DE4225625A1

DE4225625A1 - Abgasturbolader

Info

Publication number: DE4225625A1
Application number: DE4225625A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Ricanek
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Switzerland; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: Accelleron Industries AG
Priority date: 1992-08-03
Filing date: 1992-08-03
Publication date: 1994-02-10
Also published as: KR19990008477A; JPH06159084A; PL171527B1; KR100314412B1; JP3370742B2; PL299781A1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader, bei dem zwi schen Verdichter und Turbine zur Abschirmung der heißen Ab gase eine Zwischenwand angeordnet ist.

Stand der Technik

Derartige Abgasturbolader sind bekannt. Bisher befindet sich zwischen dem auf einer gemeinsamen Welle sitzenden Verdichter und der Turbine eine einwandige Zwischenwand, welche der Ab schirmung der heißen Abgase nach der Turbine zum Verdichter hin dient. Mittels eines ebenen Deckbleches wird ein Zwi schenraum geschaffen, der diesen Effekt verstärkt, da es dazu führt, daß das Abgas nur in sehr kleinen Mengen im Zwischen raum ausgetauscht wird und somit als Isolationsschicht dient. Eine Führungsbuchse wird bei der Montage zur Führung (Abstüt zung der Zwischenwand) benutzt, um die Dichtungsstreifen zwi schen Verdichter und Zwischenwand (Labyrinthdichtung) nicht zu beschädigen. Bei Ausfall der Lagerung (Radialspielvergrößerung) könnte die Welle an der Zwischenwand streifen und somit stark beschädigt werden. Um diesen Schaden zu begrenzen bzw. zu verhindern, besteht die Führungsbuchse aus Aluminium.

Zusätzlich führen die Zwischenwand und die Wellenschutzbuchse die durch den Spalt der Labyrinthdichtung austretende Leck luft am Verdichter, der Welle und der Turbinenscheibe vorbei in das Gasaustrittsgehäuse. Unterhalb der Labyrinthdichtung befindet sich zwischen Verdichter und Zwischenwand ein freier Raum. Die Leckluft kühlt den Verdichter, die Welle und die Turbinenscheibe. Sie verhindert, daß Abgase zum Verdichter gelangen und wird deshalb als Sperrluft bezeichnet.

Die Sperrluft zwischen dem Verdichter und der Zwischenwand hat die Tendenz, mit dem Verdichter zu rotieren und somit Druck unterhalb der Dichtungsstreifen aufzubauen. Der auf gebaute Druck erhöht den Axialschub auf das Lager.

Die Erhöhung des Axialschubs wird mittels Anbringung von Rip pen an der Zwischenwand in dem o. g. freien Raum verhindert. Die Rippen lassen Wirbel entstehen, die zwar den Axialschub auf das Lager reduzieren, aber den Nachteil haben, daß die Wärmeabgabe an das Verdichterrad erhöht wird, was zu einer Absenkung der Standzeiten führt.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung versucht, all diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Abgasturbolader der eingangs genannten Art ohne Hinzufügung zusätzlicher Teile einen kleinen Axialschub und gleichzeitig niedrige Temperatu ren im Verdichterrad zu erreichen und dadurch im Vergleich zum Stand der Technik erhöhte Standzeiten zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei einem Abgasturbolader gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches der freie Raum zwischen Verdichter und Zwischenwand um den ehe mals vorhandenen Rippenquerschnitt vergrößert ist, die Zwi schenwand doppelwandig ausgebildet ist, so daß ein zusätz licher Zwischenraum vorhanden ist, in welchem Radialrippen angeordnet sind, und in der dem Verdichter zugewandten inne ren Wand der doppelwandigen Zwischenwand umlaufende Schlitze angebracht sind.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn die innere Wand mittels Stege mit der Zwischenwand verbunden ist.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß im Vergleich zum Stand der Technik ohne zusätzliche komplizierte Teile bei einem Abgasturbolader ein kleiner Axialschub und niedrige Temperaturen im Verdichterrad erzielt werden können, was zu einer Erhöhung der Standzeiten führt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt des Abgasturboladers,

Fig. 2 eine Teilansicht der Zwischenwand mit den Dich tungsstreifen,

Fig. 3 eine Teilansicht der Zwischenwand mit dem Deckblech,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die doppelwandige Zwischen wand (Steg und Rippe).

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentli chen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind von der Anlage beispielsweise das Abgasgehäuse der Turbine mit Abgasrohr und Kamin sowie die Eintrittspartien des Verdichterteils. Die Strömungsrichtung der Arbeitsmittel ist mit Pfeilen bezeich net.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Der erfindungsgemäße Abgasturbolader besteht gemäß Fig. 1 aus dem auf einer gemeinsamen Welle 1 sitzenden Verdichter 2 und der Turbine 3, wobei sich zwischen dem Verdichter 2 und der Turbine 3 eine doppelwandige Zwischenwand 4 befindet. Diese Zwischenwand 4 dient hauptsächlich der Abschirmung der heißen Abgase nach der Turbine 3 zum Verdichter 2 hin. Das Deckblech 5, welches an der Zwischenwand 4 angeschraubt ist (Fig. 3) und dadurch den Abgasraum 6 verkleinert, verstärkt durch den so geschaffenen Zwischenraum diese Funktion, indem das Abgas nur in sehr kleinen Mengen im Zwischenraum ausge tauscht wird und somit als Isolationsschicht wirkt.

Die Führungsbuchse 9 dient bei der Montage des Abgasturbola ders als Führung (Abstützung der Zwischenwand 4), um die Dichtungsstreifen 7 (Labyrinthdichtung) zwischen Verdichter 2 und Zwischenwand 4 nicht zu beschädigen. Bei Ausfall der La gerung (Radialspielvergrößerung) könnte die Welle 1 an der Zwischenwand 4 streifen und somit stark beschädigt werden.

Der freie Raum 8 zwischen Verdichter 2 und Zwischenwand 4 ist um den (beim Stand der Technik ehemals vorhandenen) Rippen querschnitt vergrößert. Dadurch wird die Wirbelbildung ver hindert und die Wärmeabgabe an das Verdichterrad erschwert. Bei dieser Gestaltung würde bei einer einwandigen Zwischen wand nach dem bisherigen Stand der Technik durch die Umlauf strömung der Luft im Raum 8 unterhalb der Dichtungsstreifen 7 ein erhöhter Schub durch Druckaufbau entstehen. Bei dem erfindungsgemäßen Abgasturbolader gelangt diese Luft über um laufende Schlitze 15 (Fig. 2) in der inneren Wand 13 in den Zwischenraum 11, wo sie entspannt wird. Dies verhindert den Druckaufbau, durch den der erhöhte Schub zustande kommt.

Die Sperrluft strömt zwischen Verdichter 2 über die Dich tungsstreifen 7 und den Raum 8, sowie vermehrt über den Zwischenraum 11 zur Welle 1 und dann zwischen der Wellen schutzbuchse 10 und der Turbinenscheibe 16 in den Abgasraum 6 der Turbine 3. Die Kühlung der Welle 1 und das Sperren der Abgase gegenüber dem Verdichter 2 werden gewährleistet.

Im Zwischenraum 11 sind an der inneren Wand 13 Radialrippen 12 angebracht (Fig. 4). Dadurch wird die Wand 13 verstärkt und eine umlaufende Strömung im Zwischenraum 11 verhindert. Die innere Wand 13 wird durch Stege 14 mit der Zwischenwand 4 verbunden.

Die Führungsbuchse 9 wird mittels eines Sicherungselementes 17 gehalten und übernimmt neben der bereits oben genannten Funktion zusätzlich das relative Abdichten der beiden Räume 8 und 11 untereinander, so daß nur sehr kleine Mengen an Sperrluft vom Zwischenraum 11 zum Raum 8 gelangen können.

Durch die beiden Räume 8 und 11 wird im Vergleich zum Stand der Technik der Wärmeübergang zum Verdichter 2 wesentlich erschwert. Die dadurch erzielten niedrigen Temperaturen führen zu einer Standzeiterhöhung der Verdichterräder.

Gleichzeitig wird durch die umlaufenden Schlitze 15, die den erhöhten Druck unterhalb der Dichtungstreifen 7 abbauen, der Axialschub reduziert.

Bezugszeichenliste

1 Welle
2 Verdichter
3 Turbine
4 Zwischenwand
5 Deckblech
6 Abgasraum
7 Dichtungsstreifen
8 Raum zwischen Verdichter und Zwischenwand
9 Führungsbuchse
10 Wellenschutzbuchse
11 Zwischenraum
12 Radialrippen
13 innere Wand
14 Steg
15 umlaufende Schlitze
16 Turbinenscheibe
17 Sicherungselement

Claims

1. Abgasturbolader, bestehend aus einem auf einer gemeinsa men Welle (1) angeordneten Verdichter (2) und einer Turbine (3), wobei sich zwischen dem Verdichter (2) und der Turbine (3) eine Zwischenwand (4) befindet, welche durch ein Deck blech (5) vom Abgasraum (6) der Turbine (3) getrennt ist, zwischen dem Verdichter (2) und der Zwischenwand (4) Dich tungsstreifen (Labyrinthdichtung) (7) angebracht sind, unter halb der Dichtungsstreifen (7) sich zwischen Verdichter (2) und Zwischenwand (4) ein Raum (8) befindet, sowie eine Füh rungsbuchse (9) mit Sicherungselement (17) zur Abstützung der Zwischenwand (4) und eine Wellenschutzbuchse (10) an der Welle (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Raum (8) um den ehemals vorhandenen Rippenquerschnitt vergrößert ist, die Zwischenwand (4) doppelwandig ausgebil det ist, so daß ein zusätzlicher Zwischenraum (11) vorhanden ist, in welchem Radialrippen (12) angeordnet sind, und in der dem Verdichter (2) zugewandten inneren Wand (13) der Zwi schenwand (4) umlaufende Schlitze (15) angebracht sind.

2. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wand (13) mittels Stege (14) mit der Zwi schenwand (4) verbunden ist.