WO2007093406A1 - Schaufellagerringanordnung eines turboladers mit variabler turbinengeometrie - Google Patents

Schaufellagerringanordnung eines turboladers mit variabler turbinengeometrie Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a turbocharger with variable turbine geometry (VTG) according to the preamble of claim 1.
  • VFG variable turbine geometry
  • the VTG cartridge of such a known from EP-AI 236 866 turbocharger consists of a nozzle with blades and levers and turbine housing side disc.
  • the attachment of the disc to a vane bearing ring of a vane bearing assembly takes place in generic turbochargers by means of screws or welding.
  • spacer sleeves are required, which can be removed in the case of a welded joint after welding again.
  • the support pins preferably have a very small diameter of a few millimeters, so that the resulting flow cross-section reduction and the associated Strömungsverwirbelonne remain minimal.
  • FIG. 1 is a perspective view of a turbocharger according to the invention
  • Fig. 2 is a sectional view of a blade bearing assembly according to the invention for the turbocharger according to the invention.
  • Fig. 3A-C the detail X of Fig. 2 in an enlarged view for explaining the method according to the invention. Since a complete explanation of all construction details of a turbocharger with variable turbine geometry is not required for the following description of the design principles according to the invention, only the basic components of a turbocharger 15 according to the invention are designated in Fig. 1, as usual, a compressor 16 in a compressor housing 17, a bearing housing 18 having the required bearings for the shaft 19 and a turbine 20 in a turbine housing 21. The remaining parts are not necessary for the explanation of the present invention to fully explain their principles, of course provided.
  • the blade bearing arrangement 1 has a blade bearing ring 2, on which a disc 3 is arranged at a defined distance.
  • the disc 3 is preferably formed of the same material as the blade bearing ring 2 and serves, as stated, to set an exact axial gap in order to define a flow channel 4 can.
  • a support pin 5 For attachment of the disc 3 on the blade bearing ring 2 is at least one, but usually provided a plurality of support pins, of which in Fig. 2, a support pin 5 is visible.
  • the support pin 5 has a first and a second end 6 and 7, respectively. Between the ends 6 and 7, a shaft region 9 arranged in the flow channel 4 is arranged in the assembled state.
  • the blade bearing ring 2 and the disc 3 are each provided with a preferably flat fastening for producing a previously described blade bearing ring arrangement 1 according to the invention.
  • the first end 6 of the support pin 5 is first butt connected to the blade bearing ring 2, ie the substantially planar end 6 is preferably mounted with a positioning tool 8 on the preferably planar mounting portion 12 (FIG. 3A) and then connected thereto, preferably welded (Fig. 3B). Then, the spacer body 11 shown in Fig. 3B between the blade bearing ring 2 and disc 3 are inserted to adjust the defined distance between the blade bearing ring 2 and the disc 3 can. Then, the connection, preferably welding, of the second substantially planar end 7 of the support pin 5 with the associated preferably planar mounting portion 13 of the disc 3 and the removal of the spacer or body 11. It is inventively possible that first either the blade bearing ring or the disc 3 with one of the support pin ends and then the other support pin end with the other part (ie either disc or blade bearing ring) is connected.

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Abstract

Turbolader mit variabler Turbinengeometrie mit einer Schaufellagerringanordnung (1), die einen Schaufellagerring (2) und eine Scheibe (3) aufweist, die am Schaufellagerring (2) zur Schaffung eines Strömungskanals (4) fixierbar ist und mit zumindest einem Tragstift (5), der mit einem ersten Ende (6) mit dem Schaufellagerring (2) verbunden ist und der mit einem zweiten Ende (7) mit der Scheibe (3). Beide Ende des Tragstiftes sind dabei stumpf mit dem Schaufellagerring (2) und der Scheibe (3) verschweist verbunden ist.

Description

SCHAUFELLAGERRINGANORDNUNG EINES TURBOLADERS MIT VARIABLER TURBINENGEOMETRIE
Besehreibung
Die Erfindung betrifft einen Turbolader mit variabler Turbinengeometrie (VTG) gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die VTG-Kartusche eines derartigen aus der EP-A-I 236 866 bekannten Turboladers besteht aus einem Leitapparat mit Schaufeln und Hebeln und turbinengehäuseseitiger Scheibe. Die Befestigung der Scheibe an einem Schaufellagerring einer Schaufellageranordnung erfolgt bei gattungsgemäßen Turboladern mittels Schrauben oder Schweißen. Um für den Strömungskanal, der sich zwischen Schaufellagerring und Scheibe ausbildet und in dem sich die Schaufeln der VTG befinden, eine definierte Breite einstellen zu können, sind Distanz-Hülsen erforderlich, die im Falle einer Schweißverbindung nach dem Schweißen wieder entfernt werden können. Durch das Schweißen kann jedoch ein Verzug der Scheibe infolge starker Wärmeeinleitung entstehen. Ein Verzug der Scheibe kann durch die dadurch bedingte lokale Spaltreduktion zwischen Schaufeln und Scheibe zu einem Klemmen der Schaufeln führen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Turbolader der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, bei dem es möglich ist, eine Schweißverbindung herzustellen, die möglichst verzugsfrei die Scheibe mit dem Schaufellagerring verbindet, so dass ein konstant gleichmäßiger Abstand wie bei dem Verbinden mittels Schrauben entsteht. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
Im Unteranspruch 2 ist eine erfindungsgemäße Schaufellagerringanordnung definiert.
In den Ansprüchen 3 bis 5 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Schaufellagerringanordnung für den erfindungsgemäßen Turbolader angegeben.
Die Tragstifte haben vorzugsweise einen sehr geringen Durchmesser von einigen wenigen Millimetern, damit die dadurch bedingte Strömungsquerschnittsreduktion sowie die damit verbundenen Strömungsverwirbelungen minimal bleiben.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Turboladers,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Schaufellageranordnung für den erfindungsgemäßen Turbolader, und
Fig. 3A-C die Einzelheit X der Fig. 2 in vergrößerter Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens . Da für die nachfolgende Beschreibung der erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzipien eine komplette Erläuterung aller Konstruktionsdetails eines Turboladers mit variabler Turbinengeometrie nicht erforderlich ist, sind in Fig. 1 nur die grundlegenden Bauteile eines erfindungsgemäßen Turboladers 15 bezeichnet, der wie üblich ein Verdichterrad 16 in einem Verdichtergehäuse 17, ein Lagergehäuse 18 mit den erforderlichen Lagern für die Welle 19 und ein Turbinenrad 20 in einem Turbinengehäuse 21 aufweist. Die übrigen Teile sind für die Erläuterung vorliegender Erfindung nicht erforderlich, um deren Prinzipien vollständig zu erläutern, natürlich jedoch vorgesehen.
Dementsprechend ist in Fig. 2 nur eine Schaufellageranordnung 1 eines erfindungsgemäßen Turboladers dargestellt. Die Schaufellageranordnung 1 weist einen Schaufellagerring 2 auf, an dem in einem definierten Abstand eine Scheibe 3 angeordnet ist. Die Scheibe 3 ist vorzugsweise aus dem gleichen Material wie der Schaufellagerring 2 ausgebildet und dient, wie gesagt, zur Einstellung eines exakten axialen Spaltes, um einen Strömungskanal 4 definieren zu können.
Zur Befestigung der Scheibe 3 am Schaufellagerring 2 ist mindestens ein, jedoch in der Regel eine Mehrzahl von Tragstiften vorgesehen, von denen in Fig. 2 ein Tragstift 5 sichtbar ist. Der Tragstift 5 weist ein erstes und ein zweites Ende 6 bzw. 7 auf. Zwischen den Enden 6 und 7 ist im Montagezustand ein im Strömungskanal 4 angeordneter Schaftbereich 9 angeordnet.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zur Herstellung einer zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Schaufellagerringanordnung 1 neben den üblichen Herstellungsschritten für den Schaufellagerring 2, die Schaufelwellen, Hebel und sonstigen üblicherweise vorgesehenen Teile, der Schaufellagerring 2 und die Scheibe 3 jeweils mit einem vorzugsweise planen Befesti- gungsbereich 12 bzw. 13 für den bzw. die Tragstifte 5 versehen.
Anschließend wird zur Fixierung der Scheibe 3 am Schaufellagerring 2 zunächst das erste Ende 6 des Tragstiftes 5 mit dem Schaufellagerring 2 stumpf verbunden, d. h. das im wesentlichen plane Ende 6 wird, vorzugsweise mit einem Positionierungswerkzeug 8, auf den vorzugsweise planen Befestigungsbereich 12 aufgesetzt (Fig. 3A) und dann mit diesem verbunden, vorzugsweise verschweißt (Fig. 3B). Sodann werden der bzw. die in Fig. 3B dargestellten Distanzkörper 11 zwischen Schaufellagerring 2 und Scheibe 3 eingelegt, um die definierte Distanz zwischen dem Schaufellagerring 2 und der Scheibe 3 einstellen zu können. Dann erfolgt die Verbindung, vorzugsweise Verschweißung, des zweiten im wesentlichen planen Endes 7 des Tragstiftes 5 mit dem zugeordneten vorzugsweise planen Befestigungsbereich 13 der Scheibe 3 und die Entfernung des bzw. der Distanzkörper 11. Hierbei ist es erfindungsgemäß möglich, dass zuerst entweder der Schaufellagerring oder die Scheibe 3 mit einem der Tragstiftenden und dann das andere Tragstiftende mit dem jeweils anderen Teil (also entweder Scheibe oder Schaufellagerring) verbunden wird.
Bezugszeichenliste
1 Schaufellagerringanordnung
2 Schaufellagerring
3 Scheibe
4 Strömungskanal
5 Tragstift (Tragstifte)
6 Erstes Ende des Tragstiftes 5
7 Zweites zu verschweißendes Ende des Tragstiftes 5
8 Positionierungswerkzeug
9 Schaftabschnitt 0 1 Distanzstück/-körper 2 planer Befestigungsbereich von 2 3 planer Befestigungsbereich von 3 4, 14' Schweißzonen 5 Turbolader 6 Verdichterrad 7 Verdichtergehäuse 8 Lagergehäuse 9 Welle 0 Turbinenrad 1 Turbinengehäuse

Claims

Ansprüche
1. Turbolader mit variabler Turbinengeometrie mit einer Schaufellagerringanordnung (1), die einen Schaufellagerring (2) und eine Scheibe (3) aufweist, die am Schaufellagerring (2) zur Schaffung eines Strömungskanals (4) fixierbar ist; mit zumindest einem Tragstift (5) , der mit einem ersten Ende (6) mit dem Schaufellagerring (2) verbunden ist und der mit einem zweiten Ende (7) mit der Scheibe (3) verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, dass beide Enden (6, 7) des Tragstiftes (5) stumpf mit dem Schaufellagerring (2) bzw. der Scheibe (3) verschweißt sind.
2. Schaufellagerringanordnung (1) für einen Turbolader mit variabler Turbinengeometrie mit einem Schaufellagerring (2) und einer Scheibe (3), die am Schaufellagerring (2) zur Schaffung eines Strömungskanals (4) fixierbar ist; und mit zumindest einem Tragstift (5) , der mit einem ersten Ende (6) mit dem Schaufellagerring (2) verbunden ist und der mit einem zweiten Ende (7) mit der Scheibe (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass beide Enden (6, 7) des Tragstiftes (5) stumpf mit dem Schaufellagerring (2) bzw. der Scheibe (3) verschweißt sind.
3. Verfahren zur Herstellung einer Schaufellagerringanordnung (1) für einen Turbolader, gekennzeichnet durch folgende
Verfahrensschritte:
Befestigen des ersten Endes (6) des bzw. der Tragstifte (5) mit einem, vorzugsweise planen, Befestigungsbereich (12) eines Schaufellagerringes (2) oder einer Scheibe mittels einer stoffschlüssigen Verbindung; Anordnen von Distanzkörpern (11) zwischen dem Schaufellagerring (2) und der Scheibe (3) ;
Befestigen des zweiten Endes (7) des Tragstiftes (5) mit einem ebenfalls vorzugsweise planen Befestigungsbereich (13) der Scheibe (3) bzw. des Schaufellagerrings (2) mittels einer stoffschlüssigen Verbindung; und
Entfernen der Distanzkörper (11) nach der Befestigung der Enden (6 , 7) des Tragstiftes (5) .
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als stoffschlüssige Verbindung eine Verschweißung (14, 14') verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass nicht wärmeleitende Distanzkörper (11) verwendet werden .
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