DE112012000347T5

DE112012000347T5 - Regelklappenanordnung

Info

Publication number: DE112012000347T5
Application number: DE112012000347T
Authority: DE
Inventors: Stefan Grossmann
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2013-09-12
Also published as: JP5883885B2; CN103314197A; US9010110B2; KR101859534B1; KR20140045914A; WO2012102854A3; JP2014503754A; CN103314197B; WO2012102854A2; US20130291538A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Regelklappenanordnung (1) in einer Flanschverbindung (2) zwischen einem Turbinengehäuse eines zweistufigen Abgasturboladers und einem Abgaskrümmer eines mit einem zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung schwenkbaren Regelklappenteller (5) zum Öffnen bzw. Schließen einer Verbindungsöffnung (6), die in der Flanschverbindung (2) angeordnet ist; mit einem Insertring (7), der in der Verbindungsöffnung (6) angeordnet ist; und mit einer Dichtanordnung (8), wobei die Dichtanordnung (8) zwei V-Ringe (8A, 8B) aufweist, von denen ein erster V-Ring (8A) in einer benachbart zur Verbindungsöffnung (6) vorgesehenen ersten Nut (9) und der zweite V-Ring (8B) in einer zweiten Nut (10) angeordnet ist, die radial nach außen beabstandet zur ersten Nut (9) in der Flanschverbindung (2) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelklappenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Regelklappenanordnung kann in einer Flanschverbindung zwischen einem Turbinengehäuse eines Abgasturboladers und einem Abgaskrümmer eines Motors vorgesehen sein. Insbesondere kann eine derartige Regelklappenanordnung zwischen dem Turbinengehäuse einer Niederdruckturbine einer zweistufigen Turboladeranordnung und dem Abgaskrümmer eines Motors vorgesehen sein. Dabei kann es sich um ein Abgaskrümmermodul mit integriertem oder angeschraubtem Hochdruckturbinengehäuse handeln. Bei einer bekannten Regelklappenanordnung wird die Abdichtung im Bereich der Flanschverbindungen durch eine Sickendichtung bewirkt, die jedoch hinsichtlich Ihres Aufbaus sehr aufwändig ist, da eine hohe Anzahl von Schrauben erforderlich ist. Ferner ist sie aus Platzgründen im Package der Gesamtanordnung problematisch.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Regelklappenanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die die Vermeidung einer aufwändigen Sickendichtung möglich macht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Gemäß dieser Lösung ist eine Dichtanordnung vorgesehen, die zwei V-Ringe aufweist, die radial beabstandet zueinander in der Flanschverbindung angeordnet sind. Hierfür ist der erste V-Ring in einer benachbart zur Verbindungsöffnung zwischen dem Turbinengehäuse einer Niederdruckturbine und dem Abgaskrümmer vorgesehenen Nut angeordnet. Der zweite V-Ring ist in einer zweiten Nut angeordnet, die vom Mittelpunkt der Verbindungsöffnung aus gesehen, radial außen beabstandet zur ersten Nut in der Flanschverbindung angeordnet ist.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Die erste Nut der Dichtungsanordnung kann entweder in der Flanschverbindung angeordnet werden oder in einem Insertring, der in der Verbindungsöffnung angeordnet ist und den Sitz des Regelklappentellers der Regelklappenanordnung bildet und beidseitig abdichtet.
Ist die erste Nut in der Flanschverbindung vorgesehen, kann sie, je nachdem um welche Art von Flanschverbindung es sich handelt, in einem Flansch des Turbinengehäuses oder in einem Flansch des Abgaskrümmers angeordnet sein, der mit dem Turbinengehäuse verbunden ist.
Wird die erfindungsgemäße Regelklappenanordnung bei einer zweistufigen Turboladeranordnung zum Einsatz gebracht, kann die Nut entweder in einem Flansch des Gehäuses der Niederdruckturbine oder in einem Flansch des Abgaskrümmers des Motors angeordnet werden.
Die zweite Nut der erfindungsgemäßen Regelklappenanordnung ist in der gleichen Weise wie die erste Nut im Flansch angeordnet.
Bei allen alternativen Anordnungsmöglichkeiten ergibt das Vorsehen der V-Ringe in Nuten jeweils den Vorteil, dass die V-Ringe gegen einen übermäßigen Hitzeeintrag durch den Steg der Nut geschützt sind, der der Verbindungsöffnung jeweils benachbart ist.
Ferner ist es möglich, den bzw. die V-Ringe jeweils vorzuspannen.
Bevorzugterweise ist der Regelklappenteller rund ausgebildet.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
1 und 2 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelklappenanordnung,
3 bis 5 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelklappenanordnung, und
6 eine perspektivische Darstellung einer zweistufigen Turboladeranordnung.
In den 1 und 2 ist eine Regelklappenanordnung 1 in einer Flanschverbindung 2 dargestellt, die im Beispielsfalle bei einer zweistufigen Turboladeranordnung zum Einsatz kommt. Die 1 und 2 zeigen von dieser zweistufigen Turboladeranordnung einen Abgaskrümmer 3 mit einem Auslasskanal und eine Niederdruckturbine 4 mit einem Turbinengehäuse 4A.
Der Abgaskrümmer 3 weist einen Flansch 2A auf und das Turbinengehäuse 4A weist einen Flansch 2B auf, die die Flanschverbindung 2 bilden.
Die Regelklappenanordnung 1 gemäß den 1 und 2 weist ferner einen zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung schwenkbaren Regelklappenteller 5 auf, wobei die 1 und 2 jeweils die Schließstellung zeigen. Der Regelklappenteller 5 öffnet bzw. schließt eine Verbindungsöffnung 6, die eine Strömungsverbindung zwischen dem Abgaskrümmer 3 und dem Turbinengehäuse 4A bewirkt. Die Verbindungsöffnung 6 ist hierbei in dem Auslasskanal 11 angeordnet, wobei die 1 und 2 ferner einen Verbindungskanal 12 zeigen, der Bestandteil des Abgaskrümmers ist und das Turbinengehäuse der Hochdruckturbine der (nicht dargestellt) mit dem Turbinengehäuse 4A der Niederdruckturbine 4 verbindet, wie sich dies im Einzelnen aus der zeichnerischen Darstellung der 1 und 2 ergibt.
Ferner zeigen die 1 und 2, dass der Regelklappenteller 5 im Auslasskanal 11 auf der Seite des Niederdruck-Turbinengehäuses 4A angeordnet ist.
In der Verbindungsöffnung 6 ist ein Insertring 7 angeordnet, der in der Schließstellung, wie sie in den 1 und 2 zu sehen ist, zur Abdichtung des Auslasskanals 11 mit dem Regelklappenteller 5 zusammenwirkt, wie sich dies insbesondere aus der Schnittdarstellung der 1 ergibt.
Ferner weist die erfindungsgemäße Regelklappenanordnung 1 eine Dichtanordnung 8 auf, die erfindungsgemäß zwei V-Ringe 8A und 8B umfasst.
Der V-Ring 8A ist in einer Nut 9 angeordnet, die im Beispielsfalle im Flansch 2A angeordnet und benachbart zur Verbindungsöffnung 6 vorgesehen ist.
Radial außerhalb dieser ersten Nut 9 ist eine zweite Nut 10 im Flansch 2A ausgebildet, in der der zweite V-Ring 8B der Dichtanordnung 8 angeordnet ist. Durch diese Anordnung ergibt sich, dass der innere V-Ring 8A bzw. die innere V-Ringdichtung den Auslasskanal 11 und den Verbindungskanal 12 voneinander trennt, während der äußere V-Ring 8B bzw. die äußere V-Ringdichtung die Abdichtung der gesamten Flanschverbindung 2 nach außen bewerkstelligt.
Wie eingangs erläutert, könnten die im Beispielsfalle im Flansch 2A angeordneten Nuten vom Prinzip her jedoch auch im Flansch 2B vorgesehen sein.
Aus einer Zusammenschau der 3 bis 5 ergibt sich die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelklappenanordnung 1. Alle der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 entsprechende Teile sind mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass diesbezüglich auf die voranstehende Erläuterung der 1 und 2 verwiesen werden kann.
Der Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen besteht darin, dass die innere V-Ringdichtung bzw. der V-Ring 8A im Insertring 7 vorgesehen ist, so dass die erste Nut 9 dementsprechend in diesem Insertring 7 angeordnet ist. Dies verdeutlicht insbesondere die vergrößerte Detailansicht der 5. Neben dem Vorteil, dass eine gegenüber dem Stand der Technik bessere Dichtwirkung nach außen erzielbar ist, der auch der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 eigen ist, ergibt sich bei der Ausführungsform gemäß den 3 bis 5 der weitere Vorteil einer radialen Platzersparnis durch die Anordnung des V-Ringes 8A im Insertring 7.
Bei beiden Ausführungsformen ergibt sich eine Vereinfachung des Aufbaus durch die Möglichkeit, eine komplizierte Sickendichtung, wie sie im Stand der Technik vorgesehen ist, zu eliminieren.
Bei der zweiten Ausführungsform ergibt sich neben einem unveränderten Außendurchmesser und dem Vorteil der besagten Platzersparnis die Möglichkeit, eine überwachte Vormontage des V-Ringes 8A und des Insertrings 7 durchzuführen, was dazu führt, dass bei der Montage des Abgaskrümmers 3 und des Turbinengehäuses 4A weniger Aufwand anfällt.
Bei beiden Ausführungsformen kann der Insertring 7 vorgespannt werden, was im Vergleich zu einer bekannten Sickendichtung eine bessere Dichtwirkung ergibt.
Die sich dadurch ergebende reduzierte Leckage ergibt wiederum vorteilhafterweise ein besseres Ansprechen der Hochdruckstufe einer zweistufigen Turboladeranordnung, da bei geschlossenem Regelklappenteller 5 infolge der verbesserten Abdichtung eine geringere Abgasleckage vom Auslasskanal 11 zum Verbindungskanal 12 entsteht und somit das gesamte Abgas nur der Hochdruckturbine zugeführt wird
Zur Ergänzung der Offenbarung wird auf 6 verwiesen, die eine zweistufige Turboladeranordnung ATL zeigt, die an den Abgaskrümmer 3 angeschlossen ist. Wie üblich weist die zweistufige Turboladeranordnung ATL eine Hochdruckstufe HD (Hochdruck-Turbolader) und eine Niederdruckstufe ND (Niederdruck-Turbolader) auf. Natürlich weist eine derartige zweistufige Turboladeranordnung ATL auch alle sonstigen Elemente derartiger Anordnungen auf, die jedoch für die Zwecke der Erläuterung vorliegender Erfindung nicht beschrieben werden müssen.
Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung wird hiermit explizit auf deren zeichnerische Darstellung in den 1 bis 5 verwiesen.
Bezugszeichenliste

1: Regelklappenanordnung
2: Flanschverbindung
2A, 2B: Flansche der Flanschverbindung 2
3: Abgaskrümmer
4: Niederdruckturbine
4A: Turbinengehäuse
5: Regelklappenteller
6: Verbindungsöffnung
7: Insertring
8: Dichtanordnung
8A, 8B: V-Ringe/V-Ring-Dichtungen
9, 10: Nuten
11: Auslasskanal
12: Verbindungskanal
13: Hochdruckturbine
ATL: zweistufige Abgasturboladeranordnung
HD: Hochdruckstufe
ND: Niederdruckstufe

Claims

Regelklappenanordnung (1) in einer Flanschverbindung (2) zwischen einem Turbinengehäuse eines zweistufigen Abgasturboladers und einem Abgaskrümmer eines Motors – mit einem zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung schwenkbaren Regelklappenteller (5) zum Öffnen bzw. Schließen einer Verbindungsöffnung (6), die in der Flanschverbindung (2) angeordnet ist; – mit einem Insertring (7), der in der Verbindungsöffnung (6) angeordnet ist; und – mit einer Dichtanordnung (8), dadurch gekennzeichnet, – dass die Dichtanordnung (8) zwei V-Ringe (8A, 8B) aufweist, von denen ein erster V-Ring (8A) in einer benachbart zur Verbindungsöffnung (6) vorgesehenen ersten Nut (9) und der zweite V-Ring (8B) in einer zweiten Nut (10) angeordnet ist, die radial nach außen beabstandet zur ersten Nut (9) in der Flanschverbindung (2) angeordnet ist.
Regelklappenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nut (9) in der Flanschverbindung (2) angeordnet ist.
Regelklappenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nut (9) in einem Flansch des Turbinengehäuses angeordnet ist.
Regelklappenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch ein Flansch (2B) der Niederdruckturbine (4) ist.
Regelklappenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch ein Flansch (2A) der Hochdruckturbine (13) ist.
Regelklappenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nut (9) in einem Flansch des Abgaskrümmers (3) angeordnet ist.
Regelklappenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nut (9) im Insertring (7) angeordnet ist.
Regelklappenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Nut (10) in einem Flansch des Turbinengehäuses angeordnet ist.
Regelklappenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch der zweiten Nut (10) ein Flansch (2B) der Niederdruckturbine (4) ist.
Regelklappenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch der zweiten Nut (10) ein Flansch (2A) der Hochdruckturbine (13) ist.
Regelklappenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Nut (10) in einem Flansch (2A) des Abgaskrümmers (3) angeordnet ist.
Regelklappenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelklappenteller (5) rund ist.
Regelklappenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Insertring (7) vorgespannt ist.
Regelklappenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste V-Ring (8A) und/oder der zweite V-Ring (8B) vorgespannt ist.