DE876623C

DE876623C - Exhaust gas turbochargers for internal combustion engines, in particular for motor vehicles

Info

Publication number: DE876623C
Application number: DEP24171A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Plage
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-12-09
Filing date: 1948-12-09
Publication date: 1953-05-15

Description

Abgasturbolader für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Kraftfahrzeuge Besonders kleine Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge mit i bis 2,51 Zylinderinhalt sind oft beim Fahren überbelastet und zwingen den Fahrer, häufig zu kuppeln und zu schalten. Das Verhältnis Gewicht zu Leistung ist ungünstig; auch andere Umstände, z. B. der Betrieb mit Gasgenerato-ranlagen, führen zu stark verminderten Zugleistungen.Exhaust gas turbochargers for internal combustion engines, in particular for motor vehicles Particularly small internal combustion engines for motor vehicles with a cylinder capacity of 1 to 2.51 are often overloaded while driving and force the driver to clutch and frequently to switch. The weight-to-power ratio is unfavorable; also other circumstances, z. B. Operation with gas generator systems, lead to greatly reduced traction.

Die Benutzung eines durch die bisher nutzlos austretenden Abgase betriebenen Aufladers bringt eine wirksame Abhilfe, da er je nach dem vorhandenen Auspuffdruck eine Leistungssteigerung von 2o bis 5o% und eine Steigerung des Drehmoments von 1o bis 20% bewirkt und bei mit einem Generator betriebenen Motoren etwa die alte Leistung des Motors mit Benzinbetrieb wiederherstellt. In der Technik sind Auflader bekannt, die mit der von Abgas betriebenen Turbine teilweise in Luft zur Abkühlung der Schaufeln laufen. Weiter ist auch bekannt die Benutzung des Antriebsturbinenrades zur Ausbildung eines ringförmigen axialen Kühlgebläses für die Schaufeln. Auch hohle Durchbrechungen in den Schaufeln zwecks Kühlung sind bekannt.The use of an operated by the previously useless exhaust gases Supercharger is an effective remedy as it depends on the existing exhaust pressure an increase in performance of 2o to 5o% and an increase in torque of 1o to 20% and about the same for motors operated by a generator Restores the performance of the petrol engine. In technology are superchargers known that with the turbine operated by exhaust gas partially in air for cooling the shovels are running. The use of the drive turbine wheel is also known to form an annular axial cooling fan for the blades. Also hollow Openings in the blades for the purpose of cooling are known.

Die Erfindung besteht in der Hintereinanderschaltung eines so angetriebenen axialen Schaufelrades mit einem Radiallader auf einer Welle, um zu erreichen, daß die rasch steigende und dann plötzlich abfallende Wirkungsgradkurve des axialen Gebläses, durch die langsamer, aber bei hohen Drehzahlen stetig steigende Wirkungsgradkurve des radialen Gebläses abgelöst wird. Dadurch wird auch bei mäßigem Auspuffgasdruck eine wirksame Aufladung gesichert.The invention consists in the series connection of one driven in this way axial impeller with a radial loader on a shaft in order to achieve that the rapidly rising and then suddenly falling efficiency curve of the axial Fan, due to the slower but steadily increasing efficiency curve at high speeds of the radial fan is replaced. Through this becomes even with moderate Exhaust gas pressure ensures effective charging.

Das ganze Gehäuse bildet also ein Zweistufengebläse mit einer besonderen Charakteristik einer jeden Stufe, um für geringere und mittlere Auspuffgasdrücke eine gute Aufladung zu gewährleisten, bei hohen Drücken aber die Aufladung in für die Bauelemente eines Gebrauchsmotors tragbaren Grenzen zu halten.So the whole housing forms a two-stage fan with a special one Characteristic of each stage in order for lower and medium exhaust gas pressures to ensure a good charge, but at high pressures the charge in for to keep the components of a utility engine within acceptable limits.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Auflader aus Druck- und Stanzteilen nach Art von Tellern aufgebaut, um aus diesen Massenartikeln ohne teure Bearbeitung den Auflader herzustellen.In a further embodiment of the invention, the supercharger is made of pressure and punched parts built like plates to get out of these mass-produced articles without expensive machining to manufacture the charger.

Schließlich besteht die Erfindung noch in folgendem: Der Aufbau des Laders erfordert besondere Berücksichtigung hinsichtlich der Antriebsturbinenschaufeln, sowohl kühlungsmäßig wie gewichtsmäßig.Finally, the invention consists in the following: The structure of the Loader requires special consideration regarding the drive turbine blades, both in terms of cooling and weight.

In, Abb. i ist der Abgasturbolader dargestellt. Es bedeutet i8 den Turbinenläufer, der als Axialverdichterbeschaufelung i ausgebildet ist. Mit 2 ist das Antriebsturbinengehäuse mit Wellenlager bezeichnet, während 3 die Radialladergehäuseschalen, 4 die Welle für die Axialverdichter- und Turbinenbeschaufelung sowie für das Radialgebläse, 5. die Antriebsturbinenschaufelung und 6 den Läufer des Radialladers bedeuten.The exhaust gas turbocharger is shown in, Fig. I. It means i8 den Turbine rotor, which is designed as axial compressor blades i. With 2 is the drive turbine housing with shaft bearings, while 3 the radial loader housing shells, 4 the shaft for the axial compressor and turbine blading as well as for the radial fan, 5. the drive turbine blades and 6 mean the rotor of the radial loader.

Die von der Abgasturbinenbeschaufelung 5 angetriebene Gebläsewelle 4 trägt sowohl ein axiales Gebläse i wie ein radiales Gebläse 3 mit Läufer 6, wobei das axiale Gebläse i das Ansaugen und Vorkomprimieren der bei 7 eintretenden Luft besorgt und diese dem radialen Gebläse 3, 6 durch einen Trichter 8 zudrückt. Das radiale Gebläse 6 steigert diesen Druck und schleudert die endverdichtete Luft über die Ladeluftleitung 9 in die Ansaugleitung der Brennkraftmaschine.The fan shaft driven by the exhaust gas turbine blading 5 4 carries both an axial fan i and a radial fan 3 with rotor 6, wherein the axial fan i the suction and pre-compression of the air entering at 7 concerned and this presses the radial fan 3, 6 through a funnel 8. That radial fan 6 increases this pressure and throws the finally compressed air over the charge air line 9 into the intake line of the internal combustion engine.

In Abb. 2 a und 2 b ist dargestellt, wie die Turbinenschaufeln 5 zur Sicherung der Kühlung aus zwei gedrückten Blechteilen io und ii bestehen, mit Kurven verschiedener Radien, oder wie Abb. 4 zeigt, aus einem Blechstreifen 12 mit Baranhängendem Fußlappen 13, der profilmäßig gebogen ist, so daß zwischen Druck- und Saugseite ein Hohlraum 14 entsteht, durch den aus Löchern 15 im Schaufelfuß die Randwirbel der angesaugten Frischluft eintreten, den Schaufelhohlraum 14 durchströmen und durch die Löcher 16 in den Abgaskanal 17 (Abb. i) eintreten, .in den bei 22 das Abgas eintritt und den es bei ig verläßt. Abb. 3 zeigt einen, Teil der abgewickelten. Turbinenbeschaufelung 5 mit den Schaufelhälften io und ii, die den Schaufelhohlraum 14 begrenzen.In Fig. 2 a and 2 b it is shown how the turbine blades 5 for Securing the cooling consist of two pressed sheet metal parts io and ii, with curves different radii, or as Fig. 4 shows, from a sheet metal strip 12 with a bar attachment Foot flap 13, which is curved in profile, so that between the pressure and suction side a cavity 14 is created through which the edge vortices from holes 15 in the blade root the sucked-in fresh air enter, flow through the blade cavity 14 and through the holes 16 in the exhaust duct 17 (Fig. i) enter, in which at 22 the exhaust gas enters and leaves it at ig. Fig. 3 shows a part of the unwound. Turbine blading 5 with the blade halves io and ii, which form the blade cavity 14 limit.

Abb. 5 a und 5 b zeigen die gestanzten und gedrückten Einzelteile 2o in Ansicht und Querschnitt, aus denen das Gehäuse 2 für den Turbinen- und Axialverdichterteil 5, i aufgebaut ist.Fig. 5 a and 5 b show the stamped and pressed individual parts 2o in view and cross section, from which the housing 2 for the turbine and axial compressor part 5, i is constructed.

In Abb. 6 a und 6 b sind die Gehäusehälften 2 i für den Radialverdichterteil 3, 6 dargestellt, während in Abb. 7 a und 7 b die als Axialverdichterbeschaufelung i ausgebildete Turbinenläuferscheibe 18 in Querschnitt und Ansicht dargestellt ist.In Fig. 6 a and 6 b, the housing halves 2 i for the radial compressor part 3, 6, while in Fig. 7 a and 7 b the axial compressor blades i formed turbine rotor disk 18 is shown in cross section and view.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Two-stage exhaust gas turbocharger for internal combustion engines, in particular for motor vehicles, in which the spokes of the exhaust gas turbine rotor are designed as axial compressor blades, characterized in that a radial compressor (3, 6) is connected as the second stage behind the axial compressor part (i) of the turbine rotor (18) The rotor (6) is arranged on the shaft (4) which is driven by the exhaust gas turbine blading (5) through the intermediary of the axial compressor part (i).

2. Two-stage exhaust gas turbocharger according to claim i, characterized in that that the turbine blades (5) either by means of two bent sheet metal shells (i o, i i) with-different radii of curvature or by means of a curved sheet (12) with attached foot tab (13) are designed as a hollow blade, the blade cavity (14) through an opening (15) with the compression chamber of the axial compressor part (i) and is connected to the exhaust gas duct (17) through an opening (16).

3. Two-stage Exhaust gas turbocharger according to Claims 1 and 2, characterized in that the housing (2) of the axial compressor part (i) and the turbine (5, i8) as well as the radial compressor housing (3) consist of stamped and pressed sheet metal parts (2o, 21). Referred publications: Swiss Patent No. 215 484; British Patent No. 347206; Eyermann and Schulz, Die Gasturbinen, Berlin igi7, p.22i.