DE10028160A1 - Gehäusegruppe für die Turbine eines Abgas-Turboladers - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gehäusegruppe für die Turbine eines Abgas-Turboladers. DOLLAR A Die Erfindung ist gekennzeichnet mit den folgenden Merkmalen: DOLLAR A - mit einem Spiralgehäuse zum Umschließen des Laufrades der Turbine; DOLLAR A - mit einem im Inneren des Spiralgehäuses befindlichen, zungenartigen Wandteil (Zunge); DOLLAR A - mit einem Einlaßstutzen; DOLLAR A - mit einem Auslaßstutzen; DOLLAR A - mit einem Flansch zum Anschließen an ein Lagergehäuse; DOLLAR A - wenigstens das Spiralgehäuse ist aus einer den Abgasstrom führenden Blechwand gebildet; DOLLAR A - die Stärke des Bleches liegt zwischen 0,2 und 2 mm; DOLLAR A - die Blechwand ist von einer Isolierung umgeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gehäusegruppe für die Turbine eines Abgas- Turboladers. Die Erfindung betrifft insbesondere das Spiralgehäuse der Turbine.

Abgas-Turbolader sind bei modernen Kraftfahrzeugen unverzichtbar. Sie umfassen als wichtigste Bauteile eine Turbine und einen Verdichter. Diese beiden Bauteile sitzen gemeinsam auf ein- und derselben Welle. Der Turbine wird das Abgas des Verbrennungsmotors zugeleitet. Das Abgas treibt die Turbine an. Die Turbine ihrerseits treibt den Verdichter an. Dieser saugt Luft aus der Umgebung an, und verdichtet diese. Die verdichtete Luft wird sodann für die Verbrennung im Motor ausgenutzt. Abgas-Turbolader haben den Zweck, die Abgasemissionen zu verringern sowie den Wirkungsgrad des Motors und dessen Drehmoment zu erhöhen. Sie haben außerdem eine wichtige Funktion bezüglich der Wirkungsweise des Katalysators.

An Abgas-Turbolader werden allgemein die folgenden Anforderungen gestellt: Sie sollen die genannten Funktionen bezüglich der Abgasemission, des Wirkungsgrades und des Drehmomentes des Motors in möglichst perfekter Weise erfüllen. Sie sollen dabei ein geringes Gewicht und ein geringes Bauvolumen haben. Die Konstruktion soll einfach im Aufbau und montagefreundlich sein, so daß sich die Herstellungskosten in geringen Grenzen halten. Sie sollen Katalysator-freundlich sein.

Die bekannten Abgas-Turbolader haben diese Funktionen nicht alle oder nur bis zu einem gewissen Grade erfüllt. So läßt die Senkung der Schadstoffemissionen in der Kaltstartphase zu wünschen übrig, Gewicht und Raumbedarf sind unangemessen hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gehäusegruppe der genannten Art derart zu gestalten, daß bezüglich der genannten Parameter wesentliche Verbesserungen erzielt werden. Diese Aufgabe wird durch die Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst.

Demgemäß wird bei einer Gehäusegruppe der genannten Art wenigstens das Spiralgehäuse aus einer relativ dünnen, den Abgasstrom führenden Blechwand gebildet. Damit wird das Gewicht der Gehäusegruppe deutlich verringert. Die Blechwand hat aufgrund der geringen Masse nur eine geringe Wärmespeicherkapazität. Diese bedeutet, daß sie aus den Abgasen nur wenig Wärmeenergie aufnehmen, und somit den Abgasen in der Kaltstartphase auch nur wenig Wärme entziehen kann.

Gemäß der Erfindung ist die Blechwand von einer Isolierung umgeben. Dies bedeutet, daß die Wärme in den Abgasen verbleibt. Der Abgasstrom gelangt somit bereits vom ersten Augenblick des Startens des Motors an in sehr heißen Zustand zum Katalysator. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für dessen einwandfreies Arbeiten, so daß die Emissionen bereits während der Startphase minimiert werden.

Die Isolierung sorgt aber auch dafür, daß die Außenhaut der betreffenden Bauteile relativ kalt ist. Dies ist ein wichtiger Vorteil, da somit der Abgas- Turbolader bei anderen, wärmeempfindlichen Bauteilen angeordnet werden kann, beispielsweise bei hitzeempfindlichen Kabeln. Auch wird die Abstrahlung zur Karosserie hin verringert, so daß der Außenlack unbeeinträchtigt bleibt. Es versteht sich, daß die geringe Wandstärke der Blechwand ebenfalls zur Verringerung des Gewichts beiträgt.

Es ist besonders günstig, die Isolierung aus einem Blechmantel herzustellen, der die Blechwand umgibt. Dabei sollte zwischen Blechwand und Blechmantel ein Luftspalt verbleiben, der eine besonders gute Isolierung darstellt. Der Blechmantel kann wesentlich dünner als die Blechwand sein. Er stellt gleichwohl eine gute Wärmesperre dar, da Übergänge von einem Medium zum anderen - hier von Luft zum Blechmantel - ein Wärmeübergangshindernis bilden.

Der Blechmantel erfüllt noch eine weitere Funktion: Er erhöht die Steifigkeit der gesamten Konstruktion. Dies kann dazu führen, daß die von der Gasströmung berührte Blechwand nochmals verringert werden kann.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt einen Abgas-Turbolader in einem Axialschnitt.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Gegenstand von Fig. 1 im Bereich des Turbinengehäuses.

Fig. 3 ist eine Ansicht des Turbinengehäuses mit Draufsicht auf den Einlaßstutzen.

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die eine Hälfte des Turbinengehäuses, in Achsrichtung gesehen.

Fig. 5 ist eine Ansicht der anderen Hälfte des Turbinengehäuses, ebenfalls in Achsrichtung gesehen.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Der in Fig. 1 dargestellte Abgas-Turbolader umfaßt als wesentliche Bestandteile eine Turbine 1, einen Verdichter 2 sowie ein Lagerteil 3. Die Turbine 1 weist ein Turbinenrad 1.1 auf, und der Verdichter ein Verdichterrad 2.1. Die beiden Räder sitzen auf einer gemeinsamen Welle 4. Die Welle 4 ist im Lagerteil 3 gelagert.

Entscheidend ist bei der vorliegenden Betrachtung das Turbinengehäuse 1. Dieses ist im vorliegenden Falle aus Blech gefertigt. Es ist in üblicher Weise ein Spiralgehäuse. Es ist aus zwei Hauptteilen zusammengebaut, nämlich aus einem inneren Bauteil 1.2 und einem äußeren Bauteil 1.3. Die Trennfuge 1.4 zwischen diesen beiden Teilen verläuft entlang der Scheitellinie des Spiralgehäuses 1. Dort ist eine Schweißnaht gelegt.

Die Wandstärken der beiden Gehäuseteile betragen 1,0 mm. Das Blech ist hoch-warmfest (T₃ < als 1000°C).

Die Blechwand ist von einer Isolierung umgeben, die sich auf der Außenhaut des Bleches befindet, und die aufgrund ihrer Wärmeisolationseigenschaften dafür sorgt, daß an dieser Stelle, somit außen an der Isolierung, nur sehr geringe Temperaturen herrschen, beispielsweise Temperaturen, die ein Anfassen von Hand noch erlauben.

Man erkennt ferner einen Auslaßstutzen 5 zum Ableiten des Abgases, nachdem dieses die Turbine 1 durchströmt und dabei Arbeit geleistet hat. Der Auslaßstutzen 5 ist an das Gehäuse 1.2, 1.3 der Turbine 1 angeschlossen. Er weist einen Fortsatz 5.1 auf. Dieser ist derart gestaltet und angeordnet, daß er den thermisch hoch belasteten Zungenbereich des Turbinengehäuses 1.2, 1.3 abdeckt. Siehe auch Fig. 5. Dabei schmiegt sich der Fortsatz 5.1 im Zungenbereich an die beiden Gehäuseteile 1.2, 1.3 an. Er kann mit diesen verschweißt sein.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen das Blechgehäuse in verschiedenen Ansichten. In Fig. 5 ist der Zungenbereich 1.5 erkennbar. Dieser Bereich ist thermisch besonders hoch belastet.

Fig. 6 zeigt eine besonders wichtige Ausführungsform der Erfindung. Hierbei ist das Blechgehäuse wiederum aus zwei Teilen 1.2, 1.3 aufgebaut. Jedoch sind diese beiden Teile doppelwandig. Die beiden Wände sind unter Belassung eines Luftspaltes zusammengefügt. Der Luftspalt sorgt für eine besonders gute Isolierung. Auch bei dieser Ausführungsform ist wiederum der Auslaßstutzen 5 mit einem Fortsatz 5.1 versehen, der den Zungenbereich des Spiralgehäuses abdeckt.

Claims (11)

1. Gehäusegruppe für die Turbine eines Abgas-Turboladers;

• 1. 1.1 mit einem Spiralgehäuse zum Umschließen des Laufrades der Turbine;
• 2. 1.2 mit einem im Inneren des Spiralgehäuses befindlichen, zungenartigen Wandteil (Zunge);
• 3. 1.3 mit einem Einlaßstutzen;
• 4. 1.4 mit einem Auslaßstutzen;
• 5. 1.5 mit einem Flansch zum Anschließen an ein Lagergehäuse;
• 6. 1.6 wenigstens das Spiralgehäuse ist aus einer den Abgasstrom führenden Blechwand gebildet;
• 7. 1.7 die Stärke des Bleches liegt zwischen 0,2 und 2 mm;
• 8. 1.8 die Blechwand ist von einer Isolierung umgeben.

2. Gehäusegruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiralgehäuse entlang einer Trennfuge geteilt ist.

3. Gehäusegruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfuge in der Scheitellinie des Spiralgehäuses verläuft.

4. Gehäusegruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung aus einer flüssigen, aushärtbaren Masse besteht.

5. Gehäusegruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung durch Tauchen in ein Bad aus der Masse oder durch Aufspritzen der Masse auf die Blechwand aufgebracht ist.

6. Gehäusegruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung einen Blechmantel umfaßt.

7. Gehäusegruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech des Blechmantels eine geringere Stärke als die Blechwand aufweist.

8. Gehäusegruppe nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Blechwand und Blechmantel ein Luftspalt vorhanden ist.

9. Gehäusegruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge von einem Belag abgedeckt ist.

10. Gehäusegruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag eine Blechauflage ist.

11. Gehäusegruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag aus einem Fortsatz des Auslaßstutzens gebildet ist.