DE3921880A1 - Abgasturbolader - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Abgasturbolader für Motoren kleinerer bis mittlerer Größe haben übli­ cherweise ein zentral angeordnetes Lagergehäuse, in dem eine Welle gelagert ist, auf der beiderseits des Lagergehäuses ein Verdichter- bzw. ein Turbi­ nenrad fliegend angeordnet sind. Die beiderseits erforderliche Abdichtung der Welle zwischen dem ölhaltigen Innenraum des Lagergehäuses und der ver­ dichteten Luft auf der Verdichterseite sowie dem Abgas auf der Turbinen­ seite erfolgt über Kolbenringe, über die von beiden Seiten bestimmte Gas- Leckagen in den Innenraum des Lagergehäuses gelangen.

Auf der Verdichterseite kann statt des normalerweise vorhandenen Über­ drucks auch Unterdruck entstehen. Dieser Fall tritt insbesondere dann ein, wenn vor dem Verdichter eine Drosselklappe angeordnet ist, aber auch sonst bei Beschleunigungsvorgängen. Dabei gelangt über die Kolbenringabdichtung mit dem in diesem Falle vom Lagergehäuse zur Verdichterseite strömenden Leckgas Öl in den Verdichterraum.

Um dies zu vermeiden, ist es bekannt, anstelle der Kolbenringabdichtung auf der Verdichterseite eine praktisch leckagefreie Gleitringabdichtung vorzusehen. Ihr Nachteil besteht jedoch in zusätzlicher Reibung, durch die der mechanische Wirkungsgrad sowie das Beschleunigungsverhalten des Turbo­ laders verschlechtert werden. Außerdem unterliegt die Gleitringdichtung einem schnellen Verschleiß.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Turbolader nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei dem auch während der zeitweilig auftretenden kritischen Betriebszustände eine praktisch leckagefreie Ab­ dichtung verdichterseitig gewährleistet wird, während im Normalbetrieb der Wirkungsgrad und das Ansprechverhalten nicht beeinträchtigt und ferner der Verschleiß minimal gehalten wird.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Hierdurch wird bewirkt, daß eine Labyrinthabdichtung normalerweise über Kolbenringe o.dgl. erfolgt, aber bei negativer Druckdifferenz zwischen dem Raum hinter dem Verdichterrad und dem Lagergehäuse eine vorgesehene Gleit­ ringdichtung, die normalerweise inaktiv ist, die Abdichtung bewirkt. Diese Gleitringdichtung beeinträchtigt daher den Normalbetrieb nicht und ist so­ mit auch nur geringem Verschleiß unterworfen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschrei­ bung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbil­ dungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Abgasturbolader im Schnitt.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 1.

Der dargestellte Abgasturbolader umfaßt ein Lagergehäuse 1, in dem über einen schwimmenden Lagerkörper 2 eine Welle 3 gelagert ist. Die axiale Fixie­ rung der Welle 3 erfolgt über eine Axiallagerscheibe 5, die ihrerseits durch eine in das Lagergehäuse 1 eingesetzte und über einen Sicherungsring 6 darin gehaltene Trennwand 7 abgestützt wird.

Das Lagergehäuse 1 ist mit einer von oben kommenden Ölzuführbohrung 8 versehen, die in eine quer dazu verlaufende Verteilerbohrung 9 mündet, von der zwei schräg verlaufende Bohrungen 10 zu den axial mit Abstand zueinander an­ geordneten Lagerstellen des Lagerkörpers 2 führen. Die als Sacklochbohrung ausgebildete Verteilerbohrung 9 wird durch die Axiallagerscheibe 5 verschlos­ sen. Der Lagerkörper 2 besitzt im Bereich der Lagerstellen Schmierbohrungen 11, die mit den Bohrungen 10 in Verbindung stehen, sowie eine mittlere Bohrung 12 zum Abführen von Öl, die in einer Durchtrittsöffnung 13 im Lagergehäuse 1 mündet. Die Durchtrittsöffnung 13 befindet sich in einem hülsenförmigen Ab­ schnitt 14 des Lagergehäuses 1, der mit der äußeren Gehäusewandung des Lager­ gehäuses 1 einen Innenraum 15 begrenzt, der nach unten in einer Ölabführöff­ nung 16 mündet.

Zwischen der Trennwand 7 und der Axiallagerscheibe 5 befindet sich ein Zwischenraum 17, der dadurch, daß die ringförmige Axiallagerscheibe 5 im un­ teren Bereich einen Ausschnitt aufweist, in den Innenraum 15 benachbart zur Ölabführöffnung 16 mündet. Zwischen der Axiallagerscheibe 5 und der Trennwand 7 ist ein Ölabweisblech 18 eingeklemmt, das das Eindringen von Öl aus dem In­ nenraum 15 in den Zwischenraum 17 praktisch verhindert und zu diesem Zweck durch die Öffnung zwischen Zwischenraum 17 und Innenraum 15 in letzteren hin­ einragt.

Das Lagergehäuse 1 ist an einer Seite mit einem Turbinengehäuse 19 ver­ bunden, das ein mit Schaufeln versehenes Turbinenrad 20 aufnimmt, das auf der Welle 3 fliegend gelagert ist. Die Abdichtung gegenüber dem Abgas auf der Turbinenseite zwischen der Welle 3 und dem Lagergehäuse 1 erfolgt über einen Kolbenring 21 im Bereich des Absatzes 4.

Das Lagergehäuse 1 ist an der anderen Seite mit einem Verdichtergehäuse 22 verbunden, das ein mit Schaufeln versehenes Verdichterrad 23 aufnimmt, das auf der Welle 3 fliegend gelagert ist. Hierbei ist eine Distanzhülse 24 vorge­ sehen, die sich an einem weiteren Absatz 25 der Welle 3 und an der sich das Verdichterrad 23 über einen scheibenförmigen Gegenläufer 26 abstützt. Zwischen der Distanzhülse 24 und der Trennwand 7 ist zur Abdichtung ein Kolbenring 27, der von einer Nut 28 in der Distanzhülse 24 aufgenommen wird, vorgesehen, während weiter ein Dichtungsring 29 zwischen der Trennwand 7 und dem Lagerge­ häuse 1 angeordnet ist.

Außerdem ist eine Gleitringdichtung 30 zwischen dem Verdichterrad 23 und der Trennwand 7 vorgesehen. Die Gleitringdichtung 30 ist in eine ringförmige Ausnehmung 31 der Trennwand 7 benachbart zur Distanzhülse 24 an der dem Ver­ dichterrad 23 zugewandten Seite eingesetzt und umfaßt ein zylindrisches Ge­ häuseteil 32, mit dem drehstarr, jedoch axialverschieblich ein Gleitring 33 über einen flexiblen Dichtungsbalg 34 verbunden ist. Der Gleitring 33 ist ferner gegebenenfalls über den Dichtungsbalg 34 mit einer Kolbenplatte 35 verbunden, die an ihrem äußeren Umfang über ein ringförmiges Dichtelement 36 dichtend, jedoch axial verschieblich mit einer sich axial erstreckenden Au­ ßenwandung 37 des Gehäuseteils 32 in Eingriff steht. Zwischen der Kolbenplatte 35 und der Trennwand 7 ist ein radial innen durch den flexiblen Dichtungsbalg 34 und radial außen durch das Dichtelement 36 abgedichteter Raum 38 vorhanden, der mit dem Innenraum 15 des Lagergehäuses 1 über eine oder mehrere Bohrungen 39 und den Zwischenraum 17 verbunden ist, so daß in ihm der gleiche Druck wie im Lagergehäuse 1 herrscht (etwa Atmosphärendruck).

Herrscht nun zwischen Verdichterrad 23 und der Trennwand 7 Überdruck, wie es dem normalen Betrieb entspricht, wird durch seine Wirkung die Kolben­ platte 35 gegen ihre rückwärtige Anlage am Gehäuseteil 32 gedrückt, so daß der Gleitring 33 keinen Kontakt mit dem am Verdichterrad 23 befindlichen Gegen­ läufer 26 hat und die Gasabdichtung allein über den Kolbenring 27 erfolgt.

Herrscht dagegen Unterdruck zwischen Verdichterrad 23 und Trennwand 7, wird der Gleitring 33 aufgrund des auf die Kolbenplatte 35 einwirkenden Drucks, der im Innenraum 15 herrscht, an den Gegenläufer 26 gedrückt, so daß auch in diesem Betriebszustand eine praktisch leckfreie Gasabdichtung erfolgt.

Zwischen der Kolbenplatte 35 und dem Gehäuseteil 32 können Federn 40 vorgesehen sein, die die Kolbenplatte 35 in eine Stellung vorspannen, in der sie rückwärtig am Gehäuseteil 32 anliegt, wenn der Turbolader außer Betrieb ist.

Claims (7)

1. Abgasturbolader mit einem zentral angeordneten Lagergehäuse (1) für eine Welle (3), auf der beiderseits des Lagergehäuses (1) ein Verdichter- und ein Turbinenrad (23, 20) fliegend angeordnet sind, wobei die Welle (3) zwischen dem ölhaltigen Innenraum (15) des Lagergehäuses (1) und der ver­ dichteten Luft auf der Verdichterseite durch wenigstens einen Kolbenring (27) o.dgl. abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verdichterrad (23) und dem Innenraum (15) des Lagergehäuses (1) eine zusätzliche Gleitringdichtung (30) vorgesehen ist, deren axial verschieb­ barer Gleitring (33) nur unter Einwirkung einer negativen Druckdifferenz zwischen dem Raum zwischen Verdichterrad (23) und Lagergehäuse (1) und dem Innenraum (15) des Lagergehäuses (1) wirksam ist.

2. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringrichtung (30) eine von der Druckdifferenz beaufschlagte, axial bewegliche Kolbenplatte (35) umfaßt, die mit dem Gleitring (33) verbunden ist.

3. Abgasturbolader nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenplatte (35) radial abgedichtet in einem Gehäuseteil (32) axial ge­ führt angeordnet ist, wobei der Raum (38) zwischen Gehäuseteil (32) und Kolbenplatte (35) mit dem Innenraum (15) des Lagergehäuses (1) in Verbin­ dung steht.

4. Abgasturbolader nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenplatte (35) in eine Stellung, in der der Gleitring (33) nicht dichtet, federvorgespannt ist.

5. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gleitring (33) mit einem Gegenläufer (26) des Verdich­ terrads (23) in dichtenden Eingriff bringbar ist.

6. Abgasturbolader nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Gegenläufer (26) an einer auf der Welle (3) befindlichen Distanzhülse (24) abstützt, die den Kolbenring (27) trägt.

7. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gleitringdichtung (30) von einer den Innenraum (15) des Lagergehäuses (1) verdichterseitig verschließenden Trennwand (7) aufgenom­ men wird, die mit wenigstens einer Bohrung (39) zur Verbindung mit dem In­ nenraum (15) versehen ist.