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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Dichtungsstruktur einschließlich eines Dichtungsrings und einen Turbolader.
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Hintergrund
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In der verwandten Technik sind Turbolader, die Einlassluft durch Energie von Abgas verdichten und die verdichtete Einlassluft zu einer Maschine leiten, weit verbreitet. In einem Turbolader sind eine Lagerungsseite zum drehgelenkigen Stützen einer Welle und eine Verdichterschaufelradseite zum Verdichten von Einlassluft durch eine Dichtplatte getrennt. Ein Einsatzloch, in das die Welle eingesetzt ist, ist in einer Dichtplatte ausgebildet und eine Dichtungsstruktur mit einem Dichtungsring ist in dem Einsatzloch vorgesehen.
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Wenn ein Druckverhältnis von Einlassluft zunimmt, wird ein Verschleiß des Dichtungsrings befördert. Deshalb ist in einem in Patentschrift 1 beschriebenen Turbolader ein Vorsprungabschnitt an einer Innenumfangsfläche eines Einsatzlochs eines Dichtungsrings vorgesehen und eine Bewegung des Dichtungsrings in einer Axialrichtung ist durch den Vorsprungabschnitt beschränkt, wodurch ein Verschleiß des Dichtungsrings unterdrückt wird. Darüber hinaus ist der Dichtungsring in das Einsatzloch in einem Zustand eingesetzt, in dem dessen Innenumfangsflächenseite in einer Aufnahmenut aufgenommen ist, die an einer Außenumfangsfläche eines Ölschleuderbauteils ausgebildet ist. In der Konfiguration von Patentschrift 1 enthält das Ölschleuderbauteil zwei Bauteile, die in der Axialrichtung geteilt sind, sodass das Ölschleuderbauteil von der Seite eingesetzt werden kann, die dem Vorsprungabschnitt in dem Einsatzloch entgegengesetzt ist, und der Dichtungsring von der Seite ohne ein Beeinflussen des Vorsprungabschnitts eingesetzt werden kann. Darüber hinaus sind einige Dichtungsringe mit einem Angrenzungsstoß zum Erleichtern einer elastischen Verformung des Dichtungsrings in einer Radialrichtung versehen, wie in Patentschrift 2 beschrieben.
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Zitierliste
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Patentschriften
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- Patentschrift 1: Offenlegungsschrift der Japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 61-166134
- Patentschrift 2: Offenlegungsschrift der Japanische Patentanmeldung Nr. 8-28290
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Zusammenfassung
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Technisches Problem
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Gemäß der in Patentschrift 1 beschriebenen Dichtungsstruktur ist ein Außendurchmesser des Ölschleuderbauteils größer als ein Innendurchmesser einer Aufnahmenut, die den Dichtungsring aufnimmt. Deshalb, um den Dichtungsring in die Aufnahmenut zu passen, ist ein Angrenzungsstoß eines Dichtungsrings, der in Patentschrift 2 beschrieben ist, getrennt. Das heißt es ist erforderlich, dass in einem Zustand, in dem der Innendurchmesser des Dichtungsrings elastisch verformt ist, um größer als der Außendurchmesser des Ölschleuderbauteils zu sein, der Dichtungsring in die Aufnahmenut in solch einer Weise gepasst wird, sodass er die Außenumfangsfläche des Ölschleuderbauteils überkreuzt. Dann, nachdem der Dichtungsring an der Aufnahmenut des Ölschleuderbauteils gepasst ist, nimmt das Ölschleuderbauteil die Welle einstückig mit dem Dichtungsring auf.
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Wie oben beschrieben, kann in der oben beschriebenen Dichtungsstruktur die Montagearbeit kompliziert werden, da es notwendig ist, zwei Schritte bei Montage des Ölschleuderbauteils aufeinanderfolgend durchzuführen. Daher ist eine Verbesserung der Ausführbarkeit erwünscht.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Dichtungsstruktur und einen Turbolader vorzusehen, die imstande sind, eine Ausführbarkeit eines Montierens eines Dichtungsrings zu verbessern.
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Lösung des Problems
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Um das obige Problem zu lösen enthält eine Dichtungsstruktur: eine Dichtplatte, die gegenüberliegend zu einer hinteren Flächenseite eines an einer Welle fixierten Verdichterschaufelrads angeordnet ist und ein Einsatzloch hat; einen Dichtungsring, der in dem Einsatzloch vorgesehen ist; einen ersten Rotationskörper, der an der Welle vorgesehen ist, wobei mindestens ein Teil des ersten Rotationskörpers im Inneren des Einsatzlochs positioniert ist; einen zweiten Rotationskörper, der an einer Position der Welle angeordnet ist, die von dem Verdichterschaufelrad weiter entfernt als der erste Rotationskörper ist, und einen größten Außendurchmesser hat, der größer als ein kleinster Innendurchmesser des Einsatzlochs ist; und eine ringförmige Aufnahmenut, die durch den ersten Rotationskörper und den zweiten Rotationskörper ausgebildet ist und eine Innenumfangsflächenseite des Dichtungsrings aufnimmt.
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Als Alternative kann der erste Rotationskörper mit dem Verdichterschaufelrad einstückig ausgebildet sein.
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Als Alternative kann eine Außenumfangsfläche des Dichtungsrings mit einer Vielzahl von Vorsprüngen versehen sein, die in eine Radialrichtung der Welle nach außen vorstehen, während sie in deren Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordnet sind.
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Als Alternative kann der erste Rotationskörper mit dem Verdichterschaufelrad einstückig ausgebildet sein und kann die Außenumfangsfläche des Dichtungsrings mit einer Vielzahl von Vorsprüngen versehen sein, die in der Radialrichtung der Welle nach außen vorstehen, während sie in deren Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordnet sind.
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Als Alternative kann ein Vorsprungabschnitt, der von der Innenumfangsfläche des Einsatzlochs vorsteht, enthalten sein.
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Um das obige Problem zu lösen, enthält ein Turbolader: eine Welle; ein an der Welle fixiertes Verdichterschaufelrad; und eine Dichtungsstruktur mit: einer Dichtplatte, die gegenüberliegend zu einer hinteren Flächenseite eines an einer Welle fixierten Verdichterschaufelrads angeordnet ist und ein Einsatzloch hat; einem Dichtungsring, der in dem Einsatzloch vorgesehen ist; einem ersten Rotationskörper, der an der Welle vorgesehen ist, wobei mindestens ein Teil des ersten Rotationskörpers im Inneren des Einsatzlochs positioniert ist; einem zweiten Rotationskörper, der an einer Position der Welle angeordnet ist, die von dem Verdichterschaufelrad weiter entfernt als der erste Rotationskörper ist, und einen größten Außendurchmesser hat, der größer als ein kleinster Innendurchmesser des Einsatzlochs ist; und einer ringförmigen Aufnahmenut, die durch den ersten Rotationskörper und den zweiten Rotationskörper ausgebildet ist und eine Innenumfangsflächenseite des Dichtungsrings aufnimmt.
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Als Alternative kann der erste Rotationskörper mit dem Verdichterschaufelrad einstückig ausgebildet sein.
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Als Alternative kann eine Außenumfangsfläche des Dichtungsrings mit einer Vielzahl von Vorsprüngen versehen sein, die in der Radialrichtung der Welle nach außen vorstehen, während sie in deren Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnet sind.
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Als Alternative kann der erste Rotationskörper mit dem Verdichterschaufelrad einstückig ausgebildet sein und kann die Außenumfangsfläche des Dichtungsrings mit einer Vielzahl von Vorsprüngen versehen sein, die in der Radialrichtung der Welle nach außen vorstehen, während sie in deren Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordnet sind.
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Als Alternative kann ein Vorsprungabschnitt, der von der Innenumfangsfläche des Einsatzlochs vorsteht, enthalten sein.
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Vorteilhafte Wirkungen
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Ausführbarkeit einer Montage eines Dichtungsrings verbessert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Querschnittansicht eines Turboladers.
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2 ist ein ist eine Auszugsdarstellung eines Strichlinienteils in 1.
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3(a) ist eine Darstellung, die einen Auszug eines Strichlinienteils von 2 veranschaulicht, und 3(b) ist eine Darstellung zum Erklären eines Abriebs des Dichtungsrings.
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4 ist eine Vorderansicht eines Dichtungsrings einer ersten Abwandlung.
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5(a) ist eine erklärende Darstellung zum Erklären einer zweiten Abwandlung, 5(b) ist eine erklärende Darstellung zum Erklären einer dritten Abwandlung und 5(c) ist eine erklärende Darstellung zum Erklären einer vierten Abwandlung.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Vernünftige Ausführungsformen werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Abmessungen, Werkstoffe, andere spezifische Zahlenwerte und dergleichen, die in solchen Ausführungsformen veranschaulicht sind, sind lediglich Beispiele zum Erleichtern des Verständnisses und eine Gestaltung ist dadurch nicht beschränkt, außer in einem Fall, in dem es ausdrücklich erwähnt ist. Man beachte, dass in der vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen Elemente mit im wesentlich gleicher Funktion und Gestaltung durch dasselbe Symbol gekennzeichnet sind und redundante Erklärungen entfallen.
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1 ist eine schematische Querschnittansicht eines Turboladers C. Nachfolgend werden Beschreibungen unter der Annahme angegeben, dass eine Richtung eines in 1 veranschaulichten Pfeils L eine linke Seite des Turboladers C ist und dass eine Richtung eines Pfeils R eine rechte Seite des Turboladers C ist. Wie in 1 veranschaulicht ist, enthält der Turbolader C einen Turboladerhauptkörper 1. In diesem Turboladerhauptkörper 1 ist ein Lagergehäuse 2, ein Turbinengehäuse 4, das mit einer linken Seite des Lagergehäuses 2 durch einen Befestigungsmechanismus 3 verbunden ist, eine Dichtplatte 5, die mit einer rechten Seite des Lagergehäuses 2 verbunden ist, und ein Verdichtergehäuse 7, das mit der rechten Seite der Dichtplatte 5 durch eine Befestigungsschraube 6 verbunden ist, einstückig ausgebildet. Das Turbinengehäuse 4 ist hier durch drei miteinander verbundene Gehäusebauteile 4a, 4b und 4c ausgebildet.
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Ein Vorsprung 2a, der in der Radialrichtung des Lagergehäuses 2 vorsteht, ist an einer Außenumfangsfläche des Lagergehäuses 2 in der Nähe des Turbinengehäuses 4 vorgesehen. Ein Vorsprung 4b, der in der Radialrichtung des Turbinengehäuses vorsteht, ist an einer Außenumfangsfläche des Turbinengehäuses 4 in der Nähe des Lagergehäuses 2 vorgesehen. In dem Lagergehäuse 2 und dem Turbinengehäuse 4 sind die Vorsprünge 2a und 4b durch den Befestigungsmechanismus 3 fixiert. Der Befestigungsmechanismus 3 enthält ein Befestigungsband (z. B. Koppler (G coupling)) zum Klemmen der Vorsprünge 2a und 4d.
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In dem Lagergehäuse 2 ist ein Lagerloch 2b ausgebildet, das den Turbolader C in linker und rechter Richtung durchdringt. Ein Lager 8 ist in dem Lagerloch 2b aufgenommen und die Welle 9 ist durch das Lager 8 in einer frei drehbaren Weise drehgelenkig gestützt. Ein Turbinenschaufelrad 10 ist an einem Ende der Welle 9 einstückig fixiert. Das Turbinenschaufelrad 10 ist in dem Turbinengehäuse 4 in einer frei drehbaren Weise aufgenommen. Ein Verdichterschaufelrad 11 ist an dem anderen Ende der Welle 9 einstückig fixiert. Das Verdichterschaufelrad 11 ist in dem Verdichtergehäuse 7 in einer frei drehbaren Weise aufgenommen.
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In dem Verdichtergehäuse 7 ist ein Einlassanschluss 12 ausgebildet, der zur rechten Seite des Turboladers C geöffnet ist und mit einem Luftreiniger (nicht veranschaulicht) verbunden ist. In einem Zustand, in dem die Dichtplatte 5 und das Verdichtergehäuse 7 durch den Befestigungsbolzen 6 verbunden sind, bilden gegenüberliegende Flächen der Dichtplatte 5 und des Verdichtergehäuses 7 einen Diffusorströmungskanal 13, um die Luft unter Druck zu setzen. Der Diffusorströmungskanal 13 ist von einer Innenseite in Richtung einer Außenseite in der Radialrichtung der Welle 9 ringförmig ausgebildet und steht mit dem Einlassanschluss 12 über das Verdichterschaufelrad 11 an der Innenseite in der Radialrichtung in Verbindung.
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Innerhalb des Verdichtergehäuses 7 ist ein ringförmiger Verdichterschneckenströmungskanal 14 vorgesehen, der an einer weiter außen liegenden Seite in der Radialrichtung der Welle 9 als der Diffusorströmungskanal 13 positioniert ist. Der Verdichterschneckenströmungskanal 14 steht mit einem Einlassanschluss einer Maschine (nicht veranschaulicht) in Verbindung und steht auch mit dem Diffusorströmungskanal 13 in Verbindung. Wenn das Verdichterschaufelrad 11 rotiert, wird von dem Einlassanschluss 12 Luft in das Verdichtergehäuses 7 gesaugt. Die angesaugte Luft wird durch den Diffusorströmungskanal 13 und den Verdichterschneckenströmungskanal 14 druckbeaufschlagt und zu dem Einlassanschluss der Maschine geführt. Das heißt, die verdichtete Luft strömt in den Verdichterschneckenströmungskanal 14.
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In dem Turbinengehäuse 4 ist ein ringförmiger Turbinenschneckenströmungskanal 15 ausgebildet, der an einer weiter außen liegenden Seite in der Radialrichtung der Welle 9 als das Turbinenschaufelrad 10 positioniert ist. Ein Strömungskanal x ist zwischen dem Turbinenschaufelrad 10 und dem Turbinenschneckenströmungskanal 15 ausgebildet. Der Strömungskanal x ist von einer Innenseite in Richtung einer Außenseite in der Radialrichtung der Welle 9 ringförmig ausgebildet.
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In dem Turbinengehäuse 4 ist ein Abluftanschluss 16 ausgebildet, der mit dem Turbinenschneckenströmungskanal 15 über das Turbinenschaufelrad 10 in Verbindung steht, der Vorderseite des Turbinenschaufelrads 10 zugewandt ist und mit einer Abgasreinigungsvorrichtung (nicht veranschaulicht) verbunden ist.
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Der Turbinenschneckenströmungskanal 15 steht mit einem Gaseinlassanschluss (nicht veranschaulicht) in Verbindung, durch den von der Maschine abgegebenes Abgas geführt wird, und steht auch mit dem oben beschriebenen Strömungskanal x in Verbindung. Deshalb wird das von dem Gaseinlassanschluss zu dem Turbinenschneckenströmungskanal 15 geführte Abgas zu dem Abluftanschluss 16 über den Strömungskanal x und das Turbinenschaufelrad 10 geführt und rotiert das Turbinenschaufelrad 10, während es in diesem strömt. Die Rotationskraft des Turbinenschaufelrads 10 wird dann auf das Verdichterschaufelrad 11 über die Welle 9 übertragen. Wenn das Verdichterschaufelrad 11 rotiert, wird die Luft druckbeaufschlagt und wie oben beschrieben zu dem Einlassanschluss der Maschine geführt.
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Zu der Zeit, wenn sich eine Strömungsrate des in das Turbinengehäuse 4 geführten Abgases ändert, ändert sich der Rotationsbetrag des Turbinenschaufelrads 10 und des Verdichterschaufelrads 11. Abhängig von einem Betriebszustand der Maschine, kann es einen Fall geben, in dem die auf einen gewünschten Druck druckbeaufschlagt Luft nicht ausreichend zu dem Einlassanschluss der Maschine geführt werden kann. Deshalb ist in dem Strömungskanal x des Turbinengehäuses 4 ein verstellbarer Leitschaufelmechanismus 17 vorgesehen, der ein Verbindungsausmaß zwischen dem Turbinenschneckenströmungskanal 15 und dem Abluftanschluss 16 verstellbar macht.
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Der verstellbare Leitschaufelmechanismus 17 ändert die Strömungsgeschwindigkeit von zu dem Turbinenschaufelrad 10 geführtem Abgas in Übereinstimmung mit der Strömungsrate von Abgas. Im Speziellen wird in dem verstellbaren Leitschaufelmechanismus 17, wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Maschine niedrig und die Strömungsrate des Abgases klein ist, das Öffnungsausmaß des Strömungskanals x reduziert, um die Strömungsgeschwindigkeit des zu dem Turbinenschaufelrad 10 geführten Abgases zu verbessern, sodass das Turbinenschaufelrad 10 sogar mit einer kleinen Strömungsrate rotiert werden kann.
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2 ist eine Auszugsdarstellung eines Strichlinienteils in 1. Wie in 2 veranschaulicht ist, ist ein Druckring 20 an der Welle 9 fixiert. Der Druckring 20 ist mit einem Ringloch 20a ausgebildet, in das die Welle 9 eingesetzt ist, und die Welle 9 ist in das Ringloch 20a bis zu einer Position eingesetzt, an der der Druckring 20 mit einer Stufenfläche 9a in Kontakt kommt, die durch einen an der Welle 9 ausgebildeten Unterschied im Außendurchmesser ausgebildet ist. Der Druckring 20 ist an der Welle 9 fixiert und bringt eine Schublast auf zwei Axiallager 21 und 22 auf, die mit dem dazwischenliegenden Druckring 20 angeordnet sind.
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Das Verdichterschaufelrad 11 enthält ein Schaufelradloch 11a, in das die Welle 9 eingesetzt ist. Das Verdichterschaufelrad 11 ist an der Welle 9 in einem Zustand fixiert, in dem die Welle 9 in das Schaufelradloch 11a eingesetzt ist. Eine dem Einlassanschluss 12 entgegengesetzte Seite des Verdichterschaufelrads 11 ist mit der Dichtplatte 5 in einer gegenüberliegenden Weise angeordnet. Das heißt, die Dichtplatte 5 ist mit einer hinteren Flächenseite des Verdichterschaufelrads 11 in einer gegenüberliegenden Weise angeordnet. Die Seite des Axiallagers 22 und die Seite des Verdichterschaufelrads 11 sind durch die Dichtplatte 5 geteilt.
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Ein in der Axialrichtung der Welle 9 durchdringendes Einsatzloch 5a ist in der Dichtplatte 5 ausgebildet. Ein Ölschleuderbauteil 23 (Rotationskörper) ist an der Welle 9 fixiert. Die Welle 9 ist in das Einsatzloch 5a mit dem dazwischenliegenden Ölschleuderbauteil 23 eingesetzt. In dem Einsatzloch 5a ist eine Seite des Axiallagers 22 einem Schmieröl ausgesetzt und die Seite des Verdichterschaufelrads 11 ist einer Hochdruckluft ausgesetzt. Deshalb ist eine Dichtungsstruktur S vorgesehen, um eine Undichtheit des Schmieröls und der Luft zu unterdrücken. Nachfolgend wird diese Dichtungsstruktur S ausführlich beschrieben.
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In dem Axiallager 22 ist an der Seite des Verdichterschaufelrads 11 (rechte Seite in 2) ein Druckloch 22a mit einem Innendurchmesser ausgebildet, der kleiner als der Außendurchmesser des Druckrings 20 ist, und das Ölschleuderbauteil 23 ist in das Druckloch 22a eingesetzt.
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Das Ölschleuderbauteil 23 ist in das Einsatzloch 5a eingesetzt und rotiert einstückig mit der Welle 9. Im Speziellen enthält das Ölschleuderbauteil 23 einen druckseitigen Rotationskörper 24 (zweiter Rotationskörper) an der Seite des Druckrings 20 und einen verdichterseitigen Rotationskörper 25 (erster Rotationskörper) an der Seite des Verdichterschaufelrads 11. Ein erstes Loch 24a, in das die Welle 9 eingesetzt ist, ist in dem druckseitigen Rotationskörper 24 ausgebildet. Die Welle 9 ist in das erste Loch 24a bis zu einer Position eingesetzt, an der ein Ende 24b des druckseitigen Rotationskörpers 24 mit dem Druckring 20 in Kontakt kommt. Der druckseitige Rotationskörper 24 ist an der Welle 9 fixiert. Die Seite des einen Endes 24b des druckseitigen Rotationskörpers 24 ist in das Druckloch 22a eingesetzt.
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Der druckseitige Rotationskörper 24 ist mit einem ringförmigen Vorsprung 24c an einem Teil ausgebildet, das näher an der Seite des Verdichterschaufelrads 11 als ein in das Druckloch 22a eingesetzter Teil ist. Der ringförmige Vorsprung 24c hat einen größeren Außendurchmesser als der des Drucklochs 22a und zerstreut das Schmieröl, das von der Seite des Axiallagers 22 von dem ringförmigen Vorsprung 24c radial nach außen strömt, durch Zentrifugalkraft.
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Der ringförmige Vorsprung 24c ist mit einem durchmesserreduzierten Abschnitt 24d versehen, dessen Außendurchmesser in Richtung der Seite des Verdichterschaufelrads 11 abnimmt. Ein Teil des durchmesserreduzierten Abschnitts 24d und das andere Ende 24e sind im Inneren des Einsatzlochs 5a positioniert, das in der Dichtplatte 5 ausgebildet ist.
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An der Seite des Verdichterschaufelrads 11 des druckseitigen Rotationskörpers 24 ist der verdichterseitige Rotationskörper 25 angeordnet. In dem verdichterseitigen Rotationskörper 25 ist ein zweites Loch 25a ausgebildet, in das die Welle 9 eingesetzt ist, genauso wie in dem druckseitigen Rotationskörper 24. Ein Ende 25b des verdichterseitigen Rotationskörpers 25 ist mit dem anderen Ende 24e des druckseitigen Rotationskörpers 24 in Kontakt. An dieser Position ist der verdichterseitige Rotationskörper 25 an der Welle 9 fixiert, die in das zweite Loch 25a eingesetzt ist. Die Seite des einen Endes 25b des verdichterseitigen Rotationskörpers 25 ist hier im Inneren des Einsatzlochs 5a positioniert und die Seite des anderen Endes 25c steht von dem Einsatzloch 5a vor und kommt mit dem Verdichterschaufelrad 11 in Kontakt. Das heißt, mindestens ein Teil des verdichterseitigen Rotationskörpers 25 ist im Inneren des Einsatzlochs 5a positioniert. Der druckseitige Rotationskörper 24 ist an einer Seite der Welle 9 angeordnet, die dem Verdichterschaufelrad 11 von dem verdichterseitigen Rotationskörper 25 aus gesehen entgegengesetzt ist.
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Ein Abschnitt 25d mit kleinem Durchmesser und ein Abschnitt 25e mit großem Durchmesser sind an einer Außenumfangsfläche des verdichterseitigen Rotationskörpers 25 ausgebildet. Der Abschnitt 25d mit kleinem Durchmesser erstreckt sich von dem einen Ende 25b in Richtung des anderen Endes 25c und der Abschnitt 25e mit großem Durchmesser erstreckt sich von dem anderen Ende 25c in Richtung des Abschnitts 25d mit kleinem Durchmesser. Der Abschnitt 25d mit kleinem Durchmesser hat einen Außendurchmesser, der kleiner als der des Abschnitts 25e mit großem Durchmesser ist, und eine Stufenfläche 25f, die durch einen Unterschied im Außendurchmesser ausgebildet ist, ist an einer Grenze zwischen dem Abschnitt 25d mit kleinem Durchmesser und dem Abschnitt 25e mit großem Durchmesser vorgesehen.
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An einer Innenumfangsfläche des Einsatzlochs 5a der Dichtplatte 5 ist ein kegelförmiger Abschnitt 5b an einem Abschnitt ausgebildet, der dem durchmesserreduzierten Abschnitt 24d in der Radialrichtung zugewandt ist. Der kegelförmige Abschnitt 5b ist geneigt, während ein Abstand von dem durchmesserreduzierten Abschnitt 24d ungefähr konstant gehalten wird. Ein Vorsprungabschnitt 5c ist an einem Endabschnitt des kegelförmigen Abschnitts 5b an der Seite des Verdichterschaufelrads 11 ausgebildet. Der Vorsprungabschnitt 5c steht nach innen in der Radialrichtung der Welle 9 von der Innenumfangsfläche des Einsatzlochs 5a vor und ein Innendurchmesser des Vorsprungabschnitts 5c ist der kleinste Innendurchmesser des Einsatzlochs 5a.
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An der Seite des Verdichterschaufelrads 11 des Vorsprungabschnitts 5c ist eine Plattennut 5d ausgebildet, die radial nach außen vertieft ist. Darüber hinaus erstreckt sich ein Parallelabschnitt 5e parallel zur Axialrichtung an der Seite des Verdichterschaufelrads 11 von der Plattennut 5d. Ein Innendurchmesser des Parallelabschnitts 5e ist größer als der des Vorsprungabschnitts 5c und kleiner als der der Plattennut 5d. In dem Parallelabschnitt 5e ist der Dichtungsring 26 in einem Zustand angeordnet, in dem der Dichtungsring 26 verglichen zur normalen Länge (unverdichteter Zustand) nach innen in der Radialrichtung zusammengezogen ist. Eine Außenumfangsfläche 26a des Dichtungsrings 26 ist mit dem Parallelabschnitt 5e in Kontakt, während dieser gegen den Parallelabschnitt 5e durch eine elastische Kraft des Dichtungsrings 26 selbst drückt. Die Seite der Innenumfangsfläche 26b des Dichtungsrings 26 ist in einer ringförmigen Aufnahmenut 23a aufgenommen, die an der Außenumfangsfläche des Ölschleuderbauteils 23 ausgebildet ist.
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Innenwände der Aufnahmenut 23a sind durch sowohl den druckseitigen Rotationskörper 24 als auch den verdichtungsseitigen Rotationskörper 25 ausgebildet. Von den Innenwänden der Aufnahmenut 23a ist hier eine Wandfläche an der Seite des Axiallagers 22 durch das andere Ende 24e des druckseitigen Rotationskörpers 24 ausgebildet, eine Bodenfläche durch den Abschnitt 25d mit kleinem Durchmesser des verdichterseitigen Rotationskörpers 25 ausgebildet und eine Wandfläche an der Seite des Verdichterschaufelrads 11 durch die Stufenfläche 25f des verdichterseitigen Rotationskörpers 25 ausgebildet.
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Ein Beispiel eines Verfahrens eines Anbringens des Ölschleuderbauteils 23 und anderer Komponenten an der Welle 9 wird hier beschrieben. Als erstes wird die Welle 9 in das Lagerloch 2b des Lagergehäuses 2 von der Seite des Turbinengehäuses 4 eingesetzt. Während eine Spitze der Welle 9 von dem Lagerloch 2b vorsteht, wird die Welle 9 in das Ringloch 20a eingesetzt, bis der Druckring 20 mit einer Stufenfläche 9a in Kontakt kommt. Die Welle 9 wird dann in das Druckloch 22a des Axiallagers 22 eingesetzt, um das Axiallager 22 an dem Lagergehäuse 2 zu fixieren.
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In dem Ölschleuderbauteil 23 hat der druckseitige Rotationskörper 24 den größten Außendurchmesser des ringförmigen Vorsprung 24c, der größer als der kleinste Innendurchmesser des Einsatzlochs 5a ist. Aus diesem Grund kann der druckseitige Rotationskörper 24 nicht komplett durch das Einsatzloch 5a von der Seite des Verdichterschaufelrads 11 hindurchgehen. Deshalb muss der druckseitige Rotationskörper 24 die Welle 9 vor der Dichtplatte 5 aufnehmen.
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Deshalb wird zuerst die Welle 9 in das erste Loch 24a des druckseitigen Rotationskörpers 24 eingesetzt. Die Seite des einen Endes 24b des druckseitigen Rotationskörpers 24 wird weiter in das Druckloch 22a des Axiallagers 22 eingesetzt. Danach wird die Welle 9 in das Einsatzloch 5a der Dichtplatte 5 eingesetzt. Des Weiteren wird die Seite des anderen Endes 24e des druckseitigen Rotationskörpers 24 im Inneren des Einsatzlochs 5a positioniert. Die Dichtplatte 5 wird dann an dem Lagergehäuse 2 fixiert.
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Der Dichtungsring 26 wird radial nach innen zusammengezogen und in das Einsatzloch 5a der Dichtplatte 5 eingesetzt und das zweite Loch 25a des verdichterseitigen Rotationskörpers 25 nimmt die Welle 9 auf. Die Seite des einen Endes 25b des verdichterseitigen Rotationskörpers 25 wird hier durch das Einsatzloch 5a eingesetzt. Der Dichtungsring 26 hat hier einen Angrenzungsstoß und der Außendurchmesser des Dichtungsrings 26 in der normalen Länge vor dem Einsatz ist größer als ein Innendurchmesser des Einsatzlochs 5a der Dichtplatte 5. Des Weiteren wird, nachdem die Welle 9 in das Schaufelradloch 11a des Verdichterschaufelrads 11 eingesetzt ist, eine Schraube an einer Spitze der Welle 9 befestigt. In dieser Weise werden der Druckring 20, das Ölschleuderbauteil 23 und das Verdichterschaufelrad 11 zwischen der Stufenfläche 9a der Welle 9 und dem an der Spitze der Welle 9 befestigten Bolzen angeordnet. Diese Bauteile werden durch eine Axialkraft, die mit einem Befestigen des Bolzens verbunden ist, eingespannt.
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Somit werden die Dichtplatte 5 und der verdichterseitige Rotationskörper 25, nachdem der druckseitige Rotationskörper 24 an der Welle 9 angebracht ist, aufeinanderfolgend an der Welle 9 angebracht. Als Folge wird der druckseitige Rotationskörper 24 in die der Seite des Verdichterschaufelrads 11 entgegengesetzte Seite bezüglich des Einsatzlochs 5a der Dichtplatte 5 eingesetzt. Auch wird der verdichterseitige Rotationskörper 25 in die Seite des Verdichterschaufelrads 11 bezüglich des Einsatzlochs 5a der Dichtplatte 5 eingesetzt.
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Zum Beispiel in dem Fall, in dem die Aufnahmenut 23a nicht in dem druckseitigen Rotationskörper 24 vorgesehen ist, sondern der Dichtungsring 26 in eine Aufnahmenut 23a eingepasst wird, die in dem verdichterseitigen Rotationskörper 25 vorgesehen ist, muss der Dichtungsring 26 durch eine Montagevorrichtung in der Radialrichtung vergrößert werden. Dies macht die Arbeit unvorteilhaft kompliziert. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Innenwände der Aufnahmenut 23a des Ölschleuderbauteils 23 durch den druckseitigen Rotationskörper 24 und den verdichterseitigen Rotationskörper 25 ausgebildet. Deshalb kann, nach einem Positionieren des druckseitigen Rotationskörpers 24 und des Dichtungsrings 26 in dem Einsatzloch 5a, der verdichterseitige Rotationskörper 25 in das Einsatzloch 5a eingesetzt werden. Deshalb ist es nicht notwendig, den Dichtungsring 26 an der Aufnahmenut 23a im Voraus anzubringen, und eine Ausführbarkeit kann somit verbessert werden.
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Da der Dichtungsring 26 von der Seite des Verdichterschaufelrads 11 des Einsatzlochs 5a der Dichtplatte 5 bezüglich des Vorsprungabschnitts 5c eingesetzt wird, wird der Dichtungsring 26 nicht von dem Vorsprungabschnitt 5c behindert. Es ist auch denkbar, den Dichtungsring 26 von der linken Seite zu der rechten Seite in 2 bezüglich des Einsatzlochs 5a in solch einer Weise einzusetzen, dass der Vorsprungabschnitt 5c überkreuzt wird. In diesem Fall, das in dem Angrenzungsstoß ein Spalt ein bisschen bleibt, sogar wenn der Außendurchmesser des Dichtungsrings 26 radial nach innen auf den gleichen Durchmesser wie der Innendurchmesser des Vorsprungabschnitts 5c gezogen wird, muss zum Beispiel die Größe des Angrenzungsstoßes erhöht werden. Anders gesagt muss zu der Zeit eines Einsetzens die Größe des Spalts in dem Angrenzungsstoß vor einem Einsetzen derart erhöht werden, dass beide Endabschnitte des Dichtungsrings, die den Angrenzungsstoß ausbilden, daran gehindert werden, sich einander zu kontaktieren, und dass der Dichtungsring daran gehindert wird, sich ungewöhnlich zu verformen. In der vorliegenden Ausführungsform, da der Dichtungsring 26 in das Einsatzloch 5a von der Seite des Verdichterschaufelrads 11 eingesetzt wird, muss die Größe des Spalts in dem Angrenzungsstoß des Dichtungsrings 26 vor einem Einsetzen nicht vergrößert werden. Deshalb ist es wie oben beschrieben möglich, eine Ausführbarkeit zu verbessern und in zweiter Linie eine Verschlechterung der Dichtungseigenschaft zu unterdrücken.
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3(a) ist eine Darstellung, die einen Auszug eines Strichlinienteils von 2 veranschaulicht, und 3(b) ist eine Darstellung zum Erklären eines Abriebs des Dichtungsrings 26. Wie in 3(a) veranschaulicht ist, ist die Seite der Innenumfangsfläche 26b des Dichtungsrings 26 der Aufnahmenut 23a aufgenommen. Wenn die Welle 9 rotiert, rotiert das Ölschleuderbauteil 23 (Aufnahmenut 23a) zusammen mit der Welle 9.
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Der Dichtungsring 26 wird dadurch gehalten, dass er in Kontakt mit dem Parallelabschnitt 5e des Einsatzlochs 5a ist und gegen diesen, der ein unbeweglicher Abschnitt ist, durch eine elastische Kraft gedrückt wird. Deshalb, wenn die Aufnahmenut 23a, die ein rotierender Abschnitt ist, mit dem Dichtungsring 26 in Kontakt kommt, kann der kontaktierende Abschnitt abhängig von Betriebsbedingungen abgerieben werden. Insbesondere, wenn sich das Druckverhältnis der Einlassluft erhöht, wird der Dichtungsring 26 in Richtung der Seite des Turbinenschaufelrads 10 (linke Seite in 3(a)) durch einen Einlassdruck gedrückt. Deshalb neigt in dem Dichtungsring 26 ein Abrieb eines Abschnitts 26c, der mit dem anderen Ende 24e des druckseitigen Rotationskörpers 24 von den Innenwänden der Aufnahmenut 23a in Kontakt ist, fortzuschreiten.
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Als Folge, wie in 3(b) veranschaulicht ist, wird an einer Position, an der eine Endfläche 26d des Dichtungsrings 26 an der Seite des Turbinenschaufelrads 10 in Kontakt mit dem Vorsprungabschnitt 5c des Einsatzlochs 5a ist, eine Bewegung des Dichtungsrings 26 in Richtung der Seite des Turbinenschaufelrads 10 (eine dem Verdichterschaufelrad 11 entgegengesetzte Seite) durch den Vorsprungabschnitt 5c begrenzt. Deshalb wird, nachdem der Zustand von 3(b) erreicht ist, ein Abrieb des Dichtungsrings 26 unterdrückt und die Dichtungseigenschaft wird verbessert.
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In dieser Weise setzt die Dichtungsstruktur S einen sogenannten Stufenbohrungsaufbau ein, bei dem eine Bewegung des Dichtungsrings 26 in der Axialrichtung durch den Vorsprungabschnitt 5c begrenzt ist. Die Dichtungsstruktur S kann die Ausführbarkeit eines Zusammenbaus des Dichtungsrings 26 verbessern, während eine Abnutzung des Dichtungsrings 26 unterdrückt und die Dichtungseigenschaft verbessert wird.
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4 ist eine Vorderansicht eines Dichtungsrings 36 einer ersten Abwandlung. Wie in 4 veranschaulicht ist, kann die oben beschriebene Gestaltung auch auf den Dichtungsring 36 angewandt werden, der keinen Angrenzungsstoß enthält. An einer Außenumfangsfläche 36a des Dichtungsrings 36 ist eine Vielzahl von (hier drei) Vorsprüngen 36e vorgesehen, die in einer Radialrichtung der Welle von der Außenumfangsfläche 36a nach außen vorstehen, während sie in einer Umfangsrichtung der Außenumfangsfläche 36a im Abstand zueinander (hier in gleichen Abständen) angeordnet sind.
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Vor einem Einsetzen des Dichtungsrings 36 in ein Einsatzloch 5a stehen die Vorsprünge 36e von dem Einsatzloch 5a in der Radialrichtung nach außen vor. Der Dichtungsring 36 wird in das Einsatzloch 5a durch elastische Verformung der Vorsprünge 36e eingesetzt. Das heißt, der Dichtungsring 36 wird in dem Einsatzloch 5a in einem Zustand gehalten, in dem die Vorsprünge 36e elastisch verformt sind. Auf diese Weise kann der Dichtungsring 36 leicht an dem Einsatzloch 5a fixiert werden und somit kann eine Ausführbarkeit weiter verbessert werden. Hier kann, anstelle eines Presspassens des gesamten Umfangs des Dichtungsrings 36, durch Vorsehen der Vielzahl von Vorsprüngen 36e, die im Abstand zueinander in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und ein Presspassen und Fixieren des Dichtungsrings 36 in und an dem Einsatzloch 5a eine Haltekraft des Dichtungsrings 36 mäßig verringert werden. Als Folge kann eine Verformung des Dichtungsrings 36 aufgrund einer Last, die auf den Dichtungsring 36 zu der Zeit eines Presspassens oder Betriebs aufgebracht wird, reduziert werden. Deshalb ist es nicht erforderlich, dass der Dichtungsring 36 einen Angrenzungsstoß enthält. In dieser Weise, durch Vorsehen der Vielzahl von Vorsprüngen 36e anstelle des Angrenzungsstoßes, kann die Dichtungseigenschaft des Dichtungsrings 36 im Vergleich mit dem Fall eines Vorsehens des Angrenzungsstoßes verbessert werden.
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In einer zweiten Abwandlung, die in 5(a) veranschaulicht ist, ist ein verdichterseitiger Rotationskörper 35 mit einem Verdichterschaufelrad 11 einstückig ausgebildet. Deshalb ist es möglich, die Anzahl von Teilen zu reduzieren und die Kosten zu reduzieren. Der verdichterseitige Rotationskörper 35, der mit dem Verdichterschaufelrad 11 einstückig ausgebildet ist, kann aus einer Aluminiumlegierung oder dergleichen, ähnlich wie das Verdichterschaufelrad 11, ausgebildet sein. Ein Dichtungsring 26 wird in Richtung der Seite des Turbinenschaufelrads 10 (die linke Seite in 5(a)) durch den Einlassdruck während eines Betriebs gedrückt. Deshalb kommt ein Ende 24e eines druckseitigen Rotationskörpers 24 mit dem Dichtungsring 26 in Kontakt. Sogar wenn der verdichterseitige Rotationskörper 35 aus einer Aluminiumlegierung oder dergleichen ausgebildet ist, kann ein Abrieb des verdichterseitigen Rotationskörpers 35 aufgrund eines Abriebs mit dem Dichtungsring 26 unterdrückt werden.
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In einer dritten Abwandlung, die in 5(b) veranschaulicht ist, ist eine Grenze zwischen einem druckseitigen Rotationskörper 24 und einem verdichterseitigen Rotationskörper 25 in dem annäherungsweisen Mittelabschnitt einer Aufnahmenut 23a in der Axialrichtung einer Welle 9 positioniert. Des Weiteren ist in einer vierten Abwandlung, die in 5(c) veranschaulicht ist, ein Abschnitt 24f mit kleinem Durchmesser an einer Seite eines druckseitigen Rotationskörpers 24 ausgebildet. Darüber hinaus ist von Innenwänden der Aufnahmenut 23a eine Wandfläche an einer Seite eines Drucklagers 22 durch eine Stufenfläche 24g ausgebildet, die an einer Außenumfangsfläche des druckseitigen Rotationskörpers 24 ausgebildet ist, eine Bodenfläche durch den Abschnitt 24f mit kleinem Durchmesser des druckseitigen Rotationskörpers 24 ausgebildet und eine Wandfläche an der Seite des Verdichterschaufelrads 11 durch ein Ende 25b des verdichterseitigen Rotationskörpers 25 ausgebildet.
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Wie in der dritten Abwandlung und der vierten Abwandlung veranschaulicht ist, kann, solange die Innenwände der Aufnahmenut 23a durch sowohl den druckseitigen Rotationskörper 24 als auch den verdichterseitigen Rotationskörper 25 ausgebildet sind, die Grenze zwischen dem druckseitigen Rotationskörper 24 und dem verdichterseitigen Rotationskörper 25 an einer beliebigen Position in der Axialrichtung der Aufnahmenut 23a sein. Des Weiteren kann die Gestaltung des verdichterseitigen Rotationskörpers 35, der mit dem Verdichterschaufelrad 11 einstückig ausgebildet ist, wie in der zweiten Abwandlung, auf die dritte Abwandlung und die vierte Abwandlung angewendet werden.
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Obwohl die vernünftigen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurden, versteht es sich von selbst, dass die jeweiligen Gestaltungen nicht auf die obigen Ausführungsformen begrenzt sind. Es liegt auf der Hand, dass der Fachmann verschiedene Abwandlungen oder Variationen innerhalb des in den Ansprüchen beschriebenen Bereichs konzipieren kann, und es versteht sich, dass sie natürlich auch im technischen Bereich liegen.
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Eine Dichtungsstruktur S enthält: ein Einsatzloch 5a, das in einer Dichtplatte 5 ausgebildet ist; einen Vorsprungabschnitt 5c, der von einer Innenumfangsfläche des Einsatzlochs vorsteht; einen Dichtungsring 26, der näher an einer Seite eines Verdichterschaufelrads 11 als der Vorsprungabschnitt vorgesehen ist; einen ersten Rotationskörper 25, der im Inneren des Einsatzlochs positioniert ist; einen zweiten Rotationskörper 24, der an einer Position angeordnet ist, die von dem Verdichterschaufelrad weiter entfernt als der erste Rotationskörper ist, und einen größten Außendurchmesser hat, der größer als ein kleinster Innendurchmesser des Einsatzlochs ist; und eine ringförmige Aufnahmenut 23a, die durch den ersten Rotationskörper und den zweiten Rotationskörper ausgebildet ist und eine Innenumfangsflächenseite des Dichtungsrings aufnimmt.
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Bezugszeichenliste
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- C
- Turbolader
- S
- Dichtungsstruktur
- 5
- Dichtplatte
- 5a
- Einsatzloch
- 5c
- Vorsprungabschnitt
- 9
- Welle
- 11
- Verdichterschaufelrad
- 23a
- Aufnahmenut
- 24
- druckseitiger Rotationskörper (zweiter Rotationskörper)
- 25
- verdichterseitiger Rotationskörper (erster Rotationskörper)
- 26
- Dichtungsring
- 35
- verdichterseitiger Rotationskörper (erster Rotationskörper)
- 36
- Dichtungsring
- 36a
- Außenumfangsfläche
- 36e
- Vorsprung