es sich um eine einstufige, es ist jedoch klar, daß die Öldichtungsvorrichtungen auch zweistufig angeordnet werden können, wobei eine weitere Ölschleuder 14a, die einstückig mit der ölschleuder 14 ausgebildet sein kann, wie Fig.3 zeigt, fest auf der Drehwelle 7 angebracht wird, um den Raum zwischen dieser Welle und der Dichtungsscheibe 13a sowie zwischen der inneren ölschleuder 14 und dem Gebläsegehäuse 6 abzuschließen. Die zweite Dichtungsscheibe 13a ist an der Lagerkammer 2 so befestigt, daß sie die erste Dichtungsscheibe 13 umschließt. Ein zweiter Dichtungsring 15a ist zwischen die zweite Ölschleuder 14a und die zweite Dichtungsscheibe 13a eingesetzt.

Die Drehwelle 7 wird in der Lagerkammer 2 durch schwimmende Metallringe 21 abgestützt und geht am Absatz 22 in ein Teil mit verringertem Durchmesser über. Der Absatz 22 der Welle 7, eine über diese gesetzte Druckbuchse 23, deren Flanschteil gegen den Absatz 22 stößt, und eine Druckringscheibe 24 mit einer zentralen öffnung, in die die Druckbuchse 23 eingesetzt ist, bilden ein Axiallager. Die schwimmenden Metallringe 21 werden durch das über den ölkanal 25 zugeführte Schmieröl gekühlt und geschmiert, während die Druckbuchse 23 sowie die Druckringscheibe 24 von dem über den Kanal 26 zugeführten Schmieröl gekühlt und geschmiert werden.

Eine in ihrem Aufbau im wesentlichen zu der mit Bezugnahme auf F i g. 3 und 4 beschriebenen Vorrichtung ähnliche Öldichtungsvorrichtung kann gleicherweise zwischen der Lagerkammer 2 und dem Turbinengehäuse 3 vorgesehen werden.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Öldichtungsvorrichtung beschrieben. Die durch das Turbinengehäuse 3 strömenden Abgase bewirken die Drehung des Turbinenrades 5 und damit der Drehwelle 7, was die Drehung des Gebläserades 6 zur Folge hat, wodurch die Luft komprimiert und in die Zylinder einer (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine eingebracht wird. Die Drehung des Gebläserades 6 führt zu einem hohen negativen Druck im Gebläsegehäuse 4, so daß das Schmieröl, nachdem es die schwimmenden Metallringe 21 und die Druckringscheibeitf passiert hat, gezwungen ist, in den konischen Ringspait 27 zwischen der ersten Dichtungsscheibe 13 und der ersten ölschleuder 14 zu fließen, und es hat ferner das Bestreben, durch den Raum zwischen dem Dichtungsring 15 und der Ölschleuder 14 in das Gebläsegehäuse 4 einzutreten. Das Schmieröl wird in diesem Bereich jedoch der durch die Drehung der Ölschleuder 14 erzeugten Zentrifugalkraft unterworfen so daß es zu der Schmierölkammer 9 aufgrund der Zenirifugalkraftkomponente, die entlang der geneigten Fläche 19 an der ölschleuder 14 wirkt, zurückfließen muß. Das bedeutet, daß das Schmieröl dem Schleudereffekt ausgesetzt ist, der im Verhältnis zum Umlaufgeschwindigkeit der Welle 7 steht, d. h., je höher die Umlaufgeschwindigkeit ist, desto stärker wird der Schleudereffekt. Wenn die Umlaufgeschwindigkeit so niedrig ist, daß ein zufriedenstellender Schleudereffekt nicht erreicht wird und folglich das Schmieröl in den Ringspalt 27 fließt, so w^d auf Grund des eng bemessenen Ringspalts 27 das öl daran gehindert, aus diesem Ringspalt 27 zum Gebläsegehäuse 4 hin zu fließen; dabei wirkt der konische Ringspalt 27 als Drossel.

Das Schmieröl, das den Schleudereffekt sowie die auf der Verengung oder Drosselung beruhende Wirkung überwindet und bestrebt ist, zum Gebläsegehäuse 4 hin zu fließen, wird durch den in die Ringnut 18 der Ölschleuder 14 eingesetzten Dichtungsring 15 zurückgehalten.

Durch den Erfindungsgegenstand wird somit erreicht, daß bei Drehen der Weile 7 mit hoher Umlaufgeschwindigkeit das Schmieröl gezwungen ist, durch die Schleuderwirkung hauptsächlich zur Schmierölkammer 9 zurüci.2tifließen, daß aber auch bei niedrigen Umlaufgeschwindigkeiten das Öl zum Zurückfließen gezwungen ist, und zwar nicht nur durch die Schleuderwirkung, sondern auch durch die Drossel- und Dichtungswirkung. Auf diese Weise kann bei höheren Umlaufgeschwindigkeiten der Welle 7 eine ausgezeichnete Abdichtwirkung erreicht werden und auch bei niedrigen Umlaufgeschwindigkeiten kann eine zumindest ausreichende Abdichtwirkung sichergestellt v/erden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Öldichtungsvorrichtung für eine Lagerkammer eines Abgasturboladers, wobei auf einer für ein Turbinenlaufrad und ein Gebläserad gemeinsamen s Drehwelle eine ölschleuder mit einer kegelstumpfförmigen Mantelfläche angeordnet ist, deren Umfang zum Innern der Lagerkammer hin zunimmt und die von einer die Lagerkammer begrenzenden Dichtungsscheibe mit einer der kegelstumpf förmi- ι ο gen Mantelfläche der ölschleuder gegenüberliegenden und zu ihr parallel verlaufenden Oberfläche umschlossen ist, und wobei die Lagerkammer nach außen hin abgedichtet ist, durch die Merkmalskombination gekennzeichnet, daß der zwischen der ölschleuder (14) und der Dichtungsscheibe (13) gebildete konische Ringspalt (27) rotationssymmetrisch ausgebildet ist und eine derart bemessene Weite aufweist, daß im oberen Drehzabteereich eine Dichtwirkung dadurch er-

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aufgrund der Zentrifugalkraftkomponente, die von der Ölschleuder (14) auf das im Ringspalt (27) befindliche Schmieröl ausgeübt wird, zurückfließt, und daß zur Abdichtung i:n unteren Drehzahlbereich eine Drosselwirkung des konischen Ringspaltes (27) und ein an dessen verjüngtem Ende angeordneter Dichtungsring (15), der in eine Ringnut (18) der ölschleuder (14) eingesetzt ist, vorgesehen sind.

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