DE19925773A1

DE19925773A1 - Abgasturbolader mit einem Notöltank

Info

Publication number: DE19925773A1
Application number: DE19925773A
Authority: DE
Inventors: Josef Baettig; Matthias Koehler
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Switzerland; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: Accelleron Industries AG
Priority date: 1999-06-05
Filing date: 1999-06-05
Publication date: 2000-12-07
Anticipated expiration: 2019-06-06
Also published as: JP2001003759A; CN1158449C; KR100641619B1; CN1276468A; DE19925773B4; JP4382968B2; KR20010007142A

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, einen im Lagergehäuse eines Abgasturboladers angeordneten Notöltank mit einer verbesserten Schmierölzufuhr zu schaffen. Dazu ist in der Entlüftungsleitung (19), zusätzlich zu der Drosselbohrung (20), ein ebenfalls in den Notöltank (7) mündendes Rückschlagventil (23) angeordnet.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Notöltank für Abgasturbolader, gemäss dem Ober begriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Die Schmierstellen eines Abgasturboladers werden zumeist mit dem Schmieröl der mit diesem verbundenen Brennkraftmaschine versorgt. Um beim Ausfall der Schmierölversorgung der Brennkraftmaschine eine Havarie des Abgasturboladers zu verhindern, muss der zunächst mit hoher Drehzahl weiterlaufende Abgasturbo lader noch für eine bestimmte Zeit mit Schmieröl versorgt werden. Dazu ist am oder im Gehäuse des Abgasturboladers ein Notöltank vorgesehen, welcher ent weder im Hauptstrom oder im Nebenstrom, d. h. in Reihe oder parallel zu den Schmierstellen des Abgasturboladers angeordnet ist.

Aus der Firmenschrift MET 83SD Turbocharger Overhaul Procedure, Januar 1996 von Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., S. 4, ist ein solcher Abgasturbolader mit ei nem im Lagergehäuse angeordneten Notöltank bekannt. Der Notöltank liegt im Hauptstrom und wird über eine Rückschlagklappe sowie eine am Notöltank ange schlossene Zuführleitung mit Öl versorgt. Zudem wird der Notöltank mittels einer Entlüftungsleitung belüftet bzw. entlüftet, welche an ihrem einen, in den Notöltank eingreifen Ende eine Drosselbohrung aufweist und mit ihrem anderen Ende in ei nen Freiraum des Lagergehäuses mündet.

Aufgrund der Anordnung der Rückschlagklappe im Hauptstrom des Schmieröls tritt in der Zuführleitung ein gewisser Druckverlust ein. Dadurch muss die Ölzufuhr entweder grösser dimensioniert werden, als dies eigentlich nötig ist oder die Lager des Abgasturboladers können nicht optimal mit Schmieröl versorgt werden.

Zudem birgt die Anordnung eines solchen Stellelementes im Hauptstrom des Schmieröls latent die Gefahr einer Behinderung der Ölzufuhr bei einer eventuell auftretenden Störung in der Funktion dieses Stellelementes.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung versucht alle diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zu grunde, einen im Lagergehäuse eines Abgasturboladers angeordneten Notöltank mit einer verbesserten Schmierölzufuhr zu schaffen.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass bei einer Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, zusätzlich zu der Drosselbohrung ein ebenfalls in den Notöltank mündendes Rückschlagventil in der Entlüftungsleitung angeord net ist.

Beim Ausfall der über die Zuführleitung erfolgenden Schmierölversorgung wird die sich in der Zuführleitung zurückziehende Ölsäule über die in der Entlüftungsleitung angeordnete Drosselbohrung und über das erfindungsgemäss ebenfalls in der Entlüftungsleitung befindliche Rückschlagventil belüftet. Damit entfällt die Notwen digkeit der Anordnung eines Rückschlagventils in der Zuführleitung, d. h. im Haupt strom. Aufgrund dessen ist bei der Schmierölversorgung ein geringerer Druck verlust zu verzeichnen. Letztlich kann dadurch eine verbesserte Schmierölzufuhr erreicht werden. Zudem kann die Schmierölversorgung durch den Wegfall des Rückschlagventils in der Zuführleitung sicherer und kostengünstiger realisiert wer den.

Besonders vorteilhaft ist das Rückschlagventil im obersten Bereich der Entlüf tungsleitung angeordnet. Auf diese Weise kann eine einfache Kombination der Drosselbohrung und des Rückschlagventils in einem einzigen Bauteil realisiert werden, wodurch geringere Herstellungskosten entstehen.

Schliesslich wird mit Vorteil der Schmierölbehälter einer mit dem Abgasturbolader verbundenen Brennkraftmaschine als ausserhalb des Abgasturboladers angeord netes Schmierölreservoir verwendet.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines mit einer Brennkraftmaschine verbundenen Abgasturboladers dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines mit einer Brennkraftmaschine ver bundenen Abgasturboladers des Standes der Technik;

Fig. 2 eine Darstellung des Abgasturboladers gemäss der Fig. 1, unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine;

Fig. 3 eine Darstellung gemäss der Fig. 2, jedoch während des Normal betriebs des Abgasturboladers;

Fig. 4 eine Darstellung gemäss der Fig. 2, jedoch während des Notölbetriebs des Abgasturboladers.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind beispielsweise die Verdichterseite und die Turbinenseite des Abgasturboladers. Die Strömungsrichtung des Arbeitsmittels ist mit Pfeilen be zeichnet.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Der Abgasturbolader 1 besteht hauptsächlich aus einem von einer gemeinsamen Welle 2 getragenen, nicht dargestellten Verdichter und einer ebenfalls nicht darge stellten Turbine, welche jeweils in einem Gehäuse angeordnet sind. Horizontal durch die Welle 2 verläuft eine Wellenachse 3. Bei der Lagerung der Welle 2 han delt es sich um eine sogenannte Innenlagerung, d. h. im Bereich zwischen dem Verdichter und der Turbine ist die Welle 2 auf entsprechenden Lagern 4 abge stützt. Der zwischen dem Verdichter und der Turbine angeordnete, die Lager 4 tra gende Bereich der Welle 2 ist von einem Lagergehäuse 5 umgeben, welches so wohl mit dem Verdichtergehäuse als auch mit dem Turbinengehäuse verbunden ist.

Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen mit einer Brennkraftmaschine 6 verbundenen Abgasturbolader 1 des Standes der Technik, wobei das Grössen verhältnis der beiden Maschinen nicht der Realität entspricht. Im Inneren des La gergehäuses 5, in dessen oberen Bereich, ist ein Notöltank 7 angeordnet. Der Notöltank 7 ist über eine Ölzuführung 8 und eine mit dieser verbundenen Zuführ leitung 9 an einem als Ölwanne ausgebildeten Schmierölreservoir 10 der Brenn kraftmaschine 6 angeschlossen. Dabei ist die Verbindung der Ölzuführung 8 mit der Zuführleitung 9 über einen Flansch 11 und mit dem Notöltank 7 über einen Tankdeckel 12 realisiert. In der Zuführleitung 9 ist eine Förderpumpe 13 und in der Ölzuführung 8 ein als Rückschlagklappe ausgebildetes Verschlusselement 14 an geordnet. Zwischen den Lagern 4 und dem Notöltank 7 sind Versorgungskanäle 15 ausgebildet. Zudem ist im untersten Teil des Lagergehäuses 5, beidseitig der Welle 2 jeweils ein Ölrücklauf 16, 16' angeordnet. Jedoch ist lediglich ein Ölrück lauf 16 über eine Rücklaufleitung 17 mit dem Schmierölreservoir 10 der Brenn kraftmaschine 6 verbunden. Der zweite Ölrücklauf 16' ist mittels eines Deckels 18 verschlossen. Im Lagergehäuse 5 ist eine Entlüftungsleitung 19 angeordnet, wel che an ihrem einen, in den Notöltank 7 eingreifen Ende eine Drosselbohrung 20 aufweist und mit Ihrem anderen Ende in einen Freiraum 21 des Lagergehäuses 5 mündet.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 6 gelangen deren heisse Abgase in die Tur bine und treiben diese an. Die Turbine sorgt ihrerseits für den Antrieb des mit ihr über die Welle 2 verbundenen Verdichters. Im Verdichter komprimierte Luft ge langt über nicht dargestellte Zuführleitungen zur Brennkraftmaschine 6 und wird dort zur Aufladung, d. h. zu deren Leistungssteigerung eingesetzt. Während dieses Vorganges erreicht die Welle 2 und mit ihr die gesamte Rotorbaugruppe eine sehr hohe Umfangsgeschwindigkeit. Um die damit verbundene Reibung weitgehend zu minimieren, wird die Welle 2 während dieses Vorganges ständig mit Schmieröl 22 versorgt. Dazu wird das Schmieröl 22 mittels der Förderpumpe 13 aus dem Schmierölreservoir 10 der Brennkraftmaschine 6 in den Notöltank 7 und von dort aus, über die Versorgungskanäle 15, zu den Lagern 4 transportiert, wobei der Not öltank 7 im Hauptstrom liegt und daher ständig unter Druck steht. Ausgehend von den Lagern 4 gelangt das Schmieröl 22 anschliessend über den Ölrücklauf 16 und die Rücklaufleitung 17 zurück in das Schmierölreservoir 10 der Brennkraftmaschi ne 6.

Kommt es zu einem Ausfall der Schmierölversorgung der Brennkraftmaschine 6, sinkt das Ölniveau im Notöltank 7. In diesem Fall wird der freigewordene Raum des Notöltanks 7 über die Entlüftungsleitung 19 und die Drosselbohrung 20 mit Luft aus dem Lagergehäuse 5 gefüllt, während die Ölzuführung 8 mittels des Ver schlusselements 14 gegen ein Zurücklaufen des Schmieröls 22 gesichert wird. Die Versorgung der Lagerstellen des Abgasturboladers 1 ist damit noch so lange ge währleistet, bis das im Notöltank 7 befindliche Schmieröl 22 aufgebraucht ist. In dieser Zeit kann entweder der Abgasturbolader 1 abgestellt oder die normale Schmierölversorgung wieder aufgenommen werden. Eine Havarie des Abgas turboladers 1 wegen fehlenden Schmieröls 22 ist jedoch ausgeschlossen.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Entlüftungsleitung 19, aus ser der Drosselbohrung 20, ein ebenfalls in den Notöltank 7 mündendes Rück schlagventil 23 angeordnet (Fig. 2). Wie beim beschriebenen Stand der Technik wird das Schmieröl 22 beim Start der Brennkraftmaschine durch die Zuführleitung 9 sowie die Ölzuführung 8 zum Abgasturbolader 1 gefördert und somit der Notöl tank 7 befüllt. Dabei werden die Lager 4 des Abgasturboladers 1 über die Versor gungskanäle 15 geschmiert. Die Entlüftung des Notöltanks 7 erfolgt mittels der Drosselbohrung 20 in den Freiraum 21 des Lagergehäuses 5.

Beim Normalbetrieb von Brennkraftmaschine und Abgasturbolader 1 wird der Not öltank 7 vom Schmieröl 22 durchströmt, so dass die Lager 4 ausreichend versorgt sind. Das überschüssige Schmieröl 22 wird über die Drosselbohrung 20 abgeführt und dann - gemeinsam mit dem durch die Lager 4 geströmten Schmieröl 22 - über den Ölrücklauf 16 sowie die Rücklaufleitung 17 zum Schmierölreservoir 10 der Brennkraftmaschine 6 rezirkuliert (Fig. 3). Aufgrund des in diesem Betriebszustand geschlossenen Rückschlagventils 23 wird die Bypassmenge des Schmieröls 22 nicht erhöht.

Im Notbetrieb wird der Notöltank 7 entleert, wobei die Lager 4 weiterhin versorgt sind. Dabei werden der Notöltank 7 und das Volumen der sich in der Ölzuführung 8 zurückziehenden Ölsäule sowohl über die Drosselbohrung 20 als auch über das Rückschlagventil 23 mit Luft aus dem Lagergehäuse 5 belüftet (Fig. 4). Dabei kann ein Zurückfliessen von Schmieröl 22 in die Ölzuführung 8 vor allem deshalb verhindert werden, weil diese im obersten Bereich des Notöltanks 7 angreift. Bei weiterhin gewährleisteter Funktion kann dadurch das beim beschriebenen Stand der Technik in der Ölzuführung 8 angeordnete Verschlusselement 14 eingespart werden.

Bezugszeichenliste

1

Abgasturbolader

2

Welle

3

Achse

4

Lager

5

Lagergehäuse

6

Brennkraftmaschine

7

Notöltank

8

Ölzuführung

9

Zuführleitung

10

Schmierölreservoir

11

Flansch

12

Tankdeckel

13

Förderpumpe

14

Verschlusselement, Rückschlagklappe

15

Versorgungskanal

16

Ölrücklauf

17

Rücklaufleitung

18

Deckel

19

Entlüftungsleitung

20

Drosselbohrung

21

Freiraum

22

Schmieröl

23

Rückschlagventil

16

' Ölrücklauf

Claims

1. Abgasturbolader mit einem Notöltank, welcher in einem Lagergehäuse (5) des Abgasturboladers (1), oberhalb einer Wellenachse (3) des Abgasturbo laders (1) angeordnet und über eine Zuführleitung (9) an einem ausserhalb des Abgasturboladers (1) befindlichen Schmierölreservoir (10) angeschlos sen ist, wobei eine mit dem Lagergehäuse (5) verbundene Entlüftungs leitung (19) mittels einer Drosselbohrung (20) in den Notöltank (7) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass in der Entlüftungsleitung (19) ein ebenfalls in den Notöltank (7) mündendes Rückschlagventil (23) angeordnet ist.

2. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (23) im obersten Bereich der Entlüftungsleitung (19) ange ordnet ist.

3. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als ausserhalb des Abgasturboladers (1) angeordnetes Schmierölreservoir (9) die Ölwanne einer mit dem Abgasturbolader (1) verbundenen Brenn kraftmaschine (6) ausgebildet ist.