DE112015000545T5

DE112015000545T5 - Anschluss für Medienleitungen an einem Abgasturbolader

Info

Publication number: DE112015000545T5
Application number: DE112015000545.5T
Authority: DE
Inventors: Rolf Sauerstein
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2016-10-27
Also published as: WO2015138182A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasturbolader (1) mit einem Ladergehäuse und mit einem Kühlmantel (3) im Ladergehäuse, der einen am Ladergehäuse befestigten Kühlmittelanschluss (4) aufweist, der einen Anschlussflansch (5) umfasst, wobei der Anschlussflansch zumindest ein Zuführrohr (6) und ein Abführrohr (7) aufweist, die den Anschlussflansch (5) und eine einzige Anschlussöffnung (8) des Ladergehäuses durchgreifen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiger Abgasturbolader kann mit einem Ladergehäuse versehen sein, das einen Kühlmantel umfasst. Dieser Kühlmantel kann hierbei entweder im Lagergehäuse, dem Verdichtergehäuse, dem Turbinengehäuse oder auch in angebauten Regelorganen angeordnet sein. Um den Kühlmantel mit Kühlmittel versorgen zu können, ist ein Kühlmittelanschluss vorgesehen, der einen Anschlussflansch umfasst. Der Anschlussflansch wiederum weist beim gattungsgemäßen Abgasturbolader mehrere Verbindungsfittings auf, wobei der Anschlussflansch derart am Ladergehäuse fixiert wird, dass die Anschlussfittings mit jeweils einer zugeordneten Gehäusebohrung fluchten, um die erforderliche Strömungsverbindung herstellen zu können.
Der Nachteil dieser bekannten Anordnung ist jedoch, dass passgenaue Bohrungen für die Anschlussfittings im Ladergehäuse eingebracht werden müssen, dies erhöht jedoch den Herstellungsaufwand erheblich. Weiterhin ist durch diese Anordnung bei deaktivierter Kühlmittelpumpe eine Zirkulationsströmung im Wassermantel behindert, da das Kühlmittel durch die erzwungene direkte Ein- und Ausbringung ohne Kurzschlussströmungsmöglichkeit im zu kühlenden Bauteil nicht bzw. ungenügend zirkulieren kann. Dies tritt insbesondere dann auf, wenn z.B. der Motor abgestellt wurde und die verbleibende Restwärmemenge des Abgasturboladers im z.B. flüssigkeitsgekühltem Lagergehäuse abgeführt werden muss. Zur Abhilfe werden hier oftmals sog. Nachlaufpumpen eingesetzt, die über einen zeitlich limtierten Zeitraum für eine Zwangsdurchströmung sorgen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, der einen einfach aufgebauten und auf einfache Art und Weise montierbaren Kühlmittelanschluss aufweist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1. Erfindungsgemäß ist ein Abgasturbolader vorgesehen, der einen Kühlmittelanschluss mit zumindest einem integrierten Zuführrohr und einem integrierten Abführrohr aufweist, die nach der Montage eine einzige Anschlussöffnung des Ladergehäuses durchgreifen. Mit „Ladergehäuse“ ist ein Gehäuseteil des Abgasturboladers gemeint, bei dem es sich um ein Lagergehäuse, ein Turbinengehäuse, ein Verdichtergehäuse und ein Aktuatorgehäuse handeln kann.
Dies ergibt zunächst den Vorteil, dass die Anschlussöffnung bzw. Einführausnehmung im Ladergehäuse einfacher ausgeführt, insbesondere als Gussöffnung ausgebildet werden kann, die im Zuge des Gießens des Ladergehäuses hergestellt werden kann. Dadurch ergibt sich eine kostengünstig und technisch bessere Gestaltung des Kühlmittelanschlusses sowie der Anschlussöffnung im Ladergehäuse.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Weist das zumindest eine Zuführrohr einen in das Ladergehäuse bzw. dessen Kühlmantel hineinragenden gebogenen Rohrbereich auf, ergibt sich die Möglichkeit, dem über das Zuführrohr zugeführten Kühlmittel eine Vorzugsströmungsrichtung aufzuprägen. Damit kann die Anschlussöffnung bzw. Einbringungsausnehmung im Ladergehäuse einfacher ausgebildet werden und gegenüber gebräuchlichen bekannten Konstruktionen eine Kurzschlusskühlung unter Umgehung der zu kühlenden Regionen des Ladergehäuses vermieden werden.
Gleichzeitig ist während der Motor-Nachheizphase ein Autosiphon-Effekt möglich. Da aus sicherheitsrelevanten Gründen die Spannungsversorgung des Motors nach einer bestimmten Zeit abgestellt werden muss bzw. kann, kann es notwendig sein, die Kühlung mit anderen Mitteln aufrecht zu erhalten. Dies trifft insbesondere auf Anwendungen zu, bei denen das zu kühlende Bauteil durch Wärme-Isolationsmaßnahmen im Nachheizbetrieb hohen thermischen Belastungen ausgesetzt ist. Dabei sind besonders Motoren mit Zylindern in „V“-Anordnung und Auslass in die Mitte des „V“ betroffen.
Ist das Abführrohr mit einem inneren, in den Kühlmantel ragenden verrundeten Rohrbereich versehen, ergibt sich die Möglichkeit, Druckverluste zu reduzieren und so den Autosiphon-Effekt wirkungsvoll zu unterstützen.
Zur Befestigung des Anschlussflansches ist es möglich, diesen am Ladergehäuse zu verschweißen oder auch innerhalb der Anschlussöffnung anzuordnen und zu verschweißen. Vom Prinzip her sind jedoch auch andere Befestigungsmöglichkeiten, wie beispielsweise eine Verschraubung, Verlötung oder Verklebung, denkbar.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigt:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers, und
2 eine vergrößert wiedergegebene schematisch vereinfachte Darstellung eines Kühlmittelanschlusses des Abgasturboladers gemäß 1, und
3 eine weitere Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Kühlmittelanschlusses, wie er an einem Abgasturbolader gemäß 1 vorgesehen werden kann.
In 1 ist in schematisch vereinfachter Darstellung ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader 1 dargestellt. Der Abgasturbolader 1 weist Ladergehäuse auf, nämlich ein Verdichtergehäuse 12 mit darin angeordnetem Verdichterrad 16, ein Lagergehäuse 11 mit darin gelagerter Laderwelle 17, ein Aktuatorgehäuse 40 und ein Turbinengehäuse 13 mit darin angeordneten Turbinenrad 15. In dem Aktuatorgehäuse 40 ist eine nicht dargestellte Einrichtung vorgesehen, um ein als Wastegate 39 ausgebildetes Regelorgan zu betätigen. Der Aktuator 40 weist einen Kühlmantel 43 auf, über welchen im Aktuator 40 selbst entstehende Wärme sowie von außen zugeführte Wärme an ein Kühlmittel abzugeben.
Im Lagergehäuse 11 ist bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ebenfalls ein Kühlmantel 3 angeordnet. Vom Prinzip her ist es jedoch auch möglich, dass im Verdichtergehäuse 12 und/oder dem Turbinengehäuse 13 ein derartiger Kühlmantel angeordnet ist. Der Kühlkreislauf 43 des Aktuators 40 kann an einen Niedertemperaturkreislauf angeschlossen sein.
Der erfindungsgemäße Abgasturbolader 1 weist ferner einen Kühlmittelanschluss 4; 4‘ auf, der einen am Ladergehäuse (im dargestellten Beispielsfalle an dessen Lagergehäuse 11) befestigten Anschlussflansch 5 aufweist.
Wie eine Zusammenschau der 1, 2 und 3 verdeutlicht, ist der Anschlussflansch 5 im Beispielsfalle mit einem Zuführrohr 6 für Kühlmittel und mit einem Abführrohr 7 versehen. Vom Prinzip her ist es auch möglich, dass eine Mehrzahl derartiger Zuführrohre bzw. Abführrohre vorgesehen ist. Das Zuführrohr 6 und das Abführrohr 7 sind integrierte Bauteile, die mit dem Anschlussflansch 5 verbunden sind und diesen durchgreifen.
Im Lagergehäuse 11 ist ferner eine Anschlussöffnung 8 versehen, die sowohl das Zuführrohr 6 wie auch das Abführrohr 7 durchgreifen, so dass es erfindungsgemäß ausreichend ist, dass eine einzige derartige Anschlussöffnung 8 im Lagergehäuse 11 bzw. Aktuator 40 vorgesehen ist.
Wie vor allem die vergrößerte Darstellung der 2 verdeutlicht, ist das Zuführrohr 6 mit einem in das Ladergehäuse bzw. dem Kühlmantel 5 eingreifenden gebogenen Rohrbereich 9 versehen. Ein derartiger gebogener Rohrbereich 9 ermöglicht es, dem zugeführten Kühlmittel eine Vorzugsströmungsrichtung aufzuprägen.
Es ist vorgesehen, dass das Abführrohr 7 eine innere strömungswiderstandreduzierende geometrische Maßnahme aufweist, die ein strömungsgünstiges Abführen des Kühlmittels aus dem Kühlmantel 3 des Lagergehäuses 11 bzw. dem Kühlmantel 43 des Aktuators 40 ermöglicht, beispielsweise ausgestaltet als Eingangsdiffusor 10.
In 3 ist ein alternativ ausgestalteter Kühlmittelanschluss 4‘ dargestellt, mit einem einzelnen Rohr 18, in welchem eine Zuführleitung 6‘ und eine Abführleitung 7‘ ausgebildet sein können. Man erkennt, dass das Rohr 18 im inneren des Lagergehäuses 11; 40 bzw. Aktuators 40 umgebogen ist. Eine gedachte Verlängerung der Zuführleitung 7‘ endet auf einem Gehäuseabschnitt 19, der als Mittel zur Umleitung des Kühlmittelstroms ausgebildet ist und dementsprechend den Kühlmittelstrom umleitet. Bei dem Gehäuseabschnitt 19 kann es sich um einen thermisch hochbeanspruchten Bereich des Abgasturboladers 1 handeln. Die in 3 dargestellte Dichtung 14‘ ist als beispielsweise als Flachdichtung (Papier oder HNBR-, NBR-Dichtung) ausgebildet, alternative Dichtungen sind möglich. Der Kühlmittelanschluss 4‘ mit den in diesen Absatz beschriebenen Elementen kann ebenso gut wie der im Zusammenhang mit 2 beschriebene Kühlmittelanschluss 4 zur Kühlung des in 1 dargestellten Ladergehäuses 11; 40 Anwendung finden.
Bei der in den 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsform ist zwischen dem Anschlussflansch 5 und dem Ladergehäuse 11; 40 eine Dichtung 14; 14‘ vorgesehen. Die in 2 dargestellte Dichtung 14 ist als O-Ring ausgebildet.
Über ein Fixierelement 50, welches auf den Anschlussflansch 5 wirkt, wird der Kühlmittelanschluss 4, 4‘ am Lagergehäuse 11 bzw. am Aktuator 40 fixiert. Selbstverständlich kann zur Fixierung auch eine nicht dargestellte Schweißung verwendet werden.
Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung wird hiermit explizit zur Ergänzung der Offenbarung auf die Darstellung der Erfindung in den 1, 2 und 3 Bezug genommen.
Bezugszeichenliste

1: Abgasturbolader
3: Kühlmantel
4: Kühlmittelanschluss
4‘: Kühlmittelanschluss
5: Anschlussflansch
6: Zuführrohr
6‘: Zuführrohr
7: Abführrohr
7‘: Abführrohr
8: Anschlussöffnung
9: gebogener Rohrbereich
10: Eingangsdiffusor
11: Lagergehäuse
12: Verdichtergehäuse
13: Turbinengehäuse
14: Dichtung
14‘: Dichtung
15: Turbinenrad
16: Verdichterrad
17: Lagerwelle
18: Rohr
19: Gehäuseabschnitt
39: Wastegate
40: Aktuatorgehäuse
43: Kühlmantel
50: Fixierelement

Claims

Abgasturbolader (1) – mit einem Ladergehäuse; und – mit einem Kühlmantel (3) im Ladergehäuse, der einen am Ladergehäuse befestigten Kühlmittelanschluss (4) aufweist, der einen Anschlussflansch (5) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass – der Anschlussflansch (5) zumindest ein Zuführrohr (6) und ein Abführrohr (7) aufweist, die den Anschlussflansch (5) und eine einzige Anschlussöffnung (8) des Ladergehäuses durchgreifen.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführrohr (6) einen in das Ladergehäuse ragenden gebogenen Rohrbereich (9) aufweist.
Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer gedachten Verlängerung des Zuführrohres (6) ein Mittel zur Umleitung eines durch das Zuführrohr (6) einströmenden Kühlmittels vorgesehen ist.
Abgasturbolader einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abführrohr (7) einen inneren, den Strömungswiderstand reduzierenden Rohrbereich (10) aufweist.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussöffnung (8) eine Gussöffnung des Ladergehäuses ist.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladergehäuse ein mit dem Kühlmantel (3) versehenes Lagergehäuse (11) ist.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladergehäuse ein mit dem Kühlmantel (3) versehenes Aktuatorgehäuse (40) ist.