WO2007107289A1 - Turbolader mit kartuschenzentriereinrichtung - Google Patents

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WO2007107289A1
WO2007107289A1 PCT/EP2007/002297 EP2007002297W WO2007107289A1 WO 2007107289 A1 WO2007107289 A1 WO 2007107289A1 EP 2007002297 W EP2007002297 W EP 2007002297W WO 2007107289 A1 WO2007107289 A1 WO 2007107289A1
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bearing housing
turbine
housing
cartridge
turbocharger
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PCT/EP2007/002297
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Inventor
Dirk Frankenstein
Ralf Böning
Holger Fäth
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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
    • 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
    • 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
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/60—Assembly methods
    • F05D2230/64—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins

Definitions

  • the invention relates to a turbocharger according to the preamble of claim 1.
  • Such a turbocharger is known from EP 1 398 463 A1, which requires improvement in terms of tolerance in the radial direction between the bearing housing and the cartridge.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view of the turbocharger according to FIG. 1.
  • a portion of a turbocharger 1 according to the invention is shown, since this representation is sufficient for the explanation of the principles of the invention.
  • the turbocharger 1 has all conventionally provided structural elements, which, as stated, are omitted in Fig. 1, however, for simplicity of illustration.
  • a turbine housing 2 is shown with a turbine wheel 14 which is disposed adjacent to a bearing housing 3.
  • This bearing housing 3 is arranged between the turbine housing 2 and a compressor housing (not shown) of a likewise not shown compressor wheel.
  • the bearing housing 3 has the storage for a shaft W, as shown in FIG.
  • the shaft W carries the visible in Fig. 1 turbine wheel 14 and the compressor wheel, not shown, is mounted on a suitable bearing assembly 15 in the bearing housing 3.
  • a disc spring 4 is clamped, which is formed in multiple layers. In the example case, two material layers 5 and 6 are provided here.
  • Fig. 1 illustrates the arrangement of the disc spring 4 between the turbine housing 2 and the bearing housing 3, wherein due to the stepped structure of the disc spring 4 results in two support areas with which the disc spring, as can be seen in detail in FIG. 1, to the corresponding Parts of the cartridge K of the variable turbine geometry and the bearing housing 3 is supported.
  • Fig. 2 shows an enlarged sectional view of the upper portion of the turbocharger 1 according to the invention.
  • the cartridge K is centered on the bearing housing 3 via a centering device 9, which in the case shown a plurality of centering, preferably three such centering has, of which in Fig. 2 due to the sectional view, only one centering lug 10 is shown, which at the end portion 11 of Bearing housing 3 is arranged.
  • a beveled surface 13 is formed between the centering lug 10 and the support region of the disc spring 4 on the bearing housing 3.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Turbolader (1) mit einer in einem Turbinengehäuse (2) angeordneten Kartusche (K) für die variable Turbinengeometrie; mit einem Lagergehäuse (3) , das zwischen dem Turbinengehäuse (2) und einem Verdichtergehäuse eines Verdichterrades angeordnet und in dem eine Lageranordnung für eine Welle (W) angeordnet ist, die das Turbinenrad und das Verdichterrad trägt und mit einer Scheibenfeder (4) , die zwischen der Kartusche (K) und dem Lagergehäuse (3) angeordnet ist, wobei das Lagergehäuse eine Zentriereinrichtung aufweist, die an dem dem Turbinengehäuse (2) benachbarten Endbereich des Lagergehäuses angeordnet ist.

Description

EUROPEEAN PATENT ATTORNEYS EUROPEAN TRADEMARK ATTORNEYS EUROPEAN DESIGN ATTORNEYS
BorgWarner Inc. BWA070302PCT-2/js
3850 Hamlin Road DKT05191A
Auburn Hills, MI 48326-2872 15.03.2007 USA
TURBOLADER MIT KARTUSCHENZENTRIEREINRICHTUNG
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Turbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiger Turbolader ist aus der EP 1 398 463 Al bekannt, der hinsichtlich der Toleranz in radialer Richtung zwischen Lagergehäuse und Kartusche verbesserungsbedürftig ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Turbolader der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, der eine Verbesserung der Toleranzsituation bezüglich der radialen Toleranz zwischen Lagergehäuse und Kartusche ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Gabπel-Max-Straße 29 • D-81545 München/Germany • Telefon +49-89-64 2447-0 ■ Telefax +49-89-64 24 47-11 Reg.-No.: PR239 • info@hoefer-pat.de ■ www.hoefer-pat.de Die Zentrierung der Kartusche/des Schaufellagerrings erfolgt über eine am Lagergehäuse vorgesehene Zentriereinrichtung. Diese kann ein umlaufender Ring sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dieser Ring unterbrochen und die Zentrierung wird über drei oder mehr Zentriernasen realisiert, wodurch die Wärmeübertragung deutlich reduziert wird.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung anhand der Zeichnung. Darin zeigt:
Fig. 1 einen Teil eines erfindungsgemäßen Turboladers,
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Turboladers gemäß Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein Teilbereich eines erfindungsgemäßen Turboladers 1 dargestellt, da diese Darstellung für die Erläuterung der erfindungsgemäßen Prinzipien ausreichend ist. Natürlich weist der Turbolader 1 sämtliche üblicherweise vorgesehenen Konstruktionselemente auf, die, wie gesagt, in Fig. 1 jedoch zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen sind.
Somit ist in Fig. 1 ein Turbinengehäuse 2 mit einem Turbinenrad 14 dargestellt, das benachbart zu einem Lagergehäuse 3 angeordnet ist. Dieses Lagergehäuse 3 ist zwischen dem Turbinengehäuse 2 und einem Verdichtergehäuse (nicht dargestellt) eines ebenfalls nicht gezeichneten Verdichterrades angeordnet. Das Lagergehäuse 3 weist die Lagerung für eine Welle W auf, wie aus Fig. 1 ersichtlich.
Die Welle W trägt das in Fig. 1 sichtbare Turbinenrad 14 und das nicht dargestellte Verdichterrad ist über eine geeignete Lageranordnung 15 im Lagergehäuse 3 gelagert. Zwischen dem Lagergehäuse 3 und einer Kartusche K, die von einer VTG Scheibe 12 mit axialem Anschlag und einem Schaufellagerring 8 gebildet wird und die in dem Turbinengehäuse 2 axial verschieblich angeordnet ist, ist eine Scheibenfeder 4 eingespannt, die mehrlagig ausgebildet ist. Im Beispielsfalle sind hier zwei Materiallagen 5 und 6 vorgesehen.
Fig. 1 verdeutlicht die Anordnung der Scheibenfeder 4 zwischen dem Turbinengehäuse 2 und dem Lagergehäuse 3, wobei sich aufgrund des abgestuften Aufbaus der Scheibenfeder 4 zwei Abstützbereiche ergeben, mit denen sich die Scheibenfeder, wie im Einzelnen der Fig. 1 entnehmbar ist, an den entsprechenden Teilen der Kartusche K der variablen Turbinengeometrie und des Lagergehäuses 3 abstützt.
Fig. 2 zeigt in vergrößerter Schnittdarstellung den oberen Teilbereich des erfindungsgemäßen Turboladers 1. Darin ist die Anordnung der Scheibenfeder 4 mit dem dazwischen angeordneten Luftspalt 7 gezeigt. Die Kartusche K zentriert sich am Lagergehäuse 3 über eine Zentriereinrichtung 9, die im dargestellten Fall eine Mehrzahl von Zentriernasen, vorzugsweise drei derartige Zentriernasen, aufweist, von denen in Fig. 2 aufgrund der Schnittdarstellung nur eine Zentriernase 10 dargestellt ist, die am Endbereich 11 des Lagergehäuses 3 angeordnet ist. Eine abgeschrägte Fläche 13 ist zwischen der Zentriernase 10 und dem Auflagebereich der Scheibenfeder 4 am Lagergehäuse 3 ausgebildet.
Zusätzlich zur schriftlichen Beschreibung und zur Ergänzung der Offenbarung wird explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den Figuren 1 und 2 Bezug genommen. Bezugszeichenliste
1 Turbolader/Abgasturbolader
2 Turbinengehäuse
3 Lagergehäuse
4 Scheibenfeder
5, 6 Materiallagen (5: Scheibenfederlage für Vorspannung;
6: Wärmeschutzlage für Lage 5 ohne Anlage/Berührung am Lagergehäuse)
7 Luftspalt
8 Schaufellagerring
9 Zentriereinrichtung (Dom des Lagergehäuses 3)
10 Zentriernase
11 Endbereich von 3
12 VTG Scheibe
13 Abgeschrägte Fläche
14 Turbinenrad
15 Lageranordnung W Welle
K Kartusche der variablen Turbinengeometrie (VTG)

Claims

Ansprüche
1 . Turbolader ( 1 ) mit einem Turbinengehäuse (2) eines Turbinenrades (14); mit einer im Turbinengehäuse (2) angeordneten Kartusche (K) für die variable Turbinengeometrie; und mit einem Lagergehäuse (3) , das zwischen dem Turbinengehäuse (2) und einem Verdichtergehäuse eines Verdichterrades angeordnet und in dem eine Lageranordnung für eine Welle (W) angeordnet ist, die das Turbinenrad und das Verdichterrad trägt; dadurch gekennzeichnet,
- dass das Lagergehäuse (3) eine Kartuschen- Zentriereinrichtung (9) aufweist, die an dem dem Turbinengehäuse (2) benachbarten Endbereich (11) des Lagergehäuses (3) angeordnet ist.
2. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriereinrichtung (9) als umfangsseitig um das Lagergehäuse umlaufender Ring ausgebildet ist.
3. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriereinrichtung (9) zumindest drei einzelne Zentriernasen (10) aufweist, die umfangsseitig verteilt am Lagergehäuse (3) angeordnet sind.
4. Turbolader nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring einstückig mit dem Lagergehäuse (3) verbunden ist.
5. Turbolader nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriernasen (10) einstückig mit dem Lagergehäuse (3) verbunden sind. Turbolader nach Ansprüche 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriernasen (10) in einem Winkelabstand von 120° verteilt am Umfang des Lagergehäuse (3) angeordnet sind.
PCT/EP2007/002297 2006-03-17 2007-03-15 Turbolader mit kartuschenzentriereinrichtung WO2007107289A1 (de)

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