CH714153A2

CH714153A2 - Axialturbine eines Turboladers und Turbolader.

Info

Publication number: CH714153A2
Application number: CH00959/18A
Authority: CH
Inventors: Löwlein Oswald
Original assignee: Man Energy Solutions Se
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2018-08-06
Publication date: 2019-03-15
Also published as: JP2019044775A; KR20190027334A; CN109458234A; DE102017120543A1; CH714153B1

Abstract

Axialturbine (10) eines Turboladers zur Entspannung eines Mediums, mit einem Turbinenabströmgehäuse (12), mit einem Turbinenrotor (15), und mit einem in Strömungsrichtung des zu entspannenden Mediums gesehen stromabwärts des Turbinenrotors (15) positionierten Diffusor (17), der einen Innendiffusor (19) und einen Aussendiffusor (18) umfasst. Der Aussendiffusor (18) ist integraler Bestandteil des Turbinenabströmgehäuses (12). Der Innendiffusor (19) ist als separate Baugruppe ausgeführt und mit dem Lagergehäuse (20) oder dem Turbinenabströmgehäuse (12) verschraubt oder lösbar verbunden.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Axialturbine eines Turboladers und einen Turbolader.

[0002] Ein Turbolader verfügt über eine Turbine zur Entspannung eines ersten Mediums sowie über einen Verdichter zur Verdichtung eines zweiten Mediums. Die Turbine des Turboladers verfügt über ein Turbinengehäuse und einen Turbinenrotor. Der Verdichter des Turboladers verfügt über ein Verdichtergehäuse und einen Verdichterrotor. Der Turbinenrotor und der Verdichterrotor sind über eine Welle miteinander verbunden, die in einem Lagergehäuse des Turboladers drehbar gelagert ist. Das Lagergehäuse des Turboladers ist sowohl mit dem Turbinengehäuse als auch mit dem Verdichtergehäuse verbunden. Die Turbine eines Turboladers kann als Axialturbine oder auch als Radialturbine ausgeführt sein. Ebenso kann der Verdichter eines Turboladers als Axialverdichter oder als Radialverdichter ausgeführt sein.

[0003] Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine als Axialturbine ausgebildeten Turbine eines Turboladers und einen Turbolader mit einer Axialturbine.

[0004] Aus der DE 10 125 250 C5 ist der grundsätzliche Aufbau einer Axialturbine eines Turboladers bekannt. Die Axialturbine verfügt über ein Turbinengehäuse, das ein Turbinenzuströmgehäuse und ein Turbinenabströmgehäuse umfasst. Ferner umfasst eine Axialturbine einen Turbinenrotor mit Laufschaufeln. In Strömungsrichtung des zu entspannenden Mediums gesehen ist stromaufwärts des Turbinenrotors ein Leitapparat positioniert, der auch als Düsenring bezeichnet wird. In Strömungsrichtung des zu entspannenden Mediums gesehen stromabwärts des Turbinenrotors ist ein Diffusor positioniert, der einen Innendiffusor und einen Aussendiffusor umfasst.

[0005] Aus der Praxis ist es bekannt, den Innendiffusor und den Aussendiffusor des Diffusors einer Axialturbine jeweils als separate Bauteile bzw. Baugruppen auszuführen und den Innendiffusor sowie den Aussendiffusor jeweils individuell mit dem Turbinengehäuse zu verbinden. Hierdurch können die einzelnen Baugruppen zwar einfach gefertigt werden, dieselben müssen jedoch aufwendig miteinander verbunden werden.

[0006] Ferner ist es aus der Praxis bekannt, sowohl den Innendiffusor und den Aussendiffusor als integralen Bestandteil des Turbinengehäuses auszuführen, wodurch zwar die Anzahl der Baugruppen und damit die Anzahl der Verbindungsstellen bzw. Schnittstellen zwischen den Baugruppen reduziert werden kann, ein Turbinengehäuse mit integralem Innendiffusor und integralem Aussendiffusor ist jedoch in seiner Herstellung aufwendig.

[0007] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartige Axialturbine eines Turboladers und einen Turbolader zu schaffen. Diese Aufgabe wird nach durch eine Axialturbine nach Anspruch 1 gelöst. Der Aussendiffusor ist integraler Bestandteil des Turbinenabströmgehäuses. Der Innendiffusor ist als separate Baugruppe ausgeführt und mit dem Lagergehäuse oder dem Turbinenabströmgehäuse verschraubt.

[0008] Mitder Erfindung wird vorgeschlagen, den Aussendiffusor als integralen Bestandteil des Turbinenabströmgehäuses auszuführen, den Innendiffusor jedoch als separate Baugruppe auszuführen, die vorzugsweise mit dem Lagergehäuse verschraubt ist. Hierdurch wird nach wie vor eine einfache Herstellung des Turbinenabströmgehäuses durch Giessen ermöglicht, andererseits wird die Anzahl von Schnittstellen und Verbindungsstellen reduziert.

[0009] Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der als separate Baugruppe ausgeführte Innendiffusor mit dem Lagergehäuse verschraubt ist, da dann der Innendiffusor zusammen mit dem Lagergehäuse als Einheit demontiert werden kann, um ein Zugriff auf den Turbinenrotor der Axialturbine zu ermöglichen.

[0010] Der erfindungsgemässe Turbolader ist in Anspruch 2 definiert.

[0011] Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemässe Axialturbine eines Turboladers.

[0012] Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemässen Axialturbine eines Turboladers.

[0013] Die Axialturbine 10 der Fig. 1 umfasst ein Turbinengehäuse 11, wobei vom Turbinengehäuse 11 ausschliesslich ein Turbinenabströmgehäuse 12 gezeigt ist. Ein Turbinenzuströmgehäuse des Turbinengehäuses 11 ist in Fig. 1 nicht gezeigt, schliesst sich jedoch in Fig. 1 auf der rechten Seite des Turbinenabströmgehäuses 11 an einen Flansch 13 des Turbinenabströmgehäuses 12 an.

[0014] Die Axialturbine 10 der Fig. 1 verfügt weiterhin über einen mit Laufschaufeln 14 beschaufeiten Turbinenrotor 15. Radial aussen an die Laufschaufeln 14 des Turbinenrotors 15 schliesst sich ein sogenanntes Deckband 16 an.

[0015] In Strömungsrichtung des zu entspannenden Mediums gesehen ist stromaufwärts des Turbinenrotors 15 ein nicht gezeigter Leitapparat der Axialturbine angeordnet.

[0016] In Strömungsrichtung des zu entspannenden Mediums gesehen schliesst sich stromabwärts des Turbinenrotors 15 ein Diffusor 17 an, der einen Aussendiffusor 18 und einen Innendiffusor 19 umfasst.

[0017] Fig. 1 zeigt weiterhin ein Lagergehäuse 20 eines die Axialturbine 10 umfassenden Turboladers. In dem Lagergehäuse 20 ist eine nichtgezeigte Welle gelagert, die den gezeigten Turbinenrotor 15 der Turbine 10 mit einem nicht gezeigten Verdichterrotor eines nicht gezeigten Verdichters des Turboladers koppelt. An der dem Turbinenrotor 15 zugewandten Seite des Lagergehäuses 20 ist dasselbe von einem Flansch 22 begrenzt.

[0018] Bei der erfindungsgemässen Axialturbine 10 ist der Aussendiffusor 18 integraler Bestandteil des Turbinenabström-gehäuses 12.

[0019] Der Innendiffusor 19 hingegen ist als separate Baugruppe ausgeführt und in Fig. 1 mit dem Lagergehäuse 20 über nicht gezeigte Schraubverbindungen verschraubt. An dieser Stelle sei erwähnt, dass auch weitere Befestigungsmittel, z.B. form- oder kraftschlüssige Verbindungen, hierzu zur Verbindung geeignet sind.

[0020] So zeigt Fig. 1, dass der Innendiffusor 19 mit einem stromabwärtigen Flansch 21 desselben an einem Flansch 22 des Lagergehäuses 20 anliegt und mit diesem Flansch 21, der am stromabwärtigen Ende des Innendiffusors 19 ausgebildet ist, mit dem Flansch 22 des Lagergehäuses 20 verbunden ist. Der Flansch 21 des Innendiffusors 19 ist dabei zwischen dem Flansch 22 des Lagergehäuses 20 und einem Flansch 23 des Turbinenabströmgehäuses 12 des Turbinengehäuses 11 geklemmt.

[0021] Im Unterschied zu dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist es möglich, den als separate Baugruppe ausgebildeten Innendiffusor 19 auch am Flansch 23 des Turbinenabströmgehäuses 12 zu befestigen. Ferner kann der Innendiffusor 19 an einem stromaufwärtigen Ende mit dem Lagergehäuse 20, insbesondere mit dem Lagergehäusedeckel 21 desselben, verbunden werden.

[0022] Die in Fig. 1 gezeigte Ausführung, in welcher der Innendiffusor 19 mit seinem stromabwärtigen Flansch 21 am Lagergehäuse 20 befestigt ist, ist jedoch bevorzugt, um den Innendiffusor 17 zusammen mit dem Lagergehäuse 20 demontieren zu können und dann den Zugriff auf den Turbinenrotor 15 der Axialturbine 10 freizugeben.

[0023] Mit der Erfindung kann die Anzahl der Baugruppen sowie der Anzahl der Schnittstellen bzw. Verbindungsstellen der Baugruppen der Axialturbine 10 reduziert werden. Der Aussendiffusor 18 des Diffusors 17 ist integraler Bestandteil des Turbinenabströmgehäuses 12. Lediglich der Innendiffusor 19 des Diffusors 17 ist als separate Baugruppe ausgebildet und vorzugsweise mit dem Lagergehäuse 20 durch Verschrauben oder sonstige geeignete Befestigungen verbunden. Das Turbinenabströmgehäuse 12 kann mit im Lagergehäuse 20 montiertem Turbinenrotor 15 vom Lagergehäuse 20 und Innendiffusor entfernt werden. Alternativ kann auch das Lagergehäuse 20 mit moniertem Innendiffusor 19 und montiertem Turbinenrotor 15 vom Turbinenabströmgehäuse entfernt werden. Der Turbinenrotor 15 ist nach Demontage des Lagergehäuses 20 und des Innendiffusors 17, der zusammen mit dem Lagergehäuse 20 demontiert werden kann, leicht zugänglich. Das Turbinenabströmgehäuse 12 kann einfach gefertigt werden.

[0024] Die Erfindung betrifft weiterhin einen Turbolader mit einer solchen Axialturbine 10. Wie bereits ausgeführt, verfügt ein Turbolader zusätzlich zur Axialturbine 10 über einen Verdichter. Der Turbinenrotor 15 der Axialturbine 10 ist mit einem nicht gezeigten Verdichterrotor des Verdichters über eine Welle gekoppelt, die im Lagergehäuse 20 gelagert ist.

Bezugszeichenliste [0025] 10 Axialturbine 11 Turbinengehäuse 12 Turbinenabströmgehäuse 13 Flansch 14 Laufschaufel 15 Turbinenrotor 16 Deckband 17 Diffusor 18 Aussendiffusor 19 Innendiffusor 20 Lagergehäuse 21 Flansch 22 Flansch

Claims

Patentansprüche

1. Axialturbine (10) eines Turboladers zur Entspannung eines Mediums, mit einem Turbinenabströmgehäuse (12), mit einem Turbinenrotor (15), mit einem in Strömungsrichtung des zu entspannenden Mediums gesehen stromabwärts des Turbinenrotors (15) positionierten Diffusor (17), der einen Innendiffusor (19) und einen Aussendiffusor (18) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendiffusor (18) integraler Bestandteil des Turbinenabströmgehäuses (12) ist, der Innendiffusor (19) als separate Baugruppe ausgeführt und mit dem Lagergehäuse (20) oder mit dem Turbinenabströmgehäuse (12) verschraubt oder lösbar verbunden ist.
2. Turbolader, mit einer Turbine (10) zur Entspannung eines ersten Mediums, wobei die Turbine einen Turbinenrotor (15) und ein Turbinengehäuse (11) aufweist, mit einem Verdichter zur Verdichtung eines zweiten Mediums unter Nutzung von in der Turbine bei Entspannung des ersten Mediums gewonnener Energie, wobei der Verdichter einen mit dem Turbinenrotor (15) über eine Welle gekoppelten Verdichterrotor und ein Verdichtergehäuse aufweist, mit einem Lagergehäuse (20), in welchem die den Turbinenrotor (15) und den Verdichterrotor koppelende Welle gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (10) eine Axialturbine nach Anspruch 1 ist.
3. Turbolader nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendiffusor (17) mit dem Lagergehäuse (20) verschraubt oder lösbar verbunden ist.
4. Turbolader nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendiffusor (19) an einem stromabwärtigen Flansch (21) mit einem Flansch (22) des Lagergehäuses (20) verschraubt ist,
5. Turbolader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass derströmabwärtige Flansch (21) des Innendiffusors (19) zwischen dem Flansch (22) des Lagergehäuses (20) und einem Flansch (23) des Turbinenabströmgehäuses (12) geklemmt ist.