DE2734840A1 - Abgasturbolader - Google Patents

Description

Henkel, Kern, Feiler Cr Kante! Patentanwälte

Möhlstraße 37 D-8000 München 80

Mitsubishi Jukogyo Kabushlki Kaisha Tel 089/982085-87

F 2. te 1977 Abgasturbolade r

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader und insbesondere eine Konstruktion zur Halterung und zum vereinfachten Ausbau eines Turbinen-Leitschaufelkranzes in einem Abgasturbolader.

Beispiele für bisher verwendete, bei Dieselmaschinen verwendete Abgasturbolader sind in den Fig_e 1 und 2 im Schnitt dargestellt· Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 kann als Außenlager-Turbolader bezeichnet werden, weil sich die Wellenlager 9 und 10 außerhalb (an den gegenüberliegenden Enden) der Turbinenlaufschaufeln 3 und eines Verdichter- oder Lader-Flügelrads 6 befinden. Der in Fig. 2 dargestellte Turbolader wird dagegen als Innenlager-Turbolader bezeichnet, weil sich seine Wellenlager 9 und 10 innerhalb der Turbinenlaufschaufeln 3 und des Verdichter-Flügelrads 6 befinden.

Im Betrieb eines Abgasturboladers wird bekanntlich das Abgas der Dieselmaschine über ein Gaseinlaßgehäuse 1 in den Turbolader eingeleitet, wobei die Wärmeenergie des Abgases über

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einen Turbinen-Leitschaufelkranz 2 in kinetische Energie umgewandelt wird, durch welche die Turbinenlaufschaufeln 3 mit einem Drehmoment beaufschlagt werden· Das aus den Laufschaufeln 3 austretende Abgas durchströmt ein Gasauslaßgehäuse 4 und wird über eine Auspuffleitung entlassen* Eine durch die Turbinenlaufschaufeln 3 angetriebene Rotorwelle 5 treibt das an ihrem anderen Ende angebrachte Verdichteroder Lader-Flügelrad 6 an« Infolge der Drehung des Flügelrads 6 wird Luft über ein Ansauggehäuse 11 angesaugt, beim Durchgang durch das Flügelrad 6 verdichtet, in einem Diffusor 7 weiter verdichtet und der Dieselmaschine über ein Ladergehäuse 8 eingespeist.

Ein im Normalbetrieb solcher Turbolader auftretendes Problem besteht in einem Blockieren oder Verstopfen des Abgaskanals und in einer Herabsetzung der Turbinen- bzw«, Laderleistung, was durch am Leitschaufelkranz 2 und an den Laufschaufeln 3 anhaftende Substanzen, wie Zunder, verursacht werden kann· Da die Turbinenlaufschaufeln 3 im allgemeinen mit sehr hoher Drehzahl umlaufen, ist das Absetzen oder Anhaften von Zunder an ihnen nicht sehr kritisch« Kritisch ist dagegen ein An-

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haften von Zunder am/der Turbinendüse 2_O Dieser, aus unverbranntem Kohlenstoff und anorganischen Salzen bestehende Zunder in Form von Schlacke oder Krusten tritt zusammen mit dem Abgas von der Dieselmaschine in den Turbolader ein· Der Zunder setzt sich dabei sehr fest ab, so daß er sich nicht einfach entfernen läßt· Zur einwandfreien Entfernung des am Leitschaufelkranz 2 abgesetzten Zunders muß dieser aus dem Turbolader ausgebaut werden, worauf der Zunder entfernt werden kann, beispielsweise nach einem Auskochen mittels einer Stahlbürste ο

Ein Nachteil der bisherigen Turbolader besteht darin, daß der Ausbau des Leitschaufelkranzes sehr umständlich und mühsam ist·

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Insbesondere muß im Fall des Außenlager-Turboladers gemäß Fig· 1 zum Ausbau des Leitschaufelkranzes 2 das Gaseinlaßgehäuse 1 abgebaut werden, wozu die Verbindungs-Schraubbolzen zwischen dem Auspuffrohr der Dieselmaschine und dem Gaseinlaßgehäuse 1 sowie die Schrauben 12 herausgenommen werden müssen, während nach dem Abziehen des Gehäuses 1 die Rotorwelle 5 so unterstützt werden muß, daß sie nicht herabfällt. Obgleich der Turbinen-Leitschaufelkranz 2 ohne weiteres auf die beschriebene Weise ausgebaut werden kann, wären die Schraubbolzen an der Abgasseite normalerweise festgefressen oder festkorrodiert und daher schwer zu entfernen, weshalb in der Praxis zuerst das Ansauggehäuse 1 abgebaut wird, und nachdem die Gehäuseabschnitte nacheinander von der Verdichteroder Laderseite her abgenommen und die Rotorwelle 5 von derselben Seite her herausgezogen worden sind, werden die Leitschaufelkranz-Befestigungsschrauben 13 entfernt und dann der Leitschaufelkranz 2 herausgezogen· Dieses Zerlegen gestaltet sich in Jedem Fall als aufwendiger Arbeitsvorgang.

Für den Ausbau des Turbinen-Leitschaufelkranzes 2 beim Innenlager-Turbolader gemäß Fig· 2 wird auf ähnliche Weise das Flügelrad 6 ausgebaut, nachdem das Ansauggehäuse 11 abgebaut und die Gehäuseabschnitte an der Verdichter- oder Laderseite entfernt worden sind« Nach dem Ausbau der Lager 9 und 10 wird der Deckel 21 des Gasauslaßgehäuses 21 abgenommen, worauf die Rotorwelle 5 zur Abgasseite hin herausgezogen vdrd. Anschliessend werden die Schraubbolzen 23 entfernt, so daß der Turbinen-Lei tschaufelkranz 2 ausgebaut werden kann·

Obgleich es wünschenswert ist, den Turbinen-Leitschaufelkranz 2 regelmäßig zu reinigen, wird er normalerweise nur etwa einmal Jährlich ausgebaut, weil der Ausbauvorgang hierfür, wie geschildert, mühsam und arbeitsaufwendig ist* Im Laufe dieses Zeitraums nimmt jedoch die Leistung bzw· der Wirkungsgrad der

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Turbine allmählich ab, so daß sich die der Dieselmaschine eingespeiste Luftmenge verringert· Infolgedessen treten ungünstige Nebenwirkungen, wie z.B. ein Anstieg der Abgastemperatur, bei der Dieselmaschine auf«

Andererseits verschlechtert sich die Güte des Dieselkraftstoffs für die Dieselmaschine im Hinblick auf die weltweiten Anstrengungen bezüglich Energieeinsparung immer mehr, so daß in immer stärkerem Maß Verbrennungsrückstände zusammen mit dem Abgas in den Turolader eintreten und dabei zu einer verstärkten Verschmutsung des Turbinen-Leitschaufelkranzes mit anhaftenden und sich absetzenden Rückständen dieser Art führen. Unter diesen Bedingungen stellt sich das Erfordernis für die beschriebenen, umständlichen Arbeiten zum Ausbauen des Turbinen-Leitschaufelkranzes für den Benutzer der Dieselmaschine ziemlich ungünstig dar.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer verbesserten Konstruktion eines Abgasturboladers, bei dem der Turbinen-Leitschaufelkranz sehr einfach ausgebaut werden kann und damit die den bisherigen Turboladern des vorstehend geschilderten Aufbaus anhaftenden Nachteile und Mängel ausgeschaltet werden·

Diese Aufgabe wird bei einem Turbolader der beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sein Gaseinlaßgehäuse in Form eines inneren und eines äußeren, zylindrischen Gehäuseteils zweiteilig ausgeführt ist, welche in Axialrichtung mit Schiebesitz zusammensetzbar sind, und daß der innere Gehäuseteil einen Turbinen-Leitschaufelkranz trägt.

Der eben umrissene Aufbau des Abgasturboladers ist im weiteren Sinn auch auf Gasturbinen allgemein anwendbar.

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Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig· 1 eine Schnittansicht eines Außenlager-Abgasturboladers gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Innenlager-Turboladers gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 3 eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils eines

Innenlager-Abgasturboladers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 4 eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils eines

Außenlager-Abgasturboladers gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindungο

In Fig. 3 ist ein wesentlicher Teil eines Innenlager-Abgasturboladers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt· Zur Lösung der genannten Erfindungsaufgabe ist die Strömungsrichtung des Abgasstroms beimflnnenlager-Turbolader gemäß Fig« 3 entgegengesetzt zu derjenigen beim bisherigen Innenlager-Turbolader gemäß Fig· 2 gewählt·

Gemäß Fig. 2 strömt das über das Gaseinlaßgehäuse 1 in den Turbolader eintretende Abgas in den Mittelteil zwischen Verdichter- oder Lader-Flügelrad 6 und Turbinen-Laufschaufein 3 ein, um dann gemäß Fig. 2 in Axialrichtung nach rechts zu strömen und anschließend am rechten Ende des Turboladers über das Gasauslaßgehäuse 4 auszuströmen. Beim erfindungsgemäßen Turbolader nach Fig· 3 ist dagegen ein Gaseinlaßgehluse, über welches das Abgas in den Turbolader einströmt, an dessen rechtem

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Ende angeordnet, wobei das Abgas in Axialrichtung nach links strömt und dann über ein im Mittelbereich zwischen Lader-Flügelrad 6 und Turbinen-Laufschaufein 3 angeordnetes Gasauslaßgehäuse A austritt·

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion gemäß Fig· 3 ist das Gaseinlaßgehäuse in zwei Teile unterteilt, nämlich in einen äußeren Einlaßgehäuseteil 1A und einen inneren Einlaßgehäuseteil 1B· Beide Gehäuseteile 1A und 1B sind praktisch zylindrisch ausgebildet und in Axialrichtung mit Schiebesitz zusammengesetzt, wobei der innere Gehäuseteil 1B am äußeren Gehäuseteil 1A mit Hilfe von Schrauben 31» von denen eine in Fig· 3 erscheint, befestigt ist« Im inneren Gehäuseteil 1B ist mit Hilfe von Schrauben 32, von denen ebenfalls eine in Fig· 3 sichtbar ist, ein Leitschaufelkranz 2 befestigt.

Die beschriebene Konstruktion des erfindungsgemäßen Turboladers bietet die folgenden Wirkungen und Vorzüge: Wenn nämlich der Leitschaufelkranz 2 ausgebaut werden soll, brauchen lediglich die Schrauben 31 herausgedreht zu werden, worauf der innere Gaseinlaßgehäuseteil 1B in Axialrichtung herausgezogen werden kann· Der Leitschaufelkranz 2 wird dabei zusammen mit dem Gehäuseteil IB herausgezogen·

Erfindungsgemäß bietet sich also der Vorteil, daß der Leitschaufelkranz 2 durch Herausziehen des inneren Gaseinlaßgehäuses 1B ausgebaut werden kann· Infolgedessen ist es nicht mehr nötig, den Rotor auszubauen und eine große Zahl von Gehäuseabschnitten und Schrauben herauszunehmen·

Da der Leitschaufelkranz 2 außerdem sehr einfach ausbaubar 1st, entfällt der bisherige große Arbeitsaufwand für die Wartung des Turboladers, und da der Turbolader folglich stets unter den günstigsten Bedingungen betrieben werden kann, bei

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denen er die höchste Leistung liefert, wird durch ihn die Dieselmaschine optimal mit Luft gespeist.

In Fig. 4 ist eine andere AusfUhrungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher die Erfindung auf den Außenlager-Abgasturbolader gemäß Fig» 1 angewandt ist« Bei dieser AusfUhrungsform ist das Gaseinlaßgehäuse, ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß Fig« 3, wiederum in zwei Gehäuseteile unterteilt, wie dies aus der Zeichnung ohne weiteres hervorgeht. Da diese AusfUhrungsform genau dieselben Vorteile und Wirkungen gewährleistet wie die erste Ausführungsform der Erfindung, kann auf eine nähere Beschreibung verzichtet werden.

Selbstverständlich sind dem Fachmann gewisse Änderungen und Abwandlungen der dargestellten und beschriebenen Ausführungsformader Erfindung möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird· Aus diesem Grund soll die vorstehende Offenbarung die Erfindung lediglich erläutern und keinesfalls einschränken·

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Claims (1)

1. Henkel, Kern, Feuer tr ΗαηζεΕ Patentanwälte

   273A840

   Möhlstraße 37

   D-8000 München 80

   Tel.: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid

   Patentanspruch

   r \

   Abgasturbolader, dadurch gekennzeichnet, daß sein Gaseinlaßgehäuse (1) in Form eines inneren und eines äußeren, zylindrischen Gehäuseteils (1B bzw. 1A) zweiteilig ausgeführt ist, welche in Axialrichtung mit Schiebesitz zusammensetzbar sind, und daß der innere Gehäuseteil (1B) eine*η Turbinen-Leitschaufelkranz (2) trägt·

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