DE718678C

DE718678C - Exhaust gas turbine blower, especially for flushing and charging internal combustion engines

Info

Publication number: DE718678C
Application number: DEM144539D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Alfred Schuette
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1939-03-18
Filing date: 1939-03-18
Publication date: 1942-03-18

Description

Abgasturbogebläse, insbesondere für Spülung und Aufladung von Brennkraftmaschinen Bei Abgasturbinen zum Antrieb von Gebläsen ist wegen der hohen Drehzahl, mit der diese Maschinen betrieben werden; größte Sorgfalt auf eine gute Lagerung zu legen. Man muß dafür sorgen, daß bei allen Betriebsbedingungen die Mittellinien beider Lagerungen genau miteinander fluchten. Diese Bedingung ließe sich natürlich durch eine entsprechende Bearbeitung ohne weiteres erfüllen, wenn man keine Rücksicht auf die sehr hohe Erwärmung im Betrieb nehmen müßte. Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, hat rnan meistens die Turbinen mit einer Wasserkühlung versehen. Diese Wasserkühlung hat aber verschiedene Nachteile. Die heißen Abgase werden durch sie vor dein Eintritt in das Laufrad abgekühlt, so daß ein Teil des Wärmegefälles verlorengeht. Weiterhin bedingt die Wasserkühlung erhöhtes Gewicht und eine -teuere Bauart der Turbine. -Man hat daher auch Abgasturbinen ausgeführt, bei denen das Zuströmgehäuse zum Laufrad für die Abgase ungekühlt ist. Das turbinenseitige Lager ist dabei in einem gekühlten Träger angeordnet, der seinerseits wieder am gekühlten Turbinenmittelgehäuse befestigt ist. Eine Verringerung der Abgastemperatur vor der Turbine kann hierbei zwar nicht eintreten, aber alle anderen Teile sind nach wie vor gekühlt. Diese Bauart ist also auch teuer und schwer. Ferner haben alle Ausführungen den Nachteil, däß beim Ausbau des Läufers ein Lager entfernt werden muß. Beien Zusammenbau des Abgasturbogebläses können infolgedessen immer wieder Ungenauigkeiten in der Lagerung hervorgerufen werden.Exhaust gas turbo fans, in particular for flushing and charging internal combustion engines In exhaust gas turbines to drive fans is because of the high speed with which these machines are operated; Great care must be taken to ensure good storage. Care must be taken to ensure that the center lines of both Align the bearings exactly with one another. This condition could of course be passed A corresponding processing can easily be fulfilled if one has no consideration would have to take on the very high heating during operation. To these difficulties too bypass, has mostly provided the turbines with water cooling. These However, water cooling has several disadvantages. The hot exhaust gases are through it cooled before entering the impeller, so that part of the heat gradient is lost. Furthermore, the water cooling causes increased weight and an expensive design of the Turbine. -Therefore, exhaust gas turbines have also been designed in which the inflow housing to the impeller for the exhaust gases is uncooled. The turbine-side bearing is in arranged on a cooled carrier, which in turn is attached to the cooled turbine center housing is attached. A reduction in the exhaust gas temperature upstream of the turbine can be achieved here not enter, but all other parts are still cooled. This type so it is also expensive and heavy. Furthermore, all versions have the disadvantage that a bearing must be removed when removing the rotor. When assembling the exhaust gas turbo fan As a result, inaccuracies in the storage can repeatedly be caused will.

Man hat ferner vorgeschlagen, die Lagerung der Welle unmittelbar vom Turbinen- und Gebläsegehäuse zu trennen und in einem besonderen Grundgestell anzuordnen. Da aber das Turbinengehäuse wiederum in der Mitte des Grundgestelles mit diesem verbunden ist, tritt die Wärme aus dein Turbinengehäuse an den Auflegestellen in der Mitte des Grundgestelles über, im-,d dieses verhält sich wie ein In seiner litte erwärmter Balken, d. h. es wirft sich, so daß die Lager an den Gestängeenden nicht mehr genau axial liegen. Eine derartige Lagerungskonstruktion ist ungünstiger als eine Lagerung, die zwar höheren Temperaturen ausgesetzt ist, aber dadurch noch nicht aus der Achsrichtung verdrängt wird.It has also been proposed that the storage of the shaft directly from To separate the turbine and fan housing and to arrange them in a special base frame. But since the turbine housing is in the middle of the base frame with this is connected, the heat from your turbine housing at the contact points in the middle of the base frame over, im-, d this behaves like an in its litte heated beam, d. H. it throws itself so that the bearings on the rod ends are no longer exactly axially. Such a storage construction is less favorable than storage that is exposed to higher temperatures, but still because of this is not displaced from the axial direction.

Bei einer anderen bekannten Ausführung «-erden schließlich alle diese Nachteile dadurch vermieden, daß die Lagerung der gemeinsamen Welle auf der Gebläseseite im Beineinsamen Gehäuse und auf der Turbinenseite meinem starren, wannenförmigen Tragrahmen vorgesehen ist, mit dem dis Gebläseseite des Gehäuses verbunden ist, während die Turbinenseite des Gehäuses sich dem Tragrahmen gegenüber in der Achsrichtung frei ausdehnen kann. Die für das Turbinen-und das Gebläserad gemeinsame Welle ist auf der Turbinenseite in einem Tragrahmen gelagert, der lediglich mit dein kühlen G'ebläsegehäuse in Verbindung steht. Die Welle ist also gewissermaßen an beiden Enden im Gebläsegehäuse gelagert. Eine ungünstige Wärmedehnung des Tragrahmens und damit eine Verschiebung der turbinenseitigen Lagerung ist auf alle Fälle vermieden. Die Verwendung eines wannenförmigen Tragrahmens für das Abgasturbogebläse hat jedoch den \Tachteil, daß sowohl das Turbinen- als auch das Gebläsegehäuse gegen die Außenluft abgeschlossen ist. Demzufolge wird nicht nur das ungekühlte Turbinengehäuse, sondern auch das Gebläsegehäuse heiß, denn die Wärme des Turbinengehäuses teilt sich über die stehende Luftschicht zwischen Gehäuse und Tragrahmen allmählich auch dem Gebläsegehäuse mit.Finally, in another known implementation, all of these earth Disadvantages avoided in that the storage of the common shaft on the fan side in the leg isolated housing and on the turbine side of my rigid, tub-shaped Support frame is provided to which the fan side of the housing is connected, while the turbine side of the housing faces the support frame in the axial direction can expand freely. The shaft that is common to the turbine and fan wheel is stored on the turbine side in a support frame that only cools with your Fan housing is in communication. So, in a sense, the wave is on both of them Ends stored in the fan housing. An unfavorable thermal expansion of the supporting frame and thus a shift in the turbine-side bearing is avoided in any case. However, the use of a trough-shaped support frame for the exhaust gas turbo fan has the disadvantage that both the turbine and the fan housing against the outside air is completed. As a result, not only the uncooled turbine housing, but the fan housing is also hot, because the heat from the turbine housing is divided over the standing air layer between the housing and the support frame gradually also affects the fan housing with.

Um diese ungünstige Wärmebeanspruchung zu vermeiden, sind erfindungsgemäß an der Unterseite des Tragrahmens Schlitze angeordnet. Befestigt man ein derartiges Abgasturbogebläse oberhalb des Schwungrades oder eines anderen umlaufenden Teiles der Brennkraftmaschine am Maschinengestell, so wird durch die Schlitze die z. B. vom Schwungrad erzeugte Luftströmung aufgefangen und in den Tragrahmen zu den Gehäusen der Turbine und des Gebläses geleitet. Die Gehäuse werden auf diese einfache Weise wirkungsvoll kühl gehalten.In order to avoid this unfavorable thermal stress, are according to the invention arranged on the underside of the support frame slots. If you attach such a thing Exhaust gas turbo fan above the flywheel or another rotating part the internal combustion engine on the machine frame, the z. B. Air flow generated by the flywheel is captured and fed into the support frame to the housings the turbine and the fan. The enclosures are made this easy kept effectively cool.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Abgasturbogebläses nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen Abb. i einen Axialschnitt durch das Turbogebläse, Abb. 2 eine Stirnansicht des Turbogebläses in verkleinertem Maßstab.The drawing shows an embodiment of an exhaust gas turbo blower shown according to the invention, namely Fig. i show an axial section through the turbo blower, Fig. 2 is an end view of the turbo blower on a reduced scale.

Auf die Turbinenwelle i, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Turbinenlaufrad 2 aus einem Stück besteht, ist das Gebläselaufrad 3 aufgesetzt. Die gemeinsanie. Welle i und die beiden Räder a und 3 sind von einem gemeinsamen Gehäuse q. um--eben, das die Gaszuleitung 5, die Gasableitung 6, die Luftzuleitung 7 und die Luftableitung 8 enthält. Das Gehäuse q. ist ohne Kühlinantel ausgeführt und besitzt lediglich am Turbinenteil eine Wärmeisolation. Auf der Gebläseseite ist das Lager 9 für die Welle i im Gehäuse. angeordnet, welches mittels der Schrauben io am Tragrahmen ii befestigt ist. Die genaue Zentrierung des Gehäuses erfolgt durch das Paßstück ia, welches ebenfalls am Tragrahmen ii angeschraubt ist. Im Gegensatz hierzu ist das turbinenseitige Lager 13 nicht im heißen Turbinenteil des Gehäuses untergebracht, sondern ruht in einem lagerartigen Ansatz des Tragrahmens ii, welcher in Höhe der Wellenachse geteilt ist und aus einem Unterlager 14. und einem abnehmbaren Deckel 15 besteht. Der Lageransatz ist nach außen von einem zweiten Deckel 16 abgeschlossen, der das Unterlager 14 mit dem Deckel 15 verbindet. Der Tragrahmen i i, welcher halbkreisförmige oder wannenartige Gestalt hat, ist an der Brennkraftmaschine 17 befestigt. Die Lagerung der Turbinenwelle ist dadurch in weitgehendstem Maß unbeeinflußt von den hohen Temperaturen im Turbinengehäuse. Das Lager 9 im kalten Gebläsegehäuse ist als Festlager ausgebildet, während sich die Welle i nach der Turbinenseite hin in axialer Richtung frei ausdehnen kann.On the turbine shaft i, which in the illustrated embodiment consists of one piece with the turbine impeller 2, the fan impeller 3 is attached. The community. Shaft i and the two wheels a and 3 are of a common one Housing q. um - just, the gas supply line 5, the gas discharge line 6, the air supply line 7 and the air discharge 8 contains. The housing q. is designed without a cooling jacket and only has thermal insulation on the turbine part. On the fan side is the bearing 9 for the shaft i in the housing. arranged, which by means of the screws io is attached to the support frame ii. The exact centering of the housing is carried out by the adapter ia, which is also screwed to the support frame ii. In contrast for this purpose, the turbine-side bearing 13 is not in the hot turbine part of the housing housed, but rests in a bearing-like approach of the support frame ii, which is divided at the level of the shaft axis and consists of a sub-bearing 14. and a removable one Lid 15 consists. The bearing approach is closed to the outside by a second cover 16, which connects the lower bearing 14 to the cover 15. The support frame i i, which is semicircular or trough-like shape is attached to the internal combustion engine 17. Warehousing the turbine shaft is largely unaffected by the high temperatures in the turbine housing. The bearing 9 in the cold fan housing is designed as a fixed bearing, while the shaft i expand freely towards the turbine side in the axial direction can.

Zur Vereinfachung des Ein- und Ausbaues der Turbinenwelle i sowie der Laufräder und 3 ist das Gehäuse q. in der Höhe der Welle axial geteilt. Beim Ausbau wird zunächst die auf den Trabrahmen aufgesetzte obere Verschalung 25, das Gehäuseoberteil und die Deckel 16 und 15 der Lagerung vom Tragrahmen i i entfernt. Dann kann die Welle i mit den Laufrädern 2 und 3 und den Lagern 9 und 13 ohne weiteres nach oben herausgenommen -,v erden.To simplify the installation and removal of the turbine shaft i and the impellers and 3 is the housing q. axially divided at the height of the shaft. At the First of all, the upper casing 25, which is placed on the trotting frame, will be removed Upper housing part and the cover 16 and 15 of the storage from the support frame i i removed. Then the shaft i with the impellers 2 and 3 and the bearings 9 and 13 can easily removed upwards -, v erden.

Da die Abgasturbogebläse gewöhnlich über dem Schwungrad der Brennkraftmaschine angeordnet werden, weil sie an dieser Stelle so gut wie gar keinen zusätzlichen Platz erfordern, sind, wie insbesondere die Abb. 2 zeigt, erfindungsgemäß in der Unterseite des Tragrahmens i i besondere Schlitze 26 angeordnet. die so ausgebildet sind, daß sie die vom drehenden Schwungrad 27 erzeugte Luftströmung auffangen und an das Gehäuse des Abgasturbogebläses leiten. Auf diese Weise wird dauernd die im Zwischenraum zwischen dem Gehäuse .I des Abgasturbogebläses und dem Tragrahmen i i bzw. der oberen Verschalung 25 erhitzte Luft durch kühle Frischluft ersetzt.Since the exhaust gas turbo fan is usually above the flywheel of the internal combustion engine be arranged because they have next to no additional at this point Require space are, as shown in particular in Fig. 2, according to the invention in the Underside of the support frame i i special slots 26 arranged. who are so trained are that they capture the air flow generated by the rotating flywheel 27 and to the housing of the exhaust gas turbo fan. In this way, the im Space between the housing .I of the exhaust gas turbo fan and the support frame i i or the upper casing 25 replaced heated air by cool fresh air.

Claims

Claim: exhaust gas turbo fan, in particular for purging and charging internal combustion engines, in which the bearing of the common shaft on the fan side in the common housing and on the turbine side is provided in a rigid, trough-shaped support frame so that it can be freely expanded in the axial direction, characterized in that on the underside of the support frame (ii) slots (a6) are arranged which catch the air flow generated by a rotating machine part (a7) arranged below the exhaust gas turbo fan and guide it to the housing (4) of the exhaust gas turbo fan.