EP0918140A1 - Aufgeladene Brennkraftmaschine - Google Patents

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Publication number
EP0918140A1
EP0918140A1 EP97810893A EP97810893A EP0918140A1 EP 0918140 A1 EP0918140 A1 EP 0918140A1 EP 97810893 A EP97810893 A EP 97810893A EP 97810893 A EP97810893 A EP 97810893A EP 0918140 A1 EP0918140 A1 EP 0918140A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas outlet
outlet housing
compensation element
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP97810893A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Bättig
Matthias Köhler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Asea Brown Boveri Ltd, Asea Brown Boveri AB filed Critical ABB Asea Brown Boveri Ltd
Priority to EP97810893A priority Critical patent/EP0918140A1/de
Publication of EP0918140A1 publication Critical patent/EP0918140A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/30Exhaust heads, chambers, or the like
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/60Assembly methods
    • F05D2230/64Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins
    • F05D2230/642Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins using maintaining alignment while permitting differential dilatation

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine charged with at least two turbochargers, according to the preamble of claim 1.
  • turbochargers which have a downstream of the exhaust gas turbine arranged compensation element. With that the changes in length caused by temperature influences and vibrations the gas-carrying parts of the turbocharger between the latter and the internal combustion engine added so that fatigue fractures of the material largely excluded are.
  • turbochargers With two turbochargers connected to an internal combustion engine via support elements, which converts the exhaust gas flowing out in the opposite direction into a Connection element arranged between them and provided with a baffle plate If the gas outlet housing is inserted, the length changes are opposite aligned. However, this has a much greater burden on the respective Components result than is the case with only one turbocharger.
  • both turbochargers by means of one each designed as a pendulum support Compensation element supported on the internal combustion engine.
  • Pendulum supports serve as a heat-elastic support for the turbocharger, i.e. they allow their limited horizontal movement, but can change the length of the gas-carrying turbocharger components only to a certain extent.
  • the invention tries the above. To avoid disadvantages. It is based on the task an improved solution to compensate for the length changes of two interacting with an internal combustion engine and using a common one To create gas outlet housing interconnected turbocharger.
  • the compensation element on the one hand Gas outlet housing and on the other hand radially outside the exhaust gas diffuser this is attached. Due to the attachment of the compensation element on Exhaust gas diffuser, i.e. on a flow of hot exhaust gas from the internal combustion engine Component, the thermal expansion is directly at this flow-carrying Part compensates and therefore does not have an advantageous effect on the entire turbocharger out. However, because the compensation element is smaller in one area Flow velocities can be fixed by such, in the flow path arranged component inevitably arising flow losses be kept low.
  • the compensation element as a bellows or as a membrane is formed and made of steel or a heat-resistant fabric consists.
  • the bellows can be arranged both inside the gas outlet housing as well as part of the gas outlet housing.
  • the membrane is always part of the gas outlet housing.
  • FIG. 1 shows a solution of the prior art in which one is only hinted at shown and designed as a diesel engine internal combustion engine 1 purpose Charging is connected to two turbochargers 2, 2 ', which is a common Have gas outlet housing 3.
  • Each turbocharger 2, 2 ' consists of one of a common shaft 4, 4 'carried as a radial compressor Compressor 5, 5 'and an exhaust gas turbine 6, 6' designed as a radial turbine, wherein the shaft 4, 4 'is mounted in a bearing housing 7, 7'.
  • the gas outlet housing 3 is formed by means of support elements designed as angle brackets 14, 14 'attached to the internal combustion engine 1. In addition, the radial compressors 5, 5 'supported on the internal combustion engine 1 via pendulum supports 15, 15'.
  • baffle plate 16 separates the two radial turbines 6, 6 'coming hot exhaust gases 17, 17' from each other.
  • an outlet connector 18 is flanged on the gas outlet housing 3.
  • turbochargers 2, 2 ' are spaced apart in the solution according to the invention from the gas outlet housing 3 rigidly connected to the diesel engine 1.
  • the gas outlet housing 3 is also via corresponding connecting elements 21, 21 'attached to the diesel engine 1.
  • every radial turbine 6, 6 'with one between the exhaust gas diffuser 12, 12' and the gas outlet housing 3 arranged compensation element 22, 22 'equipped. Every compensation element 22, 22 'is designed as a bellows made of steel.
  • fastening elements 20, 20 ' can alternatively also on the turbine housing 8, 8 'or on the radial compressor 5, 5' and the other end instead be connected to the diesel engine 1, with a separate console.
  • the exhaust gas turbines as axial turbines and / or the compressor as Axial compressor possible (not shown).
  • Figure 3 shows a second embodiment with an essentially analog the first embodiment manufactured gas outlet housing 3, but with only one compensation element 22.
  • the latter is also made of steel Bellows trained.
  • one side is on the outside of the gas outlet housing 3 a pendulum support 27 connected to the diesel engine 1 is arranged.
  • the gas outlet housing 3 is not attached to the diesel engine 1, the exhaust gas diffuser 12 'on this side, however, with the gas outlet housing 3 is welded.
  • support struts 28 are attached, which relieve the welding connection and thus the connection of the exhaust gas diffuser Stabilize 12 'with the gas outlet housing 3.
  • the bellows 22 is at its two ends 23, 24, respectively welded with a screw flange 29, 30, which in turn with the Exhaust gas diffuser 12 or screwed to the gas outlet housing 3.
  • the pendulum support 27 is also attached to the gas outlet housing 3.
  • the exhaust gas diffusers 12, 12 ' each with a tissue compensator trained compensation element 31, 31 '.
  • the Tissue expansion joints are made of ceramic fibers, of course also other materials, such as silicate fibers, are suitable.
  • a first clamping flange 32, 32' and on the gas outlet housing 3 a second clamping flange 33, 33 'for receiving the respective tissue compensator 31, 31 'arranged (Fig. 5).
  • FIG. 6 shows a fifth exemplary embodiment, which is a gas outlet housing 3 deals in welded construction.
  • a compensation element 34, 34' designed as a steel membrane, which is simultaneously designed as a vertical part of the gas outlet housing 3.
  • the steel membrane 34, 34 'with the exhaust gas diffuser 12, 12' as well welded to the gas outlet housing 3.
  • FIG 7 Another embodiment with a cast gas outlet housing 3, and a compensation element 34 'designed as a steel membrane is shown in FIG 7 shown.
  • the steel membrane 34 ' is on one side between the turbine housing 8 'and the exhaust gas diffuser 12' and on the other hand by means of a Clamping flange 33 'attached to the gas outlet housing 3.
  • Compensation element also a suitably shaped fabric membrane are used (not shown).
  • a cast gas outlet housing is also used 3 with a compensation element designed as a fabric membrane 35 'used.
  • the fabric membrane is analogous to the previous exemplary embodiment 35 'between the turbine housing 8' and the exhaust gas diffuser 12 ' clamped.
  • the fabric membrane 33 ' is attached to the gas outlet housing 3 however, by means of a tensioning band 36 ', which has a tensioning screw 37 'is fixable (Fig. 8). This is a quick assembly of the fabric membrane 35 'guaranteed.
  • one or only one compensation element can be provided on both sides to be ordered. When using only one compensation element this must take up the changes in length of both turbochargers 2, 2 '.
  • the Deciding for one-sided or two-sided compensation depends on the Conditions in the specific application, always balancing between the necessary costs and operational security.

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Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Lösung zur Kompensation der Längenänderungen zweier mit einer Brennkraftmaschine zusammenwirkender und über ein gemeinsames Gasaustrittgehäuse miteinander verbundener Turbolader zu schaffen. Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass jeder Turbolader (2, 2'), beabstandet vom Gasaustrittgehäuse (3), starr mit der Brennkraftmaschine (1) verbunden, das Kompensationselement (22, 22', 31, 31', 34, 34', 35, 35') einerseits am Abgasdiffusor (12, 12') und andererseits am Gasaustrittgehäuse (3) befestigt sowie stromab des Diffusoraustritts (13, 13') angeordnet und entweder im Inneren des Gasaustrittgehäuses (3) oder als Teil des Gasaustrittgehäuses (3) ausgebildet ist. <IMAGE>

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine mit zumindest zwei Turboladern aufgeladene Brennkraftmaschine, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Aus dem Firmenprospekt "Turbocharging 2-cycle natural gas engine compressors" der Firma Garrett, Airesearch Industrial Division, Los Angeles, California, 1961, Nr.: SPS 38, Titelseite und S. 13, sind Turbolader bekannt, welche ein stromab der Abgasturbine angeordnetes Kompensationselement aufweisen. Damit werden die durch Temperatureinflüsse und Schwingungen entstehenden Längenänderungen der gasführenden Teile des Turboladers zwischen letzterem und der Brennkraftmaschine aufgenommen, so dass Ermüdungsbrüche des Materials weitgehend ausgeschlossen sind.
Mit dem Prospekt der Firma PEKOMP GmbH, Mönchengladbach, DE, zum Thema Gewebekompensatoren sind mehrere Materialien und Befestigungsvarianten für solche Kompensationselemente bekannt.
Bei zwei mit einer Brennkraftmaschine über Stützelemente verbundenen Turboladern, welche das in entgegengesetzter Richtung ausströmende Abgas in ein als Verbindungselement zwischen ihnen angeordnetes und mit einer Prallplatte versehenes Gasaustrittgehäuse einleiten, sind die Längenänderungen entgegengesetzt ausgerichtet. Dies hat jedoch eine wesentlich grössere Belastung der jeweiligen Bauteile zur Folge, als das bei nur einem Turbolader der Fall ist. Der naheliegende Einsatz von zwei der bereits oben beschriebenen Kompensationselemente, d.h. jeweils eines pro Turbolader, würde die Baulänge des Turboladerpaares deutlich erhöhen, was jedoch nicht erwünscht ist. Alternativ dazu sind bei der DE-A1-31 08 288 beide Turbolader mittels jeweils eines als Pendelstütze ausgebildeten Kompensationselementes an der Brennkraftmaschine abgestützt. Diese Pendelstützen dienen als wärmeelastische Haltetung für die Turbolader, d.h. sie lassen deren begrenzte horizontale Bewegung zu, können jedoch die Längenänderungen der gasführenden Turboladerbauteile nur in gewissem Umfang kompensieren. Zudem erweist es sich als nachteilig, dass die gesamte axiale Wärmedehnung zur Verdichterseite der Turbolader ausgerichtet ist. Dadurch kommt es zum sogenannten Wandern der Turbolader, was eine flexible, d.h. aufwendige Befestigung der Schmierölleitungen erfordert.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung versucht die o.g. Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lösung zur Kompensation der Längenänderungen zweier mit einer Brennkraftmaschine zusammenwirkender und über ein gemeinsames Gasaustrittgehäuse miteinander verbundener Turbolader zu schaffen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass bei einer Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, jeder Turbolader beabstandet vom Gasaustrittgehäuse der Abgasturbine mit der Brennkraftmaschine starr verbunden, das Kompensationselement einerseits am Abgasdiffusor und andererseits am Gasaustrittgehäuse befestigt sowie stromab des Diffusoraustritts angeordnet ist. Dabei ist das Kompensationselement entweder im Inneren des Gasaustrittgehäuses angeordnet oder als Teil des Gasaustrittgehäuses ausgebildet.
Aufgrund dieser Befestigung der Turbolader sowie der Anordnung der bzw. des Kompensationselemente/s ist der Diffusor im Gasaustrittgehäuse in axialer Richtung in vom jeweiligen Kompensationselement vorgegebenen Grenzen frei beweglich. Dadurch wird in axialer Richtung kein zusätzlicher Bauraum für die Kompensation von Längenänderungen der Turbolader benötigt. Die axialen Längenänderungen erfolgen in Richtung des Gasaustrittgehäuses und werden zwischen diesem und dem jeweiligen Turbolader kompensiert. Ausserdem können nunmehr auch bei zwei über ein gemeinsames Gasaustrittgehäuse miteinander verbundenen Turboladern Mittel zur Aufnahme von Längenänderungen verwendet werden, welche speziell zu diesem Zweck konstruiert wurden. Daher kann mit der erfindungsgemässen Lösung auch eine verbesserte Kompensation der auftretenden Längenänderungen erreicht werden.
Es ist besonders zweckmässig, wenn das Kompensationselement einerseits am Gasaustrittgehäuse und andererseits radial ausserhalb des Abgasdiffusors, an diesem befestigt ist. Aufgrund der Befestigung des Kompensationselementes am Abgasdiffusor, d.h. an einem vom heissen Abgas der Brennkraftmaschine durchströmten Bauteil, wird die Wärmedehnung direkt an diesem strömungsführenden Teil kompensiert und wirkt sich daher vorteilhaft nicht auf den gesamten Turbolader aus. Weil das Kompensationselement jedoch in einem Bereich geringerer Strömungsgeschwindigkeiten befestigt ist, können die durch ein solches, im Strömungspfad angeordnetes Bauteil zwangsläufig entstehenden Strömungsverluste niedrig gehalten werden.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Kompensationselement als Balg oder als Membran ausgebildet ist und aus Stahl oder aus einem wärmebeständigen Gewebe besteht. Dabei kann der Balg sowohl im Inneren des Gasaustrittgehäuses angeordnet als auch als Teil des Gasaustrittgehäuses ausgebildet sein. Demgegenüber ist die Membran stets Bestandteil des Gasaustrittgehäuses. In jedem Fall werden die Längenänderungen des Turboladers von zumindest einem relativ einfachen und daher kostengünstigen Kompensationselement aufgenommen, welches zudem keinen zusätzlichen Bauraum in axialer Richtung benötigt.
Schliesslich ist mit Vorteil nur einer von zwei über ein gemeinsames Gasaustrittgehäuse miteinander verbundenen Turbolader mit einem Kompensationselement versehen, wobei stromauf dieses Kompensationselementes, zwischen dem Gasaustrittgehäuse und der Brennkraftmaschine, eine das Gewicht des Abgasdiffusors aufnehmende Pendelstütze angeordnet ist. Dadurch ist bei nahezu analoger Funktion eine nochmalige Kostenreduktion möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand zweier an einer Brennkraftmaschine angeschlossener und über ein gemeinsames Gasaustrittgehäuse miteinander verbundener Turbolader dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1
einen Längsschnitt durch zwei miteinander verbundene Turbolader des Standes der Technik ;
Fig. 2
eine Darstellung entsprechend Fig. 1, mit den erfindungsgemäss angeordneten Kompensationselementen;
Fig. 3
einen Ausschnitt von Fig. 2, im Bereich des Gasaustrittgehäuses, in einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4
eine Darstellung entsprechend Fig. 3, in einem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 5
eine Darstellung entsprechend Fig. 2, in einem vierten Ausführungsbeispiel;
Fig. 6
eine Darstellung entsprechend Fig. 5, in einem fünften Ausführungsbeispiel;
Fig. 7
eine Darstellung der linken Hälfte des Gasaustrittgehäuses gemäss Fig. 6, in einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Fig. 8
eine Darstellung entsprechend Fig. 7, in einem nächsten Ausführungsbeispiel.
Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind von der Anlage beispielsweise die Zuführelemente, welche die komprimierte Luft vom Verdichter des Turboladers zur Brennkraftmaschine weiterleiten. Die Strömungsrichtung der Arbeitsmittel ist mit Pfeilen bezeichnet.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 zeigt eine Lösung des Standes der Technik bei der eine nur angedeutet dargestellte und als Dieselmotor ausgebildete Brennkraftmaschine 1 zwecks Aufladung mit zwei Turboladern 2, 2' verbunden ist, welche ein gemeinsames Gasaustrittgehäuse 3 aufweisen. Jeder Turbolader 2, 2' besteht aus einem von einer gemeinsamen Welle 4, 4' getragenem, als Radialverdichter ausgebildeten Verdichter 5, 5' und einer als Radialturbine ausgebildeten Abgasturbine 6, 6', wobei die Welle 4, 4' in einem Lagergehäuse 7, 7' gelagert ist. Die Radialturbinen 6, 6' bestehen aus einem an das Lagergehäuse 7, 7' anschliessenden Turbinengehäuse 8, 8' und einem auf der Welle 4, 4' sitzenden Turbinenrad 9, 9'. Am Turbinengehäuse 8, 8' ist jeweils ein Flansch 10, 10' ausgebildet, an welchem mittels einer nur gestrichelt dargestellten Schraube 11, 11' jeweils ein Abgasdiffusor 12, 12' befestigt ist. Beide Abgasdiffusoren 12, 12' weisen einen in das Gasaustrittgehäuse 3 hineinragenden Diffusoraustritt 13, 13' auf.
Das Gasaustrittgehäuse 3 ist mittels als Winkelträger ausgebildeter Stützelemente 14, 14' auf der Brennkraftmaschine 1 befestigt. Zudem sind die Radialverdichter 5, 5' über Pendelstützen 15, 15' auf der Brennkraftmaschine 1 abgestützt. Eine im Gasaustrittgehäuse 3 angeordnete Prallplatte 16 trennt die von den beiden Radialturbinen 6, 6' kommenden heissen Abgase 17, 17' voneinander. Am Gasaustrittgehäuse 3 ist ein Austrittstutzen 18 angeflanscht.
Beim Betrieb des Dieselmotors 1 gelangen dessen heisse Abgase 17, 17' durch das Turbinengehäuse 8, 8' der jeweiligen Radialturbine 6, 6', zu deren Turbinenrad 9, 9'. Das somit angetriebene Turbinenrad 9, 9' sorgt seinerseits für den Antrieb des mit ihm über die Welle 4, 4' verbundenen Radialverdichters 5, 5'. Die im Radialverdichter 5, 5' komprimierte Luft 19, 19' gelangt über nicht dargestellte Zuführleitungen zum Dieselmotor 1 und wird dort zur Aufladung, d.h. zu dessen Leistungssteigerung eingesetzt. Das von den Radialturbinen 6, 6' kommende Abgas 17, 17' strömt durch die Diffusoraustritte 13, 13' in das Gasaustrittgehäuse 3 und wird schliesslich über den Austrittstutzen 18 an die Umgebungsluft abgegeben. Infolge der heissen Abgase 17, 17' kommt es zu einer starken Erhitzung der die Radialturbinen 6, 6' umgebenden Bauteile, weshalb diese Bauteile zwangsläufig Längenänderungen erfahren. Da das Gasaustrittgehäuse über die Stützelemente 14, 14' starr mit dem Dieselmotor 1 verbunden ist, werden die Längenänderungen von den als Kompensationselemente dienenden Pendelstützen 15, 15' aufgenommen. Diese sind dazu jedoch nur bedingt in der Lage, weil sie hauptsächlich die Turbolader 2, 2' abstützen.
Demgegenüber sind die Turbolader 2, 2' bei der erfindungsgemässen Lösung beabstandet vom Gasaustrittgehäuse 3 mit dem Dieselmotor 1 starr verbunden. Dazu sind am Lagergehäuse 7, 7' entsprechende Befestigungselemente 20, 20' angeordnet (Fig. 2). Auch das Gasaustrittgehäuse 3 ist über entsprechende Verbindungselemente 21, 21' am Dieselmotor 1 befestigt. Zudem ist jede Radialturbine 6, 6' mit einem zwischen dem Abgasdiffusor 12, 12' sowie dem Gasaustrittgehäuse 3 angeordneten Kompensationselement 22, 22' ausgestattet. Jedes Kompensationselement 22, 22' ist als ein aus Stahl bestehender Balg ausgebildet. Zur Aufnahme jeweils eines der beiden Enden 23, 23', 24, 24' des Balgs 22, 22' ist aussen am Abgasdiffusor 12, 12' ein erster Schweissflansch 25, 25' und am als Schweisskonstruktion ausgeführten Gasaustrittgehäuse 3 ein zweiter Schweissflansch 26, 26' befestigt. Infolge der am Lagergehäuse 7, 7' realisierten, starren Verbindung der Turbolader 2, 2' mit dem Dieselmotor 1 einerseits und einer in axialer Richtung lediglich von der jeweiligen Konstruktion des Balges 22, 22' beschränkten, freien Beweglichkeit der Abgasdiffusoren 12, 12' im Gasaustrittgehäuse 3 andererseits, sind die beschriebenen axialen Längenänderungen der strömungsführenden Bauteile der Radialturbine 6, 6', d.h. des Turbinengehäuses 8, 8' und des Abgasdiffusors 12, 12', zum Gasaustrittgehäuse 3 ausgerichtet. Beim Betrieb der Turbolader 2, 2' werden diese Längenänderungen somit direkt vom Balg 22, 22' aufgenommen.
Natürlich können die Befestigungselemente 20, 20' alternativ auch am Turbinengehäuse 8, 8' oder am Radialverdichter 5, 5' angreifen und anderenendes, statt mit dem Dieselmotor 1, mit einer separaten Konsole verbunden sein. Ebenso ist eine Ausbildung der Abgasturbinen als Axialturbinen und/oder der Verdichter als Axialverdichter möglich (nicht dargestellt).
Die Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem im wesentlichen analog dem ersten Ausführungsbeispiel gefertigten Gasaustrittgehäuse 3, jedoch mit nur einem Kompensationselement 22. Letzeres ist ebenfalls als ein aus Stahl bestehender Balg ausgebildet. Zudem ist einseitig aussen am Gasaustrittgehäuse 3 eine mit dem Dieselmotor 1 verbundene Pendelstütze 27 angeordnet. Auf der entgegengesetzten Seite ist das Gasaustrittgehäuses 3 nicht am Dieselmotor 1 befestigt, wobei der Abgasdiffusor 12' auf dieser Seite jedoch mit dem Gasaustrittgehäuse 3 verschweisst ist. Zusätzlich sind Stützstreben 28 angebracht, welche die Schweissverbindung entlasten und damit die Verbindung des Abgasdiffusors 12' mit dem Gasaustrittgehäuse 3 stabilisieren. In diesem Fall, bei dem nur eine einseitige Kompensation der axialen Längenänderungen der strömungsführenden Bauteile beider Radialturbinen 6, 6' erfolgt, wird das Gewicht des Abgasdiffusors 12 in radialer Richtung von der Pendelstütze 27 aufgenommen und auf den Dieselmotor 1 übertragen. Zudem kompensiert die Pendelstütze 27 auch die restlichen Wärmedehnungen in axialer Richtung. Demnach kann die gewünschte Funktion bei dieser Lösung mit deutlich geringerem Aufwand realisiert werden.
Ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem gegossenen Gasaustrittgehäuse 3, mit gleichfalls nur einem aus Stahl bestehenden Balg 22 und mit einer Pendelstütze 27, ist in Figur 4 dargestellt. Der Balg 22 ist an seinen beiden Enden 23, 24 jeweils mit einem Schraubflansch 29, 30 verschweisst , welche ihrerseits mit dem Abgasdiffusor 12 bzw. mit dem Gasaustrittgehäuse 3 verschraubt sind. Die Pendelstütze 27 ist ebenfalls am Gasaustrittgehäuse 3 befestigt.
In einem vierten Ausführungsbeispiel, wiederum mit einem gegossenen Gasaustrittgehäuse 3, werden die Abgasdiffusoren 12, 12' mit jeweils einem als Gewebekompensator ausgebildeten Kompensationselement 31, 31' bestückt. Die Gewebekompensatoren bestehen aus keramischen Fasern, wobei natürlich auch andere Materialien, wie beispielsweise Silikat-Fasern, geeignet sind. Am stromabwärtigen Ende jedes Abgasdiffusors 12, 12' ist ein erster Klemmflansch 32, 32' und am Gasaustrittgehäuse 3 ein zweiter Klemmflansch 33, 33' zur Aufnahme des jeweiligen Gewebekompensators 31, 31' angeordnet (Fig. 5).
Die Figur 6 stellt ein fünftes Ausführungsbeispiel dar, bei dem es sich um ein Gasaustrittgehäuse 3 in Schweisskonstruktion handelt. An beiden Abgasdiffusoren 12, 12' greift ein als Stahlmembran ausgebildetes Kompensationselement 34, 34' an, welches gleichzeitig als vertikaler Teil des Gasaustrittgehäuses 3 ausgebildet ist. Dazu ist die Stahlmembran 34, 34' sowohl mit dem Abgasdiffusor 12, 12' als auch mit dem Gasaustrittgehäuse 3 verschweisst.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem gegossenen Gasaustrittgehäuse 3, und einem als Stahlmembran ausgebildeten Kompensationselement 34' ist in Figur 7 dargestellt. Dabei ist die Stahlmembran 34' einseitig zwischen dem Turbinengehäuse 8' und dem Abgasdiffusor 12' geklemmt und andererseits mittels eines Klemmflansches 33' am Gasaustrittgehäuse 3 befestigt. Natürlich kann als Kompensationselement auch eine entsprechend ausgeformte Gewebemembran eingesetzt werden (nicht dargestellt).
In einem nächsten Ausfühtungsbeispiel wird ebenfalls ein gegossenes Gasaustrittgehäuse 3 mit einem als Gewebemembran ausgebildeten Kompensationselement 35' verwendet. Analog des vorherigen Ausführungsbeispiels ist die Gewebemembran 35' zwischen dem Turbinengehäuse 8' und dem Abgasdiffusor 12' geklemmt. Die Befestigung der Gewebemembran 33' am Gasaustrittgehäuse 3 erfolgt jedoch mittels eines Spannbandes 36', welches über eine Spannschraube 37' fixierbar ist (Fig. 8). Auf diese Weise ist eine schnelle Montage der Gewebemembran 35' gewährleistet.
Grundsätzlich kann beidseitig jeweils ein oder nur einseitig ein Kompensationselement angeordnet werden. Bei Verwendung nur eines Kompensationselementes muss dieses die Längenänderungen beider Turbolader 2, 2' aufnehmen. Die Entscheidung für die einseitige oder die beidseitige Kompensation hängt von den Gegebenheiten im konkreten Einsatzfall ab , wobei stets eine Abwägung zwischen den erforderlichender Kosten und der Betriebssicherheit erfolgen muss.
Bezugszeichenliste
1
Brennkraftmaschine, Dieselmotor
2
Turbolader, erster
3
Gasaustrittgehäuse
4
Welle, von 2
5
Verdichter, Radialverdichter, von 2
6
Abgasturbine, Radialturbine, von 2
7
Lagergehäuse, von 2
8
Turbinengehäuse, von 6
9
Turbinenrad, von 6
10
Flansch, von 8
11
Schraube
12
Abgasdiffusor
13
Diffusoraustritt, von 12
14
Stützelement, von 3
15
Pendelstütze, von 5
16
Prallplatte
17
Abgas, Abgasstrom, von 6
18
Austrittstutzen
19
Luft
20
Befestigungselement
21
Verbindungselement
22
Kompensationselement, Balg
23
erstes Ende, von 22
24
zweites Ende, von 22
25
Schweissflansch, erster
26
Schweissflansch, zweiter
27
Pendelstütze
28
Stützstrebe
29
Schraubflansch
30
Schraubflansch
31
Kompensationselement, Gewebekompensator
32
erster Klemmflansch
33
zweiter Klemmflansch
34
Kompensationselement, Stahlmembran
35
Kompensationselement, Gewebemembran
2'
Turbolader, zweiter
4'
Welle, von 2'
5'
Verdichter, Radialverdichter, von 2'
6'
Abgasturbine, Radialturbine, von 2'
7'
Lagergehäuse, von 2'
8'
Turbinengehäuse, von 6'
9'
Turbinenrad, von 6'
10'
Flansch, von 8'
12'
Abgasdiffusor
13'
Diffusoraustritt, von 12'
14'
Stützelement, von 3'
15'
Pendelstütze, von 5'
17'
Abgas, Abgasstrom, von 6'
19'
Luft
20'
Befestigungselement
21'
Verbindungselement
22'
Kompensationselement, Balg
23'
erstes Ende, von 22'
24'
zweites Ende, von 22'
25'
Schweissflansch, erster
26'
Schweissflansch, zweiter
31'
Kompensationselement, Gewebekompensator
32'
erster Klemmflansch
33'
zweiter Klemmflansch
34'
Kompensationselement, Stahlmembran
35'
Kompensationselement, Gewebemembran
36'
Spannband
37'
Spannschraube

Claims (5)

  1. Aufgeladene Brennkraftmaschine, mit welcher zumindest zwei, jeweils einen Verdichter sowie jeweils eine Abgasturbine aufweisende Turbolader zusammenwirken, wobei jeweils zwei Abgasturbinen mit einem gemeinsamen Gasaustrittgehäuse ausgestattet sind und jeweils einen Abgasdiffusor mit einem in das Gasaustrittgehäuse hineinragenden Diffusoraustritt besitzen, und wobei zumindest einer der Turbolader mit einem Kompensationselement zur Aufnahme von Längenänderungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) jeder Turbolader (2, 2'), beabstandet vom Gasaustrittgehäuse (3), starr mit der Brennkraftmaschine (1) verbunden ist,
    b) das Kompensationselement (22, 22', 31, 31', 34, 34', 35, 35') einerseits am Abgasdiffusor (12, 12') und andererseits am Gasaustrittgehäuse (3) befestigt ist,
    c) das Kompensationselement (22, 22', 31, 31', 34, 34', 35, 35') stromab des Diffusoraustritts (13, 13') angeordnet und entweder im Inneren des Gasaustrittgehäuses (3) oder als Teil des Gasaustrittgehäuses (3) ausgebildet ist.
  2. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (22, 22', 31, 31', 34, 34', 35, 35') radial ausserhalb des Abgasdiffusors (12, 12') an diesem befestigt ist.
  3. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (22, 22', 31, 31', 34, 34', 35, 35') als Balg oder als Membran ausgebildet ist.
  4. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (22, 22', 31, 31', 34, 34', 35, 35') aus Stahl oder aus einem wärmebeständigen Gewebe besteht.
  5. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nur einer von zwei über ein gemeinsames Gasaustrittgehäuse (3) miteinander verbundenen Turbolader (2, 2') mit einem Kompensationselement (22, 31, 34, 35) versehen ist und stromauf dieses Kompensationselementes (22, 31, 34, 35), zwischen dem Gasaustrittgehäuse (3) und der Brennkraftmaschine (1), eine Pendelstütze (27) angeordnet ist.
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