DE8311308U1

DE8311308U1 - Turbolader

Info

Publication number: DE8311308U1
Application number: DE8311308U
Authority: DE
Original assignee: Kuehnle Kopp and Kausch AG
Current assignee: Howden Turbo GmbH
Publication date: 1983-08-04

Description

Anmelder: Aktiengesellschaft Kühnle, Kopp & Rausch, Heßheimer Str. 2, 6710 Frankenthal

Turbolader

Die Erfindung bezieht sich auf einen Turbolader, insbesondere für einen Otto-Motor, mit einem Lagergehäuse, an dessen einem axialen Endbereich eine Abgasturbine angeordnet ist, wobei das Lagergehäuse in dem Endbereich ein Lager und/oder wenigstens einen Kolbenring für eine Turbinenwelle aufweist.

Bei Turboladern der genannten Art treten bekanntlich in der Abgasturbine recht hohe Temperaturen auf, wobei in Verbindung mit Otto-Motoren mit Abgastemperatüren größer als 1000° C zu rechnen ist. In der Vergangenheit wurden daher in der Abgasturbine geeignete Kühlkanäle oder dergleichen zur Wärmeabführung vorgesehen. Turbolader weisen ferner ein Lagergehäuse für die Turbinenwelle auf, wobei an dem einen axialen Endbereich die erwähnte Abgasturbine angeordnet ist. Das Lagergehäuse ist mit dem Öldrucksystem des Motors in geeigneter Weise integriert/ so daß die Lager hinreichend mit öl versorgt werden. Hierdurch wird nicht nur die Schmierung sichergestellt, sondern es wird auch eine Kühlwirkung im Lagerbereich erzielt. Um das Lagergehäuse von der Wärme der Abgasturbine zu schirmen, wurde ferner zwischen Abgasturbine und Lagergehäuse ein sogenanntes Wärmeschutzschild in Form eines Bleches oder dergleichen angeordnet.

Nun hat es sich in der Vergangenheit gezeigt/ daß die genannten Maßnahmsn/ insbesondere beim Einsatz des Turbolader^ in einem Otto-Motor/ die auftretenden Schwierigkeiten nicht befriedigend lösen konnten* Es hat sich nämlich herausgestellt, daß an Kolbenringen/ welche zwischen Abgasturbine und Lagergehäuse zur Abdichtung auf der Turbinenwelle vorgesehen sind, Ölkohle sich absetzt. Unter ungünstigen Randbedingungen können die Kolbenringe ihre Vorspannung und damit ihre Dichtwirkung verlieren. Außerdem können die ölzuführkanäle mit Ölkohle zusetzen * Die hdydrodynamische Schmierung ist dann nicht mehr sichergestellt. Es erhöht sich der Verschleiß bis zum Ausfall des Turboladers. Ferner ist das öl aufgrund der zu hohen Temperatur im aixialen Endbereich einem sehr schnellen Alterungsprozeß unterwerfen mit der Folge/ daß die Schmierfähigkeit nicht unerheblich reduziert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Turbolader { der genannten Art mit einem geringen Kostenaufwand dahingehend ' zu verbessern, daß die Temperatur im axialen Endbereicb des Lagergehäuses auf ein zulässiges Maß reduziert wird. Der Turbolader , soll eine hohe Funktionssicherheit und Lebensdauer aufweisen und er soll ferner den betrieblichen Einsatzbedingungen und Anforderungen gewachsen sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß in dem genannten Endbereich des Lagergehäuses ein im wesentlichen ringförmiger Wasser-Kühlkanal angeordnet ist, welcher das Lager und/oder den

Kolbenring zumindest teilweise umgibt. \

In dem erfindungsgemäßen Turbolader wird die Temperatur in dem | Endbereich, an welchem die Abgasturbine angeordnet ist, mit f

einem äußerst geringen Aufwand auf einer zulässigen Höhe gehalten. Der erfindungsgemäße Wasser-Kühlkanal ist an den Wasserkreislauf des Motors angeschlossen, so daß insoweit nur ein geringer zusätzlicher Aufwand erforderlich wird. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß hierbei recht kleine Wassermengen ausreichen und ohne weiteres ein Parallelzweig zur konventionellen \ Motorkühlung vorgesehen werden kann. Eine gemeinsame Wasserpumpe >

versorgt also die parallelgeschalteten Kühlkreisläufe von Motor und Turbolader. Der Wasser-Kühlkanal wird den jeweiligen Anforderungen entsprechend in einem vorgegebenen Abstand zu dem Lager oder auch zu dem Kolbenring angeordnet.

In einer besonderen Ausgestaltung ist der Wasser-Kühlkanal in einer radialen Ebene angeordnet, welche zwischen dem Kolbenring und dem Lager liegt. Aufgrund dieser Anordnung wird durch einen einzigen Kühlkanal eine zuverlässige Kühlung sowohl für das Lager als auch für den Kolbenring sichergestellt. Es bedarf keiner besonderen Hervorhebung, daß gegebenenfalls auch mehrere Kolbenringe auf der Turbinenwelle angeordnet sein können.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist der Wasser-Kühlkanal zu), Kolbenring einen geringeren Abstand auf als zu dem Lager. Der oder die Kolbenringe sind bekanntlich zwischen Lager und dem von den heißen Abgasen durchströmten Innenraum der Abgasturbine angeordnet, so daß auch im Bereich des oder der Kolbenringe eine entsprechend hohe Temperatur auftreten kann. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung des Wasser-Kühlkanales wird also für den Bereich des Kolbenringes auch eine entsprechend stärkere Kühlwirkung erreicht.

In einer weiteren Ausgestaltung sind der oder die Wasseranschlüsse des Kühlkanales in einer Radialebene angeordnet, welche zu einer Öl-Anschlußleitung einen vorgegebenen axialen Abstand aufweist. Die Handhabung bei der Fertigung und/oder bei Reparaturarbeiten wird hierdurch nicht unwesentlich erleichtert, da die Anschlüsse bzw. Anschlußleitung trotz der gedrängten Bauweise des Lagergehäuses noch leicht zugänglich sind.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die Wasseranschlüsse und die Öl-Anschlußleitungen um vorgegebene Winkel bezüglich einer Längsachse des Lagergehäuses versetzt angeordnet. Aufgrund

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der versetzten Anordnung der Wasseranschlüsse sowie der öl-Anschlußleitung ist eine einfache Zugänglichkeit sichergestellt.

Damit einerseits eine einfache und zuverlässige Ölversorgung des Lagers und andererseits eine hinreichende Kühlung sichergestellt wird, weist in einer besonderen Ausführung der Wasser-Kühlkanal zur Längsachse einen größeren Abstand auf als ein Öl-Zuführkanal und/oder ein Öl-Sammelkanal zu der gleichen Längsachse. Mit anderen Worten, der Wasser-Kühlkanal umgibt radial außen die genannten Ölkanäle, über welche die ölzufuhr bzw. die ölableitung erfolgt.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile ergeben sich aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch ein Lagergehäuse, an |₍ dessen einem axialen Endbereich eine Abgasturbine ange

ordnet ist,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie II gemäß Fig. 1

Fig. 1 zeigt ein Lagergehäuse 2, in welchem eine Turbinenwelle drehbar um eine Längsachse 6 gelagert ist. An dem hier in der Zeichnung rechten,axialen Endbereich des Lagergehäuses 2 ist eine Abgasturbine 8 mit einem Turbinenrad 10 angeordnet. Die Turbinenwelle 4 ist mittels eines Lagers 12

in dem Lagergehäuse 2 gelagert. Eine entsprechende Lagerung ist auch in dem anderen hier nicht weiter dargestellten anderen Endbereich des Lagergehäuses vorgesehen.

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Zwecks Abdichtung zwischen Abgasturbine und Lagergehäuse sxnd zwei Kolbenringe 14/ 16 der Turbinenwelle 4 zugeordnet. Zur Versorgung des Lagers 12 sind zwei Ölanschlußleitungen 18/ 20 vorgesehen/ wobei durch die eine das Drucköl von einem Motor dem Lagergehäuse zugeführt wird und durch die andere das öl abfließt.

Das Lager 12 und auch die beiden Kolbenringe 14, 16 sind von einem Wasser-Kühlkanal 22 umgeben. Der Wasser-Kühlkanal 22 liegt in einer Radialebene 24, die zur Mittenebene 26 des Lagers 12 einen Abstand 28 aufweist. Zu dem Kolbenring 14 ist ein Abstand 30 vorhanden, welcher kleiner als der genannte Abstand 28 ist. Es ist ersichtlich, daß somit der Bereich mit den Kolbenringen in optimaler Weise gekühlt wird

und eine Verkokung des Öles vermieden werden kann. Der Wasser-Xühlkanal 22 ist zur Längsachse 6 in einem größeren Radius 32 angeordnet, als ein Öl-Zuführkanal 34 sowie ein öl-Ablaufkanal 36. Die letztgenannten Ölkanäle werden in bekannter Weise für die ausreichende Ölversorgung des Lagers vorgegeben,und der erfindungsgemäße Wasser-Kühlkanal wird in einem entsprechenden Abstand zu diesen angeordnet.

Der Längsschnitt gemäß Fig. 2 zeigt den Wasser-Kühlkanal 22 mit seinen Wasseranschlüssen 40, wobei durch den einen die Wasserzufuhr und durch den anderen die Wasserableitung erfolgt. Der in der Zeichnung untere Wasseranschluß ist mittels eines Stopfens (42) abgedichtet, und es ist ersichtlich, daß gegebenenfalls auch die Wasserzufuhr bzw. -abfuhr durch diesen Wasseranschluß erfolgen kann. Wie in Verbindung mit Fig. 1 zu ersehen ist, liegen die Öl-Anschlußleitungen 18, 20 in einer Vertikalebene 44. Die Wasseranschlüsse 40 sind zu dieser Vertikalebene 44 und somit auch zu den Öl-Anschlußleitungen um vorgegebene Winkel 46 bis versetzt angeordnet. Hierdurch wird eine einfache Zugänglichkeit der Öl-Anschlußleitungen sowie der Wasseranschlüsse auch bei einem kompakt aufgebauten Lagergehäuse 2 sichergestellt.

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Bezugszeichenliste

2	Lagergehause
4	Turbinenwelle
6	Längsachse
8	Abgasturbine
ΊΟ	Turbinenrad
12	Lager
14, 16	Kolbenring
18, 20	öl-Anschlußleitung
22	Wasser-Kühlkanal
24	Radialebene
26	Mittenebene
28, 30	Abstand
32	Radius
34	öl-Zuführkanal
36	Öl-Ablaufkanal
40	Wasseranschluß
42	Stopfen
44	Vertikalebene
46 bis 48	Winkel

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Claims

• ι - * Ansprüche

1. Turbolader, insbesondere für einen Otto-Motor, mit einem Lagergehäuse, an dessen einem axialen Endbereich eine Abgasturbine angeordnet ist, wobei das Lagergehäuse in dem Endbereich ein Lager und/oder wenigstens einen Kolbenring für eine Turbinenwelle aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß in dem genannten Endbereich des Lagergehäuses (2) ein im wesentlichen ringförmiger Wasser-Kühl-, kanal (22) angeordnet ist, welcher das Lager (12) und/oder den Kolbenring (14, 16) zumindest .teilweise umgibt.

2. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasser-Kühlkanal (22) in einer Radialebene (24) angeordnet ist, welche zwischen Lager (12) und Kolbenring (14) liegt.

3. Turbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialebene (24) des Wasser-Kühlkanales (2) zum Kolbenring (14) einen geringeren Abstand (30) aufweist als zur Mittenebene (26) des Lagers (12).

4. Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Wasseranschlüsse (40) des Wasser-Kühlkanales (22) in einer Radialebene angeordnet sind, die zur Öl-Anschlußleitung (18, 20) einen vorgegebenen axialen Abstand aufweist.

5. Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasseranschlüsse (40) und die Öl-Anschlußleitung (18, 20) um vorgegebene Winkel (46 bis 48) bezüglich einer Längsachse (6) des Lagergehäuses (2) versetzt angeordnet sind.

6., Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasser-Kühlkanal (22) zur Längsachse (6) einen größeren Radius (32) aufweist als ein Öl-ZufÜhrkanal (34) und/ oder ein Öl-Ablaufkanal (36).