DE202012011308U1

DE202012011308U1 - Lagergehäuse eines Abgasturboladers

Info

Publication number: DE202012011308U1
Application number: DE201220011308
Authority: DE
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2022-11-27
Also published as: DE102013001507A1

Abstract

Lagergehäuse (1) eines Abgasturboladers (2) – mit einem Lagergehäusehauptkörper (3); – mit einem verdichterseitigen Lagergehäuseflansch (4); und – mit einer Kühleinrichtung (5), • die einen Kühlmittelzulauf (7), • die einen Kühlmittelablauf (6), und • die einen Lagerstellen-Kühlmittelbereich (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, – dass der verdichterseitige Lagergehäuseflansch (4) einstückig mit dem Lagergehäusehauptkörper (3) verbunden ist; und – dass im verdichterseitigen Lagergehäuseflansch (4) ein Diffusor-Kühlmittelbereich (9) vorgesehen ist, der mit dem Lagerstellen-Kühlmittelbereich (8) in Strömungsverbindung steht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lagergehäuse eines Abgasturboladers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiges Lagergehäuse ist aus der DE 20 2009 002 457 U1 bzw. der DE 10 2008 034 680 A1 bekannt.
Im Falle der letztgenannten Druckschrift ist die Kühleinrichtung des Lagergehäuses mit einer separaten Kühleinrichtung des Verdichtergehäuses verbunden, wobei der Kühlmitteleinlass auf der Verdichterseite und der Kühlmittelabfluss auf der Lagergehäuseseite angeordnet ist. Mit dieser Anordnung soll es möglich sein, neben der üblichen Lagerstellenkühlung im Lagergehäuse auch eine im Verdichtergehäuse angeordnete Elektronikeinrichtung kühlen zu können.
Der Nachteil dieser Anordnung besteht jedoch darin, dass sie sehr aufwendig aufgebaut und herzustellen ist, da neben der im Lagergehäuse vorgesehenen Kühleinrichtung eine separate Kühleinrichtung im Verdichtergehäuse vorgesehen werden muss. Ferner muss die Verbindung im Übergangsbereich zwischen der Kühleinrichtung des Verdichtergehäuses und der Kühleinrichtung des Lagergehäuses im Zuge der Montage des Verdichtergehäuses am Lagergehäuse abgedichtet werden.
Es ist demgegenüber Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lagergehäuse der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, mit dem es auf einfache Art und Weise und ohne großen baulichen Aufwand möglich ist, neben der Lagerstellenkühlung auch eine Kühlung des Verdichtergehäuses, insbesondere eine Kühlung des Diffusorbereiches des Verdichtergehäuses möglich zu machen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
Das erfindungsgemäße Konzept beruht zunächst darauf, die Verdichtergehäuserückwand als einen integralen Bestandteil des Lagergehäuses in Form eines verdichterseitigen Lagergehäuseflansches auszubilden.
Diese einstückige Ausbildung macht es möglich, die Kühleinrichtung des erfindungsgemäßen Lagergehäuses in einen Lagerstellen-Kühlmittelbereich und einen Diffusor-Kühlmittelbereich aufzuteilen, die beide Bestandteil des Lagergehäuses sind. Diese beiden Kühlmittelbereiche stehen in Strömungsverbindung, so dass beim Einleiten eines Kühlmittels, insbesondere von Wasser, in einen der beiden Kühlmittelbereiche beide Kühlmittelbereiche mit Kühlmittel versorgt werden können, damit sowohl die im Lagergehäuse vorgesehenen Lagerstellen als auch der Diffusorbereich des Verdichtergehäuses gekühlt werden können, ohne dass es hierfür erforderlich ist, im Verdichtergehäuse eine separate Kühleinrichtung vorzusehen.
Dieser Aufbau des erfindungsgemäßen Lagergehäuses vereinfacht den Aufbau eines Abgasturboladers, der mit dem erfindungsgemäßen Lagergehäuse versehen ist, erheblich, und erleichtert darüber hinaus die Montage, da keinerlei Abdichtung der Kühleinrichtung erforderlich sind, da diese nur im Lagergehäuse vorgesehen ist.
Durch die mit dieser Anordnung erreichbare Verdichterkühlung ist es ferner vorteilhafterweise möglich, dass Verdichterkennfeld positiv zu beeinflussen.
Der Kühlmittelmassenstrom zur Turbinenseite bzw. zur Verdichterseite lässt sich je nach Aufbau des Abgasturboladers bzw. dessen Einsatzbedingungen über Querschnittsflächenanpassungen am Wasserkern variieren.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
In den Ansprüchen 9 und 10 ist ein erfindungsgemäßer Turbolader als selbstständig handelbares Objekt definiert.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine schematisch stark vereinfachte Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers, der mit einem erfindungsgemäßen Lagergehäuse versehen werden kann;
2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Lagergehäuses;
3 eine perspektivische Ansicht eines Wasserkerns zur Herstellung der Kühleinrichtung des erfindungsgemäßen Lagergehäuses;
4 eine perspektivische Darstellung eines Ölkerns für das erfindungsgemäße Lagergehäuse;
5 eine perspektivische geschnittene Darstellung des Lagergehäuses gemäß 2;
6 eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagergehäuses;
7 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagergehäuses aus Sicht des verdichterseitigen Flansches;
8 eine perspektivische Darstellung des Wasserkerns des Lagergehäuses gemäß 7;
9 eine perspektivische Darstellung des Ölkerns des Lagergehäuses gemäß 7;
10 eine perspektivische Darstellung des Lagergehäuses gemäß 7 aus Sicht des turbinengehäuseseitigen Flansches;
11 eine Darstellung des Wasserkerns gemäß 8 aus Richtung des turbinengehäuseseitigen Flansches; und
12 eine entsprechende perspektivische Darstellung des Ölkerns gemäß 9.
In 1 ist eine schematisch stark vereinfachte Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers 2 dargestellt, der mit einem erfindungsgemäßen Lagergehäuse 1 versehen werden kann, das nachfolgend anhand der 2 bis 6 im Einzelnen beschrieben werden wird.
Der Abgasturbolader 2 weist neben dem Lagergehäuse 1 zur Lagerung einer Welle 23 wie üblich einen Verdichter 17 mit einem Verdichterrad 18 in einem Verdichtergehäuse 19 und eine Turbine 20 mit einem Turbinenrad 21 in einem Turbinengehäuse 22 auf.
Natürlich weist der erfindungsgemäße Abgasturbolader 2 ferner alle sonstigen Komponenten üblicher Abgasturbolader auf, die jedoch nicht im Einzelnen beschrieben sind, da sie zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Prinzipien nicht erforderlich sind.
In 2 ist das erfindungsgemäße Lagergehäuse 1 in perspektivischer Darstellung wiedergegeben. Das Lagergehäuse 1 weist einen Lagergehäusehauptkörper 3 auf, der zwischen einem verdichterseitigen Lagergehäuseflansch 4 und einem turbinenseitigen Lagergehäuseflansch 4' angeordnet ist. Der Lagergehäusehauptkörper 3 ist hierbei bei der in 2 dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsform jeweils einstückig mit den Flanschen 4 und 4' verbunden, was sich insbesondere aus der Schnittdarstellung des Lagergehäuses 1 in 5 erschließt.
Aus einer Zusammenschau der 2 bis 5 wird ferner deutlich, dass das Lagergehäuse 1 mit einer Kühleinrichtung versehen ist, die in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 5 gekennzeichnet ist. Die Kühleinrichtung 5 hat einen Kühlmittelzulauf 7 und einen Kühlmittelablauf 6, wobei bevorzugterweise Wasser als Kühlmittel zur Anwendung kommt.
Der Aufbau der Kühleinrichtung 5 wird vor allem aus der 3 deutlich, die einen sogenannten Wasserkern darstellt. Dieser Wasserkern entspricht in seinem Aufbau der im Lagergehäuse 1 integrierten Kühleinrichtung, die von Hohlräumen im Lagergehäuse 1 gebildet wird, deren Aufbau und Anordnung der Konfiguration des Wasserkerns entspricht. Dementsprechend sind in den 2, 3 und 5 jeweils dieselben Bezugsziffern sowohl für die Kühleinrichtung wie auch den Wasserkern verwendet worden.
Dementsprechend weist der Wasserkern bzw. die Kühleinrichtung 5 einen Lagerstellen-Kühlmittelbereich 8 und einen Diffusor-Kühlmittelbereich 9 auf. Diese beiden Kühlmittelbereiche 8 und 9 sind über Verbindungsbereiche 10 und 11 miteinander verbunden, so dass eine Strömungsverbindung zwischen dem Kühlmittelbereich 8 und dem Kühlmittelbereich 9 geschaffen wird. Dementsprechend kann über den Zulauf 7 sowohl der Kühlmittelbereich 9 als auch der Kühlmittelbereich 8 über die beiden Verbindungsbereiche 10 und 11 mit Kühlmittel versorgt werden, das über den Ablauf 6 wieder zur Kühlmittelquelle zurückgeleitet werden kann.
Wie vor allem aus der 3 deutlich wird, hat der Diffusor-Kühlmittelbereich 9, der im verdichterseitigen Lagergehäuseflansch 4 angeordnet ist, eine größere radiale Erstreckung als der Lagerstellen-Kühlmittelbereich 8.
Durch die geschilderte Konfiguration der Kühleinrichtung 5 wird es möglich, im Endmontagezustand des Abgasturboladers 2 sowohl die Lagerstellen des Lagergehäuses 1 als auch den Diffusorbereich 24 des Verdichtergehäuses 19 über eine ausschließlich im Lagergehäuse 1 angeordnete Kühleinrichtung 5 zu kühlen. Dies ermöglicht eine deutliche Vereinfachung des Gesamtaufbaues des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 2, da eine separate Kühleinrichtung für das Verdichtergehäuse 19 nicht erforderlich ist.
Für die Auslegung der Kühleinrichtung 9 können insbesondere die Strömungsquerschnitte der Verbindungsbereiche 10 und 11 an den jeweiligen Abgasturboladertyp und seinen Einsatzzweck angepasst werden.
Zur weiteren Vereinfachung des Aufbaues des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 2 ist es möglich, den verdichterseitigen Lagerflansch 4 mit einer Direktverschraubungseinrichtung zu versehen, die gemäß der Ausführungsform der 6 bei der dort dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsform vier Durchtrittsausnehmungen 13, 14, 15 und 16 aufweist, durch die hindurch Schrauben der Direktverschraubung hindurchgeführt werden können, die zur Montage des Lagergehäuses 1 am Verdichtergehäuse in Gewindeöffnungen des Verdichtergehäuses 19 eingreifen.
Zur Vervollständigung der Offenbarung ist auf die 4 und 5 zu verweisen, in denen ein Ölkern 12 bzw. die durch den Ölkern 12 ausgebildete Ölversorgungseinrichtung 12 im Lagergehäuse 1 gezeigt ist.
In den 7 bis 12 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagergehäuses, des erfindungsgemäßen Wasserkerns und des erfindungsgemäßen Ölkerns dargestellt. Alle Teile dieser Ausführungsformen, die denjenigen der zuvor beschriebenen Ausführungsform entsprechen, sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Insofern kann auf die voranstehende Erläuterung verwiesen werden.
Wie vor allem die 8 und 11 verdeutlichen, ist bei der Kühleinrichtung 5 dieser Ausführungsform ein Diffusor-Kühlmittelbereich 9 vorgesehen, der einen geschlossenen Ring darstellt. Die Kühleinrichtung 5 gemäß 3 hingegen, hat einen Diffusor-Kühlmittelbereich 9, der nicht geschlossen ist, was sich aus einem Vergleich der 3, 8 und 11 unmittelbar erschließt.
Ferner weist der Wasserkern bzw. die Kühleinrichtung 5 gemäß der Ausführungsform der 7 bis 12 zwei Kühlmittelabläufe 6A und 6B auf, die jeweils im Anschlussbereich an die Verbindungsbereiche 10 bzw. 11 angeordnet sind, was sich vor allem aus der Darstellung der 11 erschließt.
Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den 1 bis 12 Bezug genommen.
Bezugszeichenliste

1: Lagergehäuse
2: Abgasturbolader
3: Lagergehäusehauptkörper
4: Lagergehäuseflansch
5: Kühleinrichtung
6, 6A, 6B: Kühlmittelablauf
7: Kühlmittelzulauf
8: Lagerstellen-Kühlmittelbereich
9: Diffusor-Kühlmittelbereich
10, 11: Verbindungsbereiche
12: Ölkern bzw. Ölversorgungseinrichtung
13 bis 16: Direktverschraubungseinrichtung bzw. Schrauben-Durchtrittsausnehmungen
17: Verdichter
18: Verdichterrad
19: Verdichtergehäuse
20: Turbine
21: Turbinenrad
22: Turbinengehäuse
23: Welle
24: Diffusorbereich
L: Längsachse des Abgasturboladers
R: Radialrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202009002457 U1 [0002]
DE 102008034680 A1 [0002]

Claims

Lagergehäuse (1) eines Abgasturboladers (2) – mit einem Lagergehäusehauptkörper (3); – mit einem verdichterseitigen Lagergehäuseflansch (4); und – mit einer Kühleinrichtung (5), • die einen Kühlmittelzulauf (7), • die einen Kühlmittelablauf (6), und • die einen Lagerstellen-Kühlmittelbereich (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, – dass der verdichterseitige Lagergehäuseflansch (4) einstückig mit dem Lagergehäusehauptkörper (3) verbunden ist; und – dass im verdichterseitigen Lagergehäuseflansch (4) ein Diffusor-Kühlmittelbereich (9) vorgesehen ist, der mit dem Lagerstellen-Kühlmittelbereich (8) in Strömungsverbindung steht.
Lagergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelzulauf (7) und der Kühlmittelablauf (6) am Diffusor-Kühlmittelbereich (9) angeordnet ist.
Lagergehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerstellen-Kühlmittelbereich (8) über zumindest einen Verbindungsbereich (10, 11) mit dem Diffusor-Kühlmittelbereich (9) in Strömungsverbindung steht.
Lagergehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Verbindungsbereiche (10, 11) vorgesehen sind, die einander gegenüber zwischen dem Lagerstellen-Kühlmittelbereich (8) und dem Diffusor-Kühlmittelbereich (9) vorgesehen sind.
Lagergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor-Kühlmittelbereich (9), in Radialrichtung (R) des Diffusor-Kühlmittelbereichs (9) gesehen, eine größere radiale Erstreckung aufweist als der Lagerstellen-Kühlmittelbereich (8).
Lagergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der verdichterseitige Lagergehäuseflansch (4) mit einer Direktverschraubungseinrichtung (13 bis 16) versehen ist.
Lagergehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Direktverschraubungseinrichtung (13 bis 16) eine Mehrzahl von Schrauben-Durchtrittsausnehmungen aufweist.
Lagergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor-Kühlmittelbereich (9) kreisringförmig geschlossen ausgebildet ist.
Abgasturbolader (2) – mit einem Verdichtergehäuse (19); – mit einem Turbinengehäuse (22); und – mit einem Lagergehäuse (1), das jeweils mit dem Verdichtergehäuse (19) bzw. dem Turbinengehäuse (22) verbunden ist, und folgende Teile aufweist: – einen Lagergehäusehauptkörper (3); – einen verdichterseitigen Lagergehäuseflansch (4); und – eine Kühleinrichtung (5) mit einem Kühlmittelzulauf (7), einem Kühlmittelablauf (6) und einem Lagerstellen-Kühlmittelbereich (8), dadurch gekennzeichnet, – dass der verdichterseitige Lagergehäuseflansch (4) einstückig mit dem Lagergehäuse-Hauptkörper (3) verbunden ist, und – dass im verdichterseitigen Lagergehäuseflansch (4) ein Diffusor-Kühlmittelbereich (9) vorgesehen ist, der mit dem Lagerstellen-Kühlmittelbereich (8) in Strömungsverbindung steht.
Abgasturbolader nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eines der Merkmale der Ansprüche 2 bis 8.