WO2015058839A1 - Ein abgasturbolader welcher einen ersten und zweiten gehäuseabschnitt beinhaltet, wobei die flaschverbindung zwischen den gehäusen über gewinkelte flächen realisiert wird - Google Patents

Ein abgasturbolader welcher einen ersten und zweiten gehäuseabschnitt beinhaltet, wobei die flaschverbindung zwischen den gehäusen über gewinkelte flächen realisiert wird Download PDF

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WO2015058839A1
WO2015058839A1 PCT/EP2014/002734 EP2014002734W WO2015058839A1 WO 2015058839 A1 WO2015058839 A1 WO 2015058839A1 EP 2014002734 W EP2014002734 W EP 2014002734W WO 2015058839 A1 WO2015058839 A1 WO 2015058839A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flange
exhaust gas
gas turbocharger
housing section
housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/002734
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Delitz
Hermann Burmester
Original Assignee
Ihi Charging Systems International Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ihi Charging Systems International Gmbh filed Critical Ihi Charging Systems International Gmbh
Publication of WO2015058839A1 publication Critical patent/WO2015058839A1/de

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    • 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
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • 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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/243—Flange connections; Bolting arrangements
    • 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 invention relates to an exhaust gas turbocharger specified in the preamble of claim 1. Art.
  • an exhaust gas turbocharger consists of a plurality of housing sections: a first housing section, which is generally traversed by hot gases, usually exhaust gas of an internal combustion engine, a second housing section, which rotatably mounted in the second housing portion Aufinnbare and between the first housing portion and a third
  • Housing portion which is permeated by ambient air in general, is positioned. Between the individual housing sections flange surfaces are formed, such that these flange surfaces are designed to be touched, so that a spill of the hot gas and the ambient air as far as possible
  • the exhaust gas turbocharger should be dismantled, that is, for example, a cohesive connection between the individual flange surfaces could bring about a tightness between the flange surfaces, but the exhaust gas turbocharger is then no longer easy to disassemble and reassemble.
  • the object of the present invention is to provide an exhaust-gas turbocharger which can be produced inexpensively and has an improved exhaust gas-tightness with respect to the environment during operation.
  • Patent claim 1 solved.
  • Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.
  • the invention relates to an exhaust gas turbocharger, which has a first housing section and a second housing section, wherein the first housing section and the second housing section on at least one first flange of the first
  • the exhaust gas turbocharger has a longitudinal axis, and the first housing portion and the second housing portion are axially extending about the longitudinal axis both radially and along the longitudinal axis
  • the first flange surface has a first contact edge extending in the circumferential direction of the first flange surface and / or the second flange surface has a second contact edge extending in the circumferential direction of the second flange surface, by means of which it seals between the first flange surface and the second flange
  • Housing section can be formed.
  • the contact which between the corresponding contact edges or between the corresponding contact edge and hers
  • Housing portion and the second housing portion, received in or on the first flange surface and the second flange, is necessary, or due to the omission of this additional sealing device also corresponding assembly steps omitted.
  • a further advantage of the seal brought about with the aid of the first contact edge and / or second contact edge is the increasing effect of the sealing effect with increasing temperatures.
  • Housing section with hot fluid, or exhaust, induced temperature increase of the housing sections in operation due to convection have the housing sections according to their heat conduction and thermal expansion coefficients
  • Housing section thus an extension, at least in the axial direction, on.
  • the second housing section which is positioned adjacent to the first housing section, is likewise heated by heat conduction with the aid of the first housing section and thus likewise has an extension at least in the axial direction.
  • the two housing sections expand in such a way that in the region of their flange surfaces, the flange surfaces move towards one another, such that a contact is brought about in the region of the contact edge.
  • Flange part surface and the second Flanschteil relations are arranged at a first angle to each other, and the first angle has a value which is smaller than 180 °, and / or the second contact edge between a third Flanschteil patterns the second flange and a fourth Flanschteil constitutional the second flange is formed wherein the third flange part surface and the fourth flange part surface are arranged at a second angle to each other, and the second angle has a value which is less than 180 °.
  • the first angle and / or the second angle are formed as so-called obtuse angles, an ideal, secured surface pressure results between the corresponding contact edge and the opposing flange surface. For reasons of minimizing the wear of the contact edges, they should be formed as obtuse as possible, in any case greater than 90 °.
  • both contact edges lie between flange partial surfaces which are below their respective angle formed in the form of an obtuse angle, since a high surface pressure can be achieved.
  • the first housing portion is formed of a first material having a first coefficient of thermal expansion which is different from a second coefficient of thermal expansion of a second material from which the second housing portion is formed. This ensures that the housing sections have different expansions, so that the fluid-tight seal can be realized.
  • the second housing portion is made of the material with a lower coefficient of thermal expansion.
  • the material having the lower coefficient of thermal expansion has high damping properties and good machinability at the same time.
  • filigree shapes possible, as in particular in the provision of the second
  • housing section in this case the bearing section are necessary.
  • a ferritic gray cast iron is to be mentioned here as a suitable material.
  • Ottomotors in particular austenitic cast steel or suitable for an exhaust gas turbocharger of a diesel engine, a high silicon gray cast iron.
  • a heat shield is between the first
  • Verspannettis are a secure fixation of the heat shield between the first housing portion and the second housing portion.
  • the bracing element is ideally elastic or resilient, so that a secure fixation is formed independently of the thermally dependent expansion of the two housing sections.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section detail of a first housing section and a second housing section of the exhaust gas turbocharger according to the invention in a first embodiment
  • Fig. 2 is a detail view of a first housing portion and a second
  • Fig. 3 is a detail view of a first housing portion and a second
  • An inventive exhaust gas turbocharger 1 is in an exemplary
  • the exhaust gas turbocharger 1 has a first housing section 2, in the form of a flow-through exhaust gas guide section 2, which is traversed by exhaust gas during operation of the exhaust gas turbocharger 1 by a fluid, as a rule.
  • the exhaust gas is generally but not necessarily a
  • Combustion product of an internal combustion engine not shown.
  • the exhaust gas turbocharger 1 is assigned a second housing section 3, which is designed in the form of a bearing section and serves to support a running gear, not shown, of the exhaust gas turbocharger 1.
  • the bearing section 3 is not between one positioned through-flow air duct portion of the exhaust gas turbocharger 1 and the exhaust gas guide portion 2 shown.
  • the running gear has a not-shown compressor wheel and a not-shown turbine wheel, which are rotatably connected to each other by means of a shaft, not shown.
  • the compressor wheel is arranged in a compressor wheel chamber, not shown, of the air guide section for the intake of generally fresh air.
  • the turbine wheel, not shown, is rotatably received in a wheel chamber 4 of the exhaust gas guide section 2.
  • the turbine is in the operation of the exhaust gas turbocharger 1 of the
  • Exhaust gas flowing portion 2 exhaust flowing and driven, wherein it can perform a rotational movement.
  • This rotational movement is transferable by means of the shaft to the compressor wheel, which thus simultaneously to the rotational movement of the
  • Turbine wheel can perform a rotary motion. With the help of the compressor wheel and its rotary motion fresh air is sucked in, which is compressed in the air guide section.
  • the exhaust gas guide section 2 has a flow-through spiral channel 5, by means of which the fluid can be fed to the turbine wheel. Due to the high temperatures of the exhaust gas flow passage 2 flowing through the fluid is heat insulating
  • Exhaust guiding portion 2 and the bearing portion 3 is formed.
  • the heat shield 6 is positioned in the region of the turbine wheel near its wheel back.
  • the exhaust gas guide section 2 has at its end facing the bearing section 3 a first flange surface 7. Opposite this first flange surface 7, a second flange surface 8 of the bearing section 3 is formed, wherein the two flange surfaces are formed as far as possible complementary.
  • Fixing element 17 is designed in the form of a band clamp, in particular a V band clamp and serves to fix the two housing sections.
  • Flange surfaces 7, 8 are formed with respect to a longitudinal axis 11 of the exhaust gas turbocharger, which corresponds to a rotational axis of the turbine wheel, extending predominantly radially. That is, they may be formed perpendicular to the longitudinal axis 11, but they may also be formed obliquely to the longitudinal axis 11. In the operation of the exhaust gas turbocharger 1, it is problematic that the fluid guided through the spiral channel 5 onto the turbine wheel flows into various construction-related assembly gaps and in particular in the region of the first flange surface 7 and the second
  • Flange surface 8 can flow into the environment. This effect increases with increasing fluid or exhaust gas temperatures and increasing pressure of the fluid.
  • the first flange of the exhaust gas turbocharger 1 according to the invention in a first
  • the second flange 8 is predominantly flat or flat
  • a flow-tight, ring-like contact 10 is formed between the first flange surface 7 and the second flange surface 8.
  • Under the ring-like contact 10 is not necessarily a circular contact to understand, but a self-contained contact 10. That is, if it
  • geometric conditions could also be a contact in the form of a rectangle or a square formed, as well as an elliptical contact, which is self-contained.
  • the ring-like contact 10 is formed linearly or in the form of a narrow circular ring.
  • the first flange surface 7 is inclined relative to the second flange surface 8, so that the first flange surface 7 and the second flange surface 8 touch each other over their respective entire surface along a corresponding line which is self-contained.
  • Embodiment of the exhaust gas turbocharger 1 according to the invention is the first
  • Flanschaument Structure 12 is formed in the direction of the longitudinal axis 1 1 extending. Likewise, the first contact edge 9 could also be formed in another region of the first flange surface 7.
  • the cold state of the exhaust gas turbocharger 1 means that the exhaust gas turbocharger 1, for example. At the time of cold condition is not flowed through by hot exhaust gases or that the exhaust gas temperatures have not reached values that lead to a significant increase in temperature of the first housing section 2, such that it comes to a thermal expansion of the first housing portion 2.
  • the second flange 8 has a second contact edge 14, which also, as well as the first contact edge 9 of the first embodiment.
  • the first flange surface 7 has the first contact edge 9 and the second flange surface 8 the second contact edge 14, wherein the first contact edge 9 and the second contact edge 14 are arranged opposite one another, such that the ring-like contact 10 can be trained.
  • Contact edge 14 in the radial direction is irrelevant, provided that the first contact edge 9 and the second contact edge 14 are arranged opposite one another.
  • a variant of the positioning of the two contact edges 9, 14 in the radial direction is shown by the dotted line.
  • the first contact edge 9 is formed between a first flange part surface 15 of the first flange surface 7 and a second flange part surface 16 of the first flange surface 7, wherein the first contact edge 9 is configured to extend in the circumferential direction.
  • the first flange portion 15 and the second flange portion 16 are positioned ⁇ at a first angle to each other, wherein the first angle ⁇ has a value of 135 °.
  • the second flange surface 8 also has the second contact edge 14 which is likewise formed in the circumferential direction between a third flange part surface 18 of the second flange surface 8 and a fourth flange part surface 19 of the second flange surface 8.
  • the third Flanschteil patterns 18 and the fourth Flanschteil compounds 19 are positioned at a second angle ß to each other, wherein the second angle ß has a value of 140 °. That is, both the first angle ⁇ and the second angle ⁇ are made obtuse.
  • the heat shield 6 is by means of a Verspannements 20 between the first
  • This bracing element 20 is to be provided, since, due to the thermal expansion, an overdetermination of the construction is possible, so that a clamping effect alone by the two housing sections 2, 3 may be canceled.
  • first contact edge 9 and the second contact edge 14 are rounded to prevent premature wear during operation and the

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader, aufweisend einen ersten Gehäuseabschnitt (2) des Abgasturboladers (1) und einen zweiten Gehäuseabschnitt (3) des Abgasturboladers (1), wobei der erste Gehäuseabschnitt (2) und der zweite Gehäuseabschnitt (3) an mindestens einer ersten Flanschfläche (7) des ersten Gehäuseabschnitts (2) und an einer zweiten Flanschfläche (8) des zweiten Gehäuseabschnitts (3) aneinander angrenzend positioniert sind, und wobei der Abgasturbolader (1) eine Längsachse (11) aufweist, und der erste Gehäuseabschnitt (2) und der zweite Gehäuseabschnitt (3) sich um die Längsachse (11) sowohl radial als auch entlang der Längsachse (11) axial erstreckend ausgebildet sind. Erfindungsgemäß weist die erste Flanschfläche (7) eine erste Kontaktkante (9) und/oder die zweite Flanschfläche (8) eine zweite Kontaktkante (14) auf, mittels derer zur Abdichtung zwischen der ersten Flanschfläche (7) und der zweiten Flanschfläche (8) ein ringartig ausgebildeter Kontakt (10) zwischen der ersten Flanschfläche (7) und der zweiten Flanschfläche (8) herstellbar ist.

Description

EIN ABGASTURBOLADER WELCHER EINEN ERSTEN UND ZWEITEN GEHÄUSEABSCHNITT
BEINHALTET, WOBEI DIE FLASCHVERBINDUNG ZWISCHEN DEN GEHÄUSEN ÜBER
GEWINKELTE FLÄCHEN REALISIERT WIRD
Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Zweckmäßigerweise besteht ein Abgasturbolader aus mehreren Gehäuseabschnitten: Einem ersten Gehäuseabschnitt, welcher im Allgemeinen von heißen Gasen, in der Regel Abgas einer Brennkraftmaschine, durchströmt wird, einem zweiten Gehäuseabschnitt, welcher ein drehbar im zweiten Gehäuseabschnitt gelagertes Laufzeug aufnehmbar ausgebildet ist und zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und einem dritten
Gehäuseabschnitt, welcher von im Allgemeinen Umgebungsluft durchströmbar ist, positioniert ist. Zwischen den einzelnen Gehäuseabschnitten sind Flanschflächen ausgebildet, derart, dass diese Flanschflächen einander berührbar ausgestaltet sind, so dass ein Ausströmen des heißen Gases und der Umgebungsluft weitestgehend
vermieden wird. Sofern es zwischen den Flanschflächen zu Undichtheiten kommt, reduziert sich einerseits ein Gesamtwirkungsgrad des Abgasturboladers und andererseits treten zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt umweltbelastende Abgase aus, was insbesondere zu vermeiden ist. Zu berücksichtigen ist, dass der Abgasturbolader zerlegbar sein sollte, das heißt, dass beispielsweise eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Flanschflächen zwar eine Dichtheit zwischen den Flanschflächen herbeiführen könnte, allerdings der Abgasturbolader dann nicht mehr einfach zerlegbar und wieder montierbar ist.
So ist beispielsweise der Offenlegungsschrift DE 10 2010 053 078 A1 ein
Abgasturbolader entnehmbar, wobei mit Hilfe einer Kraft-Formschlussverbindung in Form einer Überwurfmutter eine fluiddichte Abdichtung zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt angestrebt wird. Hier allerdings ist diese, ein
Gewinde aufweisende Überwurfmutter herzustellen, wodurch zusätzliche und nicht unerhebliche Kosten entstehen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Abgasturbolader bereitzustellen, welcher kostengünstig herstellbar ist und im Betrieb eine verbesserte Abgasdichtheit gegenüber der Umgebung aufweist.
Diese Aufgabe wird durch einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader, welcher einen ersten Gehäuseabschnitt und einen zweiten Gehäuseabschnitt aufweist, wobei der erste Gehäuseabschnitt und der zweite Gehäuseabschnitt an mindestens einer ersten Flanschfläche des ersten
Gehäuseabschnitts und an einer zweiten Flanschfläche des zweiten Gehäuseabschnitts aneinander angrenzend positioniert sind. Der Abgasturbolader weist eine Längsachse auf, und der erste Gehäuseabschnitt und der zweite Gehäuseabschnitt sind sich um die Längsachse sowohl radial als auch entlang der Längsachse axial erstreckend
ausgebildet.
Erfindungsgemäß weist die erste Flanschfläche eine sich in Umfangsrichtung der ersten Flanschfläche erstreckende erste Kontaktkante und/oder die zweite Flanschfläche eine sich in Umfangsrichtung der zweiten Flanschfläche erstreckende zweite Kontaktkante auf, mittels derer zur Abdichtung zwischen der ersten Flanschfläche und der zweiten
Flanschfläche ein ringartig ausgebildeter Kontakt zwischen der ersten Flanschfläche und der zweiten Flanschfläche herstellbar ist. Mit anderen Worten ist mit Hilfe der ersten Kontaktkante und/oder zweiten Kontaktkante eine Dichtung realisierbar, welche in
Umfangsrichtung zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem zweiten
Gehäuseabschnitt ausbildbar ist. Der Kontakt, welcher zwischen den entsprechenden Kontaktkanten oder zwischen der entsprechenden Kontaktkante und der ihr
gegenüberliegenden Flanschfläche ausgebildet ist, erwirkt die Abdichtung zwischen den beiden Flanschflächen aufgrund einer Oberflächenpressung zwischen den
Gehäuseabschnitten im Bereich der entsprechenden Kontaktkante. Somit ist eine im Betrieb durchweg gesicherte Abdichtung zwischen den beiden Flanschflächen einfach und somit kostengünstig realisiert.
Der kostengünstige Vorteilsaspekt ist dadurch herbeigeführt, dass keine zusätzliche Dichtvorrichtung, wie bspw. dem genannten Stand der Technik zu entnehmen ist, oder in Form eines üblichen metallischen Dichtringes, welcher zwischen dem ersten
Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt, aufgenommen in oder an der ersten Flanschfläche und der zweiten Flanschfläche, notwendig ist, bzw. aufgrund des Wegfalls dieser zusätzlichen Dichtvorrichtung ebenso entsprechende Montageschritte entfallen.
Ein weiterer Vorteil der mit Hilfe der ersten Kontaktkante und/oder zweiten Kontaktkante herbeigeführten Dichtung ist die mit steigenden Temperaturen zunehmende Verstärkung der Dichtwirkung. Durch eine als Folge einer Durchströmung des ersten
Gehäuseabschnitts mit heißem Fluid, bzw. Abgas, herbeigeführte Temperaturerhöhung der Gehäuseabschnitte im Betrieb infolge Konvektion, weisen die Gehäuseabschnitte entsprechend ihrer Wärmeleitungs- und Wärmeausdehnungskoeffizienten eine
Ausdehnung sowohl entlang der Längsachse des Abgasturboladers als auch in radialer Richtung von der Längsachse wegführend nach außen auf. Das bedeutet, dass eine Ausdehnung in axialer Richtung erfolgt, sodass zwischen der Kontaktkante und der ihr gegenüberliegenden Flanschfläche eine Oberflächenpressung ausgebildet ist.
Mit anderen Worten bedeutet dies, dass, da im Betrieb des Abgasturboladers der erste Gehäuseabschnitt von dem heißen Fluid, bzw. dem Abgas durchströmt wird, sich der erste Gehäuseabschnitt aufgrund einer Wärmeleitung mit Hilfe des heißen Fluids erwärmt. Entsprechend seines Wärmeausdehnungskoeffizienten weist der erste
Gehäuseabschnitt somit eine Ausdehnung, mindestens in axialer Richtung, auf. Der zweite Gehäuseabschnitt, welcher an den ersten Gehäuseabschnitt angrenzend positioniert ist, wird ebenfalls durch Wärmeleitung mit Hilfe des ersten Gehäuseabschnitts erwärmt und weist somit ebenfalls eine Ausdehnung zumindest in axialer Richtung auf. Somit dehnen sich die beiden Gehäuseabschnitte derart aus, dass im Bereich ihrer Flanschflächen sich die Flanschflächen aufeinander zu bewegen, derart, dass ein Kontakt im Bereich der Kontaktkante herbeigeführt wird.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers ist die erste
Kontaktkante zwischen einer ersten Flanschteilfläche der ersten Flanschfläche und einer zweiten Flanschteilfläche der ersten Flanschfläche ausgebildet, wobei die erste
Flanschteilfläche und die zweite Flanschteilfläche in einem ersten Winkel zueinander angeordnet sind, und der erste Winkel einen Wert aufweist, welcher kleiner als 180° ist, und/oder die zweite Kontaktkante zwischen einer dritten Flanschteilfläche der zweiten Flanschfläche und einer vierten Flanschteilfläche der zweiten Flanschfläche ausgebildet ist, wobei die dritte Flanschteilfläche und die vierte Flanschteilfläche in einem zweiten Winkel zueinander angeordnet sind, und der zweite Winkel einen Wert aufweist, welcher kleiner als 180° ist. Sofern der erste Winkel und/oder der zweite Winkel als so genannte stumpfe Winkel ausgebildet sind, ergibt sich eine ideal, gesicherte Oberflächenpressung zwischen der entsprechenden Kontaktkante und der gegenüberliegenden Flanschfläche. Aus Gründen der Minimierung des Verschleißes der Kontaktkanten sollten diese möglichst stumpfwinkelig, in jedem Fall größer als 90° ausgebildet werden.
Sofern eine erste Kontaktkante und eine zweite Kontaktkante ausgebildet sind, ist es auch hier von Vorteil, wenn beide Kontaktkanten zwischen Flanschteilflächen liegen, welche unter ihrem jeweiligen, in Form eines stumpfen Winkels ausgebildeten Winkel, vorliegen, da eine hohe Oberflächenpressung erzielbar ist.
Idealerweise ist der erste Gehäuseabschnitt aus einem ersten Material ausgebildet, welches einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher unterschiedlich ist zu einem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten eines zweiten Materials, aus welchem der zweite Gehäuseabschnitt ausgebildet ist. Somit ist sichergestellt, dass die Gehäuseabschnitte unterschiedliche Ausdehnungen aufweisen, so dass die fluiddichte Dichtung realisierbar ist. Zweckmäßigerweise ist der zweite Gehäuseabschnitt aus dem Material mit einem geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt. Im
Allgemeinen weist das Material mit dem geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten hohe Dämpfungseigenschaften bei gleichzeitig guter Bearbeitbarkeit auf. Es sind filigrane Formen möglich, wie sie insbesondere bei der Bereitstellung des zweiten
Gehäuseabschnitts, in diesem Falle des Lagerabschnitts notwendig sind. Ein ferritischer Grauguss ist hier als geeignetes Material zu nennen. Als Material mit einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten, welcher dann dem ersten Gehäuseabschnitt, d.h. dem Abgasführungsabschnitt zuzuordnen wäre, wäre für einen Abgasturbolader eines
Ottomotors insbesondere ein austenitischer Stahlguss bzw. für einen Abgasturbolader eines Dieselmotors ein hochsiliziumhaltiger Grauguss geeignet.
In einer weiteren Ausgestaltung ist ein Hitzeschild zwischen dem ersten
Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt mit Hilfe eines
Verspannelementes positioniert. Der Vorteil des Verspannelementes ist eine gesicherte Fixierung des Hitzeschildes zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt. Das Verspannelement ist idealerweise elastisch bzw. federnd ausgebildet, sodass eine gesicherte Fixierung unabhängig von der thermisch abhängigen Ausdehnung der beiden Gehäuseabschnitte ausgebildet ist. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 einen Längsschnittausschnitt eines ersten Gehäuseabschnitts und eines zweiten Gehäuseabschnitts des erfindungsgemäßen Abgasturboladers in einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine Detailansicht eines ersten Gehäuseabschnitts und eines zweiten
Gehäuseabschnitts des erfindungsgemäßen Abgasturboladers in einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 3 eine Detailansicht eines ersten Gehäuseabschnitts und eines zweiten
Gehäuseabschnitts des erfindungsgemäßen Abgasturboladers in einem dritten Ausführungsbeispiel.
Ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader 1 ist in einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ausgebildet. Der Abgasturbolader 1 weist einen ersten Gehäuseabschnitt 2 auf, in Form eines durchströmbaren Abgasführungsabschnitts 2, welcher im Betrieb des Abgasturboladers 1 von einem Fluid, in der Regel von Abgas durchströmt wird. Das Abgas ist im Allgemeinen, aber nicht zwangsweise, ein
Verbrennungsprodukt einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine.
Dem Abgasturbolader 1 ist ein zweiter Gehäuseabschnitt 3 zugeordnet, welcher in Form eines Lagerabschnitts ausgebildet ist und der Lagerung eines nicht näher dargestellten Laufzeugs des Abgasturboladers 1 dient. Der Lagerabschnitt 3 ist zwischen einem nicht näher dargestellten durchströmbaren Luftführungsabschnitt des Abgasturboladers 1 und dem Abgasführungsabschnitt 2 positioniert.
Das nicht näher dargestellte Laufzeug weist ein nicht näher dargestelltes Verdichterrad und ein nicht näher dargestelltes Turbinenrad auf, welche miteinander mit Hilfe einer nicht näher dargestellten Welle drehfest verbunden sind. Das Verdichterrad ist in einer nicht näher dargestellten Verdichterradkammer des Luftführungsabschnitts zum Ansaugen von im Allgemeinen Frischluft angeordnet. Das nicht näher dargestellte Turbinenrad ist in einer Radkammer 4 des Abgasführungsabschnitts 2 drehbar aufgenommen.
Das Turbinenrad wird im Betrieb des Abgasturboladers 1 von dem den
Abgasführungsabschnitt 2 durchströmenden Abgas beaufschlagt und angetrieben, wobei es eine Drehbewegung ausführen kann. Diese Drehbewegung ist mit Hilfe der Welle auf das Verdichterrad übertragbar, welches somit simultan zur Drehbewegung des
Turbinenrads eine Drehbewegung ausführen kann. Mit Hilfe des Verdichterrades und dessen Drehbewegung wird Frischluft angesaugt, welche im Luftführungsabschnitt verdichtet wird.
Der Abgasführungsabschnitt 2 weist einen durchströmbaren Spiralkanal 5 auf, mit dessen Hilfe das Fluid dem Turbinenrad zuführbar ist. Aufgrund der hohen Temperaturen des den Abgasführungsabschnitt 2 durchströmenden Fluids ist zur wärmeisolierenden
Abschirmung des Lagerabschnitts 3 ein Hitzeschild 6 zwischen dem
Abgasführungsabschnitt 2 und dem Lagerabschnitt 3 ausgebildet. Der Hitzeschild 6 ist im Bereich des Turbinenrades nahe dessen Radrücken positioniert.
Der Abgasführungsabschnitt 2 weist an seinem dem Lagerabschnitt 3 zugewandt ausgebildeten Ende eine erste Flanschfläche 7 auf. Dieser ersten Flanschfläche 7 gegenüberliegend ist eine zweite Flanschfläche 8 des Lagerabschnitts 3 ausgebildet, wobei die beiden Flanschflächen weitestgehend komplementär ausgebildet sind. Ein den ersten Gehäuseabschnitt 2 und den zweiten Gehäuseabschnitt 3 umfassendes
Fixierelement 17 ist in Form einer Bandschelle, insbesondere einer V-Bandschelle ausgebildet und dient einer Fixierung der beiden Gehäuseabschnitte. Die beiden
Flanschflächen 7, 8 sind gegenüber einer Längsachse 11 des Abgasturboladers, welche einer Drehachse des Turbinenrades entspricht, sich überwiegend radial erstreckend ausgebildet. D.h., sie können senkrecht zur Längsachse 11 ausgebildet sein, sie können allerdings auch schräg zu der Längsachse 11 ausgebildet sein. Problematisch ist im Betrieb des Abgasturboladers 1 , dass das durch den Spiralkanal 5 auf das Turbinenrad geführte Fluid in diverse, konstruktiv bedingte Montagespalte strömen und insbesondere im Bereich der ersten Flanschfläche 7 und der zweiten
Flanschfläche 8 in die Umgebung ausströmen kann. Dieser Effekt nimmt zu mit steigenden Fluid- bzw. Abgastemperaturen und steigendem Druck des Fluids.
Zur Vermeidung dieses Effektes, und somit zur Realisierung einer Dichtung, weist die erste Flanschfläche des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 in einem ersten
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 eine sich in Umfangsrichtung erstreckende erste Kontaktkante 9 auf. Die zweite Flanschfläche 8 ist überwiegend plan bzw. eben
ausgebildet. Mit Hilfe der ersten Kontaktkante 9 wird zwischen der ersten Flanschfläche 7 und der zweiten Flanschfläche 8 ein strömungsdichter, ringartiger Kontakt 10 ausgebildet. Unter dem ringartigen Kontakt 10 ist hier nicht zwingend ein kreisformartiger Kontakt zu verstehen, sondern ein in sich geschlossener Kontakt 10. Das heißt, sofern es
geometrische Verhältnisse erlauben könnte ebenso ein Kontakt in Form eines Rechtecks oder eines Quadrats ausgebildet sein, ebenso ein ellipsenförmiger Kontakt, welcher in sich geschlossen ist.
Der ringartige Kontakt 10 ist linienförmig bzw. in Form eines schmalen Kreisrings ausgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass die erste Flanschfläche 7 gegenüber der zweiten Flanschfläche 8 geneigt ausgebildet ist, so dass sich die erste Flanschfläche 7 und die zweite Flanschfläche 8 über ihre jeweilige Gesamtfläche entlang einer entsprechenden Linie, welche in sich geschlossen ist, berühren. In dem ersten
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 ist die erste
Kontaktkante 9 in einem äußeren Bereich positioniert, d.h. in einem Bereich einer ersten Flanschaußenfläche 12 des ersten Gehäuseabschnitts 2, wobei die erste
Flanschaußenfläche 12 sich in Richtung der Längsachse 1 1 erstreckend ausgebildet ist. Ebenso könnte die erste Kontaktkante 9 auch in einem anderen Bereich der ersten Flanschfläche 7 ausgebildet sein.
Der kalte Zustand des Abgasturboladers 1 bedeutet, dass der Abgasturbolader 1 bspw. zum Zeitpunkt des kalten Zustandes nicht von heißen Abgasen durchströmt wird oder, dass die Abgastemperaturen noch keine Werte erreicht haben, die zu einer merklichen Temperaturerhöhung des ersten Gehäuseabschnitts 2 führen, derart, dass es zu einer Wärmeausdehnung des ersten Gehäuseabschnitts 2 kommt. In einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 , welches gemäß Fig. 2 ausgeführt ist, weist die zweite Flanschfläche 8 eine zweite Kontaktkante 14 auf, welche ebenfalls, wie auch die erste Kontaktkante 9 des ersten Ausführungsbeispiels gem. Fig. 1 , in einem äußeren Bereich, d.h. in einem Bereich einer zweiten Flanschaußenfläche 13 des zweiten Gehäuseabschnitts 3, wobei die zweite Flanschaußenfläche 13 sich ebenfalls in Richtung der Längsachse 1 1 erstreckend ausgebildet ist. Ebenso könnte die zweite Kontaktkante 14 auch in einem anderen Bereich der zweiten Flanschfläche 8 ausgebildet sein, wie mit Hilfe der gestrichelten Konturlinie gezeigt ist.
In einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 weist die erste Flanschfläche 7 die erste Kontaktkante 9 und die zweite Flanschfläche 8 die zweite Kontaktkante 14, auf, wobei die erste Kontaktkante 9 und die zweite Kontaktkante 14 einander gegenüberliegend angeordnet sind, so dass der ringartige Kontakt 10 ausbildbar ist. Eine Positionierung der ersten Kontaktkante 9 und der zweiten
Kontaktkante 14 in radialer Richtung ist unerheblich, sofern die erste Kontaktkante 9 und die zweite Kontaktkante 14 gegenüberliegend angeordnet sind. Eine Variante der Positionierung der beiden Kontaktkanten 9, 14 in radialer Richtung ist mit Hilfe der strichpunktierten Linie gezeigt.
Die erste Kontaktkante 9 ist zwischen einer ersten Flanschteilfläche 15 der ersten Flanschfläche 7 und einer zweiten Flanschteilfläche 16 der ersten Flanschfläche 7 ausgebildet, wobei die erste Kontaktkante 9 sich in Umfangsrichtung erstreckend ausgestaltet ist. Die erste Flanschteilfläche 15 und die zweite Flanschteilfläche 16 sind dabei in einem ersten Winkel α zueinander positioniert, wobei der erste Winkel α einen Wert von 135° aufweist.
Im dritten Ausführungsbeispiel gem. Fig. 3 weist die zweite Flanschfläche 8 die ebenfalls in Umfangsrichtung zwischen einer dritten Flanschteilfläche 18 der zweiten Flanschfläche 8 und einer vierten Flanschteilfläche 19 der zweiten Flanschfläche 8 ausgebildete zweite Kontaktkante 14 auf. Die dritte Flanschteilfläche 18 und die vierte Flanschteilfläche 19 sind dabei in einem zweiten Winkel ß zueinander positioniert, wobei der zweite Winkel ß einen Wert von 140° aufweist. Das heißt, sowohl der erste Winkel α als auch der zweite Winkel ß sind stumpfwinkelig ausgeführt.
Der Hitzeschild 6 ist mit Hilfe eines Verspannelementes 20 zwischen dem ersten
Gehäuseabschnitt 2 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 3 verklemmend zu fixieren. Dieses Verspannelement 20 ist vorzusehen, da aufgrund der Wärmeausdehnung eine Überbestimmung der Konstruktion möglich ist, so dass eine Klemmwirkung allein durch die beiden Gehäuseabschnitte 2, 3 möglicherweise aufgehoben wird .
Idealerweise sind die erste Kontaktkante 9 und die zweite Kontaktkante 14 abgerundet ausgebildet, um eine vorzeitige Abnutzung im Betrieb zu vermeiden sowie die
Aufrechterhaltung einer ausreichenden Flächenpressung zu sichern.

Claims

Patentansprüche
Abgasturbolader, aufweisend einen ersten Gehäuseabschnitt (2) des
Abgasturboladers (1 ) und einen zweiten Gehäuseabschnitt (3) des
Abgasturboladers (1 ), wobei der erste Gehäuseabschnitt (2) und der zweite
Gehäuseabschnitt (3) an mindestens einer ersten Flanschfläche (7) des ersten Gehäuseabschnitts (2) und an einer zweiten Flanschfläche (8) des zweiten
Gehäuseabschnitts (3) nebeneinander positioniert sind, und wobei der
Abgasturbolader (1 ) eine Längsachse (1 1 ) aufweist, und der erste
Gehäuseabschnitt (2) und der zweite Gehäuseabschnitt (3) sich um die Längsachse (1 1 ) sowohl radial als auch entlang der Längsachse (1 1 ) axial erstreckend ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Flanschfläche (7) eine sich in Umfangsrichtung der ersten Flanschfläche
(7) erstreckende erste Kontaktkante (9) und/oder die zweite Flanschfläche (8) eine sich in Umfangsrichtung der zweiten Flanschfläche (8) erstreckende zweite
Kontaktkante (14) aufweist, mittels derer zur Abdichtung zwischen der ersten Flanschfläche (7) und der zweiten Flanschfläche (8) ein ringartig ausgebildeter Kontakt (10) zwischen der ersten Flanschfläche (7) und der zweiten Flanschfläche
(8) herstellbar ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Kontaktkante (9) zwischen einer ersten Flanschteilfläche (15) der ersten Flanschfläche (7) und einer zweiten Flanschteilfläche (16) der ersten Flanschfläche (7) ausgebildet ist, wobei die erste Flanschteilfläche (15) und die zweite
Flanschteilfläche (16) in einem ersten Winkel ( ) zueinander angeordnet sind, und der erste Winkel (a) einen Wert aufweist, welcher kleiner als 180°, und/oder die zweite Kontaktkante (14) zwischen einer dritten Flanschteilfläche (18) der zweiten Flanschfläche (8) und einer vierten Flanschteilfläche (19) der zweiten Flanschfläche (8) ausgebildet ist, wobei die dritte Flanschteilfläche (18) und die vierte
Flanschteilfläche (19) in einem zweiten Winkel (ß) zueinander angeordnet sind, und der zweite Winkel (ß) einen Wert aufweist, welcher kleiner als 180°.
3. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der ringartige Kontakt (10) in einem kalten Zustand des Abgasturboladers (1 ) nahezu linienförmig ausgebildet ist.
4. Abgasturbolader nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Gehäuseabschnitt (2) aus einem ersten Material ausgebildet ist, welches einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher unterschiedlich ist zu einem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten eines zweiten Materials, aus welchem der zweite Gehäuseabschnitt (3) ausgebildet ist.
5. Abgasturbolader nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Hitzeschild (6) zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt (2) und dem zweiten Gehäuseabschnitt (3) mit Hilfe eines Verspannelementes (20) positioniert ist.
6. Abgasturbolader nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Kontaktkante (9) und/oder die zweite Kontaktkante (14) abgerundet ausgebildet sind.
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