Abgasturboverdichter für Brennkraftmaschinen Es ist bekannt, zur Aufladung
von Brennkraftmaschinen, insbesondere größerer Leistung, durch Abgasturbinen angetriebene
Axialverdichter zu verwenden, da sich Axialverdichter besonders für die Verdichtung
großer Luftmengen eignen und sich außerdem durch einen sehr günstigen Wirkungsgrad
auszeichnen. Da jedoch die von einem Axialverdichter geförderte Druckhöhe kleiner
ist als die eines Radialverdichters, braucht man zur Erzielung eines bestimmten
Druckverhältnisses einen mehrstufigen Verdichter. Mit Rücksicht auf den Platzbedarf
ist jedoch eine zu hohe Stufenzahl des Verdichters nicht erwünscht, so daß man die
Umfangsgeschwindigkeit und damit die Drehzahl entsprechend hoch wählen müßte, um
zu tragbaren Abmessungen des Verdichters zu gelangen. Man hat jedoch bei der Drehzahlerhöhung
in der Regel keine freie Hand mehr. Bei Brennkraftmaschinen ist das Luftgewicht
gleich dem Gasgewicht, wenn man von der verhältnismäßig kleinen Brennstoffmenge
absieht. Infolge der sehr unterschiedlichen Temperatur der Luft und der Abgase ist
jedoch das Volumen der Abgase etwa zwei- bis dreimal so groß wie das der Luft. Da
man mit dem Verhältnis von Fußkreisdurchmesser zu Schaufellänge unter einen bestimmten
Wert aus Festigkeitsrücksichten nicht heruntergehen kann, bekommt man einen verhältnismäßig
großen Läuferdurchmesser, der das Fahren von Drehzahlen, die für den Axialverdichter
zulässig oder erwünscht sind, unmöglich macht.
Es ist .bekannt,
die Abgasturboverdichter bei Brennkraftmaschinen an deren Stirnfläche über dem Schwungrad
bzw. der Kupplung anzuordnen, da dieser. Platz frei ist und eine Grundflächenvergrößerung
auf diese Weise nicht entsteht: Ein durch eine Abgasturbine angetriebener Axialverdichter
läßt sich aber wegen seiner größeren axialen Ausdehnung an dieser Stelle nicht unterbringen.
Die Anordnung seitlich am Motor scheitert aber an dem großen Durchmesser der Abgasturbine,
der eine sehr große Gesamtbreite der Brennkraftmaschine, die insbesondere bei Schiffsbetrieben
nicht zulässig ist, bedingt, da z. B. bei fast allen Schiffsanlagen an der Auspuffseite
nur sehr wenig Platz vorhanden ist.Exhaust gas turbo compressors for internal combustion engines It is known for supercharging
of internal combustion engines, in particular larger power, driven by exhaust gas turbines
Axial compressors to be used as axial compressors are particularly suitable for compression
large amounts of air and are also very efficient
distinguish. Since, however, the pressure head conveyed by an axial compressor is smaller
is than that of a centrifugal compressor, one needs to achieve a certain
Pressure ratio a multi-stage compressor. With regard to the space requirements
however, too high a number of stages of the compressor is not desirable, so that the
Circumferential speed and thus the speed would have to choose accordingly high in order to
to get to the portable dimensions of the compressor. However, you have to increase the speed
usually no longer a free hand. In internal combustion engines, the air weight is
equal to the weight of the gas, considering the relatively small amount of fuel
disregards. As a result of the very different temperature of the air and the exhaust gases
however, the volume of the exhaust gases is about two to three times that of the air. There
one with the ratio of root diameter to blade length under a certain
Value cannot go down for reasons of strength, you get a proportionate one
large rotor diameter that drives the speeds required for the axial compressor
are permitted or desired makes impossible.
It is known,
the exhaust gas turbo compressors in internal combustion engines at their end face above the flywheel
or the coupling to be arranged, as this. Space is free and an increase in the base area
this does not result in: An axial compressor driven by an exhaust gas turbine
but cannot be accommodated at this point because of its greater axial extent.
The arrangement on the side of the engine fails due to the large diameter of the exhaust gas turbine,
which has a very large overall width of the internal combustion engine, especially in ship operations
is not permitted, conditionally, as z. B. in almost all ship systems on the exhaust side
very little space is available.
Diese Nachteile werden dadurch- vermieden, daß die Abgasturbine als
zweiflutige Turbine mit dem Axialverdichter gekuppelt wird. Durch die Doppelflutigkeit
kann der Turbinendurchmesser wesentlich verkleinert werden, so daß nunmehr der Anördnung
des Abgasturboverdichters an der Längsseite der Brennkräftmaschine nichts im Wege
steht. Außerdem kann infolge des kleineren Durchmessers des Turbinenrades die Drehzahl
bedeutend erhöht werden, so daß die für die Turbine und den Verdichter günstigsten
Drehzahlen praktisch auf gleicher Höhe liegen.These disadvantages are avoided in that the exhaust gas turbine as
double-flow turbine is coupled with the axial compressor. Because of the duplicity
the turbine diameter can be reduced significantly, so that now the arrangement
nothing in the way of the exhaust gas turbo compressor on the long side of the internal combustion engine
stands. In addition, due to the smaller diameter of the turbine wheel, the speed
can be increased significantly, so that the most favorable for the turbine and the compressor
Speeds are practically at the same level.
Da sich ein Abgasturbov erdichter, bestehend aus einer doppelflütigen
Axiälturbine und einem Axialverdichter, verhältnismäßig lang in axialer Richtung
baut, ergeben sich für die Befestigung des Abgasturboverdichters am Motor allerdings
einige-Schwierigkeiten dadurch, .daß man, den verschiedenen Wärmedehnungen bei der
größeren Länge des Abgasturboverdichters sorgfältig Rechnung tragen muß. Dies ist
bisher jedoch nicht beachtet worden. So ist z. B. bei einer bekannten Ausführung,
das gemeinsame trommelartige Gehäuse für Turbine und Verdichter, das etwa der Länge
der Brennkraftmaschine entspricht, , einfach auf -drei Konsolen gelagert. Dabei
sind wesentliche Fragen, wie genügende-Steifigkeit der Konsolen und'unterschiedliche
Wärmedehnung ganz außer Betracht geblieben. Eine praktische Verwendung dieses bekannten
Vorschlages kommt daher auch nicht in Frage.Since an exhaust gas turbine is being sealed, consisting of a double-flow
Axial turbine and an axial compressor, relatively long in the axial direction
builds, however, arise for the attachment of the exhaust gas turbo compressor to the engine
some difficulties because of the fact that the various thermal expansions in the
greater length of the exhaust gas turbo compressor must carefully take into account. This is
so far, however, has not been taken into account. So is z. B. in a known version,
the common drum-like housing for turbine and compressor, which is about the length
corresponds to the internal combustion engine, simply stored on three consoles. Included
are essential questions such as sufficient rigidity of the consoles and 'different
Thermal expansion was completely disregarded. A practical use of this well-known
The proposal is therefore out of the question.
Nach der Erfindung werden die Schwierigkeiten dadurch vermieden, daß
man den Abgastürboverdichter in einer an der Brennkraftmaschine befestigten Wanne
von halbkreisförmigem Querschnitt lagert. An den beiden Enden dieser Wanne sind
der Verdichter.-und das Turbinengehäuse gelagert, und zwar derart, daß an den Lagerstellen
ein halbkreisförmiger Bügel noch über das "Oberteil des Verdichter- bzw. Turbinengehäuses-herübergreift.
Diese Art der Befestigung des Abgasturboverdichters an der Brennkraftmaschine ist
außerordentlich einfach und sicher und ermöglicht einen mühelosen An- und Abbau.According to the invention, the difficulties are avoided in that
the exhaust gas door compressor in a tub attached to the internal combustion engine
of semicircular cross-section. At both ends of this tub are
the compressor housing and the turbine housing mounted in such a way that at the bearing points
a semicircular bracket extends over the "upper part of the compressor or turbine housing.
This type of attachment of the exhaust gas turbo compressor to the internal combustion engine is
extremely easy and safe and enables effortless attachment and removal.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Abgasturboverdichters
nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i die schematische Darstellung
des inneren Aufbaues der - Abgasturbine und des Verdichters; Abb. 2 eine Seitenansicht
des an der Brennkraftmaschine angebauten Abgasturboverdichters, Abb.3 eine Stirnansicht
auf die Brennkraftmaschine und den Verdichter und Abb. q. einen Schnitt durch das
Turbinengehäuse an der Befestigungsstelle in der Tragwanne in größerem Maßstab.In the drawing is an embodiment of an exhaust gas turbo compressor
Shown according to the invention, namely Fig. i shows the schematic representation
the internal structure of the exhaust gas turbine and the compressor; Fig. 2 is a side view
of the exhaust gas turbo compressor attached to the internal combustion engine, Fig. 3 is a front view
on the internal combustion engine and the compressor and Fig. q. a cut through that
Turbine housing at the attachment point in the support tub on a larger scale.
Die Abgasturbine i ist mit dem Axialverdichter 2 durch eine Kupplung
3 verbunden. Entsprechend der Doppelflutigkeit besitzt die Abgasturbine zwei Zuströmgehäuse
q. und 5. Die Brennkraftmaschine 21 weist vier Auspuffleitungen 6, 7, 8 und 9 auf.
Die beiden Auspuffleitungen 6 und 7 führen in das Zuströmgehäuse q. und die Auspuffleitung
8 und 9 in das Zuströmgehäuse 5. Abgasturbine i und Axialverdichter 2 sind in der
Wanne io gelagert. An den Lagerstellen greift der Bügel i i über den Axialverdichter
2 und der Bügel 12 über die Abgasturbine i hinüber. Der Verdichter :2 ist zwischen
Wanne io und Bügel i r fest eingespannt. Bei dem warmen Turbinengehäuse 14. ist
der radialen Wärmedehnung jedoch dadurchRechnung getragen, daß es in an sich bekannter
Weise mit radialen Bolzen 13 in der Wanne io und dem Bügel 12 gehalten ist (Abb.
¢). Diese Art der Befestigung kann natürlich auch beim Verdichter angewandt werden,
wenn der Verdichter selbst etwa durch heiße Gase stärker erwärmt wird. Infolge der
radialen Bolzen 13 in der Wanne io und dem Bügel 12 bleibt trotz Wärmedehnung des
Turbinengehäuses 14 die Mitte des Abgasturboverdichters immer in der gleichen Lage.
Das Kippmoment, der weit über den Bügel i2 hinausragenden Turbine i, wird durch
Gleitbacken 15 aufgenommen, die in einer entsprechenden Kulissenführung 16 gleiten
können. Außerdem ist hierdurch die axiale Dehnung des Turbinengehäuses gewährleistet.
Die Kulisse 16 ist mit einem Arm 17 an der Wanne io befestigt. Die Wanne kann auch
bis an das Zuströmgehäuse q. verlängert werden und die Turbine hier in einer ähnlichen
Art wie mit dem Bügel 12 gehalten werden. In diesem Fall müssen dann die radialen
Bolzen an dieser Stelle durch mindestens vier um 9o° versetzte axiale Keile ersetzt
werden.The exhaust gas turbine i is connected to the axial compressor 2 by a coupling
3 connected. Corresponding to the double-flow, the exhaust gas turbine has two inflow housings
q. and 5. The internal combustion engine 21 has four exhaust lines 6, 7, 8 and 9.
The two exhaust lines 6 and 7 lead into the inflow housing q. and the exhaust pipe
8 and 9 in the inflow housing 5. Exhaust turbine i and axial compressor 2 are in the
Well stored OK. At the bearing points, the bracket i i engages over the axial compressor
2 and the bracket 12 over the exhaust gas turbine i. The compressor: 2 is between
Tub io and bracket i r firmly clamped. When the turbine housing is warm, 14. is
However, the radial thermal expansion is taken into account by the fact that it is known per se
Way is held with radial bolts 13 in the tub io and the bracket 12 (Fig.
¢). This type of fastening can of course also be used for the compressor,
if the compressor itself is heated up by hot gases, for example. As a result of
radial bolt 13 in the tub io and the bracket 12 remains despite the thermal expansion of the
Turbine housing 14, the center of the exhaust gas turbo compressor always in the same position.
The overturning moment of the turbine i, which protrudes far beyond the bracket i2, is caused by
Sliding jaws 15 are added, which slide in a corresponding link guide 16
can. In addition, this ensures the axial expansion of the turbine housing.
The backdrop 16 is attached to the tub io with an arm 17. The tub can too
up to the inflow housing q. be extended and the turbine here in a similar one
Kind of how to be held with the bracket 12. In this case the radial
The bolts were replaced at this point by at least four axial wedges offset by 90 °
will.
Diese an sich bekannten Keile bewirken genau wie die radialen Bolzen,
daß die Mitte der Turbine durch Wärmedehnungen unbeeinflußt in der Mittellage verbleibt.
Es ist aber eine axiale Dehnung möglich. Bei dieser Anordnung fällt natürlich die
Abstützung mit Gleitbacken 15, Kulissenführung 16 und Arm 17 fort. Die Abgase werden
von dem Turbinengehäuse 14 durch die Leitung 18 abgeführt. Der Verdichter 2 saugt
die Luft bei i9 an und führt sie durch die Leitung 2o über einen nicht gezeichneten
Luftkühler der Brennkraftmaschine zu.These wedges, which are known per se, just like the radial bolts,
that the center of the turbine remains unaffected by thermal expansion in the central position.
However, axial expansion is possible. With this arrangement, of course, the
Support with sliding jaws 15, link guide 16 and arm 17 continued. The exhaust will be
discharged from the turbine housing 14 through the line 18. The compressor 2 sucks
the air at i9 and leads it through the line 2o via a not shown
Air cooler of the internal combustion engine too.