EP3781799A1 - Mehrstufige turboladervorrichtung - Google Patents

Mehrstufige turboladervorrichtung

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Publication number
EP3781799A1
EP3781799A1 EP19718632.3A EP19718632A EP3781799A1 EP 3781799 A1 EP3781799 A1 EP 3781799A1 EP 19718632 A EP19718632 A EP 19718632A EP 3781799 A1 EP3781799 A1 EP 3781799A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
low
pressure turbine
pressure
shaft
compressor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19718632.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Elmar Groeschel
Frank Hummel
Bent Aamand PHILLIPSEN
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.)
Turbo Systems Switzerland Ltd
Original Assignee
ABB Schweiz AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ABB Schweiz AG filed Critical ABB Schweiz AG
Publication of EP3781799A1 publication Critical patent/EP3781799A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/004—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust drives arranged in series
    • 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
    • F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/24—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines characterised by counter-rotating rotors subjected to same working fluid stream without intermediate stator blades or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/013—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a multi-stage Turboladervorrich device.
  • Multi-stage turbocharger devices are already known. By means of such multi-stage turbocharger devices can be achieved in comparison to single-stage turbocharger devices, a He increase in output power and a reduction of the fuel consumption of the motor in each case charged internal combustion engine. To keep the manufacturing and operating costs ei ner multi-stage turbocharger device low, the multi-stage turbocharger should be compact builds up.
  • a multi-rotor turbola which has a compressor and a turbine.
  • the compressor contains several opposing compaction terrotors.
  • the turbine contains several counter-rotating turbine rotors.
  • a first of these compressor rotors is connected via a first shaft to a first of the turbine rotors.
  • a first compressor rotor adjacent second Verdich terrotor is connected via a second shaft with a second turbine nenrotor.
  • the two shafts are arranged coaxially with each other and rotate about a common axis of rotation.
  • the object of the invention is to provide a space-saving and easily realizable multi-stage turbocharger device whose efficiency is improved.
  • This object is achieved by a multi-stage Turboladervorrich device having the features specified in claim 1.
  • Such a multi-stage turbocharger apparatus comprises a high pressure turbine, a low pressure turbine, a Niederdruckver denser, a high pressure compressor, a first shaft and a second shaft, wherein one of the turbines and one of the United denser on the first shaft and the other turbine and the other compressor on the second shaft are arranged, the two shafts have the same axis of rotation, the two shafts are arranged one behind the other in the axial direction and in the waves have an opposite direction of rotation.
  • the low-pressure turbine to the output of the high-pressure turbine is ruled out.
  • the high pressure turbine and the high pressure compressor are arranged on the first shaft and the low pressure turbine and the low pressure compressor on the second shaft.
  • the high pressure turbine and the low pressure compressor are arranged on the first shaft and the low pressure turbine and the high pressure compressor on the second shaft.
  • the high-pressure turbine and the low-pressure turbine are arranged in a common turbine housing Tur.
  • the high-pressure turbine in a gas inlet housing and the Niederbuchtur bine arranged in a gas outlet housing, wherein the Ga is housing housing connected to the gas outlet housing.
  • the high-pressure turbine Leitschaufein the high-pressure turbine Leitschaufein.
  • a inter mediate cooler is arranged between the low pressure compressor and the high pressure compressor.
  • a charge air cooler is connected to the outlet of the high-pressure compressor.
  • FIG. 1 shows a sketch of a multi-stage turbocharger device according to a first exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a sketch of a multistage turbocharger device according to a second exemplary embodiment of the invention
  • Figure 3 is a first sketch to illustrate the central arrangement of the turbine stages in a multi-stage turbola dervorraum
  • Figure 4 is a second sketch to illustrate the central arrangement of the turbine stages in another multi-stage turbocharger device.
  • FIG. 1 shows a sketch of a multi-stage turbocharger device according to a first embodiment of the invention.
  • a two-stage turbocharger device as it can be used in particular in connection with large engines, such as marine engines.
  • This two-stage turbocharger device 1 has a high-pressure turbine 2, a low-pressure turbine 3, a low-pressure compressor 4 and a high-pressure compressor 5.
  • the high-pressure turbine 2 has a gas inlet housing 10 a.
  • the low-pressure turbine 3 has a gas outlet housing 1 Ob.
  • the low-pressure compressor 4 is arranged in a low pressure Verdich tergephase 4a.
  • the high pressure compressor 5 is arranged in a high pressure compressor housing 5a.
  • the high-pressure turbine 2 has an input region 18, to which a hot exhaust gas stream is fed to a not shown internal combustion engine. This hot exhaust stream is fed via Leitschaufein 11 the blades 15 of the high-pressure turbine 2. These blades 15 are part of a high-pressure turbine 31, which is rotatably connected to a first shaft 6 or integrated part of this first shaft 6. The high-pressure turbine wheel 31 is driven by the supplied hot exhaust gas flow and sets the first shaft 6 in a rotational movement.
  • the high-pressure compressor 5 which is supplied via its input portion 26, the pre-compressed air, has a high-pressure compressor wheel 28 which is keptstat tet with blades 16. Of these blades 16, the compressor in the high pressure further compressed air via Leitschaufein 5b in an output range 27 of the high-pressure compressor and output from there, not shown in the figure 1
  • the low-pressure turbine 32 of the low-pressure turbine 3 is rotatably fixed or integrated part of the second shaft 7.
  • the low-pressure turbine 32 has blades 14 on.
  • the second shaft 7 rotates in a direction of rotation 30, which is opposite to the direction of rotation of the first shaft 6.
  • de waves 6 and 7 rotate about a common axis of rotation 8.
  • the two shafts 6 and 7 are arranged in the axial direction 9 hinerei nander.
  • the output region 19 of the high-pressure turbine 2 forms the input region 20 of the low-pressure turbine 3. Consequently, the low-pressure turbine 3 is provided with the exhaust gas flow output by the high-pressure turbine 2 as input exhaust gas flow.
  • the blades 14 of the low-pressure turbine 3 can advantageously the blades 14 of the low-pressure turbine 3 directly, ie without the use of dazwi arranged Leitschaufein be supplied because of the high pressure turbine 2 made available from gas flow without previous diversion or , without the use of special guide elements for driving the blades 14 of the low-pressure turbine wheel 32 is suitable.
  • the low-pressure turbine wheel 32 output exhaust stream is forwarded in the administratbe region 21 of the low-pressure turbine 3 and output from the sem in a conventional manner to an exhaust pipe.
  • the low-pressure compressor 4 and the high-pressure compressor 5 each have Leitschaufein.
  • An alternative embodiment is to realize the low pressure compressor 4 and the high pressure compressor 5 without this Leitschaufein.
  • the high-pressure turbine 2 and the low-pressure turbine 3 are arranged in series with each other, wherein the high-pressure turbine 2 in a gas inlet housing 10a and the low-pressure turbine 3 in a gas outlet housing 1 is arranged is and wherein these two housing together verbun are the, for example, are bolted together.
  • This division of the two turbine stages on different Ge housing is advantageous for assembly and service reasons.
  • the high-pressure turbine 2 and the low pressure turbine 3 may be arranged within a single turbine housing 10, as illustrated in Figure 2 and is interpreted in Figures 3 and 4 with dashed lines on.
  • a separate housing for the low-pressure turbine is not necessary.
  • the number of components required to realize the two-stage turbocharger device is kept small. Because in a housing always Even energy losses occur, the energy V losses of the two-stage turbocharger device are redu ed by saving its own housing for the low-pressure turbine and thus increases their efficiency.
  • the two shafts 6 and 7 in the axial direction 9 are arranged behind the other, have opposite directions of rotation and the output of the high-pressure turbine exhaust gas flow of the low-pressure turbine can be fed directly, the be described two-stage turbocharger device can also be produced in simp cher manner. It is, inter alia, of importance that there is no need for storage and stable guidance coaxial with each other extending waves.
  • the storage of the shaft 6 can suc in a conventional manner in a bearing housing 22 conditions, the bearing of the shaft 7 in a corresponding manner in egg NEM bearing housing 23rd
  • the two turbines of the two-stage turbocharger device are arranged on different Wel len.
  • the first wave 6 where the high Pressure turbine 31 of the high-pressure turbine 2 is rotatably angeord net is, as shown in Figure 1, further arranged the Niederlichverêtrrad 13 of the low-pressure compressor 4.
  • the second shaft 7, on which the low-pressure turbine wheel 32 of the low-pressure turbine 3 is arranged rotationally fixed is also shown in Figure 1, further arranged the high-pressure compressor 28 of the high pressure Verdich age 5.
  • the high-pressure compressor wheel 28 of the high-pressure compressor 5 can furthermore be arranged on the first shaft 6, on which the high-pressure turbine wheel 31 of the high-pressure turbine 2 is arranged in a rotationally fixed manner.
  • the second shaft 7, on which the low-pressure turbine wheel 32 of the low-pressure turbine 3 is arranged rotationally fixed further arranged the Niederchristver dichterrad 13 of the low-pressure compressor 4.
  • the turbine stages are arranged centrally in the turbocharger device, currency end the two compressor stages are positioned at the outer ends of the turbocharger device. This will be explained in more detail hereinafter with reference to FIGS. 3 and 4, which show sketches of multi-stage turbocharger devices, in which the turbine stages are arranged centrally.
  • FIG. 3 shows a first sketch to illustrate the central arrangement of the turbine stages in a multistage turbocharger device.
  • the turbocharger apparatus 1 shown in FIG. 3 has a high-pressure turbine 2, a low-pressure turbine 3, a low-pressure compressor 4 and a high-pressure compressor 5.
  • the high-pressure turbine 2 the hot exhaust gas of an internal combustion engine 34 is supplied. This hot exhaust drives the high pressure turbine wheel of the high pressure turbine 2.
  • the high-pressure turbine wheel is firmly connected to a first shaft 6, on which further the high-pressure compressor wheel of the high pressure compressor 5 is arranged rotationally fixed.
  • the first shaft 6 has a direction of rotation 29.
  • the high-pressure turbine wheel driven by the hot exhaust gas displaces the first shaft 6 into a rotational movement which is transmitted to the high-pressure wheel via the first shaft 6 so that it is also rotated.
  • the exhaust gas discharged from the high-pressure turbine 2 is directly supplied to the low-pressure turbine 3 whose low-pressure turbine wheel is driven by the exhaust gas discharged from the high-pressure turbine 2.
  • the low-pressure turbine wheel is rotatably mounted on a second shaft 7 and transmits its rotational movement to the second shaft 7.
  • the second shaft 7, which rotates in the direction of rotation 30 in opposite directions to the first shaft 6, is further connected to the low-pressure compressor of the low pressure compressor 4 rotatably connected , Consequently, the rotational movement of the second shaft 7 is transmitted to the Niedertownverdich terrad, so that this is also set in rotation ver.
  • the intercooler 12 is preferably a heat exchanger which is operated with water, which is the precompressed air flow from the low pressure compressor 4 cools down.
  • the pre-compressed air in the low pressure compressor 4 is supplied to the intercooler 12 via a piping system.
  • the cooled in the intercooler 12 precompressed air is also forwarded via a piping system to the Hochdruckver dense 5.
  • FIG. 4 shows a second sketch to illustrate the central arrangement of the turbine stages in another multi-stage turbocharger device.
  • the turbocharger apparatus 1 shown in FIG. 4 has a high-pressure turbine 2, a low-pressure turbine 3, a low-pressure compressor 4 and a high-pressure compressor 5.
  • the high-pressure turbine 2 the hot exhaust gas of an internal combustion engine 34 is supplied.
  • This hot exhaust drives the high pressure turbine wheel of the high pressure turbine 2.
  • the high-pressure turbine wheel is firmly connected to a first shaft 6, on which further the low pressure compressor wheel of the low pressure compressor 4 is arranged rotationally fixed.
  • the first shaft 6 has a direction of rotation 29.
  • the high-pressure turbine wheel driven by the hot exhaust gas displaces the first shaft 6 into a rotational movement which is transmitted to the low-pressure compressor via the first shaft 6 so that it is also rotated. Due to this rotation of the low-pressure compressor wheel, the fresh air supplied from a fresh-air source 35 is precompressed in the low-pressure compressor 4.
  • the precompressed air is fed via an intercooler 12 to the high pressure compressor 5 and sealed by this further ver.
  • the present at the output of the high pressure compressor 5 de compressed air is supplied via a charge air cooler 33 of the engine 34 to increase their performance.
  • the exhaust gas discharged from the high-pressure turbine 2 is directly supplied to the low-pressure turbine 3 whose low-pressure turbine wheel is driven by the exhaust gas discharged from the high-pressure turbine 2.
  • the low-pressure turbine wheel is rotatably mounted on a second shaft 7 and transmits its rotational movement to the second shaft 7.
  • the second shaft 7, which rotates in the direction of rotation 30 in opposite directions to the first shaft 6, is further rotatably connected to the high-pressure compressor wheel of the high-pressure compressor 5 , Consequently, the rotational movement of the second shaft 7 is transmitted to the high-pressure compressor wheel, so that this is also rotated.
  • the air pre-compressed by the low-pressure compressor 4 is compressed. This further compressed air is supplied via a charge air cooler 33 of the internal combustion engine 34 to their performance increase.
  • intercooler 12 is preferably egg nen heat exchanger, which is operated with water, which cools the pre-compressed air flow from the low-pressure compressor 4 from.
  • the pre-compressed air in the low pressure compressor 4 is supplied to the intercooler 12 via a piping system.
  • the cooled in the intercooler 12 precompressed air is also forwarded via a piping system to the Hochdruckver dense 5.
  • the turbocharger device shown in FIG. 4 is also a two-stage turbocharger system, which has two shafts, which are arranged one behind the other in the axial direction and rotate in opposite directions, and which are arranged centrally. Nete turbine stages, wherein the output from a high-pressure turbine exhaust turbine drives the turbine Niederdrucktur bine.
  • a multi-stage turbo 1ade V is provided orcardi having a high pressure turbine, a low pressure turbine, a low pressure compressor, a high pressure compressor, a first shaft and a second shaft.
  • one of the turbines and one of the compaction ter on the first shaft and the other turbine and the other compressor is arranged on the second shaft.
  • the two shafts are arranged one behind the other in the axial direction and have the same axis of rotation.
  • the two waves do not run into each other or. are axially spaced from each other.
  • the two waves have an opposite direction of rotation.
  • the output area of the high-pressure turbine forms the input area of the low-pressure turbine, so that the low-pressure turbine of the exhaust gas stream emitted by the high-pressure turbine is made available as input flow.
  • the exhaust gas flow provided by the high-pressure turbine can advantageously be fed directly to the rotor blades of the low-pressure turbine, ie H . without use of since between arranged special guide elements, are supplied.
  • the turbocharger device to a multi-stage compressor device, wherein the compressor from the low-pressure pre-compressed air flow, optionally via an inter mediate cooler, the high-pressure compressor is supplied.
  • the two turbine stages are arranged axially centrally in the turbocharger device, while the two compressor stages are positioned at the axial outer ends of the tur boladervoriques. In one aspect, give the two compressor stages, the two turbine stages axially from both opposite sides.
  • the two turbines of the turbocharger device are preferably axial turbines, i. H . Turbines, the impeller is in each case flows in the axial direction.
  • the respective blades of the two turbines cover at least 50%, preferably at least 80% overlapping, radial area, the radial area being related to the radial distance, measured in cross-section, of the entrance area of the blades.
  • the storage of the two shafts of the turbocharger device can be carried out in a conventional manner. There are no special requirements regarding this storage.
  • the low-pressure compressor can be arranged either on the same shaft as the high-pressure turbine or on the same shaft as the low-pressure turbine.
  • the high-pressure compressor is in each case arranged on the other shaft than the low-pressure compressor.
  • the high pressure turbine is connected to the low pressure compressor via the first shaft. In one aspect, the low pressure turbine is connected to the high pressure compressor via the first shaft.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Turboladervorrichtung (1), welche eine Hochdruckturbine (2), eine Niederdruckturbine (3), einen Niederdruckverdichter (4), einen Hochdruckverdichter (5), eine erste Welle (6) und eine zweite Welle (7) aufweist, wobei eine der Turbinen und einer der Verdichter auf der ersten Welle und die andere Turbine und der andere Verdichter auf der zweiten Welle angeordnet sind, die beiden Wellen dieselbe Drehachse aufweisen, die beiden Wellen in Axialrichtung hintereinander angeordnet sind und die beiden Wellen eine gegenläufige Drehrichtung haben.

Description

Mehrstufige Turboladervorrichtung
Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Turboladervorrich tung .
Stand der Technik
Mehrstufige Turboladervorrichtungen sind bereits bekannt . Mittels derartiger mehrstufiger Turboladervorrichtungen kann im Vergleich zu einstufigen Turboladervorrichtungen eine Er höhung der Ausgangsleistung sowie eine Reduzierung des Kraft stoffverbrauches der j eweils aufgeladenen Brennkraftmaschine erreicht werden . Um die Herstellungs- und Betriebskosten ei ner mehrstufigen Turboladervorrichtung niedrig zu halten sollte die mehrstufige Turboladervorrichtung kompakt aufge baut sein .
Aus der DE 10 2014 202 399 Al ist ein mehrrotoriger Turbola der bekannt, welcher einen Verdichter und eine Turbine auf weist. Der Verdichter enthält mehrere gegenläufige Verdich terrotoren . Die Turbine enthält mehrere gegenläufige Turbi nenrotoren . Ein erster dieser Verdichterrotoren ist über eine erste Welle mit einem ersten der Turbinenrotoren verbunden . Ein dem ersten Verdichterrotor benachbarter zweiter Verdich terrotor ist über eine zweite Welle mit einem zweiten Turbi nenrotor verbunden . Die beiden Wellen sind koaxial ineinander angeordnet und drehen sich um eine gemeinsame Drehachse .
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine platzsparend und einfach realisierbare mehrstufige Turboladervorrichtung anzugeben, deren Effizienz verbessert ist . Diese Aufgabe wird durch eine mehrstufige Turboladervorrich tung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst . Eine derartige mehrstufige Turboladervorrichtung weist eine Hoch druckturbine, eine Niederdruckturbine, einen Niederdruckver dichter, einen Hochdruckverdichter, eine erste Welle und eine zweite Welle auf, wobei eine der Turbinen und einer der Ver dichter auf der ersten Welle und die andere Turbine und der andere Verdichter auf der zweiten Welle angeordnet sind, die beiden Wellen dieselbe Drehachse aufweisen, die beiden Wellen in Axialrichtung hintereinander angeordnet sind und die bei den Wellen eine gegenläufige Drehrichtung haben .
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Nieder druckturbine an den Ausgang der Hochdruckturbine angeschlos sen .
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Hochdruck turbine und der Hochdruckverdichter auf der ersten Welle und die Niederdruckturbine und der Niederdruckverdichter auf der zweiten Welle angeordnet .
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Hochdruck turbine und der Niederdruckverdichter auf der ersten Welle und die Niederdruckturbine und der Hochdruckverdichter auf der zweiten Welle angeordnet .
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Hochdruck turbine und die Niederdruckturbine in einem gemeinsamen Tur binengehäuse angeordnet .
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Hochdruck turbine in einem Gaseintrittsgehäuse und die Niederdrucktur bine in einem Gasaustrittsgehäuse angeordnet, wobei das Ga seintrittsgehäuse mit dem Gasaustrittsgehäuse verbunden ist .
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Hoch druckturbine Leitschaufein auf . Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Niederdruckverdichter und dem Hochdruckverdichter ein Zwi schenkühler angeordnet .
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist an den Ausgang des Hochdruckverdichters ein Ladeluftkühler angeschlossen .
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie len beschrieben, die anhand von Zeichnungen erläutert werden . Hierbei zeigt
Figur 1 eine Skizze einer mehrstufigen Turboladervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel für die Erfindung,
Figur 2 eine Skizze einer mehrstufigen Turboladervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel für die Erfindung,
Figur 3 eine erste Skizze zur Veranschaulichung der mittigen Anordnung der Turbinenstufen bei einer mehrstufigen Turbola dervorrichtung und
Figur 4 eine zweite Skizze zur Veranschaulichung der mittigen Anordnung der Turbinenstufen bei einer anderen mehrstufigen Turboladervorrichtung .
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile identische BezugsZeichen verwendet .
Ausführliche Bes der Zei en
Die Figur 1 zeigt eine Skizze einer mehrstufigen Turbolader vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel für die Erfindung . Bei der in der Figur 1 dargestellten Vorrichtung handelt es sich um eine zweistufige Turboladervorrichtung, wie sie ins besondere im Zusammenhang mit Großmotoren, beispielsweise Schiffsmotoren, verwendet werden kann .
Diese zweistufige Turboladervorrichtung 1 weist eine Hoch druckturbine 2 , eine Niederdruckturbine 3 , einen Niederdruck verdichter 4 und einen Hochdruckverdichter 5 auf . Die Hoch druckturbine 2 weist ein Gaseintrittsgehäuse 10a auf . Die Niederdruckturbine 3 weist ein Gasaustrittsgehäuse 1 Ob auf . Der Niederdruckverdichter 4 ist in einem Niederdruckverdich tergehäuse 4a angeordnet . Der Hochdruckverdichter 5 ist in einem Hochdruckverdichtergehäuse 5a angeordnet .
Die Hochdruckturbine 2 hat einen Eingangsbereich 18 , welchem ein heißer Abgasstrom einer nicht gezeichneten Brennkraftma- schine zugeführt wird . Dieser heiße Abgasstrom wird über Leitschaufein 11 den Laufschaufeln 15 der Hochdruckturbine 2 zugeleitet . Diese Laufschaufeln 15 sind Bestandteil eines Hochdruckturbinenrades 31 , welches drehfest mit einer ersten Welle 6 verbunden ist oder integrierter Bestandteil dieser ersten Welle 6 ist . Das Hochdruckturbinenrad 31 wird durch den zugeführten heißen Abgasstrom angetrieben und versetzt die erste Welle 6 in eine Drehbewegung .
Diese Drehbewegung der ersten Welle 6, die in Drehrichtung 29 erfolgt, wird auf das Niederdruckverdichterrad 13 des Nieder druckverdichters 4 übertragen, welches ebenfalls mit der ers ten Welle 6 drehfest verbunden ist oder integrierter Bestand teil der ersten Welle 6 ist . Das Niederdruckverdichterrad 13 weist Laufschaufeln 17 auf, von welchen vorverdichtete Luft über Leitschaufein 4b in einen Ausgangsbereich 25 des Nieder druckverdichters 4 ausgegeben wird . Über diesen Ausgangsbe reich 25 des Niederdruckverdichters 4 wird dem Eingangsbe reich 26 des Hochdruckverdichters 5 die vorverdichtete Luft zur weiteren Verdichtung zugeführt . Zwischen dem Ausgangsbe reich 25 des Niederdruckverdichters 4 und dem Eingangsbereich 26 des Hochdruckverdichters 5 kann ein Zwischenkühler ange- ordnet sein. Über den Eingangsbereich 24 wird dem Nieder druckverdichter 4 die zu verdichtende Luft zugeführt .
Der Hochdruckverdichter 5 , dem über seinen Eingangsbereich 26 die vorverdichtete Luft zugeführt wird, weist ein Hochdruck verdichterrad 28 auf, welches mit Laufschaufeln 16 ausgestat tet ist . Von diesen Laufschaufeln 16 wird die im Hochdruck verdichter weiter verdichtete Luft über Leitschaufein 5b in einen Ausgangsbereich 27 des Hochdruckverdichters ausgegeben und von dort aus der in der Figur 1 nicht dargestellten
Brennkraftmaschine zu deren Leistungssteigerung zugeführt .
Das Hochdruckverdichterrad 28 ist drehfest mit einer zweiten Welle 7 verbunden oder integrierter Bestandteil dieser zwei ten Welle 7. Im anderen Endbereich der zweiten Welle 7 ist das Niederdruckturbinenrad 32 der Niederdruckturbine 3 dreh fest angeordnet oder integrierter Bestandteil der zweiten Welle 7. Das Niederdruckturbinenrad 32 weist Laufschaufeln 14 auf . Die zweite Welle 7 dreht sich in einer Drehrichtung 30 , die gegenläufig zur Drehrichtung der ersten Welle 6 ist . Bei de Wellen 6 und 7 drehen sich um eine gemeinsame Drehachse 8. Die beiden Wellen 6 und 7 sind in Axialrichtung 9 hinterei nander angeordnet . Der Ausgangsbereich 19 der Hochdruckturbi- ne 2 bildet den Eingangsbereich 20 der Niederdruckturbine 3. Folglich wird der Niederdruckturbine 3 der von der Hochdruck turbine 2 ausgegebene Abgasstrom als Eingangsabgasström zur Verfügung gestellt . Dieser Eingangsabgasström der Nieder druckturbine treibt das Niederdruckturbinenrad 32 der Nieder druckturbine 3 an und versetzt dieses in Drehung . Diese Dreh bewegung wird auf die mit dem Niederdruckturbinenrad 32 fest verbundene zweite Welle 7 übertragen, die dadurch ebenfalls in Drehung versetzt wird . Die Drehbewegung der zweiten Welle 7 wiederum treibt das mit der zweiten Welle 7 drehfest ver bundene Hochdruckverdichterrad 28 an, welches -wie bereits ausgeführt wurde- die dem Hochdruckverdichter 5 zugeführte vorverdichtete Luft weiter verdichtet und an die Brennkraft maschine zu deren Leistungssteigerung ausgibt . Der von der Hochdruckturbine 2 zur Verfügung gestellte Ab gasstrom kann in vorteilhafter Weise den Laufschaufeln 14 der Niederdruckturbine 3 direkt, d.h. ohne Verwendung von dazwi schen angeordneten Leitschaufein, zugeführt werden, da sich der von der Hochdruckturbine 2 zur Verfügung gestellte Ab gasstrom ohne vorherige Umleitung bzw . ohne Verwendung von speziellen Führungselementen zum Antrieb der Laufschaufeln 14 des Niederdruckturbinenrades 32 eignet . Der vom Niederdruck turbinenrad 32 ausgegebene Abgasstrom wird in den Ausgangsbe reich 21 der Niederdruckturbine 3 weitergeleitet und aus die sem in üblicher Weise an ein Abgasrohr ausgegeben .
Bei der vorstehend beschriebenen Turboladervorrichtung weisen der Niederdruckverdichter 4 und der Hochdruckverdichter 5 je weils Leitschaufein auf .
Eine alternative Ausführungsform besteht darin, den Nieder druckverdichter 4 und den Hochdruckverdichter 5 ohne diese Leitschaufein zu realisieren .
Bei der vorstehend anhand der Figur 1 beschriebenen Turbola dervorrichtung sind die Hochdruckturbine 2 und die Nieder druckturbine 3 in Reihe zueinander angeordnet , wobei die Hochdruckturbine 2 in einem Gaseintrittsgehäuse 10a und die Niederdruckturbine 3 in einem Gasaustrittsgehäuse 1 Ob ange ordnet ist und wobei diese beiden Gehäuse miteinander verbun den sind, beispielsweise miteinander verschraubt sind . Diese Aufteilung der beiden Turbinenstufen auf unterschiedliche Ge häuse ist aus Montage- und Servicegründen vorteilhaft .
Alternativ dazu können die Hochdruckturbine 2 und die Nieder druckturbine 3 auch innerhalb eines einzigen Turbinengehäuses 10 angeordnet sein, wie es in der Figur 2 veranschaulicht wird und in den Figuren 3 und 4 mit gestrichelten Linien an gedeutet ist . In diesem Fall ist ein eigenes Gehäuse für die Niederdruckturbine nicht notwendig . Dadurch wird die Anzahl der zur Realisierung der zweistufigen Turboladervorrichtung benötigten Bauteile klein gehalten . Da in einem Gehäuse stets auch Energieverluste auftreten, werden durch das Einsparen eines eigenen Gehäuses für die Niederdruckturbine auch die EnergieVerluste der zweistufigen Turboladervorrichtung redu ziert und damit deren Effizienz erhöht .
Des Weiteren wird durch die Einsparung eines eigenen Gehäuses für die Niederdruckturbine auch die Kompaktheit der zweistu figen Turboladervorrichtung erhöht .
Aufgrund der genannten Einsparung eines eigenen Gehäuses für die Niederdruckturbine 3 werden darüber hinaus Verbindungs- leitungen zwischen unterschiedlichen Turbinengehäusen einge spart, was die Kompaktheit der Turboladervorrichtung noch weiter erhöht und die Anzahl der zur Realisierung der Turbo ladervorrichtung benötigten Bauteile noch weiter reduziert .
Da es ferner im Eingangsbereich der Niederdruckturbine 3 kei ner Leitschaufein bedarf, wird die Kompaktheit der Turbola dervorrichtung in beiden vorgenannten Fällen weiter erhöht und die Anzahl der zur Realisierung der Turboladervorrichtung benötigten Bauteile weiter reduziert .
Da die beiden Wellen 6 und 7 in Axialrichtung 9 hintereinan der angeordnet sind, gegenläufige Drehrichtungen aufweisen und der von der Hochdruckturbine ausgegebene Abgasstrom der Niederdruckturbine direkt zugeführt werden kann, ist die be schriebene zweistufige Turboladervorrichtung auch in einfa cher Weise herstellbar . Dabei ist unter anderem von Bedeu tung, dass es keiner Lagerung und stabilen Führung koaxial ineinander verlaufender Wellen bedarf . Die Lagerung der Welle 6 kann in herkömmlicher Weise in einem Lagergehäuse 22 erfol gen, die Lagerung der Welle 7 in entsprechender Weise in ei nem Lagergehäuse 23.
Wie aus den anhand der Figuren 1 und 2 beschriebenen Ausfüh rungsbeispielen ersichtlich ist, sind die beiden Turbinen der zweistufigen Turboladervorrichtung auf unterschiedlichen Wel len angeordnet . Auf der ersten Welle 6, auf der das Hoch- druckturbinenrad 31 der Hochdruckturbine 2 drehfest angeord net ist, ist -wie es in der Figur 1 gezeigt ist- des Weiteren das Niederdruckverdichterrad 13 des Niederdruckverdichters 4 angeordnet . Auf der zweiten Welle 7, auf der das Niederdruck turbinenrad 32 der Niederdruckturbine 3 drehfest angeordnet ist, ist -wie es ebenfalls in der Figur 1 gezeigt ist- des Weiteren das Hochdruckverdichterrad 28 des Hochdruckverdich ters 5 angeordnet .
Alternativ dazu kann gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel auf der ersten Welle 6, auf der das Hochdruckturbinenrad 31 der Hochdruckturbine 2 drehfest angeordnet ist, des Weiteren auch das Hochdruckverdichterrad 28 des Hochdruckverdichters 5 angeordnet sein . In diesem Falle ist auf der zweiten Welle 7 , auf der das Niederdruckturbinenrad 32 der Niederdruckturbine 3 drehfest angeordnet ist, des Weiteren das Niederdruckver dichterrad 13 des Niederdruckverdichters 4 angeordnet .
In allen vorgenannten Fällen wird eine platzsparende und ein fach realisierbare mehrstufige Turboladervorrichtung mit ho her Effizienz zur Verfügung gestellt .
Des Weiteren sind in allen vorgenannten Fällen die Turbinen stufen mittig in der Turboladervorrichtung angeordnet, wäh rend die beiden Verdichterstufen an den äußeren Enden der Turboladervorrichtung positioniert sind . Dies wird nachfol gend anhand der Figuren 3 und 4 näher erläutert, welche Skiz zen von mehrstufigen Turboladervorrichtungen zeigen, bei wel chen die Turbinenstufen mittig angeordnet sind .
Die Figur 3 zeigt eine erste Skizze zur Veranschaulichung der mittigen Anordnung der Turbinenstufen bei einer mehrstu figen Turboladervorrichtung .
Die in der Figur 3 dargestellte Turboladervorrichtung 1 weist eine Hochdruckturbine 2, einen Niederdruckturbine 3 , einen Niederdruckverdichter 4 und einen Hochdruckverdichter 5 auf . Der Hochdruckturbine 2 wird das heiße Abgas einer Brennkraft maschine 34 zugeführt . Dieses heiße Abgas treibt das Hoch druckturbinenrad der Hochdruckturbine 2 an . Das Hochdrucktur binenrad ist fest mit einer ersten Welle 6 verbunden, auf welcher des Weiteren das Hochdruckverdichterrad des Hoch druckverdichters 5 drehfest angeordnet ist . Die erste Welle 6 hat eine Drehrichtung 29. Das durch das heiße Abgas angetrie bene Hochdruckturbinenrad versetzt die erste Welle 6 in eine Drehbewegung, die über die erste Welle 6 auf das Hochdruck verdichterrad übertragen wird, so dass dieses ebenfalls in Drehung versetzt wird . Durch diese Drehung des Hochdruckver dichterrades wird dem Hochdruckverdichter 5 zugeführte vor verdichtete Luft, die vom Niederdruckverdichter 4 über einen Zwischenkühler 12 bereitgestellt wird, weiter verdichtet . Die am Ausgang des Hochdruckverdichters 5 vorliegende verdichtete Luft wird über einen Ladeluftkühler 33 der Brennkraftmaschine 34 zu deren Leistungssteigerung zugeführt .
Das von der Hochdruckturbine 2 ausgegebene Abgas wird direkt der Niederdruckturbine 3 bereitgestellt, deren Niederdruck turbinenrad von dem von der Hochdruckturbine 2 ausgegebenen Abgas angetrieben wird . Das Niederdruckturbinenrad ist dreh fest auf einer zweiten Welle 7 angeordnet und überträgt seine Drehbewegung auf die zweite Welle 7. Die zweite Welle 7 , die sich in Drehrichtung 30 gegenläufig zur ersten Welle 6 dreht, ist des Weiteren mit dem Niederdruckverdichterrad des Nieder druckverdichters 4 drehfest verbunden . Folglich wird die Drehbewegung der zweiten Welle 7 auf das Niederdruckverdich terrad übertragen, so dass dieses ebenfalls in Drehung ver setzt wird . Durch diese Drehbewegung des Niederdruckverdich terrades wird von einer Frischluftquelle 35 bereitgestellte Frischluft im Niederdruckverdichter 4 vorverdichtet . Diese vorverdichtete Luft wird dem Hochdruckverdichter 5 über den Zwischenkühler 12 zugeführt .
Bei dem Zwischenkühler 12 handelt es sich vorzugsweise um ei nen Wärmetauscher, welcher mit Wasser betrieben wird, das den vorverdichteten Luftstrom aus dem Niederdruckverdichter 4 ab kühlt .
Dabei wird die im Niederdruckverdichter 4 vorverdichtete Luft dem Zwischenkühler 12 über ein RohrleitungsSystem zugeführt . Die im Zwischenkühler 12 gekühlte vorverdichtete Luft wird ebenfalls über ein RohrleitungsSystem an den Hochdruckver dichter 5 weitergeleitet .
Bei der in der Figur 3 gezeigten Turboladervorrichtung han delt es sich nach alledem um ein zweistufiges TurboladerSys tem, welches zwei in Axialrichtung hintereinander angeordne te , sich gegenläufig drehende Wellen aufweist, und welches mittig angeordnete Turbinenstufen aufweist, wobei das von ei ner Hochdruckturbine ausgegebene Abgas das Turbinenrad der Niederdruckturbine antreibt .
Die Figur 4 zeigt eine zweite Skizze zur Veranschaulichung der mittigen Anordnung der Turbinenstufen bei einer anderen mehrstufigen Turboladervorrichtung .
Die in der Figur 4 dargestellte Turboladervorrichtung 1 weist eine Hochdruckturbine 2 , einen Niederdruckturbine 3 , einen Niederdruckverdichter 4 und einen Hochdruckverdichter 5 auf .
Der Hochdruckturbine 2 wird das heiße Abgas einer Brennkraft maschine 34 zugeführt . Dieses heiße Abgas treibt das Hoch druckturbinenrad der Hochdruckturbine 2 an . Das Hochdrucktur binenrad ist fest mit einer ersten Welle 6 verbunden, auf welcher des Weiteren das Niederdruckverdichterrad des Nieder druckverdichters 4 drehfest angeordnet ist . Die erste Welle 6 hat eine Drehrichtung 29. Das durch das heiße Abgas angetrie bene Hochdruckturbinenrad versetzt die erste Welle 6 in eine Drehbewegung, die über die erste Welle 6 auf das Niederdruck verdichterrad übertragen wird, so dass dieses ebenfalls in Drehung versetzt wird . Durch diese Drehung des Niederdruck verdichterrades wird im Niederdruckverdichter 4 die von einer Frischluftquelle 35 zugeführte Frischluft vorverdichtet . Die vorverdichtete Luft wird über einen Zwischenkühler 12 dem Hochdruckverdichter 5 zugeleitet und von diesem weiter ver dichtet . Die am Ausgang des Hochdruckverdichters 5 vorliegen de verdichtete Luft wird über einen Ladeluftkühler 33 der Brennkraftmaschine 34 zu deren Leistungssteigerung zugeführt .
Das von der Hochdruckturbine 2 ausgegebene Abgas wird direkt der Niederdruckturbine 3 bereitgestellt, deren Niederdruck turbinenrad von dem von der Hochdruckturbine 2 ausgegebenen Abgas angetrieben wird . Das Niederdruckturbinenrad ist dreh fest auf einer zweiten Welle 7 angeordnet und überträgt seine Drehbewegung auf die zweite Welle 7. Die zweite Welle 7, die sich in Drehrichtung 30 gegenläufig zur ersten Welle 6 dreht, ist des Weiteren mit dem Hochdruckverdichterrad des Hoch druckverdichters 5 drehfest verbunden . Folglich wird die Drehbewegung der zweiten Welle 7 auf das Hochdruckverdichter rad übertragen, so dass dieses ebenfalls in Drehung versetzt wird . Durch diese Drehbewegung des Hochdruckverdichterrades wird die vom Niederdruckverdichter 4 vorverdichtete Luft wei ter verdichtet . Diese weiter verdichtete Luft wird über einen Ladeluftkühler 33 der Brennkraftmaschine 34 zu deren Leis tungssteigerung zugeführt .
Bei dem Zwischenkühler 12 handelt es sich vorzugsweise um ei nen Wärmetauscher, welcher mit Wasser betrieben wird, das den vorverdichteten Luftstrom aus dem Niederdruckverdichter 4 ab kühlt .
Dabei wird die im Niederdruckverdichter 4 vorverdichtete Luft dem Zwischenkühler 12 über ein RohrleitungsSystem zugeführt . Die im Zwischenkühler 12 gekühlte vorverdichtete Luft wird ebenfalls über ein RohrleitungsSystem an den Hochdruckver dichter 5 weitergeleitet .
Auch bei der in der Figur 4 gezeigten Turboladervorrichtung handelt es sich um ein zweistufiges Turboladersystem, welches zwei in Axialrichtung hintereinander angeordnete , sich gegen läufig drehende Wellen aufweist, und welches mittig angeord- nete Turbinenstufen aufweist, wobei das von einer Hochdruck turbine ausgegebene Abgas das Turbinenrad der Niederdrucktur bine antreibt .
Im Folgenden werden einige Aspekte der Erfindung beschrieben . Diese Aspekte lassen sich mit j edweden anderen Aspekten und Ausführungsformen kombinieren .
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine mehrstufige Turbo- 1adeVorrichtung bereitgestellt, welche eine Hochdruckturbine, eine Niederdruckturbine, einen Niederdruckverdichter, einen Hochdruckverdichter, eine erste Welle und eine zweite Welle aufweist . Dabei ist eine der Turbinen und einer der Verdich ter auf der ersten Welle und die andere Turbine und der ande re Verdichter auf der zweiten Welle angeordnet . Die beiden Wellen sind in Axialrichtung hintereinander angeordnet und weisen dieselbe Drehachse auf . Die beiden Wellen verlaufen nicht ineinander bzw . sind axial beabstandet voneinander . Die beiden Wellen haben eine gegenläufige Drehrichtung .
Gemäß einem Aspekt bildet der Ausgangsbereich der Hochdruck turbine den Eingangsbereich der Niederdruckturbine, so dass der Niederdruckturbine der von der Hochdruckturbine ausgege bene Abgasstrom als Eingangsström zur Verfügung gestellt wird . Dabei kann der von der Hochdruckturbine zur Verfügung gestellte Abgasstrom in vorteilhafter Weise den Laufschaufeln der Niederdruckturbine direkt, d. h . ohne Verwendung von da zwischen angeordneten speziellen Führungselementen, zugeführt werden .
Gemäß einem Aspekt weist die Turboladervorrichtung eine mehr stufige Verdichtervorrichtung auf, wobei der vom Niederdruck verdichter vorverdichtete Luftstrom, optional über einen Zwi schenkühler, dem Hochdruckverdichter zugeführt wird .
Gemäß einem Aspekt sind die beiden Turbinenstufen axial mittig in der Turboladervorrichtung angeordnet, während die beiden Verdichterstufen an den axialen äußeren Enden der Tur boladervorrichtung positioniert sind . Gemäß einem Aspekt um- geben die beiden Verdichterstufen die beiden Turbinenstufen axial von beiden gegenüberliegenden Seiten.
Bei den beiden Turbinen der Turboladervorrichtung handelt es sich vorzugsweise um Axialturbinen, d. h . um Turbinen, deren Laufrad j eweils in Axialrichtung angeströmt wird . Gemäß einem Aspekt decken die j eweiligen Laufschaufeln der beiden Turbi nen einen zu mindestens 50%, vorzugsweise zu mindestens 80% überlappenden radialen Bereich ab, wobei der radiale Bereich sich auf die im Querschnitt gemessene radiale Wegstrecke des Eingangsbereichs der Laufschaufeln bezieht .
Die Lagerung der beiden Wellen der Turboladervorrichtung kann in herkömmlicher Weise vorgenommen werden . Es bestehen bezüg lich dieser Lagerung keine speziellen Anforderungen .
Bezüglich der Anordnung der Verdichterstufen besteht Flexibi lität dahingehend, dass der Niederdruckverdichter entweder auf derselben Welle wie die Hochdruckturbine angeordnet sein kann oder auf derselben Welle wie die Niederdruckturbine . Der Hochdruckverdichter ist auf der j eweils anderen Welle ange ordnet als der Niederdruckverdichter .
Gemäß einem Aspekt ist die Hochdruckturbine mit dem Nieder druckverdichter über die erste Welle verbunden . Gemäß einem Aspekt ist die Niederdruckturbine mit dem Hochdruckverdichter über die erste Welle verbunden .
Bezugszeichenliste
1 Mehrstufige Turboladervorrichtung
2 Hochdruckturbine
3 Niederdruckturbine
4 Niederdruckverdichter
4a Niederdruckverdichtergehäuse
4b Leitschaufel
5 Hochdruckverdichter
5a Hochdruckverdichtergehäuse
5b Leitschaufel
6 Erste Welle
7 Zweite welle
8 Drehachse
9 Axialrichtung
10 Gemeinsames Turbinengehäuse
10a Gaseintrittsgehäuse der Hochdruckturbine
1 Ob Gasaustrittsgehäuse der Niederdruckturbine
11 Leitschaufel
12 Zwischenkühler
13 Niederdruckverdichterrad
14 Laufschaufei der Niederdruckturbine
15 Laufschaufei der Hochdruckturbine
16 Laufschaufei des Hochdruckverdichters
17 Laufschaufei des Niederdruckverdichters
18 Eingangsbereich der Hochdruckturbine
19 Ausgangsbereich der Hochdruckturbine
20 Eingangsbereich der Niederdruckturbine
21 Ausgangsbereich der Niederdruckturbine
22 Lagergehäuse
23 Lagergehäuse
24 Eingangsbereich des Niederdruckverdichters
25 Ausgangsbereich des Niederdruckverdichters
26 Eingangsbereich des Hochdruckverdichters
27 Ausgangsbereich des Hochdruckverdichters
28 Hochdruckverdichterrad
29 Drehrichtung der ersten Welle 6
30 Drehrichtung der zweiten Welle 7 31 Hochdruckturbinenrad
32 Niederdruckturbinenrad
33 Ladeluftkühler
34 Brennkraftmaschine 35 Frischluftquelle

Claims

Patentansprüche
1. Mehrstufige Turboladervorrichtung (1), welche eine Hoch druckturbine (2), eine Niederdruckturbine (3) , einen Nieder druckverdichter ( 4 ) , einen Hochdruckverdichter (5) , eine ers te Welle ( 6) und eine zweite Welle (7) aufweist, wobei eine der Turbinen und einer der Verdichter auf der ersten Welle
( 6) und die andere Turbine und der andere Verdichter auf der zweiten Welle (7) angeordnet sind, die beiden Wellen ( 6, 7 ) dieselbe Drehachse (8) aufweisen, die beiden Wellen ( 6, 7 ) in Axialrichtung ( 9) hintereinander angeordnet sind und die bei den Wellen ( 6, 7 ) eine gegenläufige Drehrichtung (29, 30 ) ha ben .
2. Mehrstufige Turboladervorrichtung nach Anspruch 1 , bei welcher die Niederdruckturbine (3) an den Ausgang der Hoch druckturbine (2 ) angeschlossen ist .
3. Mehrstufige Turboladervorrichtung nach Anspruch 2 , bei welcher die Hochdruckturbine (2 ) und der Hochdruckverdichter (5) auf der ersten Welle ( 6) und die Niederdruckturbine (3) und der Niederdruckverdichter (4) auf der zweiten Welle (7) angeordnet sind .
4. Mehrstufige Turboladervorrichtung nach Anspruch 2 , bei welcher die Hochdruckturbine (2 ) und der Niederdruckverdich ter (4) auf der ersten Welle ( 6) und die Niederdruckturbine (3) und der Hochdruckverdichter (5) auf der zweiten Welle (7) angeordnet sind .
5. Mehrstufige Turboladervorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, bei welcher die Hochdruckturbine (2 ) und die Niederdruckturbine (3) in einem gemeinsamen Turbinenge häuse (10) angeordnet sind .
6. Mehrstufige Turboladervorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, bei welcher die Hochdruckturbine (2 ) in ei nem Gaseintrittsgehäuse (10a) und die Niederdruckturbine (3) in einem Gasaustrittsgehäuse (10b) angeordnet ist und das Gaseintrittsgehäuse (10a) mit dem Gasaustrittsgehäuse (10b) verbunden ist .
7. Mehrstufige Turboladervorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, bei welcher die Hochdruckturbine (2 ) Leit schaufeln (11) aufweist .
8. Mehrstufige Turboladervorrichtung nach einem der vorherge- henden Ansprüche, bei welcher die Niederdruckturbine (3) kei ne Leitschaufein aufweist .
9. Mehrstufige Turboladervorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, bei welcher zwischen dem Niederdruckver- dichter (4) und dem Hochdruckverdichter (5) ein Zwischenküh ler ( 12 ) angeordnet ist .
10. Mehrstufige Turboladervorrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, bei welcher an den Ausgang des Hochdruck- Verdichters (5) ein Ladeluftkühler ( 33 ) angeschlossen ist .
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