DE3631130C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen abgasgetriebenen Zweikanal- Turbolader nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem solchen, aus GB 15 30 088 bekannten abgasgetrie­ benen Zweikanal-Turbolader ist das Spiralteil seines Turbi­ nengehäuses radial durch eine ringförmige Trennwand in zwei Strömungskanäle geteilt. Die heißen Abgase treiben ein Radialturbinenrad an, das mit einem Verdichter gekoppelt ist, der eine Brennkraftmaschine auflädt. Das Turbinen­ gehäuse ist von einem als Wärmeisolation dienenden Raum umgeben, dem außenseitig eine Wasserkühlung zugeordnet ist. Mit dieser Anordnung sollen Wärmespannungen von Kühlein­ richtungen vermieden werden.

Trotz des als Wärmeisolation dienenden Raums und der da­ durch bedingten relativ hohen Gehäusetemperatur hat die Trennwand eine Betriebstemperatur, die höher ist als die der anderen Teile des Turboladers. Dies führt, wenn der Turbolader abschaltet, zu starken Temperaturgradienten, die durch die Wasserkühlung trotz der Wärmeisolation noch verstärkt werden, so daß sich thermische Ermüdungserschei­ nungen in Form von Rissen und Brüchen in der Trennwand einstellen.

Aus der DE 30 42 971 A1 ist ein Abgas-Turbolader bekannt, dessen als Spirale ausgebildetes Gehäuse von einem Außen­ mantel abgedeckt ist. Zwischen dem Außenmantel und dem Gehäuse ist eine Zwischenschicht aus keramischem Material angeordnet, die mit der gesamten äußeren Oberfläche oder einem Teil der äußeren Oberfläche des Spiralgehäuses in Kontakt steht und dazu dient, die Temperatur des Gehäuses zu vergleichmäßigen, während sie den Wärmetransport im Außenmantel beschränkt. Dadurch kann der Außenmantel für einen Berstdruck ohne Berücksichtigung des Einflusses von höheren Temperaturen ausgelegt werden, das Spiralgehäuse selbst hat jedoch eine relativ hohe Temperatur, was beson­ dere Kühleinrichtungen für die Lager und dergleichen erfor­ dert. Eine Trennwand ist in dem Spriralteil nicht vorgese­ hen.

Aus der DE 33 46 472 A1 ist ferner ein abgasgetriebener Zweikanal-Turbolader bekannt, dessen Spiralgehäuse auf seiner Außenfläche im Bereich des Fußes der Trennwand eine Vertiefung aufweist, die sich bei der bekannten Anordnung aus formungs- und gießtechnischen Gründen ergibt.

Die Zusammenfassung der JP-61 28 721 A beschreibt einen abgasgetriebenen Zweiweg-Turbolader mit einer Trennwand im Einlaßstutzen, die von der Trennwand im Spiralgehäuse durch einen radialen Dehnungsschlitz zur Absorption von Wärme­ spannungen getrennt ist.

Die Zusammenfassung der JP-5 92 00 003 A beschreibt einen abgasgetriebenen Zweikanal-Turbolader, bei welchem an der Innenfläche des Gehäuses und an der Trennwand zur Ausbil­ dung einer Verengung des Strömungsraumes keramisches Mate­ rial aufgebracht ist. Die Wärmeableitung von der Trennwand ins Gehäuse wird dadurch nicht beeinflußt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, den abgasgetriebenen Zweikanal-Turbolader der gattungs­ gemäßen Art so auszubilden, daß des Auftreten thermischer Ermüdungserscheinungen an der Trennwand mit einfachen Mitteln verhindert werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst, die in den Unteransprüchen 2 und 3 vorteilhaft weitergebildet sind.

Bei dem erfindungsgemäßen abgasgetriebenen Zweikanal-Turbo­ lader wird der Temperaturunterschied zwischen der Trennwand und dem in der Nähe der Trennwand befindlichen Gehäuse­ abschnitt durch dessen Isolierung maßgeblich vermindert, was die Neigung zu thermi­ schen Ermüdungsschäden im Bereich der Trennwand weitgehend beseitigt.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Zweikanal-Turbola­ ders teilweise im Axialschnitt,

Fig. 2 eine Einzelheit des Zweikanal-Turboladers von Fig. 1 im Axialschnitt und

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Zweikanal-Turbo­ laders in einer Ansicht wie Fig. 2.

Der in Fig. 1 gezeigte Zweikanal-Abgasturbolader hat ein Turbinengehäuse 1 aus hochfestem Nickel-Austenit-Gußeisen, wobei der Radius des Teils mit dem größten Außendurchmesser etwa 130 mm beträgt. Das Turbinengehäuse 1 hat einen Innen­ raum, der radial durch eine ringförmige Trennwand 2 geteilt ist, die aus einer an der Innenfläche des Spiralteils des Gehäuses 1 befestigten ringförmigen Scheibe besteht und den Innenraum in einen engen Strömungskanal 3 und einen weiteren Strö­ mungskanal 4 trennt. Zur jeweiligen Beschickung der Strö­ mungskanäle 3 und 4 ist ein Ventil 5 vorgesehen. In dem Turbinengehäuse 1 ist ein Radialturbinenrad 6 angeordnet, das über eine Welle 7 mit einem Ladeverdichter 8 gekoppelt ist.

Wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist an der Außenfläche 10 des Abschnitts des Turbinengehäuses 1, an dem die Trennwand 2 befestigt ist, ein wärmeisolierendes Material 9 angebracht. Das wärmeisolierende Material 9 kann aus mittels Niederdruckplasma aufgebrachtem Zirkondioxid bestehen. Es erstreckt sich von dem Spiralenanfangspunkt bzw. von dem Einlauf des Turbinengehäuses 1 in Umfangs­ richtung soweit, bis die Höhe der Trennwand 2 nicht mehr als dreimal so groß ist wie ihre Dicke, zweckmäßigerweise über 120° in Umfangsrichtung. Die Breite des wärmeisolie­ renden Materials 9 beträgt 20 mm, was das dreifache der Dicke der Trennwand 2 ist. Die Dicke das wärmeisolierenden Materials 9 beträgt 0,3 mm.

Bei der Ausführungsform von Fig. 3 hat das Turbinengehäuse 1 von einem Einlauf bis zu einem davon um 120° in Umfangs­ richtung entfernten Punkt eine herzförmige Vertiefung 12 in der Außenfläche 10 des Abschnitts des Turbinengehäuses 1, an dem die Trennwand 2 befestigt ist. Die Vertiefung 12 ist mit dem wärmeisolierenden Material 9 aus hitzebeständiger Faser gefüllt und auf seiner äußeren Umfangsfläche von einem konvex geformten Blech 9a gehalten, das an der Außen­ fläche des Turbinengehäuses 1 angeschweißt ist und Lüf­ tungsöffnungen aufweist. Dadurch ergibt sich eine kompakte Außenform des Turbinengehäuses 1.

Claims (3)

1. Abgasgetriebener Zweikanal-Turbolader mit einer ein Spiralteil eines Turbinengehäuses (1) zur Bildung zweier Strömungskanäle (3, 4) radial teilenden ringförmigen Trennwand (2), mit einem Radialturbinenrad (6), das mit einem Ladeverdichter (8) gekoppelt ist und mit einer Wärmeisolierung des Spiralteils, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Außenfläche (10) des Ab­ schnitts des Gehäuses (1), an dem die Trennwand (2) befestigt ist, ein wärmeisolierendes Material (9) im Bereich vom Einlauf bis zu einer Stelle, der die Höhe der Trennwand (2) nicht mehr als dreimal so groß wie ihre Dicke ist, angebracht ist.

2. Zweikanal-Turbolader nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich das wärmeisolierende Material (9) vom Einlauf aus über 120° in Umfangsrich­ tung erstreckt.

3. Zweikanal-Turbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeisolierende Material (9) in einer Vertiefung (12) angebracht ist, die in der Außenfläche (10) des Abschnitts des Gehäuses (1), an dem die Trennwand (2) angebracht ist, ausgebil­ det ist und sich in Umfangsrichtung des Gehäuses (1) erstreckt.