DE3430146A1 - Exhaust turbocharger - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
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Abstract
Description
-3- 3430U6-3- 3430U6
AbgasturboladerExhaust gas turbocharger
Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbinenrotor und einem Kompressorrotor, die beide auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind, und mit Lagern für diese Welle.The invention relates to an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine with a turbine rotor and a Compressor rotor, both of which are arranged on a common shaft, and with bearings for this shaft.
Bekanntlich ist ein Abgasturbolader ein Lader bzw. Vorverdichter mit einem Kompressorrotor und einem Turbinenrotor, die von einer gemeinsamen Welle getragen werden. In Betrieb treibt das Abgas aus der Brennkraftmaschine ^° den Turbinenrotor, der seinerseits den Kompressorrotor mit hoher Drehzahl antreibt, wodurch die Brennkraftmaschine geladen wird.As is well known, an exhaust gas turbocharger is a supercharger or supercharger with a compressor rotor and a turbine rotor, which are carried by a common shaft. In operation, the exhaust gas drives out of the internal combustion engine ^ ° the turbine rotor, which in turn is the compressor rotor drives at high speed, whereby the internal combustion engine is charged.
Das Schmieröl zum Schmieren der Lager des Abgasturboladers wird über ein Schmierölrohr, das von einer Maschinen- ^5 schmierölleitung abgezweigt wird, die mit dem Schmieröl von einer Schmierölpumpe versorgt wird, die direkt von der Maschine angetrieben wird, zugeführt und dann zur Schmierölleitung der Maschine zurückgeführt.The lubricating oil for lubricating the bearings of the exhaust gas turbocharger is supplied via a lubricating oil pipe that is supplied by a machine ^ 5 lube oil line is branched off, the one with the lube oil is supplied by a lubricating oil pump, which is driven directly by the machine, and then to the The machine's lubricating oil line is returned.
Die Temperatur des dem Turbinenrotor zugeführten Abgases überschreitet 8oo°C weit, so daß der Turbinenrotor und das Turbinengehäuse nahezu auf Rotglut erhitzt sind und somit die Lager und die zugehörigen Dichtungen angrenzend an den Turbinenrotor aufheizen. Obwohl die Temperatur der Lager selbst unter einem tolerierbaren Temperaturniveau durch die dauernde Zuführung von Schmieröl gehalten werden kann, wird, wenn die Temperatur der Teile um die Lager herum 25o°C überschreitet, das versprühte Schmieröl verkohlt und auf den Umfangsabschnitten der Lager und der Dichtungen abgeschieden, was deren Haltbarkeit stark beeinträchtigt. Um dies zu vermeiden, hat man vorgeschlagen, die Wärmeübertragung vom Turbinenrotor mit Hilfe einer Wärme abschirmenden Wand zu unterbrechen und einen TeilThe temperature of the exhaust gas fed to the turbine rotor exceeds 800 ° C. by far, so that the turbine rotor and the turbine housing is almost heated to red heat and thus the bearings and the associated seals are adjacent heat up the turbine rotor. Although the temperature of the bearing itself is below a tolerable temperature level can be maintained by the continuous supply of lubricating oil when the temperature of the parts around the bearings around 25o ° C, the sprayed lubricating oil will carbonize and appear on the circumferential sections of the bearings and the Seals deposited, which severely affects their durability. To avoid this, it has been suggested that to interrupt the heat transfer from the turbine rotor with the help of a heat-shielding wall and a part
des Schmieröls direkt auf den Wandabschnitt angrenzend an den Turbinenrotor zu spritzen, um so die Teile um den Turbinenrotor herum zu kühlen.of the lubricating oil directly adjacent to the wall section injecting the turbine rotor so as to cool the parts around the turbine rotor.
Diese Gegenmaßnahmen genügen jedoch nicht, da dann, wenn die Maschine gestoppt wird, die Schmierölpumpe gleichzeitig die Zufuhr von Schmieröl unterbricht, so daß die Welle des Abgasturboladers fressen kann. Aus diesem Grund darf die Maschine nicht unmittelbar nach einem Betrieb unter schwerer Last angehalten werden, wenn die Maschine mit einem Abgasturbolader versehen ist. Es muß also für das Weiterlaufen der Maschine im Leerlauf während einiger Minuten nach dem Betrieb bei hoher Last gesorgt werden.However, these countermeasures are insufficient because when the engine is stopped, the lubricating oil pump is operated at the same time interrupts the supply of lubricating oil so that the shaft of the exhaust gas turbocharger can seize. For this reason it is allowed Do not stop the machine immediately after operating it under a heavy load when the machine is with an exhaust gas turbocharger is provided. So it must be for the machine to continue idling for a few minutes after operating at high load.
Brennkraftmaschinen für Baumaschinen, die häufigen und großen Lastschwankungen ausgesetzt sind, neigen jedoch dazu, daß sie beispielsweise wegen überlastung gestoppt werden. Ein solches zufälliges Anhalten der Maschine wird im allgemeinen als Abwürgen oder Festfahren bezeichnet. Ein solches Abwürgen unmittelbar nach einem überlastbetrieb der Maschine kann zu einem Fressen und anderen Schwierigkeiten oder zu Lagerschäden am Abgasturbolader führen.Internal combustion engines for construction machinery, which are exposed to frequent and large load fluctuations, tend, however to the fact that they are stopped, for example, because of overload. Such an accidental stop of the machine will commonly referred to as stalling or stalling. Such a stall immediately after an overload operation the machine can cause seizure and other difficulties or damage to the turbocharger's bearings to lead.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Abgasturbolader zu schaffen, bei welchem, wenn die ölzufuhr aufgrund eines Abwürgens der Maschine unterbrochen wird, die vom Turbinenrotor übertragene Wärme wirksam absorbiert wird, um einen übermäßigen Temperaturanstieg in den Lagern und den Dichtungen des Turboladers zu vermeiden.The object on which the invention is based is therefore to create an exhaust gas turbocharger in which, if the oil supply is interrupted due to the engine stalling, the heat transferred from the turbine rotor becomes effective is absorbed to cause excessive temperature rise in the bearings and seals of the turbocharger avoid.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von der Tatsache Gebrauch gemacht wird, daß ein Metall eine große Wärmemenge absorbieren kann, wenn es schmilzt. Erfindungsgemäß wird somit ein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt in die Teile des Abgasturboladers eingeschlossen,This object is achieved according to the invention in that use is made of the fact that a metal is a can absorb a large amount of heat when it melts. According to the invention a metal with a low melting point is thus included in the parts of the exhaust gas turbocharger,
welche die Lager umgeben, die die gemeinsame Welle für den Turbinenrotor und den Kompressorrotor tragen. Wenn bei dieser Anordnung die ölzufuhr, beispielsweise durch Abwürgen der Maschine, unterbrochen wird, wird das Metall mit niedrigem Schmelzpunkt geschmolzen und absorbiert die von dem Turbinenrotor übertragene Wärme, wodurch ein übermäßiger Temperaturanstieg der Lager und Dichtungen vermieden wird.which surround the bearings that support the common shaft for the turbine rotor and the compressor rotor. if With this arrangement, the oil supply is interrupted, for example by stalling the machine, the metal becomes melted with a low melting point and absorbs the heat transferred from the turbine rotor, creating a excessive temperature rise of the bearings and seals is avoided.
Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Abgasturboladers.The subclaims describe advantageous configurations of the exhaust gas turbocharger according to the invention.
Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt :Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with the aid of drawings. It shows :
Fig. 1 im Axialschnitt eine erste Ausführungsform eines Abgasturboladers,Fig. 1 in axial section a first embodiment of an exhaust gas turbocharger,
Fig. 2 in einem Diagramm den Temperaturanstieg in der Dichtung des Abgasturbolader unmittelbar nach dem Abwürgen der Brennkraftmaschine, abhängig von der Zeit für verschiedene, für die Dichtung verwendete Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt, und2 shows in a diagram the temperature rise in the seal of the exhaust gas turbocharger immediately after the stall the internal combustion engine, depending on the time for various metals used for the seal with low Melting point, and
Fig. 3 im Axialschnitt eine zweite Ausführungsform eines Abgasturboladers.3 shows a second embodiment of an exhaust gas turbocharger in axial section.
Der in Fig. 1 gezeigte Abgasturbolader hat eine Rotorwelle 3, welche gemeinsam einen Turbinenrotor 1 und einen Kompressorrotor 2 trägt« Die Rotorwelle 3 wird durch Radiallager 5 und 6 und ein Axiallager 7 drehbar gelagert,' die an einem Lagergehäuse 4 angebracht sind. An einem Ende des Lagergehäuses 4 ist durch einen Klemmring 8 ein Turbinengehäuse 9 befestigt, das den Turbinenrotor 1 aufnimmt. Das Turbinengehäuse 9 hat einen Gaskanal, durch den Abgas aus einer zugehörigen Brennkraftmaschine für den Antrieb des Turbinenrotors 1 eingeführt wird. Zwischen dem Lagergehäu-The exhaust gas turbocharger shown in Fig. 1 has a rotor shaft 3, which together have a turbine rotor 1 and a compressor rotor 2 carries «The rotor shaft 3 is rotatably supported by radial bearings 5 and 6 and an axial bearing 7, 'the are attached to a bearing housing 4. At one end of the bearing housing 4 is a turbine housing through a clamping ring 8 9 attached, which receives the turbine rotor 1. The turbine housing 9 has a gas channel through which exhaust gas comes out an associated internal combustion engine for driving the turbine rotor 1 is introduced. Between the warehouse
se 4 und dem Turbinengehäuse 9 ist eine Wärmeabschirmung Io so angeordnet, daß ein Wärmeübergang auf das Lagergehäuse 4 unterbrochen wird. An dem anderen Ende des Lagergehäuses 4 ist durch einen Klemmring 11 ein Kompressorgehäuse 12 befestigt, welches den Kompressorrotor 2 aufnimmt. Um die Rotorwelle 3 herum sind axial im Abstand angeordnete Dichtungen 3a und 3b vorgesehen, um den Innenraum des Lagergehäuses 4 von dem Turbinengehäuse 9 und dem Kompressorgehäuse 12 zu trennen. Das Lagergehäuse 4 ist mit einer SchmierölZuführungsöffnung 13 für die Versorgung der Lager 5 und 6 mit Schmieröl versehen. Das Lagergehäuse 4 ist an seinem an den Turbinenrotor 1 angrenzenden Abschnitt mit einem ringförmigen Hohlraum 14a versehen, der mit einem Metall 14 mit niedrigem Schmelzpunkt gefüllt ist, das durch eine Füllöffnung eingegossen ist, die normalerweise von einem Stopfen 15 verschlossen ist. In dem an den Hohlraum 14a angrenzenden Abschnitt des Gehäuses 4 ist eine Schmieröleinspritzöffnung 16 ausgebildet, so daß ein Teil des Schmieröls durch diese öffnung 16 als Strahl eingebracht wird. Das Schmieröl, welches die Lager 5 und 6 und den Gehäuseabschnitt um den Hohlraum 14a, der mit dem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt gefüllt ist, gekühlt hat, wird zur Maschine über eine Schmierölabführöffnung 17 zurückgeführt, die ebenfalls im Lagergehäuse 4 ausgebildet ist.se 4 and the turbine housing 9, a heat shield Io is arranged so that heat transfer to the bearing housing 4 is interrupted. At the other end of the bearing housing 4, a compressor housing 12, which receives the compressor rotor 2, is fastened by a clamping ring 11. Seals 3 a and 3 b, which are axially spaced apart, are provided around the rotor shaft 3 in order to separate the interior of the bearing housing 4 from the turbine housing 9 and the compressor housing 12. The bearing housing 4 is provided with a lubricating oil feed opening 13 for supplying the bearings 5 and 6 with lubricating oil. The bearing housing 4 is provided at its portion adjoining the turbine rotor 1 with an annular cavity 14a which is filled with a metal 14 with a low melting point, which is poured in through a filling opening which is normally closed by a plug 15. In the section of the housing 4 adjoining the cavity 14a, a lubricating oil injection opening 16 is formed, so that part of the lubricating oil is introduced through this opening 16 as a jet. The lubricating oil that has cooled the bearings 5 and 6 and the housing portion around the cavity 14a filled with the low melting point metal is returned to the machine via a lubricating oil discharge port 17 also formed in the bearing housing 4.
In Betrieb ist der Abgasturbolader mit dem Ladesystem der Brennkraftmaschine verbunden. Das Abgas aus der Maschine expandiert beim Durchgang durch die Turbine, wenn es diese und somit den Kompressor antreibt. Die komprimierte Luft wird in die Brennkraftmaschine über eine Einlaßsammelleitung zugeführt.In operation, the exhaust gas turbocharger is connected to the charging system of the internal combustion engine. The exhaust from the machine expands as it passes through the turbine when it drives it and thus the compressor. The compressed air is fed into the internal combustion engine via an intake manifold.
Wenn die Maschine läuft, sind der Rotor 1 und das Turbinengehäuse 9 der Wärme des Abgases aus der Maschine ausgesetzt, dessen Temperatur etwa 8oo C beträgt. Die inneren Teile des Lagergehäuses 4 und insbesondere die RadiallagerWhen the engine is running, the rotor 1 and the turbine housing 9 are exposed to the heat of the exhaust gas from the engine, the temperature of which is about 8oo C. The inner parts of the bearing housing 4 and in particular the radial bearings
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5 und 6 werden von dem Schmieröl so gekühlt, daß eine Verkohlung des Schmieröls nicht stattfindet. Der an die Dichtung 3a angrenzende Teil des Lagergehäuses wird ebenfalls benetzt, um das Auftreten einer Verkohlung des Schmieröls zu verhindern. Der Teil des Lagergehäuses 4, der mit dem Metall 14 mit niedrigem Schmelzpunkt gefüllt ist, wird auf einer Temperatur gehalten, die zwischen etwa 15o°und etwa 18o C liegt. Deswegen hat das Metall 14 mit niedrigem Schmelzpunkt vorzugsweise einen Schmelzpunkt von etwa 2oo°C oder dergleichen, so daß Metall während des Normalbetriebs der Maschine im Festzustand gehalten werden kann.5 and 6 are cooled by the lubricating oil so that carbonization of the lubricating oil does not take place. The one to the Seal 3a adjacent part of the bearing housing is also wetted to prevent charring of the To prevent lubricating oil. That part of the bearing housing 4 which is filled with the metal 14 having a low melting point is maintained at a temperature between about 150 and about 18o C. That is why the metal has 14 with a low melting point preferably a melting point of about 200 ° C or so, so that metal during the Normal operation of the machine can be kept in the fixed state.
Wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, wird gleichzeitig die Schmierölzufuhr zum Abgasturbolader unterbrochen, wodurch der Kühleffekt des Schmieröls wegfällt. Demzufolge wird Wärme von dem Turbinenabschnitt zur Dichtung 3a und dem Radiallager 5 übertragen. Ein übermäßiger Temperaturanstieg der Dichtung 3a angrenzend an die Turbine wird jedoch durch die Verwendung des Metalls 14 mit niedrigem Schmelzpunkt verhindert, dessen Kennlinie T2 in Fig. 2 dargestellt ist. Wenn nämlich die Brennkraftmaschine gestoppt worden ist, beginnt das Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, das sich im Festzustand befindet, zu schmelzen, wobei die latente Schmelzwärme absorbiert wird, wodurch ein übermäßiger Temperaturanstieg in der Dichtung 3a unterdrückt wird. Demzufolge werden das unerwünschte Verkohlen und Absetzen des Schmieröls auf dem Lager und der Dichtung angrenzend an die Turbine vermieden, wodurch die Lebensdauer und Betriebssicherheit der drehenden Teile verbessert wird.When the internal combustion engine is stopped, the supply of lubricating oil to the exhaust gas turbocharger is interrupted at the same time, so that the cooling effect of the lubricating oil is eliminated. As a result, heat is transferred from the turbine section to the seal 3 a and the radial bearing 5. An excessive rise in temperature of the seal 3a adjacent to the turbine is, however, prevented by the use of the metal 14 with a low melting point, the characteristic curve T 2 of which is shown in FIG. Namely, when the internal combustion engine is stopped, the low melting point metal which is in the solid state starts to melt, absorbing the latent heat of fusion, thereby suppressing an excessive temperature rise in the gasket 3a. As a result, the undesired charring and deposition of the lubricating oil on the bearing and the seal adjacent to the turbine are avoided, whereby the service life and operational reliability of the rotating parts are improved.
Als Metall mit niedrigem Schmelzpunkt kann eine Legierung aus Blei, Zinn, Wismut, Kadmium und anderen ähnlichen Elementen verwendet werden. Eine Legierung mit einem Schmelzpunkt von 15o C ist beispielsweise eine Legierung, die im wesentlichen aus 6o % Wismut und 4o % Kadmium besteht.As a metal with a low melting point, an alloy of lead, tin, bismuth, cadmium and other similar elements can be used be used. For example, an alloy with a melting point of 15o C is an alloy that resides in the consists essentially of 6o% bismuth and 4o% cadmium.
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Einen Schmelzpunkt von 2oo°C hat eine Legierung, die im wesentlichen aus 7o % Zinn und 3o % Blei besteht. In gleicher Weise-sind Schmelztemperaturen von 2oo°C bzw. 25o°C erreichbar mit einer Legierung, die im wesentlichen aus 82,5 % Blei und 17,5 % Kadmium bzw. aus 97,5 % Blei und 2,5 % Silber besteht.An alloy that essentially consists of 70% tin and 30% lead has a melting point of 200 ° C. In In the same way, melting temperatures of 200 ° C or 25o ° C can be achieved with an alloy consisting essentially of 82.5% lead and 17.5% cadmium or 97.5% lead and 2.5% silver.
Die während des Schmelzens absorbierte Wärmemenge, d. h. die latente Schmelzwärme, beträgt 6o,8 J/g im Falle von Zinn und 27 J/g im Falle von Blei. Somit sind die latenten Schmelzwärmen dieser Metalle viel größer als die Wärmemenge von o,42 J, die erforderlich ist, um 1 g Eisen um 1 C zu erwärmen. Durch den Einsatz solcher Metalle ist es deshalb möglich, den unerwünschten übermäßigen Temperaturanstieg zu verhindern. Es können verschiedene Metalle, welche niedrige Schmelzpunkte haben, verwendet werden, was von den Betriebsbedingungen der Maschinen und der Turbolader abhängt. Bevorzugt wird jedoch ein Metall verwendet, welches einen Schmelzpunkt hat, der etwa 5o°C höher als die Temperatur der Dichtung 3a während des Betriebs der Maschine liegt, und das sich im festen Zustand während des Betriebs der Maschine befindet.The amount of heat absorbed during melting, i.e. H. the latent heat of fusion is 60.8 J / g in the case of tin and 27 J / g in the case of lead. Thus, the latent Heat of fusion of these metals is much greater than the amount of heat of 0.42 J which is required to order 1 g of iron 1 C to heat up. By using such metals, it is therefore possible to avoid the undesirable excessive temperature rise to prevent. Various metals, which have low melting points, can be used, which depends on the operating conditions of the machines and the turbocharger. However, preference is given to using a metal which has a melting point which is about 50 ° C. higher than the temperature of the seal 3a during operation the machine, and that is in a solid state while the machine is in operation.
Fig. 2 zeigt die Temperaturverläufe an der Dichtung nach einem plötzlichen Stoppen der Maschine für verschiedene Legierungen, die als Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt eingesetzt wurden. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine hat die Dichtung 3a eine Temperatur von etwa 14o°C. Die Kurve T3 zeigt den Temperaturanstieg der Dichtung, den man beobachtet, wenn das Metall mit niedrigem Schmelzpunkt einen Schmelzpunkt von 15o C hat. Da in diesem Fall der Schmelzpunkt des Metalls in der Nähe der Normaltemperatur der Dichtung während des Betriebs der Maschine liegt, ist das Metall während des Betriebs der Maschine teilweise geschmolzen, so daß das Schmelzen des Metalls ansprechend auf den Temperaturanstieg, der nachFig. 2 shows the temperature profiles on the seal after a sudden stop of the machine for various alloys that were used as metals with a low melting point. During the operation of the internal combustion engine, the seal 3a has a temperature of about 140.degree. Curve T 3 shows the temperature rise of the gasket observed when the low melting point metal has a melting point of 15oC. In this case, since the melting point of the metal is in the vicinity of the normal temperature of the seal during the operation of the machine, the metal is partially melted during the operation of the machine, so that the melting of the metal in response to the temperature rise that occurs after
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dem Abwürgen der Maschine eintritt, schnell erfolgt. Obwohl die Dichtungstemperatur auf einem niedrigen Niveau gehalten wird, steigt demzufolge in einem kurzen Zeitraum unmittelbar nach dem Abwürgen der Maschine die Temperatur bald danach. Die Kurven T. und T5 zeigen jeweils die Dichtungstemperaturanstiege, die man beobachtet, wenn Metalle mit Schmelzpunkten von 3oo°C bzw. 2oo°C verwendet werden. Dabei wird in jedem dieser Fälle die Temperatur der Dichtung auf dem gleichen Niveau wie die Schmelztemperatur des Metalls gehalten. Das Schmieröl ( SAE 2o W 4o) wird bei einer Temperatur von 3oo C jedoch verkühlt, so daß das Metall mit einem Schmelzpunkt von 3oo°C keine Kühlwirkung zeigt. Um deshalb einen übermäßigen Temperaturanstieg der Dichtung, nachdem das Metall geschmolzen worden ist, wirksam zu verhindern, ist es erforderlich, daß der Schmelzpunkt des eingesetzten Metalls etwas höher als die Normaltemperatur der Dichtung bei laufender Maschine ist. Wenn jedoch der Schmelzpunkt zu hoch ist, hat das Metall keine Kühlwirkung mehr. Bevorzugt wird deshalb in der Praxis, daß der Schmelzpunkt des Metalls mit niedrigem Schmelzpunkt um etwa 5o C höher ist als die Temperatur der Dichtung oder des Lagers . Bei einem Turbolader wird somit der Einsatz eines Metalls mit niedrigem Schmelzpunkt bevorzugt, das einen Schmelzpunkt von etwa 2oo°C hat. Die Menge des Metalls mit niedrigem Schmelzpunkt wird abhängig von der Größe des Abgasturboladers und des Abgasrohres sowie vom Betriebszustand des Turboladers bestimmt und sollte wenigstens 5 bis 1o Gew.-% des Turbinengehäuses betragen, um eine merkliche Wärmeabsorption zu bewirken. Die Kurve T1 zeigt den Temperaturanstieg für den Fall, wenn kein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet wird.the stall occurs quickly. Accordingly, although the seal temperature is kept at a low level, in a short period of time immediately after the engine stalls, the temperature rises soon thereafter. Curves T. and T 5 each show the seal temperature increases observed when metals with melting points of 300 ° C. and 200 ° C., respectively, are used. In each of these cases, the temperature of the seal is kept at the same level as the melting temperature of the metal. However, the lubricating oil (SAE 2o W 4o) is cooled at a temperature of 300.degree. C., so that the metal with a melting point of 300.degree. C. has no cooling effect. Therefore, in order to effectively prevent excessive temperature rise of the gasket after the metal has been melted, it is necessary that the melting point of the metal used is slightly higher than the normal temperature of the gasket when the machine is running. However, if the melting point is too high, the metal no longer has a cooling effect. It is therefore preferred in practice that the melting point of the low melting point metal is about 50 ° C. higher than the temperature of the seal or the bearing. In the case of a turbocharger, it is therefore preferred to use a metal with a low melting point, which has a melting point of about 200.degree. The amount of the metal with a low melting point is determined depending on the size of the exhaust gas turbocharger and the exhaust pipe as well as the operating state of the turbocharger and should be at least 5 to 10% by weight of the turbine housing in order to effect a noticeable heat absorption. The curve T 1 shows the temperature rise in the case where no metal with a low melting point is used.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist eine Trennwand 18 vorgesehen, die mit dem Metall 14 mit niedrigem Schmelzpunkt gefüllt ist, und die unabhängig vomIn the embodiment shown in Fig. 3 is a Partition wall 18 provided with the metal 14 with low Melting point is filled, and which is independent of the
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Lagergehäuse 4 hergestellt und zwischen dem Lagergehäuse 4 und der Wärmeabschirmung 1o angeordnet ist. Der Teil des Kompressorgehauses 12, der den Auslaß des Kompressors bildet, ist über ein Rohr 19 mit dem Innenraum des Lagergehäuses 4 verbunden. Der Mengenstrom der komprimierten Luft in das Lagergehäuse 4 wird über ein Steuerventil 2o gesteuert, das im Rohr 19 angeordnet ist. Somit wird ein Teil der komprimierten Luft, der vom Auslaß des Kompressorrotors 2 abgezweigt wird, durch das Rohr 19 zur Oberfläche der Trennwand 18 geführt, die mit dem Teil 14 mit niedrigem Schmelzpunkt gefüllt ist, um das Metall 14 auf eine Temperatur unter seinem Schmelzpunkt bei laufender Maschine zu kühlen. Das Steuerventil 2o wird für eine Unterbrechung des Stroms an kühlender komprimierter Luft zur Wand 18 während des Laufes der Maschine mit niedriger Drehzahl geschlossen gehalten, da dabei die Abgastemperatur niedrig genug ist, so daß ein Kühlen der Wand 18 nicht erforderlich ist. Das Steuerventil 2o wird nur dann geöffnet, wenn die Maschine mit hoher Drehzahl läuft, so daß die komprimierte, vom Kompressor geförderte Luft das Metall 14 mit niedrigem Schmelzpunkt während des Maschinenlaufes mit hoher Drehzahl kühlen kann.Bearing housing 4 made and is arranged between the bearing housing 4 and the heat shield 1o. The part of the Compressor housing 12, which forms the outlet of the compressor, is connected to the interior of the bearing housing via a pipe 19 4 connected. The volume flow of the compressed air into the bearing housing 4 is controlled via a control valve 2o controlled, which is arranged in the tube 19. Thus, some of the compressed air discharged from the outlet of the compressor rotor 2 is branched off, passed through the pipe 19 to the surface of the partition 18, which is connected to the part 14 with low Melting point is filled to bring the metal 14 to a temperature below its melting point while the machine is running to cool. The control valve 2o is used to interrupt the flow of cooling compressed air Wall 18 is kept closed while the engine is running at low speed, since the exhaust gas temperature is thereby is low enough that wall 18 does not cool is required. The control valve 2o is only opened when the machine is running at high speed, see above that the compressed air discharged from the compressor touches the metal 14 with a low melting point during the engine operation can cool at high speed.
Das Steuerventil 2o kann automatisch abhängig von einem der verschiedenen Parameter gesteuert werden, beispielsweise von dem Förderdruck des Kompressors, der Maschinendrehzahl, der Abgastemperatur usw.. Durch Einbau der Trennwand 18, die mit dem Metall 14 mit niedrigem Schmelzpunkt gefüllt ist, als vom Lagergehäuse 4 gesondertes Teil, ist es möglich, den Aufbau des Lagergehäuses 4 zu vereinfachen und gleichzeitig das Einfüllen des Metalls 14 mit niedrigem Schmelzpunkt zu erleichtern.The control valve 2o can be controlled automatically depending on one of the various parameters, for example on the delivery pressure of the compressor, the engine speed, the exhaust gas temperature, etc. By installing the partition 18, which is filled with the metal 14 having a low melting point, as a separate part from the bearing housing 4 it possible to simplify the structure of the bearing housing 4 while filling the metal 14 with low To facilitate melting point.
Die komprimierte Luft und das Schmieröl werden beide vom Turbolader durch die Schmierölabgabeöffnung 17 in eine zugehörige Brennkraftmaschine abgeführt, in welcher dasThe compressed air and the lubricating oil are both discharged from the turbocharger through the lubricating oil discharge port 17 into one associated internal combustion engine discharged, in which the
öl abschließend in einen ölspeicher am Boden der Maschine geführt und die Luft vom öl getrennt und aus der Maschine an die Atmosphäre über ein Entlüftungsventil abgeführt wird.Finally oil in an oil reservoir at the bottom of the machine and the air is separated from the oil and discharged from the machine to the atmosphere via a vent valve will.
Bei den gezeigten Ausführungsformen wird das Metall 14 mit niedrigem Schmelzpunkt in einen Teil des Lagergehäuses 4 oder in eine Trennwand 18 eingeführt, die als vom Gehäuse 4 getrenntes Teil gebaut ist. Das Metall 14 mit niedrigem Schmelzpunkt kann jedoch auch in die gemeinsame Rotorwelle 3 gefüllt werden, die drehbar von den Lagern abgestützt ist und den Turbinenrotor 1 und den Kompressorrotor 2 trägt.In the illustrated embodiments, the low melting point metal 14 is incorporated into a part of the bearing housing 4 or introduced into a partition 18 which is constructed as a separate part from the housing 4. The metal 14 with low However, the melting point can also be filled into the common rotor shaft 3, which is rotatably supported by the bearings and the turbine rotor 1 and the compressor rotor 2 carries.
Erfindungsgemäß wird somit ein übermäßiger Temperaturanstieg in den Lagern und den Dichtungen eines Abgasturboladers nach einer Unterbrechung der Schmierölzufuhr, beispielsweise beim Abwürgen der Maschine, vermieden, da das Metall 14 mit niedrigem Schmelzpunkt, das in den Teil des Turboladers angrenzend an ein Lager eingefüllt ist, schmelzen kann und aufgrund der latenten Schmelzwärme die Wärme absorbiert. Demzufolge wird erfindungsgemäß ein unerwünschtes Verkohlen und Abscheiden von Schmieröl auf den Lagern und Dichtungen vermieden und die Lebensdauer und Betriebssicherheit der drehenden Teile des Abgasturboladers verbessert.Thus, according to the present invention, there is an excessive rise in temperature in the bearings and seals of an exhaust gas turbocharger after an interruption in the lubricating oil supply, for example when stalling the machine, because the metal 14 with a low melting point, which is in the Part of the turbocharger is filled adjacent to a bearing, can melt and due to the latent heat of fusion which absorbs heat. Accordingly, the present invention eliminates undesirable charring and deposition Lubricating oil on the bearings and seals avoided and the service life and operational reliability of the rotating parts of the exhaust gas turbocharger improved.
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