DE3839968A1 - Turbinengehaeuse eines abgasturboladers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Turbinengehäuse eines Abgasturboladers entsprechend dem Oberbegriff des An­ spruchs 1. Ein derartiges Turbinengehäuse ist aus dem DE-GM 19 89 619 bekannt geworden.

Die den Rand der Öff­ nung umgebende Aussparung nimmt dabei einen radialen Flansch des Ventilsitzringes auf, wodurch dieser in einer Richtung axial fixiert ist. Über die Halterung des Ventil­ sitzes ist in dieser Druckschrift nichts ausgesagt.

Ventilsitzringe werden in Zylinderköpfe von Brennkraft­ maschinen im allgemeinen eingepreßt oder eingeschrumpt. Es sind auch eingeschraubte Ventilsitzringe bekannt (DE-PS 21 64 357) sowie die Befestigung durch Sprengringe (DE-OS 21 65 885). Diese bekannten Befestigungsarten für Ventil­ sitzringe sind für den Ventilsitz des Bypassventils eines Turboladers nicht geeignet, da wegen der hohen Tempera­ turen, denen der Ventilsitzring des Bypassventils im Be­ trieb ausgesetzt ist, der Ventilsitzring aus einem hoch­ hitzebeständigen und bei hohen Temperaturen verschleiß­ festen Material hergestellt werden muß, dessen Ausdeh­ nungskoeffizient erheblich größer ist als derjenige des Werkstoffs des Turbinengehäuses. Ein eingespreßter, ein­ geschrumpfter oder eingeschraubter Ventilsitzring verur­ sacht daher bei Betriebstemperatur, die bis zu 1000°C be­ tragen kann, im Turbinengehäuse Spannungen, die zu Rissen und somit zur Gasundichtheit führen können.

Außerdem sollte der Ventilsitzring, wenn er einmal ausge­ schlagen ist, erneuert werden können, was bei den bekann­ ten Befestigungen, wenn überhaupt, so nur sehr bedingt möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Turbinenge­ häuse der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem das Auftreten von gefährlichen Spannungen durch die Wärme­ dehnung des Ventilsitzringes vermieden und ein unproble­ matischer Ersatz eines ausgeschlagenen Ventilsitzringes ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag kann sich der Ventil­ sitzring ausdehnen, ohne übermäßige Spannungen im Tur­ binengehäuse zu erzeugen, bis er bei Betriebstemperatur dichtend an der Umfangswand der kreisförmigen Aussparung anliegt. Dies wird durch ein entsprechendes radiales Ein­ bauspiel erreicht, das die unterschiedlichen Wärmedeh­ nungskoeffizienten des Werkstoffes des Ventilsitzringes und des Turbinengehäuses berücksichtigt. Muß der Ventilsitzring ausgetauscht werden, so brauchen lediglich die an einigen Stellen des Steges zwischen der Ringnut und dem Rand der Aussparung vorgesehenen Verstemmungen entfernt, beispiels­ weise abgedreht werden, worauf der Ventilsitzring heraus­ genommen und ein neuer Ventilsitzring eingesetzt werden kann, der dann durch Verstemmen des Steges an anderen Stellen wieder axial fixiert wird.

Vorzugsweise ist die äußere Umfangskante des Ventilsitz­ ringes abgeschrägt, so daß die Stegabschnitte nur wenig verformt werden müssen. Außerdem wird durch die Abschrä­ gung eine bessere axiale Fixierung des Ventilsitzringes erreicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Turbinengehäuse eines Abgasturboladers, teil­ weise geschnitten,

Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie 2-2 in Fig. 1 in größerem Maßstab, dargestellt ohne Ventil,

Fig. 3A den Ventilsitzring im Schnitt nach dem Ein­ setzen in die Aussparung, jedoch vor der Fixierung,

Fig. 3B den Ventilsitzring während der axialen Fixierung.

In den Zeichnungen ist mit 1 das Turbinengehäuse eines Ab­ gasturboladers bezeichnet, in dem ein Turbinenlaufrad 2 angeordnet ist und das eine Abgas-Eintrittsöffnung 3, einen Spiralkanal 4 und eine Abgas-Austrittsöffnung 5 auf­ weist. In das Turbinengehäuse 1 ist ferner ein Bypasskanal 6 integriert, der von einer inneren Wand 7 und einer äußeren Wand 8 begrenzt ist und mit dem Spiralkanal 4 durch eine Öffnung 9 in der inneren Wand 7 in Verbindung steht. Die Öffnung 9 wird von einem als Tellerventil aus­ gebildeten Bypassventil (Wastegate) 10 beherrscht. Das Tellerventil 10 wirkt mit einem Ventilsitzring 11 zu­ sammen, der in eine die Öffnung 9 umgebende kreisförmige Aussparung 12 in der Außenfläche der inneren Wand 7 einge­ setzt ist. Der Ventilsitzring 11 besteht aus einem hoch­ hitzebeständigen Werkstoff, dessen Wärmedehnungskoeffi­ zient erheblich größer ist als derjenige des Werkstoffs des Turbinengehäuses 1. Wie aus Fig. 3A und 3B ersicht­ lich ist, ist der Ventilsitzring 11 mit einem radialen Spiel a in die kreisförmige Aussparung 12 eingesetzt, wo­ bei dieses radiale Spiel so bemessen ist, daß der Ventil­ sitzring 11 bei Betriebstemperatur dichtend an der Um­ fangsfläche 13 der Aussparung 12 anliegt, ohne jedoch eine übermäßige Spannung im Material des Turbinengehäuses 1 zu erzeugen.

Die kreisförmige Aussparung 12 ist von einer Ringnut 14 umgeben. Zur axialen Fixierung des Ventilsitzringes 11 in der Aussparung 12 ist der Steg 15 zwischen der Ringnut 14 und der Umfangswand 13 der Aussparung 12 an einigen über den Umfang gleichmäßig verteilten Stellen, im Ausführungs­ beispiel an fünf Stellen, radial nach innen über den Rand des Ventilsitzes 11 gedrückt. Diese eingedrückten oder verstemmten Stegabschnitte 16 liegen an der abgeschrägten äußeren Umfangskante 17 des Ventilsitzringes 11 an, wie dies in Fig. 3B gezeigt ist. Durch die Abschrägung der Kante 17 wird die nötige Verformung der Stegabschnitte 16 verringert und bei der Ausdehnung des Ventilsitzringes 11 eine feste axiale Fixierung erreicht.

Die Verformung der Stegabschnitte 16 kann mit Hilfe eines rohrförmigen Werkzeuges 18 (Fig. 3B) erfolgen, das an seinem unteren Ende eine der Anzahl der zu verformenden Stegabschnitte 16 entsprechende Anzahl von Fortsätzen 19 aufweist, die jeweils mit einem nasenförmigen Abschnitt 20 versehen sind, der in die Ringnut 14 eingreift und den Stegabschnitt 16 radial nach innen drückt. Außerdem hat jeder Fortsatz 19 eine Auflagefläche 21, die während des Verstemmvorganges den Ventilsitzring 11 fest auf den Boden der Aussparung 12 drückt, so daß der Stegabschnitt 16 kontrolliert verformt wird.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, hat die äußere Wand 8 des Bypasskanals 6 eine mit der Öffnung 9 fluchtende Öffnung 22, deren Durchmesser etwas größer ist als der Außendurch­ messer der Ringnut 14, so daß durch diese Öffnung sowohl der Ventilsitzring 11 als auch das Werkzeug 18 eingeführt werden kann. Die Öffnung 22 ist durch einen Deckel 23 ver­ schlossen, durch den sich der Schaft 24 des Tellerventils 10 in das Ventilgehäuse 25 erstreckt.

Muß der Ventilsitzring 11 erneuert werden, so ist es lediglich erforderlich, die Stegabschnitte 16 zu entfernen beispielsweise abzudrehen, worauf der Ventilsitzring ent­ nommen und ein neuer Ventilsitzring in die Aussparung 12 eingesetzt werden kann. Dieser neue Ventilsitzring wird dann durch Verstemmen des Steges 15 an anderen Stellen fixiert.

Claims (2)

1. Turbinengehäuse eines Abgasturboladers mit integriertem Bypasskanal (6), der von einer inneren und einer äußeren Wand (7 bzw. 8) begrenzt ist und dessen innere (7) Wand eine Öffnung (9) zur Aufnahme eines Ventil­ sitzringes (11) für ein als Tellerventil ausgebildetes Bypassventil (10) (Wastegate) aufweist, wobei in der Außenfläche der inneren Wand (7) des Bypasskanals (6) eine die Öffnung umgebende kreisförmige Aussparung (12) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzring (11) mit radialem Spiel in die kreisförmige Aussparung (12) eingesetzt ist, daß die Aussparung (12) von einer Ringnut (14) umgeben ist und daß der Steg (15) zwischen der Ringnut (14) und dem Rand der Aussparung (12) an einigen, über den Umfang verteilten Stellen (16) radial nach innen über den Rand des Ventilsitzringes (11) gedrückt ist.

2. Turbinengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die äußere Umfangskante (17) des Ventilsitz­ ringes (11) abgeschrägt ist.