DE4012361A1 - Oeldichtungsvorrichtung fuer einen turbolader - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Öldichtungsvorrichtung für einen Turbolader und insbesondere auf ein Abdichtungs­ system auf der Turbinenseite eines Turboladers.

Eine herkömmliche Öldichtungsvorrichtung für einen Turbolader, worauf sich die vorliegende Erfindung bezieht, ist in der JP-GM-Veröffentlichung Nr. 41-1 841, veröffentlicht am 10. Februar 1966, offenbart und in der hier beigefügten Fig. 6 gezeigt. Hiernach wird die Welle 101 des Turboladers 100 dreh­ bar von einem Lagergehäuse 102 über Lager 103 sowie 104 und eine Platte 105 abgestützt. Die Lager 103 und 104 werden durch Öl geschmiert, das über einen Kanal 107 zugeführt wird, und dieses Öl wird zu einer (nicht dargestellten) Ölwanne über eine Ablauföffnung 113 abgeführt. Die Platte 105 hat ein ringförmiges Kranzstück 105 a. Eine rund um die Welle 101 herum angeordnete Buchse 114 weist einen Gewinde- oder Schraubengang 114 a auf, dessen Drehrichtung entgegen der Dreh­ richtung der Welle 101 ausgebildet ist. Um den Schraubengang 114 a herum ist eine Platte 115 angeordnet.

Ein Kompressorrotor oder -rad 106 ist am einen Ende der Welle 101, ein (nicht dargestelltes) Turbinenrad am Ende der Welle 101 fest angebracht. Durch Schrauben 109 und 110 ist ein Ro­ torgehäuse 108 am Lagergehäuse 102 befestigt. Das Rotorgehäu­ se 108 ist mit einem Einlaß 111 und einem Auslaß 112 versehen.

Bei dem vorstehend beschriebenen Öldichtungssystem wird dem Turbinenrad Abgas zugeführt, so daß die Welle 101 und damit auch das Kompressorrad 106 gedreht werden, wodurch die Luft vom Einlaß 111 zum Auslaß 112 gefördert wird.

Durch den hinter dem Kompressorrad 106 erzeugten Unterdruck tritt Öl, das die Lager 103 und 104 schmiert, zum Auslaß 112 hin aus. Da der Auslaß 112 mit einem Ansaugkrümmer eines (nicht dargestellten) Motors verbunden ist, ist es notwen­ dig, eine Ölleckage oder einen Öldurchtritt zu verhindern.

Bei dem beschriebenen Öldichtungssystem wird Öl vom ringförmi­ gen Kranzstück 105 a abgeschleudert und durch den Schraubengang 114 a sowie die Platte 115 zur Platte 105 hin geführt, wodurch die Ölleckage verhindert wird.

Dieses Öldichtungssystem ist jedoch in seinem Aufbau ziem­ lich kompliziert und erfordert viele Fertigungsschritte, was hohe Kosten verursacht.

Es ist demzufolge die Aufgabe der Erfindung, eine Öldichtungs­ vorrichtung zu schaffen, die einen Öldurchtritt bei einem Turbolader zu mit diesem verbundenen Bauteilen hin unterbin­ det.

Diese Aufgabe wie auch weitere Ziele der Erfindung werden gelöst bzw. erreicht, indem eine Öldichtungsvorrichtung für einen Turbolader mit einem Gehäuse, mit einer in dem Gehäuse mittels einer Lagereinheit gelagerten Welle, mit einem am einen Ende der Welle befestigten Turbinenrad, mit einem am anderen Ende der Welle befestigten Kompressorrad und mit einem in dem Gehäuse ausgebildeten Ölkanal zur Zufuhr von Schmieröl zwischen die Welle sowie die Lagereinheit geschaf­ fen wird, die gekennzeichnet ist durch eine Öldichtungsein­ richtung, welche eine in dem Gehäuse ausgestaltete Ausnehmung, einen in dem Gehäuse ausgebildeten Ablauf, eine an der Welle ausgestaltete ringförmige Einsenkung, eine an der Welle ausge­ bildete Kehle und einen zwischen dem Gehäuse sowie der Kehle angeordneten Dichtungsring umfaßt.

Weitere Merkmale wie auch die Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Be­ schreibung von bevorzugten Ausführungsformen des Erfindungs­ gegenstandes deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Öldichtungsvorrichtung für einen Turbolader gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt des Bereichs einer Öldichtungsvorrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist, wobei jedoch ein Ölkanal weggelassen wurde,

Fig. 3 eine zu Fig. 2 gleichartige Darstellung einer ersten Abwandlung einer erfindungsgemäßen Öldichtungsvorrich­ tung;

Fig. 4 und 5 zu Fig. 2 gleichartige Darstellungen einer zweiten und dritten abgewandelten Öldichtungsvorrichtung;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein herkömmliches Öldichtungs­ system für einen Turbolader, auf das eingangs be­ reits eingegangen wurde.

Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Turbolader 10 für einen (nicht darge­ stellten) Motor ein Turbinenteil 11, ein Kompressorteil 12, eine Lagereinheit 13 und eine Öldichtungseinrichtung 14.

In der Lagereinheit 13 wird eine Welle 15 von einem Lagerge­ häuse 16 über Radiallager 17, die durch Schnappringe 17 a fest­ gehalten werden, drehbar abgestützt. Das Lagergehäuse 16 ist mit Ölkanälen 18, 19 und 20 versehen, durch die den Radial­ lagern 17 Öl für eine Schmierung zwischen der Welle 15 und den Radiallagern 17 zugeführt wird.

Ein Turbinengehäuse 21 ist an der einen Stirnseite des Lager­ gehäuses 16 über einen Wärmeisolator 60 mit Hilfe eines Befe­ stigungselements 25 gehalten und weist einen Abgaseinlaß 22 sowie einen Abgasauslaß 23 auf. Ein Turbinenrotor oder -rad 24 ist am einen Ende der Welle 15 befestigt.

An der anderen Stirnseite des Lagergehäuses 16 ist durch einen Schnappring 27 ein Kompressorgehäuse 26 befestigt, das einen Lufteinlaß 29 und einen Luftauslaß 30 hat. Mit Hilfe einer Schraube 28 ist am Kompressorgehäuse 26 ein Diffusor 33 fest angebracht. Ein Kompressorrotor oder -rad 31 ist durch eine Mutter 32 am anderen Ende der Welle 15 befestigt.

Zwischen der linken Stirnfläche der Radialager 17 und der rechten Stirnfläche des Kompressorgehäuses 26 befindet sich eine kompressorseitige Öldichtung 34. Rund um die Welle 15 herum sind Druck- oder Schubmuffen 35 sowie 36 angeordnet. Die Druckmuffe 36 wird durch ein Drucklager 37, welches durch vom Ölkanal 18 zugeführtes Öl geschmiert wird, gestützt. Ein Außenumfangsabschnitt einer Dichtungsplatte 38 ist an einer Dichtungsscheibe 39 befestigt. Das Drucklager 37 und die Dichtungsscheibe 39 sind am Lagergehäuse 16 durch einen Sprengring 40 festgehalten. Zwischen dem Außenumfangsabschnitt der Dichtungsscheibe 39 und dem Lagergehäuse 16 befindet sich ein Dichtungsring 41. Zwischen dem Außenumfangsabschnitt der Druckmuffe 35 und dem Innenumfangsabschnitt der Dichtungsplat­ te 38 bzw. zwischen dem Außenumfangsabschnitt der Druckmuffe 35 und dem Innenumfangsabschnitt der Dichtungsscheibe 39 ist jeweils ein geringer Zwischenraum vorhanden.

Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, sind bei der Öldichtungsein­ richtung 14 im Lagergehäuse 16 eine Aussparung oder Ausneh­ mung 42 und ein Ablauf 43 ausgebildet. Zwischen einer Kehle 46 der Welle 15 und dem Lagergehäuse 16 liegt ein Dichtungs­ ring 44. Am Außenumfangsabschnitt der Welle 15 ist von der Kehle 46 bis zu einer ringförmigen Einsenkung 47 ein Schrau­ bengang 45 ausgebildet, dessen Drehrichtung entgegen der Dreh­ richtung der Welle 15 verläuft.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vor­ richtung erläutert.

Wenn der Motor gestartet wird, so versetzt das Abgas des Mo­ tors das Turbinenrad 24 in eine Umdrehung mit hoher Drehzahl, so daß das Kompressorrad 31 zusammen mit der Welle 15 gedreht und dadurch Ansaugluft dem Motor zugeführt wird.

Eine (nicht dargestellte) Ölpumpe des Motors führt über die Ölkanäle 18, 19 und 20 zwangsweise Schmieröl den Radiallagern 17 zu. Bei der erfindungsgemäßen Öldichtungseinrichtung 14 wird hinter dem Turbinenrad 24 auf Grund des durch dessen Drehung dort erzeugten Unterdrucks Öl angesaugt. Dieses Öl wird jedoch durch den Schraubengang 45 zur ringförmigen Ein­ senkung 47 gemäß der Pfeilrichtung Fb (s. Fig. 2) zurückge­ führt und durch die Wirkung der ringförmigen Einsenkung 47 in Richtung des Pfeils Fa weggeschleudert. Dadurch wird das Öl einer (nicht dargestellten) Ölwanne des Motors über den Ablauf 43 zugeführt und gelangt nicht hinter das Turbinenrad 24 als Lecköl.

Die beschriebene Ausführungsform gemäß der Erfindung bietet eine Reihe von Vorteilen, die u.a. darin zu sehen sind, daß Öl nicht hinter das Turbinenrad 24 gelangt und insofern nicht mit dem Abgas vermischt wird, daß der Ölverbrauch vermindert wird und daß durch in das Abgas gemischtes Öl kein weißer Rauch erzeugt wird.

Die Fig. 3 zeigt eine erste Abwandlung eines Öldichtungssy­ stems gemäß der Erfindung, wobei lediglich die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform von Fig. 1 und 2 im folgenden erläutert werden.

In der Ausnehmung 42 einer Öldichtungseinrichtung 52 ist rund um den Schraubengang 45 ein ringförmiger Kragen 48 ausgebildet. An der Welle 15 ist eine ringförmige Einsenkung oder Vertie­ fung 49 ausgestaltet, die mit einer Kegelfläche 50 und einer vertikalen Fläche 51 versehen ist.

Die Arbeitsweise dieser ersten abgewandelten Ausführungsform ist im wesentlichen zu derjenigen, die unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben wurde, gleichartig, jedoch wird Öl zu der ringförmigen Einsenkung 49 durch den Schraubengang 45 in der Pfeilrichtung Fd (s. Fig. 3) zurückgeführt und durch die ringförmige Einsenkung 49 in Richtung des Pfeils Fc weggeschleudert. Das Öl fließt dann auf den Außenumfangs­ abschnitt des ringförmigen Kragens 48 und wird über den Ab­ lauf 43 zur Ölwanne des Motors hin abgeleitet, so daß es nicht hinter das Turbinenrad 24 lecken kann.

Die für die erste Ausführungsform geltend gemachten zahlrei­ chen Vorteile werden auch bei der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 3 erreicht.

Eine weiter abgewandelte Ausführungsform eines Öldichtungs­ systems gemäß der Erfindung ist in Fig. 4 gezeigt. Im folgenden werden lediglich die Unterschiede zur Ausführungsform von Fig. 1 und 2 erläutert.

Bei der Öldichtungseinrichtung 53 ist an der Welle 15 ein im wesentlichen zylindrischer Abschnitt 54 ausgebildet, des­ sen Außendurchmesser geringer als der Außendurchmesser des Radiallagers 17 und größer als der Innendurchmesser des Ra­ diallagers 17 ist. Eine ringförmige Einsenkung 55 in der Wel­ le 15 weist eine Kegelfläche 56 und eine vertikale Fläche 57 auf.

Bei dieser Öldichtungseinrichtung fließt Öl, das das Radial­ lager 17 schmiert, gemäß den Pfeilrichtungen Fe und Ff, die in Fig. 4 angegeben sind, so daß sich die Strömungs- oder Fließkräfte Fe und Ff gegeneinander aufheben, wodurch das Öl zum Ablauf 43 fließt. Öl, das auf die ringförmige Einsen­ kung 55 gelangt, wird durch die Wirkung der ringförmigen Vertiefung 49 in der Pfeilrichtung Fg (s. Fig. 4) weggeschleu­ dert und vom Ablauf 43 der Ölwanne des Motors zugeführt, so daß eine Leckage hinter das Turbinenrad 24 nicht auftritt.

Durch diese dritte Ausführungsform werden die bei der zweiten Ausführungsform erzielten Vorteile ebenfalls erlangt.

Eine dritte Abwandlung des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Öl­ dichtungssystems ist in Fig. 5 dargestellt.

Hierbei ist in der Öldichtungseinrichtung 58 ein Vorsprung 59 am Lagergehäuse 16 rund um den zylindrischen Abschnitt 54 der Welle 15 ausgebildet. Ein unteres (nicht dargestell­ tes) Ende des Vorsprungs 59 ist nahe dem unteren Ende des Radiallagers 17 angeordnet.

Die Arbeitsweise dieser dritten Ausführungsform entspricht im wesentlichen derjenigen der Ausführungsform von Fig. 4, so daß lediglich die Unterschiede zur zweiten Ausführungsform herauszustellen sind, d.h. bei der Öldichtungseinrichtung 58 fließt Öl in Richtung der Pfeile Fe sowie Ff, wobei sich die Strömungs- oder Fließkräfte von Fe und Ff gegeneinander aufheben, so daß das Öl vom Innenumfang des Vorsprung 59 zum Ablauf 43 hin fließt. Insofern werden die der dritten Ausfüh­ rungsform eigenen Vorteile auch bei der Ausführungsform nach Fig. 5 erzielt.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsformen erläutert. Es ist jedoch klar, daß bei Kenntnis der durch die Erfindung vermittelten Lehre Abwandlun­ gen an den beschriebenen Ausführungsformen möglich sind, die jedoch als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind.

Claims (7)

1. Öldichtungsvorrichtung für einen Turbolader mit einem Gehäuse (16), mit einer in dem Gehäuse mittels einer La­ gereinheit (13) gelagerten Welle (15), mit einem am einen Ende der Welle befestigten Turbinenrad (24), mit einem am anderen Ende der Welle (15) befestigten Kompressorrad (31) und mit einem in dem Gehäuse (16) ausgebildeten Öl­ kanal (18, 19, 20) zur Zufuhr von Schmieröl zwischen die Welle sowie die Lagereinheit, gekennzeichnet durch eine Öldichtungseinrichtung (14, 52, 53, 58), die eine in dem Gehäuse (16) ausgestaltete Ausnehmung (42), einen in dem Gehäuse ausgebildeten Ablauf (43), eine an der Welle (15) ausgestaltete ringförmige Einsenkung (47, 49, 55), eine an der Welle (15) ausgebildete Kehle (46) und einen zwischen dem Gehäuse (16) sowie der Kehle (46) angeordne­ ten Dichtungsring (44) umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang der Welle (15) von der Kehle (46) bis zur ringförmigen Einsenkung (47, 49) ein Schraubengang (45) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Einsenkung (49) eine Kegelfläche (50) sowie eine vertikale Fläche (51) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Aussparung (42) rund um den Schraubengang (45) ein ringförmiger Kragen (48) ausgebil­ det ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Welle (15) ein Abschnitt (54) ausgebildet ist, dessen Außendurchmesser geringer als der Außendurchmes­ ser eines benachbarten Lagers (17) und größer als der In­ nendurchmesser dieses Lagers ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse (16) um den Abschnitt (54) an der Welle (15) herum ein Vorsprung (59) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Einsenkung (55) eine Kegelfläche (56) sowie eine vertikale Fläche (57) aufweist.