DE102010050913A1

DE102010050913A1 - Abgasturbolader

Info

Publication number: DE102010050913A1
Application number: DE102010050913A
Authority: DE
Inventors: Halim Celik; Dr. Hopp Martin; Kerstin Bachmann; Jawor Seidel
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2012-05-16

Abstract

Abgasturbolader (2) mit einem Turbinengehäuse (4), einem Verdichtergehäuse und einem Lagergehäuse (6), in dem eine Welle (8) drehbar gelagert ist, wobei an einem ersten Ende der Welle (8) ein im Turbinengehäuse (4) drehbares Turbinenrad (10) und an einem zweiten Ende der Welle (8) ein im Verdichtergehäuse drehbares Verdichterrad angeordnet sind, wobei das Lagergehäuse (6) mit dem Turbinengehäuse (4) und dem Verdichtergehäuse mittels Befestigungsmitteln (18) verbunden ist, wobei das Lagergehäuse (6) und das Turbinengehäuse (4) Flanschorgane (14, 16) aufweist, die mit einem Abstand D voneinander angeordnet sind und durch ein Spannorgan miteinander verbunden sind, wobei das Lagergehäuse (6) und das Turbinengehäuse (4) des Weiteren Klemmflächen (22, 20) vorsehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit einem Turbinengehäuse, einem Verdichtergehäuse und einem Lagergehäuse, in dem eine Welle drehbar gelagert ist, wobei an einem ersten Ende der Welle ein im Turbinengehäuse drehbares Turbinenrad und an einem zweiten Ende der Welle ein im Verdichter drehbares Verdichterrad angeordnet sind, wobei das Lagergehäuse mit dem Turbinengehäuse und dem Verdichtergehäuse mittels Befestigungsmitteln verbunden ist und wobei zwischen dem Lagergehäuse und dem Turbinengehäuse Wärmeisolierungsmittel vorgesehen sind.
Ein derartiger Abgasturbolader ist aus der DE 10 2004 025 049 A1 bekannt. Bei derartigen Abgasturboladern ist neben hohen Drehzahlen von bis zu 300.000 1/min die thermische Belastung der Lagergehäuse aufgrund von Wärmeübergängen von der mit Abgas beaufschlagten Turbinenseite dominierend. In den meisten Abgasturboladern für Nutzfahrzeugmotoren kommen ölgeschmierte Gleitlager zum Einsatz, da diese den hohen Anspruch auf Dauerhaltbarkeit unter den schwierigen Betriebsbedingungen mit vertretbarem Kostenaufwand realisieren. Ein Problem dieser ölgeschmierten Lagerung sind die bei hohen Temperaturen auftretenden Ölverkokungen und deren Ablagerungen. Diese führen über kurz oder lang zu einem Festsetzen der Läuferwelle und damit zum Ausfall des Abgasturboladers. Dieses Problem soll bei einem Abgasturbolader gemäß der DE 10 2004 025 049 A1 dadurch gelöst werden, dass einerseits die Welle zwischen Turbinenrad und Lagerung wenigstens ein Wärmeisolierungsmittel aufweist, oder dass andererseits die das Lagergehäuse und das Turbinengehäuse verbindenden Flansche ein Wärmeisolierungsmittel aufweisen. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass unter Wärmeisolierungsmittel sowohl wärmedurchlässige Materialien oder Stoffe, als auch bauliche Maßnahmen verstanden werden.
Die vorgeschlagenen Lösungen erweisen sich jedoch insbesondere hinsichtlich einer Wärmeisolierung der Gehäuseteile als äußerst aufwendig in der Herstellung. Eine Lösung gemäß der Ausführungsform gemäß 6 erscheint zwar kostengünstig, jedoch ist nicht nachzuvollziehen, wie in diesem Fall das Turbinengehäuse und das Lagergehäuse mittels Befestigungsmitteln verbunden werden sollen. Auch diese Befestigungsmittel stellen wieder eine Wärmebrücke dar, die zu einer thermischen Belastung führen kann.
Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Abgasturbolader zu schaffen, bei dem eine thermische Belastung des Lagergehäuses und damit der Lager verringert wird und der gleichzeitig kostengünstig und einfach herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Lagergehäuse und das Verdichtergehäuse Flanschorgane aufweisen, die mit einem Abstand D voneinander angeordnet sind und durch ein Spannorgan miteinander verbunden sind, wobei das Lagergehäuse und das Turbinengehäuse des Weiteren Klemmflächen vorsehen. Hierdurch wird auf einfache und kostengünstige Weise eine Wärmeisolierung der jeweiligen Flanschorgane gewährleistet. Das Vorsehen von Klemmflächen gewährleistet einen beabstandeten Wärmeübergang, wobei eine besondere Ausgestaltung der Klemmflächen eine zusätzliche Wärmeisolierung schafft.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen Klemmflächen ein Hitzeschild eingepresst. Hierdurch ist es möglich, das Lagergehäuse zusätzlich vor Wärmestrahlung der heißen Bauteile der Turbinenseite zu schützen. Auch kann durch ein derartiges Hitzeschild der Wärmeübergang zwischen den Klemmflächen verringert werden, wenn zumindest ein Schenkel des Hitzeschildes, der zwischen den Klemmflächen eingeklemmt ist, eine wärmeisolierende Beschichtung aufweist. Eine verbesserte Wärmeisolierung kann darüber hinaus dadurch geschaffen werden, dass die Klemmfläche des Lagergehäuses aus mehreren Klemmteilflächen aufgebaut ist.
Besonders vorteilhafter Weise ist das Spannorgan als Spannband ausgeführt. Um die Flanschorgane und damit auch das Lagergehäuse und das Turbinengehäuse gegen ein Verdrehen zu sichern, ist es vorteilhaft, wenn die Flanschorgane mittels Stiftorgane gesichert sind.
Um eine einfache und damit kostengünstige Montage zu gewährleisten, weist das Lagergehäuse in vorteilhafter Weise eine Zentrierfläche auf. Dabei können die Zentrierfläche und die Klemmfläche als Lagergehäuseansatz ausgebildet sein.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Hierbei zeigt die einzige Figur einen Ausschnitt einer Schnittansicht eines Abgasturboladers mit einem Lagergehäuse und einem Verdichtergehäuse.
Der erfindungsgemäße Abgasturbolader besteht im Wesentlichen aus einem nicht dargestellten Verdichtergehäuse, einem Turbinengehäuse 4 und einem Lagergehäuse 6, wobei in dem Lagergehäuse eine Welle 8 gelagert ist, an deren ersten Ende ein im Verdichtergehäuse drehbares Verdichterrad angeordnet ist und an deren zweiten Ende ein im Turbinengehäuse 4 drehbares Turbinenrad 10 angeordnet ist. Die Welle ist dabei mittels Lagermitteln 12 im Lagergehäuse gelagert. Die im Turbinengehäuse 4 drehbare Turbine 10 wird von heißem Abgas beaufschlagt. Um eine zu hohe thermische Belastung der ölgeschmierten Lagermittel 12 und damit einen möglichen Ausfall dieser Lagermittel 12 zu verhindern, weisen das Lagergehäuse 6 und das Turbinengehäuse 4 Flanschorgane 14, 16 auf, die mit einem Abstand D voneinander angeordnet sind und im vorliegenden Fall durch ein Spannband 18 miteinander verbunden sind. Des Weiteren weist das Turbinengehäuse 4 und das Lagergehäuse 6 Klemmflächen 20, 22 auf, die im vorliegenden Fall durch die Spannkraft des Spannbandes 18 einen umlaufenden Schenkel 24 eines Hitzeschildes 26 einklemmen. Der Luftspalt zwischen den Flanschorganen 14, 16 verläuft umlaufend und ist über das nicht luftdicht abschließende Spannband mit der Atmosphäre verbunden, wodurch die Luft zirkulieren kann und den Wärmeübergang zwischen dem Lagergehäuse 6 und dem Turbinengehäuse 4 weiter reduziert. Um ein Verdrehen des Turbinengehäuses 4 gegenüber dem Lagergehäuse 6 insbesondere bei der Montage zu vermeiden, sind Stiftorgane 28 vorgesehen. Der Hitzeschild 26 wirkt im vorliegenden Fall mit seinem umlaufenden Schenkel 24 als Abdichtmittel zwischen Turbinengehäuse 4 und Lagergehäuse 6. Des Weiteren weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Schenkel 24 des Hitzeschildes 26 eine wärmeisolierende Beschichtung auf.
Des Weiteren weist das Lagergehäuse 6 eine Zentrierfläche 30 auf, die in Rundlauf und Durchmesser derart fein toleriert ist, dass sie bei der Montage des Turbinengehäuses 4 mit dem Lagergehäuse 6 die korrekte Lage der Bauteile zueinander sicherstellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Klemmfläche 22 und die Zentrierfläche 30 des Lagergehäuses als Lagergehäuseansatz 32 ausgebildet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004025049 A1 [0002, 0002]

Claims

Abgasturbolader (2) mit einem Turbinengehäuse (4), einem Verdichtergehäuse und einem Lagergehäuse (6), in dem eine Welle (8) drehbar gelagert ist, wobei an einem ersten Ende der Welle (8) ein im Turbinengehäuse (4) drehbares Turbinenrad (10) und an einem zweiten Ende der Welle (8) ein im Verdichtergehäuse drehbares Verdichterrad angeordnet sind, wobei das Lagergehäuse (6) mit dem Turbinengehäuse (4) und dem Verdichtergehäuse mittels Befestigungsmitteln (18) verbunden ist dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (6) und das Turbinengehäuse (4) Flanschorgane (14, 16) aufweist, die mit einem Abstand D voneinander angeordnet sind und durch ein Spannorgan miteinander verbunden sind, wobei das Lagergehäuse (6) und das Turbinengehäuse (4) des Weiteren Klemmflächen (22, 20) vorsehen.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Klemmflächen (20, 22) ein Hitzeschild (26) eingepresst ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schenkel (24) des Hitzeschildes (26), der zwischen den Klemmflächen (22, 20) eingeklemmt ist, eine wärmeisolierende Beschichtung aufweist.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmfläche (22) des Lagergehäuses (6) aus mehreren Klemmteilflächen aufgebaut ist.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannorgan (18) ein Spannband ist.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschorgane (14, 16) mittels Stiftorgane (28) gegen ein Verdrehen gesichert sind.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (6) eine Zentrierfläche (30) aufweist.
Abgasturbolader nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierfläche (30) und die Klemmfläche (22) als Lagergehäuseansatz (32) ausgebildet sind.