EP1398463A1 - Leitgitter variabler Geometrie und Turbolader mit einem solchen Leitgitter - Google Patents

Leitgitter variabler Geometrie und Turbolader mit einem solchen Leitgitter Download PDF

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EP1398463A1
EP1398463A1 EP02020412A EP02020412A EP1398463A1 EP 1398463 A1 EP1398463 A1 EP 1398463A1 EP 02020412 A EP02020412 A EP 02020412A EP 02020412 A EP02020412 A EP 02020412A EP 1398463 A1 EP1398463 A1 EP 1398463A1
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EP
European Patent Office
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sleeve
central
turbine housing
ring
outlet
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EP02020412A
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Ralf Böning
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BorgWarner Inc
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BorgWarner Inc
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/165—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for radial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially parallel to the rotor centre line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers

Definitions

  • the present invention relates to a variable geometry baffle, in particular for a turbine housing with central outlet, with one around a central outlet Axis arranged around wreath of vanes, which in turn each around a Swivel axis are pivotable around a blade bearing ring for storing the Blades around the central axis and an adjusting ring relative to the blade bearing ring is pivotable about the central axis and with the blades for adjusting whose angular position is connected in each case about their pivot axes.
  • Compounds of this The latter type have become known in a variety of ways and can from Radially mounted around the central axis of pivoting shafts for the blades Be formed levers, of interlocking tooth segments or slotted cam, which pins on the vanes lead.
  • the present invention is not applicable to any limited to these compounds.
  • the present invention also relates to a turbocharger with an inventive Leitgitter and with at least one turbine housing and an this releasably attachable bearing housing.
  • Guiding gratings of this type are known from numerous publications, such as US-A-4,179,247 or US-A-5,146,752 known. Especially the latter shows how awkward the individual Parts of the Leitgitters are to be mounted on the housing, because different parts into each other plugged, fitted and connected together, especially during installation in a turbocharger - or at least in a turbine unit.
  • the invention is based on the object, the installation costs by a simple and reduce compact structure and a guide grid of the type mentioned to assemble easily and quickly.
  • This object is achieved in two stages in that the blade bearing ring opposite a central opening having a disc with a such axial distance, with respect to the central axis, is arranged that between them and the vane ring of the ring of vanes is located, and that At the central opening at least one driver attacks, which at one in the central Outlet nozzle of the turbine housing insertable sleeve is mounted so that the sleeve for the axial fixing of the guide grid in a turbine housing together with the Leitgitter in its central outlet can be inserted and fastened.
  • the guide grid as a module (or "Cassette"), which, of course, because of the smaller dimensions (in comparison with an installation directly into the turbine housing) can be done easier and faster.
  • the assembly can by frictional retention of the sleeve in the center Opening done. But once you have the disc provided, then the created Module (the "cassette") in a preferred manner in the turbine housing so attached be provided by providing the sleeve with at least one driver.
  • This at least a driver is preferably of a radially extending and the Be formed disc-engaging flange.
  • the invention also relates to a turbocharger with such a guide grid, the at least one turbine housing and a releasably attachable to this bearing housing having.
  • This turbocharger is inventively characterized in that on a bearing housing facing, surrounding the opening of the outlet Wall of the turbine housing at least one connector for radial fixing the Leitgitters is provided, whereas the axial fixing by a sleeve in Outlet retaining device takes place. In this way, an exact attachment be achieved in the shortest possible time and with minimal effort.
  • a part of a turbine housing 2 of a turbocharger 1 is shown, which typically winds around a central axis R about spirally Supply channel 9 for a fluid - in the case of a turbocharger of the exhaust gas of an internal combustion engine - having.
  • This fluid is then in the radial direction by a, in itself known, arranged around the central axis R ring of vanes 7 a located on the axis R, turbine rotor, not shown, fed to the end of a (Also not shown) shaft sitting in a bearing housing 40, in stored therein bearings 41 and 41 'is mounted.
  • a turbocharger extends this shaft through this bearing housing 40 through to one at the other end attached compressor housing, the compressor rotor of the shaft - and thus of the turbine housing 2 supplied exhaust gases is driven in a known manner.
  • FIG. 2 illustrates these relationships, wherein a rolling bearing with rolling elements 3 in the form of rollers between an adjusting ring. 5 and a blade bearing ring 6, in which the pivot axes of the vanes 7 forming Adjusting shafts 8 are stored.
  • the rotation or adjustment of the adjusting 8 and the actuating ring 5 which actuates it can be known per se and, for example, in the US Pat US-A-4,659,295 nachzulesender done manner. In any case, it causes it known control that the adjusting ring 5 relative to the fixed blade bearing ring twisted, which results in a corresponding pivoting of the shafts 8.
  • grooves or recesses 17 of the adjusting ring 5 are the free ends of the lever or heads 18 are mounted by adjusting levers 19 which are fixed to the adjusting shafts 8.
  • adjusting levers 19 are fixed to the adjusting shafts 8.
  • grooves are provided on the radially inner side of the adjusting ring 5 are in which the heads 18 are mounted, so that then these heads 18 a certain Secure pre-centering. It is clear that this is just one possible implementation, and It was already mentioned at the outset that the adjustment also via slotted cam or interlocking gears are going on and being transmitted could.
  • the adjusting ring 5 has a radially inwardly directed running surface 20, on which the rollers. 3 can expire. However, this is preferably provided only for tolerance compensation, because in In practice, it is preferred if the rollers 3 in substantially all operating conditions both opposite this tread 20 and an opposite outer one Shoulder forming tread 21 on the vane bearing ring 6 have a certain play.
  • rollers 3 are required if these are provided with a cage or retaining ring 22 is assigned.
  • the rollers 3 in recesses of this Retaining ring 22 could run, the rollers 3 advantageously have axial extensions 24th smaller diameter, which engage in holes 25 of the retaining ring 22, so that this on the one hand ensures their distance in the circumferential direction and on the other hand, the rollers and axially firmly on their track against the treads 20 and 21 holds.
  • a sealing ring 27 is inserted into a sealing groove 28 of the blade bearing ring 6.
  • the blade bearing ring 6 is located in the region of a housing wall portion 2a.
  • Now different sealing arrangements are conceivable: Either the sealing ring 27 is formed as a flexible sealing lip, which is against the Wall 2a lays. This is not a problem in itself, because these two parts in operation yes do not move relative to each other. But it can also (possibly additionally) the (or a) Sealing ring 27 protrude into a groove of the wall 2a and thus form a kind of labyrinth seal, indeed combinations of both possibilities are possible as well as in the field the seals known solutions can be applied. Clearly with this seal in any case, soiling from the area of the feed channel 9 of the rolling bearing 3, 20, 21 kept away.
  • the blades 7 protective mounting ring or a disc 29 is provided which on the rotor housing 2 approximately in the areas of Fig. 1 apparent housing flange 2b is attached.
  • the fastening ring 29 is indicated by dashed lines, e.g. inserted through the sleeves 31 pin 30 'on Shovel ring 6 is fixed, in a known manner, the spacers 31 for a Provide slightly greater distance than the width of the blades 7 corresponds to this at their movement in all temperature ranges not to hinder. This way you can Thus, the apparent from Fig. 2 Leitgitter be pre-assembled to enter the turbine housing 2 to be used.
  • the sleeve 45 has at least one Driver 46, the disc 29 - and thus the whole Leitgitter module - when inserting entrains in the outlet port 10 and thus determines the axial position of the module.
  • driver 46 it should be understood be that it would be possible over the circumference of the sleeve 45 a plurality of radially projecting Claws or projections, in particular at regular angular intervals to provide.
  • the driver as extending radially from the sleeve 45 extending, the disc 29 engaging behind flange 46th is trained.
  • the disc 29 at the central opening has at least one recess 47, in which the at least a driver 46 engages so that it is preferably flush with the surface of the disc 29 concludes.
  • a plurality of circumferentially distributed radial projections could also be provided over the circumference distributed recesses be. This would at the same time a precise definition of the Leitgitter module in the direction of rotation take place around the central axis R.
  • the recess 47 as in the circumferential direction of the sleeve 45 extending groove (see Fig. 2) is formed is.
  • the disc 29 For fixing in the circumferential direction is preferably at least one bore 48th (Fig. 2) and / or 48 '(Fig. 1) provided in the disc 29, the one in the turbine housing 2, in the wall 2b, sitting pin 49 receives. It was already on top noted that the determination in the circumferential direction by the recesses (at least one) could be done. According to another alternative, the arrangement could be reversed, so that the disc 29, for example, carries a molded pin, the is inserted into a hole of the wall 2b. Furthermore, the determination could be in the circumferential direction also done with the help of bolts, but this is because of the extra Assembly costs not preferred.
  • the turbine housing 2 is processed such that the insertion of the sleeve 45 by screwing by means of a thread 50 takes place. Therefore must be cut into the axial neck 10, an internal thread into which a corresponding External thread of the sleeve 45 can be screwed. In itself, the axial fixing then secured when the disc 29 abuts against the wall 2b. However, vibrations can during operation cause the thread to loosen. Therefore, to Securing the sleeve 45 welded or plastically deformed.
  • a heat shield 32 between the bearing housing 40 and provide the space enclosed by the guide grid.
  • This heat shield is located at present embodiment on the one hand on a surface of the guide grid - appropriate on Blade bearing ring 6.
  • the blade bearing ring 6 at least one radially inwardly (with respect to the central axis R) directed projection 54 have.
  • the heat shield is on one Wall of the bearing housing 40.
  • other arrangements are possible.
  • Another possibility in the context of the invention would be the end position of the Not to determine the guide grid module by its facing surface of the wall 2b, but to make adjustable by means of an adjustment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

Ein Leitgitter variabler Geometrie, insbesondere für ein Turbinengehäuse (2) mit zentralem Auslaßstutzen (10), besitzt eine um eine zentrale Achse (R) herum angeordneten Kranz von Leitschaufeln (7), die ihrerseits jeweils um eine Schwenkachse (8) herum verschwenkbar sind und einen Schaufellagerring (6) zum Lagern der Schaufeln (7). Zum Einstellen der Lage der Schaufeln (7) ist ein Verstellring (5) vorgesehen, der relativ zum Schaufellagering (6) um die zentrale Achse (R) verschwenkbar ist und mit den Schaufeln (7) zum Verstellen von deren Winkellage verbunden ist. Dem Schaufellagering (6) gegenüberliegend ist eine eine zentrale Öffnung (53) aufweisende Scheibe (29) mit einem derartigen axialen Abstand angeordnet, daß sich zwischen ihr und dem Schaufellagerring (6) der Kranz von Leitschaufeln (7) ungehindert bewegen kann. An der zentralen Öffnung (53) der Scheibe (29) greift vorzugsweise mindestens ein Mitnehmer (46) an, der an einer in den zentralen Auslaßstutzen (10) des Turbinengehäuses (2) einschiebbaren Hülse (45) angebracht ist. Die Hülse (45) ist zur axialen Festsetzung des Leitgitters im Turbinengehäuse (2) samt dem Leitgitter in dessen zentralen Auslaßstutzen (10) einschiebbar und befestigbar. Ein damit ausgerüsteter Turbolader besitzt an einer dem lagergehäuse (4) zugekehrten, die Öffnung des Auslaßstutzens (10) umgebenden Wand (2b) des Turbinengehäuses (2) zumindest eine Steckverbindung (48',49) zum Festlegen des Leitgitters in Umfangsrichtung, wogegen die axiale Festlegung durch eine die Hülse (29) im Auslaßstutzen (10) festhaltende Einrichtung (50-52) erfolgt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Leitgitter variabler Geometrie, insbesondere für ein Turbinengehäuse mit zentralem Auslaßstutzen, mit einem um eine zentrale Achse herum angeordneten Kranz von Leitschaufeln, die ihrerseits jeweils um eine Schwenkachse herum verschwenkbar sind, einem Schaufellagerring zum Lagern der Schaufeln rund die zentrale Achse und einem Verstellring, der relativ zum Schaufellagerring um die zentrale Achse verschwenkbar ist und mit den Schaufeln zum Verstellen von deren Winkellage jeweils um ihre Schwenkachsen verbunden ist. Verbindungen dieser letztgenannten Art sind in der verschiedensten Weise bekannt geworden und können von strahlenartig rund um die zentrale Achse an Verschwenkwellen für die Schaufeln befestigten Hebeln gebildet sein, von ineinandergreifenden Zahnsegmenten oder von Schlitznocken, welche Zapfen an den Leitschaufeln führen. Die vorliegende Erfindung ist auf keine dieser Verbindungen beschränkt.
Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf einen Turbolader mit einem erfindungsgemäßen Leitgitter sowie mit zumindest einem Turbinengehäuse und einem an diesem lösbar befestigbaren Lagergehäuse.
Hintergrund der Erfindung
Leitgitter dieser Art sind aus zahlreichen Schriften, wie der US-A-4,179,247 oder der US-A-5,146,752 bekannt geworden. Gerade die letztere zeigt, wie umständlich die einzelnen Teile des Leitgitters am Gehäuse zu montieren sind, da verschiedene Teile ineinander gesteckt, gepaßt und miteinander verbunden werden müssen, insbesondere beim Einbau in einen Turbolader - oder zumindest in eine Turbineneinheit.
Kurzfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Montagekosten durch einen einfachen und kompakten Aufbau herabzusetzen und ein Leitgitter der eingangs genannten Art leicht und rasch montieren zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in zwei Stufen dadurch gelöst, daß dem Schaufellagerring gegenüberliegend eine eine zentrale Öffnung aufweisende Scheibe mit einem derartigen axialen Abstand, bezogen auf die zentrale Achse, angeordnet ist, daß sich zwischen ihr und dem Schaufellagerring der Kranz von Leitschaufeln befindet, und daß an der zentralen Öffnung mindestens ein Mitnehmer angreift, der an einer in den zentralen Auslaßstutzen des Turbinengehäuses einschiebbaren Hülse angebracht ist, so daß die Hülse zur axialen Festsetzung des Leitgitters in einem Turbinengehäuse samt dem Leitgitter in dessen zentralen Auslaßstutzen einschiebbar und befestigbar ist.
Zunächst muß erfindungsgemäß also die Montage des eigentlichen, bekannten Leitgitters nicht direkt an einer Wand des Turbinengehäuses erfolgen, wie dies im oben angeführten Stand der Technik noch der Fall war, sondern über eine eine zentrale Öffnung aufweisende Scheibe. Damit wird es beispielsweise ermöglicht, das Leitgitter als Modul (oder "Kassette") vorzumontieren, was natürlich wegen der kleineren Ausmaße (im Vergleich mit einem Einbau direkt in das Turbinengehäuse) leichter und rascher erfolgen kann.
Die Montage kann dabei durch reibungsschlüssiges Festhalten der Hülse in der Zentralen Öffnung erfolgen. Hat man aber einmal die Scheibe vorgesehen, dann kann der so geschaffene Modul (die "Kassette") in bevorzugter Weise im Turbinengehäuse so befestigt werden, indem man die Hülse mit mindestens einem Mitnehmer vorsieht. Dieser mindestens eine Mitnehmer wird vorzugsweise von einem sich radial erstreckenden und die Scheibe hintergreifenden Flansch gebildet sein.
Die Erfindung bezieht sich aber auch auf einen Turbolader mit einem solchen Leitgitter, der zumindest ein Turbinengehäuse und ein an diesem lösbar befestigbaren Lagergehäuse aufweist. Dieser Turbolader zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß an einer dem Lagergehäuse zugekehrten, die Öffnung des Auslaßstutzens umgebenden Wand des Turbinengehäuses zumindest eine Steckverbindung zum radialen Festlegen des Leitgitters vorgesehen ist, wogegen die axiale Festlegung durch eine die Hülse im Auslaßstutzen festhaltende Einrichtung erfolgt. Auf diese Weise kann eine exakte Befestigung in kürzester Zeit und mit geringstem Aufwand erreicht werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:
Fig. 1
einen Axialschnitt aus dem Bereich des Überganges zwischen Turbinengehäuse und Lagergehäuse eines Turboladers, wo das erfindungsgemäße Leitgitter untergebracht ist; und
Fig. 2
eine teilweise perspektivische Ansicht des Leitgitters, welche etwa das Detail II der Fig. 1 in größerem Maßstab veranschaulicht.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung ist ein Teil eines Turbinengehäuses 2 eines Turboladers 1 dargestellt, welches in typischer Weise einen sich etwa spiralig um eine zentrale Achse R windenden Zufuhrkanal 9 für ein Fluid - im Falle eines Turboladers des Abgases eines Verbrennungsmotors - aufweist. Dieses Fluid wird dann in radialer Richtung durch einen, an sich bekannten, rund um die zentrale Achse R angeordneten Kranz von Leitschaufeln 7 einem an der Achse R gelegenen, nicht dargestellten Turbinenrotor zugeführt, der am Ende einer (ebenfalls nicht dargestellten) Welle sitzt, die in einem Lagergehäuse 40, und zwar in darin ausgebildeten Lagern 41 und 41' gelagert ist. Im Falle eines Turboladers erstreckt sich diese Welle durch dieses Lagergehäuse 40 hindurch zu einem am anderen Ende befestigten Kompressorgehäuse, dessen Kompressorrotor von der Welle - und damit von den dem Turbinengehäuse 2 zugeführten Abgasen in bekannter Weise angetrieben wird.
Es wurde bereits auf die Leitschaufeln 7 an sich bekannter Ausbildung hingewiesen, welche verstellbar sind und dabei entweder eine mehr radial zur zentralen Achse R geneigt sind oder annähernd tangential dazu verlaufen. Fig. 2 veranschaulicht diese Verhältnisse, wobei ein Wälzlager mit Wälzkörpern 3 in Form von Rollen zwischen einem Verstellring 5 und einem Schaufellagerring 6, in dem die Schwenkachsen der Leitschaufeln 7 bildenden Verstellwellen 8 gelagert sind. Die Verdrehung bzw. Verstellung der Verstellwellen 8 bzw. des sie betätigenden Verstellringes 5 kann in an sich bekannter und beispielsweise in der genannten US-A-4,659,295 nachzulesender Weise erfolgen. Jedenfalls bewirkt die daraus bekannte Steuerung, daß sich der Verstellring 5 relativ zum ortsfesten Schaufellagerring verdreht, was eine entsprechende Verschwenkung der Wellen 8 ergibt.
Denn in Nuten oder Ausnehmungen 17 des Verstellringes 5 sind die freien Hebelenden oder Köpfe 18 von Verstellhebeln 19 gelagert, die an den Verstellwellen 8 befestigt sind. An Stelle von in Radialrichtung durchgehenden Ausnehmungen 17 können aber auch in an sich bekannter Weise Nuten an der radialen Innenseite des Verstellringes 5 vorgesehen werden, in denen die Köpfe 18 gelagert sind, so daß dann diese Köpfe 18 eine gewisse Vorzentrierung sichern. Es ist klar, daß dies nur eine mögliche Ausführung ist, und es wurde bereits eingangs darauf hingewiesen, daß die Verstellung auch über Schlitznocken oder ineinandergreifende Verzahnungen vor sich gehen und übertragen werden könnte.
Dadurch wird das über den Zufuhrkanal 9 zugeführte Abgas eines Verbrennungsmotors mehr oder weniger dem im Inneren des Leitschaufelkranzes befindlichen (nicht dargestellten) Turbinenrotor zugeführt, bevor es bei dem sich entlang der zentralen Drehachse R erstreckenden Axialstutzen 10 wieder austritt. Dieser Auslaßstutzen 10 ist hier durch einen Entkopplungsraum 42 von einer ihm folgenden Fortsetzung 43 entkoppelt, kann aber gewünschtenfalls auch direkt mit einem Auspuffsystem verbunden sein.
Der Verstellring 5 besitzt eine radial einwärts gerichtete Lauffläche 20, an der die Rollen 3 ablaufen können. Bevorzugt ist dies aber nur zum Toleranzausgleich vorgesehen, denn in der Praxis ist es bevorzugt, wenn die Rollen 3 in im wesentlichen allen Betriebszuständen sowohl gegenüber dieser Lauffläche 20 als auch einer gegenüberliegenden äußeren, eine Schulter bildenden Lauffläche 21 am Schaufellagerring 6 ein gewisses Spiel aufweisen.
Wie Fig. 2 verdeutlicht, sind nur relativ wenige Rollen 3 erforderlich, wenn diesen ein Käfig- oder Haltering 22 zugeordnet wird. Obwohl die Rollen 3 auch in Ausnehmungen dieses Halteringes 22 laufen könnten, besitzen die Rollen 3 vorteilhaft axiale Fortsätze 24 geringeren Durchmessers, die in Löcher 25 des Halteringes 22 eingreifen, so daß dieser einerseits für ihren Abstand in Umfangsrichtung sorgt und anderseits die Rollen auch axial fest auf ihrer Spur gegenüber den Laufflächen 20 und 21 hält.
Ein Dichtungsring 27 ist in eine Dichtungsnut 28 des Schaufellagerringes 6 eingesetzt. Wie ein Vergleich mit Fig. 1 zeigt, liegt der Schaufellagerring 6 im Bereiche einer Gehäusewandabschnittes 2a. Nun sind verschiedene Dichtungsanordnungen denkbar: Entweder ist der Dichtungsring 27 als flexible Dichtungslippe ausgebildet, die sich gegen die Wand 2a legt. Dies ist an sich unproblematisch, weil sich diese beiden Teile im Betrieb ja nicht relativ zueinander bewegen. Es kann aber auch (allenfalls zusätzlich) der (oder ein) Dichtungsring 27 in eine Nut der Wand 2a ragen und so eine Art Labyrinthdichtung bilden, ja auch Kombinationen beider Möglichkeiten sind ebenso möglich, wie auf dem Gebiete der Dichtungen bekannte Lösungen Anwendung finden können. Mit dieser Dichtung werden jedenfalls Verschmutzungen aus dem Bereich des Zufuhrkanales 9 von dem Wälzlager 3, 20, 21 ferngehalten.
In einem durch rund um die zentrale Achse R am Schaufellagerring 6 angeordnete Abstandhalterhülsen 31 definierten Abstand ist ein die Schaufeln 7 schützender Befestigungsring bzw. eine Scheibe 29 vorgesehen, der am Rotorgehäuse 2 etwa im Bereiche des aus Fig. 1 ersichtlichen Gehäuseflansches 2b angebracht wird. Der Befestigungsring 29 wird mittels strichliert angedeuteten, z.B. durch die Hülsen 31 gesteckte Bolzen 30' am Schaufellagerring 6 befestigt, wobei in bekannter Weise die Abstandhalter 31 für einen etwas größeren Abstand sorgen, als der Breite der Schaufeln 7 entspricht, um diese bei ihrer Bewegung in allen Temperaturbereichen nicht zu behindern. Auf diese Weise kann also das aus Fig. 2 ersichtliche Leitgitter fertig vormontiert werden, um in das Turbinengehäuse 2 eingesetzt zu werden.
Um den so geschaffenen Modul rasch und präzise in das Turbinengehäuse 2 einsetzen zu können, wird er mit einer in den zentralen Axialstutzen 10 einsetzbaren Hülse 45 mit einer zentralen Öffnung 53 verbunden, die im Prinzip lediglich in den Auslaßstutzen 10 eingesetzt zu werden braucht. Zu diesem Zweck besitzt die Hülse 45 mindestens einen Mitnehmer 46, der die Scheibe 29 - und damit den ganzen Leitgitter-Modul - beim Einsetzen in den Auslaßstutzen 10 mitnimmt und so die axiale Lage des Moduls bestimmt. Wenn hier von "mindestens einem" Mitnehmer 46 die Rede ist, so soll darunter verstanden werden, daß es möglich wäre, über den Umfang der Hülse 45 mehrere radial abstehende Pratzen oder Vorsprünge, insbesondere in gleichmäßigen Winkelabständen, vorzusehen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn - wie in Fig. 2 dargestellt - der Mitnehmer als radial sich von der Hülse 45 erstreckender, die Scheibe 29 hintergreifender Flansch 46 ausgebildet ist.
Besonders aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß es vorteilhaft ist, wenn die Scheibe 29 an der zentralen Öffnung mindestens eine Ausnehmung 47 aufweist, in welche der mindestens eine Mitnehmer 46 eingreift, so daß er vorzugsweise mit der Fläche der Scheibe 29 bündig abschließt. Im oben erläuterten Fall mehrerer über den Umfang verteilter radialer Vorsprünge könnten auch mehrere über den Umfang verteilte Ausnehmungen vorgesehen sein. Damit würde gleichzeitig eine genaue Festlegung des Leitgitter-Moduls in Drehrichtung rund um die zentrale Achse R erfolgen. Allerdings sind solche einzelnen und präzisen Ausnehmungen schwerer herstellbar, weshalb es bevorzugt ist, wenn die Ausnehmung 47 als sich in Umfangsrichtung der Hülse 45 erstreckende Nut (vgl. Fig. 2) ausgebildet ist. Dabei zeigt Fig. 1 deutlich, daß bei gleicher axialer Tiefe der Nut 47 und des Flansches 46 der letztere mit der Fläche der Scheibe 29 bündig abschließt, so daß die Strömungsverhältnisse im Bereich der Leitschaufeln 7 nicht beeinträchtigt werden. Natürlich wäre die Verwendung einer Ringnut 47 auch dann möglich, wenn die Hülse nur einzelne, in Winkelabständen angeordnete Vorsprünge als Mitnehmer besäße, doch führt dies dann zu einer Störung des zu den Leitschaufeln 7 strömenden Abgasstromes.
Für die Festlegung in Umfangsrichtung ist vorzugsweise mindestens eine Bohrung 48 (Fig. 2) und/oder 48' (Fig. 1) in der Scheibe 29 vorgesehen, die einen im Turbinengehäuse 2, und zwar in der Wand 2b, sitzenden Stift 49 aufnimmt. Es wurde oben bereits darauf hingewiesen, daß die Festlegung in Umfangsrichtung auch durch die Ausnehmungen (mindestens eine) erfolgen könnte. Nach einer anderen Alternative könnte die Anordnung umgekehrt sein, so daß die Scheibe 29, beispielsweise einen angeformten, Stift trägt, der in ein Loch der Wand 2b eingesetzt wird. Ferner könnte die Festlegung in Umfangsrichtung auch mit Hilfe von Schraubbolzen erfolgen, doch ist dies wegen des zusätzlichen Montageaufwandes nicht bevorzugt.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Turbinengehäuse 2 derart bearbeitet, daß das Einsetzen der Hülse 45 durch Einschrauben mittels eines Gewindes 50 erfolgt. Daher muß in den Axialstutzen 10 ein Innengewinde eingeschnitten werden, in das ein entsprechendes Außengewinde der Hülse 45 einschraubbar ist. An sich ist die axiale Festlegung dann gesichert, wenn die Scheibe 29 an der Wand 2b anschlägt. Allerdings können Vibrationen während des Betriebes dazu führen, daß sich das Gewinde löst. Daher kann zur Sicherung die Hülse 45 angeschweißt oder auch plastisch verformt werden.
Überdies ist es zweckmäßig, ein Hitzeschild 32' zwischen dem Lagergehäuse 40 und dem vom Leitgitter umschlossenen Raum vorzusehen. Dieses Hitzeschild liegt bei der vorliegenden Ausführung einerseits an einer Fläche des Leitgitters - zweckmäßig am Schaufellagerring 6. Zu diesem Zwecke kann der Schaufellagerring 6 mindestens einen radial einwärts (bezogen auf die zentrale Achse R) gerichteten Vorsprung 54 aufweisen. Auch hier ist es (wie bei den oben besprochenen Ausnehmungen 47) wiederum möglich, mehrere, über den Innenumfang des Schaufellagerringes 6 verteilte Vorsprünge vorzusehen, doch wird man, schon aus fertigungstechnischen Gründen, einen radial nach innen ragenden Flansch als Vorsprung 54 anordnen. Anderseits liegt das Hitzeschild an einer Wand des Lagergehäuses 40. Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen möglich.
Auch dies ist nur eines von vielen möglichen Ausführungsbeispielen. Denn es wäre ebenso denkbar, andere bekannte Mittel der Sicherung eines Gewindes, wie eine Kontermutter (in Hülsenform) einzusetzen, beispielsweise von der in Fig. 1 linken Seite her. Eine andere Möglichkeit bestünde darin, mindestens eine Klemmschraube in den Axialstutzen 10 einzusetzen, die als Vorsprung gegen das Innere des Stutzens 10 ragt und die Hülse 45 festklemmt. Auch wäre es möglich, andere Vorsprünge (wie bei 52 angedeutet) vorzusehen, welche in wenigstens eine Ausnehmung 51 (durchgehende, wie in Fig. 1 gezeigt, oder nur an der Außenseite der Hülse befindliche) eingreifen und so die axiale Lage exakt bestimmen. Im allgemeinen wird dies bei einer starren Hülse 45 schwierig sein, doch wäre es möglich, das in Fig. 1 linke Ende der Hülse 45 als, z.B. in Axialnuten des Axialstutzens 10 eingreifende, Federzungen auszubilden, die in entsprechende Rastvorsprünge einschnappen. Natürlich läßt sich auch diese Anordnung wieder umkehren, indem die Hülse 45 mindestens einen radial nach außen ragenden Vorsprung aufweist, der in eine Ausnehmung des Axialstutzens 10 eingreift. Im Prinzip aber werden die Ausnehmungen 51 zweckmäßig mindestens zum Ansetzen eines entsprechenden Werkzeuges dienen.
Eine weitere Möglichkeit im Rahmen der Erfindung bestünde darin, die Endposition des Leitgitter-Moduls nicht durch die ihm zugekehrte Fläche der Wand 2b zu bestimmen, sondern mit Hilfe einer Justieranordnung einstellbar zu machen. Beispielsweise können von der linken Seite her (bezogen auf Fig. 1) mindestens eine, vorzugsweise mehrere, Justierschrauben mit ihren Enden an der rechten Seite diejenige Ebene bestimmen, in der die Scheibe 29 liegen soll.
Bezugszeichenliste
1
Turbolader
3
Wälzkörper (Rollen)
5
Verstellring
7
Leitschaufeln
9
Zufuhrkanal
17
Ausnehmung
19
Verstellhebel
21
Lauffläche v. 6
23 25
Löcher von 22
27
Dichtungsring
29
Scheibe (Befestigungsring)
31
Abstandhalter
40
Lagergehäuse
42
Entkopplungsraum
44
Abstandhalter
46
Mitnehmer, Flansch
48
Bohrung
50
Gewinde
52
Vorsprung
54
Vorsprung von 6
2
Turbinen- oder Rotorgehäuse
4
Lagergehäuse
6
Schaufellagerring
8
Verstellwelle, Schwenkachse
10
Axialstutzen, Auslaßstutzen
18
Kopf bzw. Hebelende v. 19
20
Lauffläche v. 5
22
Käfig- oder Haltering
24
axialer Fortsatz
26 28
Dichtungsnut
30 32'
Hitzeschild
41,41'
Lager in 40
43
Fortsetzung von 10
45
Hülse
47
Ausnehmung
49
Stift
51
Ausnehmung
53
zentrale Öffnung von 45

Claims (10)

  1. Leitgitter variabler Geometrie, insbesondere für ein Turbinengehäuse (2) mit zentralem Auslaßstutzen (10), das folgendes aufweist:
    einen um eine zentrale Achse (R) herum angeordneten Kranz von Leitschaufeln (7), die ihrerseits jeweils um eine Schwenkachse (8) herum verschwenkbar sind;
    einen Schaufellagerring (6) zum Lagern der Schaufeln (7) rund die zentrale Achse (R);
    einen Verstellring (5), der relativ zum Schaufellagerring (6) um die zentrale Achse (R) verschwenkbar ist und mit den Schaufeln (7) zum Verstellen von deren Winkellage jeweils um ihre Schwenkachsen (8) verbunden ist;
    dadurch gekennzeichnet, daß
    dem Schaufellagerring (6) gegenüberliegend eine eine zentrale Öffnung (53) aufweisende Scheibe (29) mit einem derartigen axialen Abstand, bezogen auf die zentrale Achse (R), angeordnet ist, daß sich zwischen ihr und dem Schaufellagerring (6) der Kranz von Leitschaufeln (7) befindet, und daß in die zentrale Öffnung (53) bzw. den zentralen Auslaßstutzen (10) des Turbinengehäuses (2) eine Hülse (45) einschiebbar ist, so daß die Hülse (45) zur axialen Festsetzung des Leitgitters in einem Turbinengehäuse (2) samt dem Leitgitter in dessen zentralen Auslaßstutzen (10) einschiebbar und befestigbar ist.
  2. Leitgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der zentralen Öffnung (53) mindestens ein Mitnehmer (46) angreift, der an der in den zentralen Auslaßstutzen (10) des Turbinengehäuses (2) einschiebbaren Hülse (45) angebracht ist.
  3. Leitgitter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Mitnehmer (46) von einem sich radial erstreckenden und die Scheibe (29) hintergreifenden Flansch gebildet ist.
  4. Leitgitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (29) an der zentralen Öffnung (53) mindestens eine Ausnehmung (47) aufweist, in welche der mindestens eine Mitnehmer (46) eingreift.
  5. Leitgitter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Mitnehmer (46) mit der Fläche der Scheibe (29) bündig abschließt.
  6. Leitgitter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (47) ringförmig um die zentrale Öffnung (53) verläuft und der Mitnehmer (46) vorzugsweise als radial abstehender Flansch ausgebildet ist.
  7. Leitgitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Befestigen der Hülse (29) am Auslaßstutzen (10) des Turbinengehäuses (2) mindestens eine Befestigungseinrichtung, z.B. ein Gewinde (50), an der Außenseite der Hülse (29) vorgesehen ist.
  8. Turbolader mit einem Leitgitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie mit zumindest einem Turbinengehäuse (2) und einem an diesem lösbar befestigbaren Lagergehäuse (4), dadurch gekennzeichnet, daß an einer dem Lagergehäuse (4) zugekehrten, die Öffnung des Auslaßstutzens (10) umgebenden Wand (2b) des Turbinengehäuses (2) zumindest eine Steckverbindung (48', 49) zum Festlegen des Leitgitters in Umfangsrichtung vorgesehen ist, wogegen die axiale Festlegung durch eine die Hülse (29) im Auslaßstutzen (10) festhaltende Einrichtung (50-52) erfolgt.
  9. Turbolader nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (29) mindestens ein Loch (48') für den Durchtritt von mindestens einem Steckdübel, -stift (49) od.dgl. zum Festlegen des Leitgitters in Umfangsrichtung aufweist.
  10. Turbolader nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Hülse (29) axial festhaltende Einrichtung (32', 50-52) mindestens einen an der Hülse (29), insbesondere an einer Ausnehmung (51) derselben, angreifenden Vorsprung (52) am Auslaßstutzen (10) umfaßt.
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