DE10028160C2 - Gehäusegruppe für die Turbine eines Abgas-Turboladers - Google Patents
Gehäusegruppe für die Turbine eines Abgas-TurboladersInfo
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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.
Demgemäß wird bei einer Gehäusegruppe, wie sie beispielsweise aus der JP 55-037 508A
bekannt ist, wenigstens das Spiralgehäuse aus einer relativ dünnen, den Abgasstrom führen
den Blechwand gebildet. Damit wird das Gewicht der Gehäusegruppe deutlich verringert. Die
Blechwand hat aufgrund der geringen Masse nur eine geringe Wärmespeicherkapazität. Dies
bedeutet, dass sie aus den Abgasen nur wenig Wärmeenergie aufnehmen, und somit den Ab
gasen in der Kaltstartphase auch nur wenig Wärme entziehen kann.
Die Blechwand ist hierbei 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 Vor
aussetzung 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, wärmeemp
findlichen Bauteilen angeordnet werden kann, beispielsweise bei hitzeempfindlichen Kabeln.
Auch wird die Abstrahlung zur Karosserie hin verringert, so dass der Außenlack unbeein
trächtigt bleibt. Es versteht sich, dass die geringe Wandstärke der Blechwand ebenfalls zur
Verringerung des Gewichts beiträgt.
Die Isolierung kann gemäß der DE 100 22 052 A1 auch aus einem Blechmantel hergestellt
sein, der die Blechwand umgibt. Dabei verbleibt zwischen Blechwand und Blechmantel ein
Luftspalt, der eine besonders gute Isolierung darstellt. Der Blechmantel kann wesentlich dün
ner als die Blechwand sein. Er stellt gleichwohl eine gute Wärmesperre dar, da Übergänge
von einem Medium zum anderen - hier von Luft zum Blechmantel - ein Wärmeübergangs
hindernis 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.
Bei derartigen Gehäusegruppen ist jedoch besonders kritisch der zungenförmige Wandteil im
Inneren des Spiralgehäuses, der thermisch hochbelastet und deshalb besonders gefährdet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gehäusegruppe der genannten Art derart zu
gestalten, dass das geschilderte Problem nicht mehr auftritt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
von Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dar
gestellt:
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 Tur
bine 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 (9)
1. Gehäusegruppe für die Turbine eines Abgas-Turboladers;
- 1. 1.1 mit einem Spiralgehäuse zum Umschließen des Laufrades der Turbine, das aus zumindest einem inneren Bauteil und ei nem äußeren Bauteil mit einer zwischen den Bauteilen ver laufenden Trennfuge aufgebaut ist, wobei die Trennfuge entlang der Scheitellinie des Spiralgehäuses verläuft;
- 2. 1.2 mit einem im Inneren des Spiralgehäuses befindlichen zun genartigen Wandteil;
- 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 Blechs liegt zwischen 0,2 und 2 mm;
- 8. 1.8 die Blechwand ist von einer Isolierung umgeben;
- 9. 1.9 der Auslaßstutzen weist einen Fortsatz auf, der derart gestaltet und angeordnet ist, dass er den Zungenbereich des Spiralgehäuses abdeckt.
2. Gehäusegruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, dass die Isolierung aus einer flüssigen, aus
härtbaren Masse besteht.
3. Gehäusegruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, dass die Isolierung durch Tauchen in ein Bad aus
der Masse oder durch Aufspritzen der Masse auf die
Blechwand aufgebracht ist.
4. Gehäusegruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, dass die Isolierung einen Blechmantel umfasst.
5. Gehäusegruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, dass das Blech des Blechmantels eine geringere
Stärke als die Blechwand aufweist.
6. Gehäusegruppe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, dass zwischen Blechwand und Blechmantel ein
Luftspalt vorhanden ist.
7. Gehäusegruppe nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Zunge von einem Belag abge
deckt ist.
8. Gehäusegruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, dass der Belag eine Blechauflage ist.
9. Gehäusegruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, dass der Belag aus einem Fortsatz des Auslass
stutzens gebildet ist.
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