DE3244190A1

DE3244190A1 - Radial turbine

Info

Publication number: DE3244190A1
Application number: DE19823244190
Authority: DE
Inventors: Dieter 7015 Korntal Messerschmidt
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1981-12-24
Filing date: 1982-11-30
Publication date: 1983-10-20

Abstract

A radial turbine comprises axially displaceable guide baffles which can be displaced into a first position in which the guide baffles pass through the annular space surrounding the turbine wheel on its circumference, and which can be displaced into a second position in which the guide baffles engage in an annular chamber which bounds the annular space on the sides. In order to reduce the thermal stress on the guide baffles, the annular chamber is arranged in the bearing housing of the radial turbine.

Description

" Radialturbine " "Radial turbine"

Zusatz zu Patent .... (Patentanmeldung P 31 51 414.6) Die Erfindung bezieht sich auf eine Radialturbine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.Addition to patent .... (patent application P 31 51 414.6) The invention relates to a radial turbine according to the preamble of claim 1.

Bei der Radialturbine des Hauptpatentes ist das Leitgitter in der Stellung, in der es nicht von dem Strömungsmittel beaufschlagt wird, in eine den Umfang des Turbinenrades umgebende Ringkammer eingetaucht. Diese Ringkammer wird an einem wesentlichen Teil ihres Umfanges von dem im vorliegenden Fall durch die Abgase einer Brennkraftmaschine gebildeten Strömungsmittel umspült, so daß das Leitgitter auch in dieser Stellung relativ hohen Temperaturen ausgesetzt ist.In the radial turbine of the main patent, the guide grille is in the Position in which it is not acted upon by the fluid in one of the The circumference of the turbine wheel is immersed in the annular chamber. This annular chamber will in a substantial part of its scope from that in the present case by the Exhaust gases from an internal combustion engine washed around the fluid formed, so that the guide grille is exposed to relatively high temperatures even in this position.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radialturbine der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die thermischen Belastungen des Leitgitters derart gering sind, daß dessen Funktionsfähigkeit von diesen unbeeinflußt bleibt.The object of the invention is to provide a radial turbine of the type mentioned at the beginning Kind to train in such a way that the thermal loads on the guide grille are so low are that its functionality remains unaffected by these.

Ertindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features identified of claim 1 solved.

Weitere Merkmale der Erfindung beinhalten die Unteransprüche.Further features of the invention are contained in the subclaims.

Durch die Anordnung der das Leitgitter aufnehmendeii Ringkammer im Lagergehäuse der Radialturbine ist das Leitgitter in der eingetauchten Stellung weitgehendst vor der Abgaswärme geschützt. Insbesondere, wenn die Ringkammer durch das Lageröl der Radialturbine gekühlt wird, ist die thermische Belastung des Leitgitters derart abgesenkt, daß eine lange Standzeit des Leitgitters gewährleistet ist. Durch die ebenfalls weitgehendste Anordnung der Verstelleinrichtung des Leitgitters in der Ringkammer ist darüber hinaus eine problemlose Verstellung des Leitgitters sichergestellt.The arrangement of the ring chamber accommodating the guide grille in the The radial turbine bearing housing is the guide grille in the submerged position largely protected from the exhaust heat. Especially when the annular chamber is through the bearing oil of the radial turbine is cooled, the thermal load on the guide grille lowered so that a long service life of the guide grille is guaranteed. By also the most extensive arrangement of the adjusting device of the guide grille in In addition, the annular chamber ensures easy adjustment of the guide grille.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Radialturbine mit in der ersten Stellung befindlichem Leitgitter, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie Il-Il der Fig. 1, und Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch eine Radialturbine mit in der zweiten Stellung befindlichem Leitgitter.In the drawing the invention is in an exemplary embodiment shown. 1 shows a longitudinal section through a radial turbine with in the guide grille located in the first position, FIG. 2 shows a section along the line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 shows a partial longitudinal section through a radial turbine in the second position the guide grille.

Eine Radialturbine 1 ist Bestandteil eines einer Brennkraftmaschine zugeordneten Abgasturboladers 2, dessen Lagergehäuse mit 3 und dessen Verdichteraufnahme des nichtgeigten Verdichters mit 4 bezeichnet ist. Die Radialturbine i besteht im wesentlichen aus einem Turbinenrad 5. das mit einer Läuferwelle 6 im Turbinengehäuse 7 gelagert ist. Das Turbinengehäuse 7 bildet mit seiner Innenwand 8 einen spiralförmigen Einlauf 9, der radial einwärts in einen Ringraum 10 übergeht, der das Turbinenrad 5 an dessen Umfang umgibt. Der Ringraum 10 wird seitlich durch Wandteile 11 und 12 begrenzt, die in Querebenen zur Turbinenachse 13 liegen. Axial hinter dem Turbinenrad 5 schließt sich der Auslaßkanal 14 der Radialturbine 1 an, der von einem ringförmigen Wandteil 15 des Turbinengehäuses 7 gebildet wird. Seitlich neben dem Ringraum 10 ist durch eine Trennwand 16 von diesem getrennt in dem Lagergehäuse 3 eine Ringkammer 17 angeordnet, die zur Aufnahme eines Leitgitters i8 dient. Das Leitgitter i8 besteht aus einem Tragring 19, einem Führungsbund 20 und Leitschaufeln 21, die mit Stirnflächen 22 in entsprechenden Ausnehmungen 23 des Wandteiles 11 zur Anlage gelangen können und mit geringem Spiel durch ihrem Profil entsprechende Öffnungen 24 in der Trennwand 16 geführt sind. In axialer Richtung verschiebbar ist der Führungst,und 20 auf einem Führungsabsatz 25 des Lagerhäuses 3 angeordnet. Die Läuferwelle 6 ist u.a. in zwei.A radial turbine 1 is part of an internal combustion engine associated exhaust gas turbocharger 2, its bearing housing with 3 and its compressor mount of the non-violated compressor is denoted by 4. The radial turbine i consists in essentially from a turbine wheel 5. that with a rotor shaft 6 in the turbine housing 7th is stored. The turbine housing 7 forms with its inner wall 8 a spiral inlet 9, which merges radially inward into an annular space 10, which surrounds the turbine wheel 5 on its circumference. The annulus 10 is laterally through Wall parts 11 and 12, which lie in planes transverse to the turbine axis 13. Axially the outlet duct 14 of the radial turbine 1 follows behind the turbine wheel 5, which is formed by an annular wall part 15 of the turbine housing 7. Laterally next to the annular space 10 is separated therefrom by a partition 16 in the bearing housing 3 an annular chamber 17 is arranged, which serves to accommodate a guide grille i8. That Guide grid i8 consists of a support ring 19, a guide collar 20 and guide vanes 21, which with end faces 22 in corresponding recesses 23 of the wall part 11 can get to the system and with little play through their profile Openings 24 are guided in the partition wall 16. Can be moved in the axial direction is the guide and 20 on a guide shoulder 25 of the bearing housing 3 is arranged. The rotor shaft 6 is, inter alia, in two.

Radiallager 26 und 27 gelagert, die in einem Lagerstuhl 28 angeordnet sind, tiber den und die Radiallager 26 und 27 ein unter Druck stehendes Öl aufweisender Ölraum 29 mit einem druckloses Ö1 aufweisender Ölraum 30 verbunden ist.Radial bearings 26 and 27 mounted, which are arranged in a bearing bracket 28 are, through which and the radial bearings 26 and 27 a pressurized oil having Oil chamber 29 is connected to a pressureless oil chamber 30 having oil.

Das Öl wird dem ÖIrawn 29 durch die Zuflußöffnung 31 zugeführt und fließt aus dein Ölraum 30 durch die Abflußöffnung 32 ab. Beim Durchfließen des Lagergehäuses 3-wird die Ringkairuner 17 von dem Öl gekühlt, da dieses durch einen Teil ihrer Wandung mit den ölräume 29 und 30 in Wärmetausch steht. Gegeniiber den Abgasen ist die Ringkammer 17 durch die Trennwand 16 verschlossen. An dem Führungsbund' 20 ist unter Vermittlung von Führungsstiften 33 eine Steuergabel 34 angelenkt, die drehfest auf einer verschwenkbaren Achse 35 angeordnet ist. Die Achse 35 ist iii Lagerführungcsl 36 und 37 des Lagergehäuses 3 gelagert wobei in <ler L£gerführung 36 ein gesondertes FiihrunSst<?il 38 angeordnet ist, das über ein Gewinde 39 auf der Achse 35 mit der Stcuergabel 34 verspannt ist, wodurch diese mit der Achse 35 drehfest verbunden ist. In der Lagerführung 37 ist eine Druckfeder 40 angeordnet, durch die das Führungsteil 38 durch einen an der Achse 35 anliegenden Druckbolzen 41 mit einem Bund 42 gegen eine Dichtung 43 gedrückt wird.The oil is supplied to the oil rawn 29 through the inflow opening 31 and flows out of your oil chamber 30 through the drain opening 32. When flowing through the bearing housing 3-the Ringkairuner 17 is cooled by the oil, since this is through part of its Wall with the oil spaces 29 and 30 is in heat exchange. Is opposite to the exhaust gases the annular chamber 17 is closed by the partition 16. On the guide collar '20 is with the mediation of guide pins 33 a control fork 34 is articulated, which rotatably on a pivotable axis 35 is arranged. The axis 35 is iii bearing guide csl 36 and 37 of the bearing housing 3 is mounted where in <ler Bearing guide 36, a separate guide section 38 is arranged which has a Thread 39 is braced on the axis 35 with the steering fork 34, whereby this is rotatably connected to the axis 35. In the bearing guide 37 is a compression spring 40 arranged through which the guide part 38 rests on the axis 35 through a Pressure pin 41 is pressed with a collar 42 against a seal 43.

Im Bereich der Lagerführung 36 ist die Achse 35 mit einem Verstellhebel 44 drehfest verbunden, dessen Stellung in Abhängigkeit von der Last und des Ladedruckes der Brennkraftmaschine und somit iiber die Achse 35 und der Steuergabel 34 auch die Stellung des Leitgitters 18 beeinflußbar ist.In the area of the bearing guide 36 is the axis 35 with an adjusting lever 44 non-rotatably connected, its position depending on the load and the boost pressure of the internal combustion engine and thus also via the axle 35 and the control fork 34 the position of the guide grille 18 can be influenced.

Im Teillast- und im oberen Drehzahlbereich des Vollastbetriebes der Brennkraftmaschine wird die Radialturbine des Abgasturboladers, wie in Fig. 1 dargestellt, ohne Leitgitter 18 betrieben. Beim Beschleunigen und im unteren Drehzahlbereich des Vollastbetriebes der Brennkraftmaschine wird das Leitgitter 18, wie il3 Fig. 3 dargestellt, in den Ringraum 10 eingetaucht. Die damit verbundene Verengung des Strömungsquerschnittes bewirkt eine Erhöhung des Enthalpiegefälles, so daß die Radialturbine 1 ein erhöhtes Drehmoment liefern kann. Dies führt bei der Brennkraftmaschine zu einem guten Ansprechverhalten und einer verbesserten Drehmomentcharakteristik bei niedrigen Drehzahlen.In the part load and in the upper speed range of the full load operation of the Internal combustion engine is the radial turbine of the exhaust gas turbocharger, as shown in Fig. 1, operated without a guide grille 18. When accelerating and in the lower speed range the full load operation of the internal combustion engine, the guide grille 18, as il3 Fig. 3, immersed in the annular space 10. The associated narrowing of the Flow cross-section causes an increase in the enthalpy gradient, so that the radial turbine 1 can deliver increased torque. This leads to the internal combustion engine good response behavior and improved torque characteristics low speeds.

Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte AusfiH1rungsbeispiel beschränkt. So kann die Verstellung des Leitgitters z. H. auch hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch erfolgen.The invention is not restricted to the exemplary embodiment shown. So the adjustment of the guide grille z. H. also hydraulic, pneumatic or be done electrically.

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Claims

Claims 1. Radial turbine with an axially displaceable guide grille, which can be displaced into a first position in which the guide grille corresponds to the turbine wheel penetrates at its circumference surrounding annular space so that its inner side surfaces on one inner wall of the annulus.

lie, and which can be moved into a second position in which the guide grille is so immersed in an annular chamber laterally adjoining the annular space is that its inner side surfaces flush wall parts of the inner wall of the annulus form, according to patent (patent application P 31 51 414.6), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the annular chamber (17) in the bearing housing (3) of the radial turbine (1) is arranged.

2. Radial turbine according to claim 1, d a d u r.c h g e k e n n.z ei c hn e t that the annular chamber (17). with the storage oil cooling the storage house (3) in heat exchange stands.

3. Radial turbine according to claims i and 2, d a d u r c h g e k It is noted that the annular chamber (17) is opposite that of the radial turbine (i) acting fluid is closed by a partition (16).

4. Radial turbine according to claims 1 to 3, characterized in that that the guide grille (18) in the annular chamber (17) with a guide collar (20) on one Guide shoulder (25) of the bearing housing (3) of the radial turbine (1) axially displaceable is stored.

5. Radial turbine according to claim 4, characterized in that on the Guide collar (20) a control fork (24) is articulated, which rotatably on a rotatable Axis (35) is arranged.

6. Radial turbine according to claims 1 to 5, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t that the guide collar (20) of the guide grille (18), the guide paragraph (25) of the bearing housing (3), the control fork (34) and over a part of the Axis (35) are arranged in the annular chamber (17).

7. Radial turbine according to claims 5 and 6, d a d u r c h g e k It is shown that the axis (35) in the bearing housing (3) of the radial turzeine (i) is stored.

8. Radial turbine according to claims 1 to 7, wherein the radial turbine Is part of an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the guide grille (18.) as a function is adjustable by the load and the boost pressure of the brake engine.

9. Radial turbine according to claims 5 to 8, characterized in that that the adjustment of the guide grille (18) by rotating the axis (35) as a function takes place from the load and the boost pressure of the internal combustion engine.