DE968342C

DE968342C - Abgasturbine

Info

Publication number: DE968342C
Application number: DED19749D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Bruno Eckert; Dr-Ing Heinrich Kuehl
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1955-02-10
Filing date: 1955-02-10
Publication date: 1958-02-06
Also published as: GB825286A

Description

Abgasturbine Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasturbine für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen, bei der die Gaszuführung zum Laufrad in mehrere einzelnen Zylindern oder Zylindergruppen zugeordnete Räume aufgeteilt ist, bei der 'nach dem Laufrad mindestens so viel Diffusoren angeordnet sind, wie .Gaszuführungsräume vorhanden sind, und bei der die Diffusoren infolge Versetzung ihrer Trennwände in Umfangsdrehrichtung gegenüber den Trennwänden der Zuführungsräume um einen etwa dem Strömungsweg der Gasteilchen durch die Beschaufelung entsprechenden Betrag jeweils nicht von verschiedenen Gaszuführungsräumen beliefert werden. Es ist eine derartige Abgasturbine bekannt, bei der wenigen Gaszuführungsräumen eine größere Anzahl von Diffusorräumen gegenübersteht. Demgegenüber wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß von der jeweils aus einem einzelnen Gaszuführungsraum austretenden Gasmenge nur derjenige Teil., und zwar zur Gänze jeweils in einem einzigen Hauptdiffusor aufgenommen wird, der außerhalb der Strömungszone liegt, die von den jeweiligen, von dem dem benachbarten Gaszuführungsraum zugeordneten Nachbarhauptdiffusor herrührenden Störungen beeinflußt wird. Gegenüber der bekannten Abgasturbine kommt die erfindungsgemäße Anlage mit einer Mindestzahl an Wänden aus, was eine entsprechende Verringerung der Strömungsreibungsverluste und der Verluste durch Ablösungserscheinungen zur Folge hat. Durch die Abtrennung der gestörten Stromgebiete wird eine weitere Verbesserung der Umsetzung der kinetischen Energie in Druckenergie im Diffusor erzielt. Dies hängt damit zusammen, daß sich bei Störungen in den Randgebieten eines Diffusorraumes Rückströmungserscheinungen zeigen, wobei dann ein Rückgewinn nur derjenigen Strömungsenergie möglich ist, die der jeweils kleinsten örtlichen Austrittsgeschwindigkeit entspricht.
Im einzelnen wird vorgeschlagen, daß außer den Hauptdiffusoren jeweils im Übergangsgebiet zwischen diesen Hauptdiffusoren ein oder mehrere Übergangsdiffusoren angeordnet sind, wobei die einzelnen Diffusoren in an sich bekannter Weise durch Aufteilung eines ringförmigen Diffusorraumes mit Hilfe von im wesentlichen radial.verlaufenden Trennwänden gebildet werden können. Konstruktiv wird ferner vorgeschlagen, daß diese Trennwände als Träger der Lagerung der Turbinenwelle dienen.
Weiterhin besteht die praktisch sehr bedeutsame Möglichkeit, die Träger der Lagerung durch die gegebenenfalls mit einem stromlinienförmigen Profiil versehenen Trennwände hindurchzuführen, durch die außerdem Hiltsbetriebsmittel für die Turbinenwellenl@agerung, wie z. B. Schmieröl, Sperrllu.ft oder Kühlwasser, hindurchgeleitet werden können.
In der Zeichnung zeigen die Fig. i bis 4 Anordnung und Aufbau eines Ausführungsbeispiels der Erfindung grundsätzlich, während die Fig. 5 bis 8 Einzelheiten der Erfindung erkennen lassen. Es zeigt Fig. i die Seitenansicht einer io-Zylinder-Reihenbrennkraftmaschine, Fig.2 die Queransicht derselben Maschine auf der Abgasladerseite, Fig. 3 einen Schnitt durch die Abgasturbine im Prinzip, Fig. 4. die abgewickelten Gaszuführungs- und Diffusorsegmente im Prinzip, Fig. 5 einen Längsschnitt der Abgasturbine mit Einzelheiten, " Fig.6 einem. Querschnitt durch den Diffusor nach Schnitt VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 -einen Querschnitt durch den Zuführungsteil nach Schnitt VII-VII der Fig. 5 und Fig.8 .einen Schnitt durch eine stromlinienförmige Diffuser-Trennwand einer der in Fig.5 bis 7 dargestellten Turbine ähnlichen Turbine, bei der die Lagerträger durch die Trennwand hindurchgeführt sind.
Bei der dargestellten Brennkraftmaschine werden die Abgasleitungen von je drei, zwei, zwei und drei Zylindern zusammengefaßt der Abgasturbine io zugeführt. Die Zuordnung auf einzelne Segmente des Leitapparates, der Beschaufelung und des Diffusorringes ist durch die Ziffern I bis IV angedeutet. Außer der Abgasturbine io mit dem Leitapparat i t und dem Laufrad 12 ist in Fig. 2 ein Lader 13 angedeutet, dessen Laufrad auf der Turbinenwelle 14 angebracht ist. Der riiugförmige Diffusorraum 15 ist durch Trennwände 16, 17, 18 und ig unterteilt, welche Trennwänden 2o, 21, 22 und 23 auf der Gaszuführungsseite entsprechen (Fig.4). Dabei sind diese Trennwände gegeneinander in Umfangsdrehrichtung der Turbine versetzt. Auch sind die einzelnen Segmente I, II,. III und IV entsprechend der Anzahl der ihnen zugeordneten. Zylinder verschieden groß.
Wie Fig. 6 zeigt, sind an den Übergangsstellen zwischen den einzelnen Hauptdiffusoren I, II, III und IV Übergangsdiffusoren 24 angeordnet. Einzelne Trennwände sind als Rippen 25 ausgebildet, durch die der Lagerkörper 26 getragen wird. Die Rippen werden teilweise zur Leitung von Schmieröl (Kanäle 27 und 28) benutzt.
Bei der Anordnung nach Fig. 8 haben die Trennwände 25 zwischen den einzelnen Diffusoren stromlinienförmiges Profil. Durch eine Aussparung sind die Träger 29 für den Lagerkörper 26 hindurchgeführt. Auf diese Weise werden die Träger für das Lager nicht so sehr durch die heißen Abgase erwärmt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Abgasturbine für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen, bei der die Gaszuführung zum Laufrad in mehrere, einzelnen Zylindern oder Zylindergruppen zugeordnete Räume aufgeteilt ist, bei der nach dem Laufrad mindestens so viel Diffusoren angeordnet sind, wie Gaszuführungsräume vorhanden sind, und bei der die Diffusoren infolge Versetzung ihrer Trennwände in Umfangsdrehrichtung gegenüber den Trennwänden der Zuführungsräume um einen etwa dem Strömungsweg der Gasteilchen durch die Beschaufelung entsprechenden Betrag jeweils nicht von verschiedenen Gaszuführungsräumen beliefert werden, dadurch gekennzeichnet, daß von der jeweils aus einem einzelnen Gaszuführungsraum austretenden Gasmenge nur derjenige Teil, und zwar zur Gänze jeweils in einem einzigen Hauptdiffusor aufgenommen wird, der außerhalb der Strömungszone liegt, die von den jeweiligen, von dem dem benachbarten Gaszuführungsraum zugeordneten Nachbarhauptdiffusor herrührenden Störungen beeinflußt wird.
2. Abgasturbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß außer den Hauptdiffusoren jeweils im Übergangsgebiet zwischen diesen Hauptdiffusoren ein oder mehrere übergangsdiffusoren angeordnet sind.
3. Abgasturbine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Diffusoren in an sich bekannter Weise durch Aufteilung eines ringförmigen Diffusorraumes mit Hilfe von im wesentlich radial verlaufenden Trennwänden gebildet werden.
4. Abgasturbine nach Anspruch r bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände als Träger der Lagerung der Turbinenwelle dienen.
5. Abgasturbine nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die gegebenenfalls mit einem Stromlinienprofil versehenen Trennwände die Träger der Lagerung hindurchgeführt werden. 6. Abgasturbine nach" Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Trennwände Hilfsbetriebsmittel für die Turbinenwellenlagerung, wie Schmieröl, Sperrluft, Kühlwasser hindurchgeleitet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 897 634; deutsche Patentanmeldung p 53796 I a/46 f D (946 936) ; britische Patentschrift Nr. 709 211; »Congres international des Moteurs ä combustion interne, Cölloque de Milan, Avril 1953, Groupe II/r « Abhandlung von C a s c i und S c i r o c c o : »Essais sur 1'emploi des huiles Lourdes Jans un moteur Diesel-Tosi ä 4 temps suralimente par turbocompresseur«, S.
6, Fig. 4; S t o 1 o 1 a : »Dampf- und Gasturbinen«, Springer-Verlag, Berlin, 1922, S.440.