EP1428983A1 - Exhaust gas turbine casing - Google Patents
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- EP1428983A1 EP1428983A1 EP03405821A EP03405821A EP1428983A1 EP 1428983 A1 EP1428983 A1 EP 1428983A1 EP 03405821 A EP03405821 A EP 03405821A EP 03405821 A EP03405821 A EP 03405821A EP 1428983 A1 EP1428983 A1 EP 1428983A1
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Definitions
- the invention relates to the field of exhaust gas powered turbochargers. It affects an exhaust gas turbine, in particular a bearing housing, a turbine housing and one Heat protection wall of an exhaust gas turbine, the heat protection wall in the exhaust gas turbine with the turbine housing an inflow channel limited to the turbine wheel, wherein the turbine wheel is arranged on a shaft rotatably mounted in the bearing housing.
- Exhaust gas turbochargers are used to increase the performance of internal combustion engines used. In the lower power range up to a few megawatts are predominant Turbocharger with a radial flow against the turbine wheel and inner bearing of the shaft on which the turbine wheel is applied.
- the uncooled gas inlet or turbine housing which is a Temperature of, for example, 650 ° C, is usually directly on the with for example, 150 ° C much cooler bearing housing attached. In certain Areas of application are the bearing housing, in contrast to the gas-bearing Channels, cooled to the specified temperature.
- one in the area of an inflow channel leading to the turbine wheel serve as a heat shield partition, which the bearing housing shields against the hot exhaust gas guided in the inflow channel.
- the partition can thereby through a corresponding air or coolant zone from the bearing housing be arranged separately and have only a few defined contact points To avoid appropriate thermal bridges with the bearing housing.
- EP 0 118 051 shows, as by means of a stem, in the radial direction movable groove / comb connections a desaxation of the hotter component can be avoided.
- the invention is therefore based on the object of an exhaust gas turbine to create mentioned type, which is an improvement in turbine efficiency by centering the turbine housing in relation to that stored in the bearing housing Wave enables.
- the advantages achieved by the invention are that the centering of the turbine housing compared to the shaft mounted in the bearing housing without additional components can be guaranteed.
- Bearing housing, turbine housing and Heat protection walls only need to be slightly modified. Thereby there are no significant additional costs for the exhaust gas turbine.
- the position of the turbine housing in relation to the bearing housing can be adjusted continuously adjust because according to the invention between the bearing housing and the Turbine housing there is no positive connection.
- This type of centering is suitable for all common types of connection between Bearing housing and turbine housing, because according to the invention by the centering Components are made inside the turbine housing.
- the exhaust gas turbocharger mainly consists of a compressor, not shown and an exhaust gas turbine shown schematically in FIG. 1 as a radial turbine.
- the Exhaust gas turbine mainly comprises a turbine housing 1, with a radial one external, spiral gas inlet housing and a gas outlet side Housing wall 12, a bearing housing 4 with a rotatably mounted by means of bearings 31 Shaft 3 and a turbine wheel 5 with blades 51 arranged on the shaft.
- the gas inlet housing goes downstream in an inflow channel 6 for the Exhaust gases from a turbocharger connected, also not shown Internal combustion engine over.
- the inflow channel is on one side through the limited gas outlet side housing wall 12, while on the other side as Heat-protecting disk-shaped partition 2 is arranged.
- the Heat protection wall which is the inflow channel on the side of the bearing housing at least partially limited and / or at least partially in the axial direction is arranged between the turbine wheel and the bearing housing, shields the one behind Bearing housing from the hot exhaust gases.
- the turbine housing 1 is in the embodiment shown with tabs 43 on Bearing housing 4 attached, with the screws 42 on the turbine housing moored tabs certain movements of the turbine housing with respect to the Allow bearing housing 4 in the radial direction.
- the heat protection wall 2 and the nozzle ring 7 clamped between turbine housing 1 and bearing housing 4 and accordingly in attached in the axial direction.
- Turbine housing and bearing housing are cold, the turbine housing is on the Bearing housing on and is therefore corresponding to the shaft and on it arranged turbine wheel centered.
- Exhaust gas turbine is on the heat protection wall 2 in the radially inner Area arranged as a peripheral edge support 21, which on a support 41 of the bearing housing, which is also designed as a peripheral edge rests.
- the heat protection wall In the stationary state of the exhaust gas turbine, if also in addition to the bearing housing the heat protection wall is cold, there may be a slight difference between the two editions Air gaps from a few to a few hundred microns exist in particular the simple assembly, i.e. sliding the heat protection wall in allows axial direction on the bearing housing.
- the heat protection wall with a radially outer support 22 on a radial inward facing pad 11 of the turbine housing in the standing Condition of the exhaust gas turbine also a corresponding, small air gap between the two editions is present.
- the heat protection wall expands more than the turbine housing and presses this in a radial direction outwards. This improves the centering of the Turbine housing with respect to the heat protection wall additionally.
- Fig. 3 and Fig. 4 show a second embodiment of the inventive Exhaust turbine.
- a peripheral edge trained pad 21 arranged, which in turn also on a circumferential edge trained support 41 of the bearing housing rests.
- centering cams 23 are provided, which along the Circumference of the heat protection wall are distributed. These engage in corresponding Grooves 15 in the turbine housing, whereby a radial guidance of the Turbine housing 1 results with respect to the heat protection wall 2.
- the exhaust gas turbine are particularly appropriate in the area of the inner supports There are air gaps, which in turn makes it easy to install the heat protection wall allows.
- the centering cams on the side of the turbine housing arranged and the corresponding grooves be embedded in the heat protection wall.
- This second embodiment is particularly suitable at very high temperatures of the turbine housing, thanks to the radial grooves and the inside guided centering cams centering the turbine housing with respect to Heat protection wall regardless of the thermal expansion of the Turbine housing is guaranteed.
- Fig. 5 and Fig. 6 show a slightly compared to the second embodiment modified third embodiment of the exhaust gas turbine according to the invention.
- the Centering cams 23 are in the radially inner region of the heat protection wall intended.
- the cams 23 can be arranged on the heat protection wall and engage in corresponding grooves 45 in the bearing housing, or there can be cams be arranged on the bearing housing, which in corresponding grooves in the Intervene in the heat protection wall. In the latter case, the grooves can be continuous Holes or only formed as surface depressions in the heat protection wall his. This results in a radial guidance of the heat protection wall 2 with respect to the Bearing housing 4.
- the heat protection wall is located in the radially outer area corresponding to the first embodiment with the radially outer support 22 on the radially inward facing support 11 of the turbine housing, in which a corresponding air gap is present is what enables the installation of the heat protection wall.
- This is due to the Center blocks correspondingly aligned heat protection wall 2 in the axial direction pushed the bearing housing 4.
- the Air gap in the outside area and thus leads to the appropriate centering of the turbine housing with respect to the heat protection wall.
- a material with a correspondingly larger coefficient of thermal expansion Expansion of the heat protection wall can be reinforced to center the Turbine housing with regard to the heat protection wall to improve additionally.
- the temperature-independent centering of the heat protection wall with respect to the Bearing housing is suitable due to the centering cams arranged in the inner area
- This embodiment is particularly suitable for transient operation or at deep Gas inlet temperatures.
- a suitable material for the heat protection wall of all three embodiments would be for example Ni-Resist, with a 30 percent larger one than cast iron Thermal expansion coefficient.
- the support for Turbine housing also via a between the heat protection wall and the turbine housing arranged intermediate piece, in particular over parts of the in the inflow channel arranged nozzle ring.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der abgasbetriebenen Turbolader. Sie betrifft eine Abgasturbine, insbesondere ein Lagergehäuse, ein Turbinengehäuse sowie eine Hitzeschutzwand einer Abgasturbine wobei die Hitzeschutzwand in der Abgasturbine mit dem Turbinengehäuse einen Anströmkanal auf das Turbinenrad begrenzt, wobei das Turbinenrad auf einer im Lagergehäuse drehbar gelagerten Welle angeordnet ist.The invention relates to the field of exhaust gas powered turbochargers. It affects an exhaust gas turbine, in particular a bearing housing, a turbine housing and one Heat protection wall of an exhaust gas turbine, the heat protection wall in the exhaust gas turbine with the turbine housing an inflow channel limited to the turbine wheel, wherein the turbine wheel is arranged on a shaft rotatably mounted in the bearing housing.
Abgasturbolader werden zur Leistungssteigerung von Verbrennungsmotoren eingesetzt. Im unteren Leistungsbereich bis zu einigen Megawatt werden vorwiegend Turbolader mit radial angeströmtem Turbinenrad und Innenlagerung der Welle, auf der das Turbinenrad aufgebracht ist, eingesetzt.Exhaust gas turbochargers are used to increase the performance of internal combustion engines used. In the lower power range up to a few megawatts are predominant Turbocharger with a radial flow against the turbine wheel and inner bearing of the shaft on which the turbine wheel is applied.
Bei ungekühlten Abgasturboladern, bei denen die gasführenden Kanäle nicht gekühlt werden, liegt die Abgastemperatur am Turbineneintritt höher, wodurch der thermische Wirkungsgrad der Maschine und die an den Luftverdichter per Abgasmenge abgegebene Leistung steigt.For uncooled exhaust gas turbochargers where the gas-carrying ducts are not cooled exhaust gas temperature is higher at the turbine inlet, causing the thermal Efficiency of the machine and the amount of exhaust gas sent to the air compressor output increases.
Das ungekühlte Gaseintritts- oder Turbinengehäuse, welches im Betrieb eine Temperatur von beispielsweise 650°C aufweist, ist meistens direkt auf dem mit beispielsweise 150°C wesentlich kühleren Lagergehäuse befestigt. In gewissen Anwendungsbereichen wird das Lagergehäuse, im Gegensatz zu den gasführenden Kanälen, auf die genannte Temperatur gekühlt. Zusätzlich kann, wie in der EP 0 856 639 dargestellt, im Bereich eines auf das Turbinenrad führenden Anströmkanals eine als Hitzeschutz dienende Zwischenwand angeordnet sein, welche das Lagergehäuse gegen das im Anströmkanal geführte heisse Abgas abschirmt. Die Zwischenwand kann dabei durch eine entsprechende Luft- oder Kühlflüssigkeitszone vom Lagergehäuse getrennt angeordnet sein und nur wenige, definierte Kontaktpunkte aufweisen, um entsprechende Wärmebrücken mit dem Lagergehäuse möglichst zu vermeiden.The uncooled gas inlet or turbine housing, which is a Temperature of, for example, 650 ° C, is usually directly on the with for example, 150 ° C much cooler bearing housing attached. In certain Areas of application are the bearing housing, in contrast to the gas-bearing Channels, cooled to the specified temperature. In addition, as in EP 0 856 639, one in the area of an inflow channel leading to the turbine wheel serve as a heat shield partition, which the bearing housing shields against the hot exhaust gas guided in the inflow channel. The partition can thereby through a corresponding air or coolant zone from the bearing housing be arranged separately and have only a few defined contact points To avoid appropriate thermal bridges with the bearing housing.
Zur Befestigung des Turbinengehäuses auf dem Lagergehäuse werden bei herkömmlichen Abgasturbinen Laschen oder sogenannte Profilschellen- bzw. V-Band-Verbindungen eingesetzt. Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen, ist der Luftspalt zwischen den Turbinenschaufeln dem Turbinengehäuse so klein wie möglich zu halten. Dies bedingt jedoch, dass diese Gehäusewand und das Turbinenrad jederzeit, insbesondere im Betrieb unter Volllast und bei entsprechender thermischer Belastung aller Teile, gegeneinander zentriert sind. Da sich infolge des hohen Temperaturunterschiedes zwischen dem Lagergehäuse und dem Turbinengehäuse der Zentriersitz des Turbinengehäuses zum Lagergehäuse mitunter radial aufweitet, kann sich das Turbinengehäuse gegenüber dem Lagergehäuse und insbesondere der darin gelagerten Turbinenwelle desaxieren, d.h. das Turbinengehäuse ist gegenüber der Welle und dem darauf angeordneten Turbinenrad in radialer Richtung nicht mehr zentriert. Eine solche Desaxierung, die durch äussere Krafteinwirkungen zusätzlich unterstützt werden kann, führt zu Berührungen der Turbinenschaufelspitzen mit der Gehäusewand des Turbinengehäuses, zu entsprechenden Abnutzungen oder Defekten und damit verbunden zu erheblichen Einbussen im Wirkungsgrad der Abgasturbine.To attach the turbine housing to the bearing housing are at conventional exhaust gas turbines tabs or so-called profile clamps or V-band connections used. In order to achieve the highest possible efficiency, the Air gap between the turbine blades and the turbine housing as small as possible to keep. However, this requires that this housing wall and the turbine wheel at any time, especially during operation under full load and with appropriate thermal Load all parts that are centered against each other. As a result of the high Temperature difference between the bearing housing and the turbine housing Centering seat of the turbine housing to the bearing housing can sometimes expand radially the turbine housing relative to the bearing housing and in particular the one inside desaxed turbine shaft, i.e. the turbine housing is opposite the Shaft and the turbine wheel arranged thereon no longer in the radial direction centered. Such a relaxation, which is additionally caused by external forces can be supported, leads to the turbine blade tips touching the Housing wall of the turbine housing, for corresponding wear or defects and associated with this, considerable losses in the efficiency of the exhaust gas turbine.
Das EP 0 118 051 zeigt, wie mittels stemförmig angeordneten, in radialer Richtung beweglichen Nut/Kamm-Verbindungen eine Desaxierung des heisseren Bauteils vermieden werden kann.EP 0 118 051 shows, as by means of a stem, in the radial direction movable groove / comb connections a desaxation of the hotter component can be avoided.
Dieser herkömmliche jedoch relativ kostenintensive Lösungsansatz, bei dem der Fertigungsprozess nebst reinen Drehoperationen auch Fräsoperationen beinhaltet, ermöglicht aufgrund der diskreten Anzahl Nut/Kamm-Verbindungen nur eine beschränkte Anzahl unterschiedlicher Gehäusepositionen. Wünschenswert ist jedoch eine Lösungsansatz bei der die Position des Turbinengehäuses gegenüber dem Lagergehäuse im wesentlichen stufenlos eingestellt werden kann.This conventional but relatively costly approach, in which the Manufacturing process in addition to pure turning operations also includes milling operations, enables only one due to the discrete number of groove / comb connections limited number of different housing positions. However, it is desirable a solution in which the position of the turbine housing relative to the Bearing housing can be adjusted essentially continuously.
Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, eine Abgasturbine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine Verbesserung des Turbinenwirkungsgrads durch Zentrierung des Turbinengehäuses gegenüber der im Lagergehäuse gelagerten Welle ermöglicht.The invention is therefore based on the object of an exhaust gas turbine to create mentioned type, which is an improvement in turbine efficiency by centering the turbine housing in relation to that stored in the bearing housing Wave enables.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmale der
Patentansprüche 1, 7 und 12 sowie mit dem Patentanspruch 16 gelöst.According to the invention, this object is achieved with the characterizing features of
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, dass die Zentrierung des Turbinengehäuses gegenüber der im Lagergehäuse gelagerten Welle ohne zusätzliche Bauteile gewährleistet werden kann. Lagergehäuse, Turbinengehäuse und Hitzeschutzwand müssen lediglich geringfügig zusätzlich bearbeitet werden. Dadurch ergeben sich für die Abgasturbine keine wesentlichen zusätzlichen Kosten.The advantages achieved by the invention are that the centering of the turbine housing compared to the shaft mounted in the bearing housing without additional components can be guaranteed. Bearing housing, turbine housing and Heat protection walls only need to be slightly modified. Thereby there are no significant additional costs for the exhaust gas turbine.
Die Position des Turbinengehäuses gegenüber dem Lagergehäuse lässt sich stufenlos einstellen, da erfindungsgemäss zwischen dem Lagergehäuse und dem Turbinengehäuse keine formschlüssige Verbindung besteht.The position of the turbine housing in relation to the bearing housing can be adjusted continuously adjust because according to the invention between the bearing housing and the Turbine housing there is no positive connection.
Diese Art von Zentrierung eignet sich für alle gängigen Verbindungsarten zwischen Lagergehäuse und Turbinengehäuse, da erfindungsgemäss die Zentrierung durch Bauteile im Innem des Turbinengehäuses erfolgt.This type of centering is suitable for all common types of connection between Bearing housing and turbine housing, because according to the invention by the centering Components are made inside the turbine housing.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further advantages result from the dependent claims.
Im folgenden sind anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Abgasturbine schematisch dargestellt und näher erläutert. In allen Figuren sind gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Abgasturboladers,
- Fig. 2
- eine vergrössert dargestellte Ansicht des Abgasturboladers nach Fig. 1,
- Fig. 3
- eine schematische Ansicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Abgasturboladers,
- Fig. 4
- eine schematische Ansicht IV-IV aus Fig. 3,
- Fig. 5
- eine schematische Ansicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Abgasturboladers, und
- Fig. 6
- eine schematische Ansicht VI-VI aus Fig. 5.
- Fig. 1
- 2 shows a schematic view of a first exemplary embodiment of the exhaust gas turbocharger according to the invention,
- Fig. 2
- 2 shows an enlarged view of the exhaust gas turbocharger according to FIG. 1,
- Fig. 3
- 2 shows a schematic view of a second exemplary embodiment of the exhaust gas turbocharger according to the invention,
- Fig. 4
- 3 shows a schematic view IV-IV from FIG. 3,
- Fig. 5
- a schematic view of a third embodiment of the exhaust gas turbocharger according to the invention, and
- Fig. 6
- 5 shows a schematic view VI-VI from FIG. 5.
Der Abgasturbolader besteht hauptsächlich aus einem nicht dargestellten Verdichter
und einer in Fig. 1 als Radialturbine schematisch dargestellten Abgasturbine. Die
Abgasturbine umfasst hauptsächlich ein Turbinengehäuse 1, mit einem radial
aussenliegenden, spiralförmigen Gaseintrittsgehäuse und einer gasaustrittsseitigen
Gehäusewand 12, ein Lagergehäuse 4 mit einer mittels Lagern 31 drehbar gelagerten
Welle 3 sowie ein auf der Welle angeordnetes Turbinenrad 5 mit Laufschaufeln 51.
Verdichterseitig ist auf der Welle ein ebenfalls nicht dargestelltes Verdichterrad
angeordnet.The exhaust gas turbocharger mainly consists of a compressor, not shown
and an exhaust gas turbine shown schematically in FIG. 1 as a radial turbine. The
Exhaust gas turbine mainly comprises a
Das Gaseintrittsgehäuse geht in Pfeilrichtung stromab in einen Anströmkanal 6 für die
Abgase einer mit dem Abgasturbolader verbundenen, ebenfalls nicht dargestellten
Verbrennungsmaschine über. Der Anströmkanal ist auf der einen Seite durch die
gasaustrittsseitige Gehäusewand 12 begrenzt, während auf der anderen Seite eine als
Hitzeschutz dienende scheibenförmige Zwischenwand 2 angeordnet ist. Die
Hitzeschutzwand, welche den Anströmkanal auf der Seite des Lagergehäuses
zumindest teilweise begrenzt und/ oder zumindest teilweise in axialer Richtung
zwischen Turbinenrad und Lagergehäuse angeordnet ist, schirmt das dahinterliegende
Lagergehäuse von den heissen Abgasen ab.The gas inlet housing goes downstream in an
Im Anströmkanal ist femer zwischen der Hitzeschutzwand und der gasaustrittsseitigen
Gehäusewand 12 ein Düsenring 7 angeordnet.In the inflow channel there is also between the heat protection wall and the gas outlet
Das Turbinengehäuse 1 ist in der dargestellten Ausführungsform mit Laschen 43 am
Lagergehäuse 4 befestigt, wobei die mit Schrauben 42 am Turbinengehäuse
festgemachten Laschen gewisse Bewegungen des Turbinengehäuses bezüglich des
Lagergehäuses 4 in radialer Richtung erlauben. Wie aus der Figur ersichtlich ist, wird
durch das Festschrauben der Laschen 43 die Hitzeschutzwand 2 sowie der Düsenring 7
zwischen Turbinengehäuse 1 und Lagergehäuse 4 eingeklemmt und entsprechend in
axialer Richtung befestigt. Im stehenden Zustand der Abgasturbine, wenn
Turbinengehäuse und Lagergehäuse kalt sind, liegt das Turbinengehäuse auf dem
Lagergehäuse auf und ist dadurch entsprechend gegenüber der Welle und dem darauf
angeordneten Turbinenrad zentriert.The
In der in Fig. 2 vergrössert dargestellten ersten Ausführungsform der
erfindungsgemässen Abgasturbine ist an der Hitzeschutzwand 2 im radial inneren
Bereich eine als umlaufende Kante ausgebildete Auflage 21 angeordnet, welche auf
einer ebenfalls als umlaufenden Kante ausgebildeten Auflage 41 des Lagergehäuses
aufliegt. Im stehenden Zustand der Abgasturbine, wenn neben dem Lagergehäuse auch
die Hitzeschutzwand kalt ist, kann zwischen den beiden Auflagen jeweils ein geringer
Luftspalt von einigen wenigen bis zu einigen hundert Mikrometern vorhanden sein, was
insbesondere die einfache Montage, d.h. das Aufschieben der Hitzeschutzwand in
axialer Richtung auf das Lagergehäuse ermöglicht. Im radial aussenliegenden Bereich
steht die Hitzeschutzwand mit einer radial aussenliegenden Auflage 22 an einer radial
nach innen gerichteten Auflage 11 des Turbinengehäuses an, wobei im stehenden
Zustand der Abgasturbine ebenfalls ein entsprechender, geringer Luftspalt zwischen
den beiden Auflagen vorhanden ist.In the first embodiment of FIG
Exhaust gas turbine according to the invention is on the
Im Betriebszustand der Abgasturbine, wenn die Hitzeschutzwand gegenüber dem
Lagergehäuse eine erheblich höhere Temperatur aufweist, dehnt sich die
Hitzeschutzwand thermisch bedingt insbesondere in radialer Richtung. Die beiden
Luftspalte werden verringert, wobei insbesondere die innere Auflage 21 der
Hitzeschutzwand mit grosser Kraft gegen die entsprechenden Auflagen 41 des kühlen
Lagergehäuses gepresst wird. Der Luftspalt zwischen der äusseren Auflage 22 der
Hitzeschutzwand und der Auflage 11 des Turbinengehäuses kann in der Regel nur
verringert, jedoch nicht ganz geschlossen werden, da sich das Turbinengehäuse der
grossen Hitze wegen ebenfalls dehnt. Durch die radial innere Auflage 21 der
Hitzeschutzwand, welche an der Auflage 41 des Lagergehäuses anliegt ist eine genaue
Zentrierung der Hitzeschutzwand 2 und, dank dem verringerten äusseren Luftspalt,
auch des Turbinengehäuses 1 sichergestellt.In the operating state of the exhaust gas turbine when the heat protection wall opposite the
Bearing housing has a significantly higher temperature, the
Heat protection wall due to thermal conditions, especially in the radial direction. The two
Air gaps are reduced, in particular the
Wird für die Hitzeschutzwand ein Material mit einem grösseren Wärmeausdehnungskoeffizienten als dem des Materials des Turbinengehäuses gewählt, dehnt sich die Hitzeschutzwand stärker als das Turbinengehäuse und drückt dieses in radialer Richtung nach aussen. Dadurch verbessert sich die Zentrierung des Turbinengehäuses bezüglich der Hitzeschutzwand zusätzlich.If a material with a larger size is used for the heat protection wall Coefficient of thermal expansion than that of the material of the turbine housing selected, the heat protection wall expands more than the turbine housing and presses this in a radial direction outwards. This improves the centering of the Turbine housing with respect to the heat protection wall additionally.
Fig. 3 und Fig. 4 zeigen eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen
Abgasturbine. Im radial inneren Bereich ist wiederum eine als umlaufende Kante
ausgebildete Auflage 21 angeordnet, welche wiederum auf einer ebenfalls als
umlaufenden Kante ausgebildeten Auflage 41 des Lagergehäuses aufliegt. Zusätzlich
oder alternativ zur einfachen Auflage 22 im radial aussenliegenden Bereich der
Hitzeschutzwand 2, sind Zentrierungsnocken 23 vorgesehen, welche entlang des
Umfangs der Hitzeschutzwand verteilt angeordnet sind. Diese greifen in entsprechende
Nuten 15 in dem Turbinengehäuse ein, wodurch sich eine radiale Führung des
Turbinengehäuses 1 bezüglich der Hitzeschutzwand 2 ergibt. Im stehenden Zustand
der Abgasturbine sind insbesondere im Bereich der inneren Auflagen entsprechende
Luftspalte vorhanden, was wiederum die einfache Montage der Hitzeschutzwand
ermöglicht. Dabei wird die aufgrund der Zentriemocken 23 entsprechend ausgerichtete
Hitzeschutzwand 2 in axialer Richtung in das Turbinengehäuse 1 geschoben. Im
Betriebszustand dehnt sich wiederum die Hitzeschutzwand in radialer Richtung. Der
Luftspalt wird geschlossen und die Auflage 21 der Hitzeschutzwand wird gegen die
entsprechende Auflage 41 des Lagergehäuses gepresst und entsprechend zentriert. Im
radial äusseren Bereich wird die Zentrierung des Turbinengehäuses 1 durch die in den
Nuten 15 geführten Zentrierungsnocken 23 gewährleistet.Fig. 3 and Fig. 4 show a second embodiment of the inventive
Exhaust turbine. In the radially inner area there is again a peripheral edge
trained
Altemativ können die Zentrierungsnocken auf der Seite des Turbinengehäuses angeordnet und die entsprechenden Nuten in die Hitzeschutzwand eingelassen sein. Oder es können sowohl in das Turbinengehäuse wie in die Hitzeschutzwand Nuten eingelassen sein, in die in axialer Richtung Verbindungskeile oder-pfropfen eingeschoben werden.Alternatively, the centering cams on the side of the turbine housing arranged and the corresponding grooves be embedded in the heat protection wall. Or there can be grooves in both the turbine housing and the heat protection wall be embedded in the connecting wedges or plugs in the axial direction be inserted.
Diese zweite Ausführungsform eignet sich insbesondere bei sehr hohen Temperaturen des Turbinengehäuses, da dank den radialen gerichteten Nuten und den darin geführten Zentrierungsnocken eine Zentrierung des Turbinengehäuses bezüglich der Hitzeschutzwand unabhängig von der thermisch bedingten Ausdehnung des Turbinengehäuses gewährleistet ist.This second embodiment is particularly suitable at very high temperatures of the turbine housing, thanks to the radial grooves and the inside guided centering cams centering the turbine housing with respect to Heat protection wall regardless of the thermal expansion of the Turbine housing is guaranteed.
Trotz dieser formschlüssigen Verbindung zwischen Turbinengehäuse und Hitzeschutzwand lässt sich die Position des Turbinengehäuses gegenüber dem Lagergehäuse stufenlos einstellen, da zwischen der Hitzeschutzwand und dem Lagergehäuse und somit auch zwischen dem Turbinengehäuse und dem Lagergehäuse keine formschlüssige Verbindung vorhanden ist.Despite this positive connection between the turbine housing and Heat protection wall can be the position of the turbine housing opposite the Infinitely adjust the bearing housing, since between the heat protection wall and the Bearing housing and thus also between the turbine housing and the bearing housing there is no positive connection.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen eine gegenüber der zweiten Ausführungsform leicht
abgeänderten dritte Ausführungsform der erfindungsgemässen Abgasturbine. Die
Zentrierungsnocken 23 sind im radial inneren Bereich der Hitzeschutzwand
vorgesehen. Dabei können die Nocken 23 auf der Hitzeschutzwand angeordnet sein
und in entsprechende Nuten 45 im Lagergehäuse eingreifen, oder es können Nocken
auf dem Lagergehäuse angeordnet sein, welche in entsprechende Nuten in der
Hitzeschutzwand eingreifen. In letzterem Fall können die Nuten als durchgehende
Löcher oder nur als oberflächliche Vertiefungen in der Hitzeschutzwand ausgebildet
sein. Es ergibt sich eine radiale Führung der Hitzeschutzwand 2 bezüglich des
Lagergehäuses 4. Im radial aussenliegenden Bereich steht die Hitzeschutzwand
entsprechend der ersten Ausführungsform mit der radial aussenliegenden Auflage 22
an der radial nach innen gerichteten Auflage 11 des Turbinengehäuses an, wobei im
stehenden Zustand der Abgasturbine wiederum ein entsprechender Luftspalt vorhanden
ist, was die Montage der Hitzeschutzwand ermöglicht. Dabei wird die aufgrund der
Zentriemocken entsprechend ausgerichtete Hitzeschutzwand 2 in axialer Richtung auf
das Lagergehäuse 4 geschoben. Im Betriebszustand dehnt sich wiederum die
Hitzeschutzwand in radialer Richtung. Wie oben beschrieben, verringert sich der
Luftspalt im aussenliegenden Bereich und führt somit zur entsprechenden Zentrierung
des Turbinengehäuses bezüglich der Hitzeschutzwand. Wiederum kann durch die Wahl
eines Materials mit entsprechend grösserem Wärmeausdehnungskoeffizienten die
Ausdehnung der Hitzeschutzwand verstärkt werden, um die Zentrierung des
Turbinengehäuses bezüglich der Hitzeschutzwand zusätzlich zu verbessern. Dank der
temperaturunabhängigen Zentrierung der Hitzeschutzwand bezüglich des
Lagergehäuses durch die im inneren Bereich angeordneten Zentrierungsnocken eignet
sich diese Ausführungsform insbesondere für den transienten Betrieb oder bei tiefen
Gaseintritts-Temperaturen.Fig. 5 and Fig. 6 show a slightly compared to the second embodiment
modified third embodiment of the exhaust gas turbine according to the invention. The
Centering
Trotz der formschlüssigen Verbindung zwischen Hitzeschutzwand und Lagergehäuse lässt sich die Position des Turbinengehäuses gegenüber dem Lagergehäuse wie schon bei den ersten beiden Ausführungsformen in jedem beliebigen Winkel einstellen, da zwischen der Hitzeschutzwand und dem Turbinengehäuse und somit auch zwischen dem Lagergehäuse und dem Turbinengehäuse keine formschlüssige Verbindung vorhanden ist.Despite the positive connection between the heat protection wall and the bearing housing the position of the turbine housing relative to the bearing housing can be changed as before in the first two embodiments set at any angle, because between the heat protection wall and the turbine housing and thus also between the bearing housing and the turbine housing no positive connection is available.
Ein geeignetes Material für die Hitzeschutzwand aller drei Ausführungsformen wäre beispielsweise Ni-Resist, mit einem gegenüber Gusseisen rund 30 Prozent grösseren Wärmeausdehnungskoeffizienten.A suitable material for the heat protection wall of all three embodiments would be for example Ni-Resist, with a 30 percent larger one than cast iron Thermal expansion coefficient.
Im radial aussenliegenden Bereich der Hitzeschutzwand kann die Auflage zum Turbinengehäuse auch über ein zwischen Hitzeschutzwand und Turbinengehäuse angeordnetes Zwischenstück, insbesondere über Teile des im Anströmkanal angeordneten Düsenrings, erfolgen. Dabei können der Düsenring und die Hitzeschutzwand, oder Teile des Düsenrings und die Hitzeschutzwand einteilig gefertigt sein. In the radially outer area of the heat protection wall, the support for Turbine housing also via a between the heat protection wall and the turbine housing arranged intermediate piece, in particular over parts of the in the inflow channel arranged nozzle ring. The nozzle ring and the Heat protection wall, or parts of the nozzle ring and the heat protection wall made in one piece his.
- 11
- Turbinengehäuseturbine housing
- 1111
- Auflageedition
- 1212
- Gasaustrittsseitige GehäusewandHousing wall on the gas outlet side
- 1515
- Zentrierungsnutencentering grooves
- 22
- HitzeschutzwandFire wall
- 2121
- Auflage, KanteEdition, edge
- 2222
- Auflageedition
- 2323
- Zentrierungsnockencentering lugs
- 33
- Wellewave
- 3131
- InnenlagerBottom Bracket
- 44
- Lagergehäusebearing housing
- 4141
- Auflage, KanteEdition, edge
- 4242
- Befestigung, SchraubeFastening, screw
- 4343
- Lascheflap
- 4545
- Zentrierungsnutencentering grooves
- 55
- Turbinenradturbine
- 5151
- Schaufelnshovel
- 66
- Anströmkanalinflow
- 77
- Düsenringnozzle ring
Claims (20)
die Hitzeschutzwand (2) mit dem Turbinengehäuse (1) einen Anströmkanal (6) auf das Turbinenrad begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Hitzeschutzwand Mittel (21, 22, 23) zum Zentrieren des Turbinengehäuses (1) bezüglich der im Lagergehäuse (4) gelagerten Welle (3) aufweist.Heat protection wall (2) for an exhaust gas turbine, the exhaust gas turbine having a turbine housing (1), a shaft (3) rotatably mounted in a bearing housing (4) and a turbine wheel (5) arranged on the shaft and
the heat protection wall (2) with the turbine housing (1) limits an inflow channel (6) to the turbine wheel, characterized in that the heat protection wall has means (21, 22, 23) for centering the turbine housing (1) with respect to the bearings in the bearing housing (4) Has shaft (3).
die Abgasturbine ein Turbinengehäuse (1) , eine in dem Lagergehäuse drehbar gelagerte Welle (3), ein auf der Welle angeordnetes Turbinenrad (5) sowie eine in der Abgasturbine mit dem Turbinengehäuse einen Anströmkanal (6) auf das Turbinenrad begrenzende Hitzeschutzwand (2) aufweist, wobei
die Hitzeschutzwand Mittel (21, 22, 23) zum Zentrieren des Turbinengehäuses (1) bezüglich der im Lagergehäuse gelagerten Welle (3) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse Mittel (41, 45) zum Zentrieren des Turbinengehäuses (1) über die Hitzeschutzwand (2) und bezüglich der im Lagergehäuse gelagerten Welle (3) aufweist.Bearing housing (4) for an exhaust gas turbine, wherein
the exhaust gas turbine has a turbine housing (1), a shaft (3) rotatably mounted in the bearing housing, a turbine wheel (5) arranged on the shaft, and a heat protection wall (2) delimiting an inflow channel (6) on the turbine wheel in the exhaust gas turbine with the turbine housing , in which
the heat protection wall has means (21, 22, 23) for centering the turbine housing (1) with respect to the shaft (3) mounted in the bearing housing,
characterized in that the bearing housing has means (41, 45) for centering the turbine housing (1) over the heat protection wall (2) and with respect to the shaft (3) mounted in the bearing housing.
die Abgasturbine ein Lagergehäuse (4), eine in dem Lagergehäuse drehbar gelagerte Welle (3), ein auf der Welle angeordnetes Turbinenrad (5) sowie eine in der Abgasturbine mit dem Turbinengehäuse einen Anströmkanal (6) auf das Turbinenrad begrenzende Hitzeschutzwand (2) aufweist, wobei
die Hitzeschutzwand Mittel (21, 22, 23) zum Zentrieren des Turbinengehäuses (1) bezüglich der im Lagergehäuse gelagerten Welle (3) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinengehäuse Mittel (11, 15) zum Zentrieren des Turbinengehäuses (1) über die Hitzeschutzwand (2) und bezüglich der im Lagergehäuse gelagerten Welle (3) aufweist.Turbine housing (1) for an exhaust gas turbine, wherein
the exhaust gas turbine has a bearing housing (4), a shaft (3) rotatably mounted in the bearing housing, a turbine wheel (5) arranged on the shaft, and a heat protection wall (2) delimiting an inflow channel (6) on the turbine wheel in the exhaust gas turbine with the turbine housing , in which
the heat protection wall has means (21, 22, 23) for centering the turbine housing (1) with respect to the shaft (3) mounted in the bearing housing,
characterized in that the turbine housing has means (11, 15) for centering the turbine housing (1) over the heat protection wall (2) and with respect to the shaft (3) mounted in the bearing housing.
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