DK141211B - Totrins udstødsgasturboladeraggregat. - Google Patents

Description

1A1211 2 ket og om muligt at reducere det specifikke brændstofforbrug.

Udstødsgasturboladere med flertrinskompressorer og turbiner har allerede længe været kendt. Således var f.eks. de første udstødsgasturboladere forsynede med en totrinscentrifugalkompressor med bagud krumme skovle. Det ønskede trykforhold kunne herved opnås med en god virkningsgrad (BBC Mitteilungen, bind 52, nr. 3, marts 1965).

Endvidere kendes totrins udstødsgasturboladere, ved hvilke de to turboladere for at undgå lange gasveje mellem højtryksturbinen og lavtryksturbinen er anbragte koaksialt med hinanden. Anvendelsen af aksialturbiner muliggør på enkel måde variering af opdelingen af trykfaldet mellem et højtrykstrin og et lavtrykstrin ved efter hinanden koblede turboladere, d.v.s. ved anlæg med to turboladere, hvoraf den ene arbejder som højtrykstrin og den anden som lavtrykstrin. Den af motoren betjente højtryksturbine driver her lavtrykskompressoren, som indsuger ladeluften, medens højtrykskompressoren, som betjener motoren, drives af den i tilslutning til højtryksturbinen gennemstrømmede lavtryksturbine. Ved et anlæg af denne art, der kendes fra beskrivelsen til britisk patent nr. l.o92.113, er der mellem højtryksturbinen og lavtryksturbinen anbragt ledeorganer til afbøjning af udstødsgasstrømmen, således at begge turbiner bevæges i samme retning.

Ved en anden udformning af en totrins udstødsgasturbolader, der kendes fra tysk fremlæggelsesskrift nr. 2.233.97ο, er højtrykstrinnets turbine og kompressor og lavtrykstrinnets turbine og kompressor anbragte på hver sin aksel, og udstødsgasafgangen for højtryksudstødsgasturboladerens turbine indmunder uden mellemliggende afbøjningsorgan umiddelbart i udstødsgastilgangen for lavtryksudstødsgasturboladerens i modsat retning roterende turbine.

' Disse kendte totrins udstødsgasturboladere er behæftede med den ulempe, at de kræver megen plads og har en stor vægt og er vanskelige at placere på en sådan måde, at deres tyngdepunkt ligger fordelagtigt i forhold til den motor, på hvilken det pågældende anlæg skal maiteres.

Formålet med den foreliggende opfindelse er derfor at tilvejebringe et totrins udstødsgasturboladeraggregat, ved hvilket der opnås korte strømningsveje mellem højtrykstrinnets gasafgangshus og lavtrykstrinnets gastilgangshus, og ved hvilket nødvendigheden af sådanne for-

bindelsesledninger og varmeudvidelseskompensatorer, som ved kendte to- J

trins turboladere med separate huse hidtil har været påkrævet mellem de | enkelte huse til forbindelse af udstødsgastilgangene og udstødsgasaf- gangene samt lufttilgangene og luftafgangene, er elimineret, således at i r ...... i _ 141211 3 der herved opnås en pladsbesparende konstruktion.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at alle udstødsgastilgange og udstødsgasafgange er anbragte i et eneste fælles hus, der er indrettet til at skille ad i flere husdele, og at højtrykstrin-kets og lavtrykstrinnets to turbineaksler er anbragte akseparallelt forskudt for hinanden. Ved anvendelsen af et fælles hus til en to- | trinsturbolader og med et højtrykstrin og et lavtrykstrin opnås i modsætning til de kendte konstruktioner en kompakt og pladsbesparende l konstruktion, og som følge af,at husdelene, fastgørelsesorganer osv.

! kan udføres med mindre dimensioner, opnås en betydelig reduktion af vægten. Endvidere opnås takket være de mindre dimensioner, at ladegruppen selv under snævre pladsforhold kan placeres på en sådan måde på motoren, at der fås en fordelagtig beliggenhed af ladegruppens tyngdepunkt på motoren. Samtidig opnås foruden overflødiggørelsen af sådanne ekstra udstødsgasledninger, som ved de kendte konstruktioner skal føres fra motorens udstødssystem til de to ladetrin og fastgøres på motoren, at den forholdsvis korte eneste udstødsgasledning giver væsentligt bedre trykforhold for højtrykstrinnets turbine.

I en fordelagtig udførelsesform for udstødsgasturboladeraggre-gatet ifølge opfindelsen er dette udformet på en sådan måde, at det fælles hus kan adskilles i en første og en anden husdel ved deling mellem højtrykstrinnets udstødsgastilgang og udstødsgasafgang samt mellem lavtrykstrinnets udstødsgastilgang og udstødsgasafgang i planer, der er vinkelrette på aggregatets længdeakseretning, og at alle udstødsgastilgange og udstødsgasafgange, som er integrerende dele af det fælles hus, er anbragte på en sådan måde, at højtrykstrinnets udstødsgastilgang og lavtrykstrinnets udstødsgasafgang befinder sig i den første husdel, og højtrykstrinnets udstødsgasafgang og lavtrykstrinnets udstødsgastilgang befinder sig i den anden husdel. Ved delingen af det fælles hus vinkelret på turboladerens aksialretning og den deraf følgende placering af den til højtrykstrinnet førende udstødsgastilgang og den fra lavtrykstrinnet førende udstødsgasafgang samt højtrykstrinnets til lavtrykstrinnet førende udstødsgasafgang i hver sin husdel fås en særlig fordelagtig kort føring af udstødsgassen, idet højtrykstrinnets udstødsgasafgang indmunder direkte i lavtrykstrinnets udstødsgastilgang, hvorved tryktab elimineres, og hvilket iøvrigt bidrager yderligere til en kompakt udformet konstruktion af hele anlægget. Ved denne udførelsesform· opnås endvidere, at huset nemt kan adskilles, og turbinedele demonteres ved eventuel reparation eller eftersyn, hvilket er en stor fordel, idet man sædvanligvis ved en kompakt konstruktion må acceptere større vanskeligheder ved en sådan adskillelse og demontering.

4 141211

En videreudformning af udstødsgasturboladeraggregatet ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at den første husdel kan deles i to dele, hvoraf den første del indeholder højtrykstrinnets udstødsgastilgang, og den anden del indeholder lavtrykstrinnets udstødsgasafgang.

Ved denne todelte udformning af den første husdel, hvor den første del indeholder højtrykstrinnets udstødsgastilgang, og den anden del indeholder lavtrykstrinnets udstødsgasafgang, opnås den yderligere fordel, at montering og demontering af aggregatet også nemt kan gennemføres i sådanne tilfælde,hvor konstruktionsmæssige og pladsmæssige forhold. ellers ville vanskeliggøre eller endog umuliggøre en sådan montering eller demontering. Endvidere er det ved samtlige udførelsesformer for udstødsgasturboladeren ifølge opfindelsen særlig fordelagtigt, at utætheder elimineres på grund af de korte forbindelsesledninger, og fordi der ikke kræves bøjelige rørforbindålser. Herudover opnås, at de to husdele kan drejes i omkredsretningen i forhold til hinanden, således at tilgangs- og afgangsåbningerne kan tilpasses efter de på monteringsstedet rådende forhold, hvilket er en fordel, f.eks. i skibes maskinrum.

På tegningen er udførelsesformer for opfindelsen skematisk anskueliggjorte. På tegningen viser:

Fig. 1 et tværsnit gennem en totrins udstødsgasturbolader med et fælles hus for højtrykstrinets udstødsgasafgang og lavtryk trinets udstødsgastilgang, fig. 2 et tværsnit gennem en totrins udstødsgasturbolader med et fælles hus for højtryks- og lavtrykstrinet, og fig. 3 et tværsnit gennem en totrins udstødsgasturbolader med et opdelt hus for højtrykstrinets udstødsgastilgang og lavtrykstrinets udstødsgasåfgang.

I fig. 1-3 er identiske dele betegnede med ens henvisningstal.

I fig. 1 er en turboladeraksel af en udstødsgasturboladers højtrykstrin betegnet med 1, og på den ene akselende er anbragt et turbine hjul 2 og på den modsatte akselende en kompressor 3. En aksel 4 af et lavtrykstrin i udstødsgasturboladeren er anbragt akseparallelt med akslen 1 på en sådan måde, at et på akslen 4 siddende turbinehjul 5 i lavtrykstrinnet er forskudt til siden for højtrykstrinnets turbinehjul 2.

På den modsatte ende af akslen 4 er anbragt en lavtrykskompressor j 6. Akslen 1 med højtrykstrinnets turbinehjul 2 samt akslen 4 med |

lavtrykstrinnets turbinehjul 5 er lejrede i et i en første (7) og I

en anden (71) husdel opdelt hus, hvis første del 7 har en højtryks- I

5 141211 \ ; udstødsgastilgang 8 og en lavtryksudstødsgasafgang 9, medens husets , anden del 7', der ved hjælp af flangeforbindelser er stift forbun- | det med den første del 7, har en udstødsgasafgang 10 for højtryks trinet og en udstødsgastilgang 11 for lavtrykstrinet. Lavtrykskompressoren 6 har en luftindsugning 12, gennem hvilken frisk luft indsuges og derefter forkomprimeres i lavtrykskompressoren 6 og gennem en rørledning 13 over en ladeluftkøler 14 tilføres højtrykskompressoren 3. Derfra føres den stærkere komprimerede luft over en ladeluftafgang 15 til den ikke-viste motor.

I fig. 2 ses ligeledes i tværsnit en totrins udstødsgasturbolader, ved hvilken der imidlertid i stedet for det i fig. 1 viste flerdelte hus 7, 7' er anbragt et for turboladerens højtrykstrin og lavtrykstrin fælles hus 16. Dette fælles hus 16 omgiver både højtryksdelens udstødsgas tilgang 8, højtryksdelens udstødsgasafgang 10, lavtryksdelens udstødsga tilgang 11 og lavtryksdelens udstødsgasafgang 9. Akslen 1 med højtryks trinets turbinehjul 2 og kompressor 3 samt akslen 4 med lavtrykstrinets turbinehjul 5 og kompressor 6, luftindsugningen 12 samt føringen af ladeluften gennem rørledningen 13 og ladeluftkøleren 14 til højtrykstrinets kompressor 3 og ladeluftafgangen 15 fra højtrykstrinet er indrettet på samme måde, som beskrevet i fig. 1.

Som vist i fiq. 3 er den venstre del af det i fiq. 1 viste fler-delte hus 1,1' opdelt endnu enqanq, således at højtryksudstødsgastil-qanqen 8 oq lavtrvksudstødsqasafqanqen 9 hver har en separat husdel 17 for udstødsgasturboladerens højtryksdel og en separat husdel 18 for udstøds gasturboladerens lavtryksdel, hvilke to husdele både er forbundne med hinanden ved hjælp af flanger 19 og med den husdel, der danner en fælle husdel for højtrykstrinets udstødsgasafgang 10 og lavtrykstrinets udstødsgastilgang 11. Naturligvis kan enhver kendt art af forbindelseselementer anvendes. Også ved denne udførelsesform er lejringen og anbringelsen af akslen 1 med højtrykstrinets turbinehjul 2 og kompressor 3, af akslen 4 med lavtrykstrinets turbinehjul 5 og kompressoren 6, af luftindsugningen 12 og føringen af ladeluft gennem rørledningen 13 og ladeluftkøleren 14 og ladeluftafgangen 15 løst på samme måde, som ved udførelsesformerne ifølge fig. 1 og 2.

I samtliqe viste udførelsesformer er både højtrykstrinets aksel 1 oq lavtrykstrinets aksel 4 lejret i lejer, der er anbragte på ydersiden af turboladerhuset og således ikke direkte udsættes for den varme udstødsgasstrøm og derfor også er nemt tilgængelige.

Husdelen 7' kunne også udformes på en sådan måde, at højtrykstrinets udstødsgasafgang 10 og lavtrykstrinets udstødsgastilgang 11

Claims (3)

141211 6 Patentkrav.

1. Totrins udstødsgasturboladeraggregat til forbrændingsmotorer bestående af i det mindste to turboladere, der hver udgøres af en kompressor og en udstødsgasturbine, og hvoraf den ene turbolader er udformet som højtrykstrin, og den anden som lavtrykstrin, og hvor lavtrykstrinnets kompressor i luftens strømningsretning er anbragt før højtrykstrinnets kompressor, medens lavtryksudstødsgasturbinen i udstødsgassens strømningsretning er anbragt efter højtryksudstødsgasturbinen, kendetegnet ved, at alle udstødsgastilgange og udstødsgasafgange (8,11,9,10) er anbragte i et eneste fælles hus (7,71,17,18,71; 16), som er indrettet til at skille ad i flere husdele, og at højtrykstrinnets og lavtrykstrinnets to turbineaksler (1,4) er anbragte akseparallelt forskudt for hinanden.

2. Totrins udstødsgasturboladeraggregat ifølge krav 1, k e n-detegnet ved, at det fælles hus kan adskilles i en første og en anden husdel (7,7') ved deling mellem højtrykstrinnets udstødsgastilgang (8) og udstødsgasafgang (10) samt mellem lavtrykstrinnets udstødsgastilgang (11) og udstødsgasafgang (9) i planer, der er vinkelrette på aggregatets længdeakseretning, og at alle udstødsgastilgange (8,11) og udstødsgasafgange (9,10), som er integrerende dele af det fælles hus, er anbragte på en sådan måde, at højtrykstrinnets udstødsgastilgang (8) og lavtrykstrinnets udstødsgasafgang (9) befinder sig i den første husdel (7), og højtrykstrinnets udstødsgasafgang (10) og lavtrykstrinnets udstødsgastilgang (11) befinder sig i den anden husdel (7').

3. Totrins udstødsgasturboladeraggregat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at den første husdel (7) kan deles i to dele (17,18), hvoraf den første del (17) indeholder højtrykstrinnets udstødsgastilgang (8), og den anden del (18) indeholder lavtrykstrin-nets udstødsgasafgang (9) . Fremdragne publikationer: Tysk offentliggørelsesskrift nr. 2027223. J