DE2735034A1

DE2735034A1 - Turbolader

Info

Publication number: DE2735034A1
Application number: DE19772735034
Authority: DE
Inventors: Tamotsu Kasuya
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1976-08-19
Filing date: 1977-08-03
Publication date: 1978-02-23
Also published as: FR2362278B1; DE2735034C2; FR2362278A1; US4157881A; GB1529185A

Description

PATENTANWÄLTE

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

9735034

D-8000 München 22 D-4800 Bielefeld ^t/JJUJH

Triftstraße 4 Siekerwall 7

FP 77-14-Ger. "3. ÄUfl. 1977

KABUSHIKI KAISHA KOMATSU SEISAKUSHO 3-6, 2-chome, Akasaka, Minato-ku, TOKYO , JAPAN

TURBOLADER

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TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER KomatSU

Beschreibung

TURBOLADER

Die Erfindung betrifft einen Turbolader gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Turbolader umfassen üblicherweise ein Mittelgehäuse, ein Turbinengehäuse, ein Kompressorgehäuse und eine Turbinenwelle, die drehbar in dem Mittelgehäuse gelagert ist. Die Turbinenwelle trägt an einem Ende einen Turbinenrotor innerhalb des Turbinengehäuses und am anderen Ende einen Kompressorrotor innerhalb des Kompressorgehäuses. Das Mittelgehäuse weist eine Schmiermittel-Zufuhrbohrung auf, und das in die

Zufuhrbohrung eingespritzte öl gelangt durch die Zufuhrbohrung zu den Lagern, die die Turbinenwelle drehbar abstützen. Das Schmieröl, das auf diese Weise zugeführt wird, wird radial durch die Drehung der Turbinenwelle fortgeschleudert, so daß aufwärts gespritztes Schmiermittel entlang der inneren Wand des Mittelgehäuses bewegt wird und durch eine untere Ablaßbohrung abgelassen werden kann. Sodann wird das Schmiermittel wiederum durch die Zufuhrbohrung zu einer erneuten Verwendung eingespritzt.

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Da die Wand des Mittelgehäuses, die auf der Seite des Turbinenrotors liegt, einer verhältnismäßig hohen Temperatur ausgesetzt ist, kann das Schmiermittel, das in Berührung mit dieser Wand gelangt, innerhalb kurzer Zeit verkohlt und zerstört werden.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, eine frühzeitige Zerstörung des Schmiermittels bei Turboladern

zu verhindern und die Lebensdauer des Schmiermittels zu verlängern.

Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches.

Entsprechend einem Merkmal der Erfindung ist ein Turbolader mit einem Mittelgehäuse versehen, das einen Einlaß und einen Auslaß für Schmiermittel aufweist und an dessen Enden einerseits ein Turbinengehäuse und andererseits ein Kompressorgehäuse befestigt ist. Eine Turbinenwelle ist drehbar in dem Mittelgehäuse gelagert und trägt innerhalb des Turbinengehäuses einen Turbinenrotor und innerhalb des Kompressorgehäuses am anderen Ende einen Kompressorrotor .

Das Mittelgehäuse weist eine Kammer auf, die zur Aufnahme von Schmiermittel dient, das vom Umfang der Turbinenwelle fortgeschleudert wird. Erfindungsgemäß ist eine Verbindung zwischen dem Schmiermittel-Einlaß und dieser Kammer vorgesehen, so daß unter Druck stehendes Schmiermittel in die Kammer eingespritzt werden kann.

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Die Wand des Mittelgehäuses, die den Turbinenrotor

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gegenüberliegt, kann durch Einspritzen des unter Druck stehenden Schmiermittels in die Kammer gekühlt werden.

Weiterhin schlägt die Erfindung vor, eine Ablenkwand zwischen der Sammelkammer und der Wellendichtung auf der Turbinenwelle vorzusehen, so daß verhindert wird, daß Schmiermittel, das vom Umfang der Wellendichtung abgeschleudert wird, gegen den ölstrahl des neu eingeleiteten Schmiermittels aus dem Schmiermittel-Einlaß trifft.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen erfin dungsgemäßen Turbolader;

Fig. 2 entspricht weitgehend Fig. 1, zeigt

jedoch eine andere Ausführungsform mit einer Ablenkwand;
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Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III/III in Fig. 2.

Insgesamt umfaßt ein herkömmlicher Turbolader gemäß Fig. 1 ein Mittelgehäuse 1 und ein Turbinengehäuse 2. Eine Turbinenwelle 5 ist in Lagern 4 gelagert, die in Lagerböcken 3 des Mittelgehäuses 1 angeordnet sind. Die Turbinenwelle 5 weist einen Turbinenrotor 6 an einem Ende auf. Die Turbinenwelle 5 trägt im übrigen eine Wellendichtung 7 mit einem Dichtungsring 8. In dem Mittelgehäuse ist auf der Seite des

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Turbinenrotors ein Hitzeschirm 9 vorgesehen, der mit einer Stirnfläche 9a dem Turbinenrotor 6 gegenüberliegt.

Das Mittelgehäuse 1 weist eine Schmiermittel-Zufuhrbohrung 11 auf, die über Schmiermittelbohrungen 12 und 13 mit den Lagern 4 in Verbindung steht.

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Der Schmierstoff, der durch die Zufuhrbohrung 11 zugeführt wird, gelangt durch die Schmiermittelbohrungen 12 und 13 in die Lager 4, so daß er durch die Drehung! des Turbinenrotors radial fortgeschleudert wird und in eine Schmiermittel-Sammelkammer 14 gelangt, die oberhalb der Wellendichtung 7 angeordnet ist. Das in die Sammelkammer 14 gelangte Schmiermittel tritt durch das Innere des Mittelgehäuses 1 hindurch und wird nach außen abgegeben, so daß es wiederum durch Einbringen in die Zufuhrbohrung 11 verwendet werden kann.

Da der Turbinenrotor 6 jedoch hohen Temperaturen von 600-700⁰C ausgesetzt ist, wird die Wand 16 der Öl-Sammelkammer 14 auf der Seite des Turbinenrotors auf eine verhältnismäßig hohe Temperatur erhitzt, so daß das Schmiermittel, das sich entlang der Wand 16 bewegt, einer hohen Temperatur ausgesetzt und nach verhältnismäßig kurzem Gebrauch zerstört, insbesondere verkohlt wird.

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Beispielsweise hat nach einer Gebrauchszeit von 100-250 Stunden der unlösliche Anteil (Kohlenstoff) in dem Schmiermittel zum Teil mehr als 2 oder 3 Gew.% er reicht.

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Die Wellendichtung 7 der Turbinenwelle 5 ist größer ausgebildet als der Durchmesser der Turbinenwelle 5,

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damit das Schmiermittel, das in die Lager 4 eingespritzt wird, durch die Abstufung zwischen dem Außendurchmesserbereich der Turbinenwelle 5 und der Wellendichtung 7 zurückgehalten wird und verhindert wird, daß das Schmiermittel entlang dem Dichtungsring 8 in der Wellendichtung 7 in das Turbinengehäuse 2 eintritt.

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Ein derartiger Turbolader ist bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung. Die Arbeitsweise des Turboladers ist ebenfalls insgesamt bekannt und soll daher nicht näher erläutert werden.

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Entsprechend der Erfindung weist das Mittelgehäuse 1 eine enge Bohrung 17 auf, die in Richtung der Wand 16 auf der Seite der Turbine gerichtet ist, so daß eine Verbindung zwischen der Schmiermittelbohrung 12 und der Sammelkammer 14 hergestellt wird. Die Achse der engen Bohrung 17 ist nach oben in einem Winkel CL in Bezug auf die Achse der Turbinenwelle 5 geneigt.

Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt der Neigungswinkel OL 0-3 Grad.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt. In diesem Falle ist eine brückenförmige Ablenkwand 19 in der Sammelkammer 14 oberhalb der Turbinenwelle 5 vorgesehen, die die Wand 16 auf der Seite der Turbine und eine Wand 18 auf der Seite des Lagers miteinander verbindet. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Ablenkwand 19 bogenförmig um die Turbinenwelle 5 herum gekrümmt und ein Abstand 20 liegt zwisehen der Ablenkwand 19 und der Turbinenwelle 5. Mit anderen Worten, die Ablenkwand 19 befindet sich ober-

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r - γ -

halb der Turbinenwelle 5 und deckt diese ab.

Daher wird ein Teil des Schmiermittels, das in die Sammelkammer 14 gespritzt oder geschleudert wird, gegen die Ablenkwand 19 gelenkt, so daß das Schmiermittel in einem weiteren Bereich verteilt wird und diejenige Menge verringert wird, die gegen die Wand 16 auf der Seite des Turbinenrotors gelangt.

Da das Schmiermittel unter Druck durch die Zufuhrbohrung 11 eingeführt wird, wird ein Teil des Schmiermittels, das in die Schmiermittelbohrung 12 eintritt, in der Form eines ölStrahles gegen die Wand 16 auf der Turbinenseite gespritzt, so daß die Wand 16 gekühlt wird.

Folglich kann die Temperatur der Wand 16 auf 90-

100⁰C verringert werden, so daß die auf das Schmiermittel übertragene Wärmemenge reduziert wird.

Außerdem wird der Schmiermittelstrom in Richtung der Wand 16 auf der Seite der Turbine verringert, so daß die Zerstörung des Schmiermittels stark abnimmt.

Der Bogenwinkel β der Ablenkwand 19 sollte vorzugsweise zwischen 90 und 180 Grad liegen, so daß das Schmiermittel, das spiralförmig entlang dem Außenumfang der Wellendichtung eingespritzt wird, nicht vollständig durch die Ablenkwand 19 zurückgehalten wird.

Anstelle der engen Bohrung 17 kann ein Rohr vorgesehen sein. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion

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wird erreicht, daß das Schmiermittel durch die Ablenkwand 19 in weiterem Bereich innerhalb der Sammelkammer 14 verteilt wird, so daß die Schmiermittelmenge, die in Richtung der Wand 16 auf der Seite des Turbinenrotors strömt, verringert wird, und außerdem kann Schmiermittel direkt als Strahl durch die enge Bohrung 17 gegen die Wand 16 gespritzt werden, so daß die Temperatur der Wand 16 stark abnimmt.

Insbesondere die Kombination dieser beiden Aspekte verhindert eine frühe Zerstörung des Schmiermittels. 15

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L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche

( 1.) Turbolader mit einem Mittelgehäuse, das einen Einlaß und einen Auslaß für Schmiermittel aufweist, einem Turbinengehäuse, das an dem Mittelgehäuse an einer Stirnseite angebracht ist, einem Kompressorgehäuse, das an dem Mittelgehäuse an der anderen Stirnseite befestigt ist, einer Turbinenwelle, die drehbar innerhalb des Mittelgehäuses gelagert ist und an einem Ende innerhalb des Turbinengehäuses einen Turbinenrotor und am anderen Ende innerhalb des Kompressorgehäuses einen Kompressorrotor trägt, wobei die Turbinenwelle eine Wellendichtung zur Schmiermittelabdichtung zwischen dem Mittelgehäuse und dem Turbinengehäuse trägt und eine Sammelkammer innerhalb des Mittelgehäuses zur Aufnahme von Schmiermittel vorgesehen ist, das vom äußeren Umfang der

Wellendichtung der Turbinenwelle fortgeschleudert wird, gekennzeichnet durch eine direkte Verbindung (17) in dem Mittelgehäuse (1) zwischen dem Schmiermittel-Einlaß (11,12) und der Sammelkammer (14) zur Einleitung von unter Druck stehendem frischen Schmiermittel in der Form eines ölstrahles in die Sammelkammer (14).
2. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung als Bohrung (17) in dem Mittelgehäuse (1) ausgebildet ist, die leicht aufwärts in Richtung des Turbinenrotors (6) in Bezug auf die Achse der Turbinenwelle (5) geneigt ist.
3. Turbolader nach Anspruch 1 oder 2, g e k e η n-

zeichnet durch eine Ablenkwand (19) zwischen

der Sammelkammer (14) und der Wellendichtung (7,8) der 809808/0690

ORIGINAL INSPECTED

Turbinenwelle (5) zum Auffangen des von der Wellendichtung fortgeschleuderten Schmiermittels. 5

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