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EP1398463B1 - Leitgitter variabler Geometrie und Turbolader mit einem solchen Leitgitter - Google Patents

Leitgitter variabler Geometrie und Turbolader mit einem solchen Leitgitter Download PDF

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Publication number
EP1398463B1
EP1398463B1 EP02020412A EP02020412A EP1398463B1 EP 1398463 B1 EP1398463 B1 EP 1398463B1 EP 02020412 A EP02020412 A EP 02020412A EP 02020412 A EP02020412 A EP 02020412A EP 1398463 B1 EP1398463 B1 EP 1398463B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sleeve
guiding grid
vanes
turbine housing
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02020412A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1398463A1 (de
Inventor
Ralf Böning
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BorgWarner Inc
Original Assignee
BorgWarner Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BorgWarner Inc filed Critical BorgWarner Inc
Priority to DE50207509T priority Critical patent/DE50207509D1/de
Priority to EP02020412A priority patent/EP1398463B1/de
Priority to JP2003312620A priority patent/JP4755393B2/ja
Priority to US10/659,786 priority patent/US6916153B2/en
Publication of EP1398463A1 publication Critical patent/EP1398463A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1398463B1 publication Critical patent/EP1398463B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/165Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for radial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially parallel to the rotor centre line
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/40Application in turbochargers

Definitions

  • the present invention relates to a variable geometry baffle, in particular for a turbine housing with a central outlet, with a ring of vanes arranged around a central axis, each of which is pivotable about a pivot axis, a vane ring for supporting the vanes around the central one Axle and an adjusting ring which is pivotable relative to the blade bearing ring about the central axis and is connected to the blades for adjusting their angular position in each case about their pivot axes.
  • Connections of this latter type have come to be known in a variety of ways, and may be formed by beams around the central axis of levers attached to vanes for the vanes, intermeshing tooth segments, or slot cams guiding lugs on the vanes.
  • the present invention is not limited to any of these compounds.
  • the present invention also relates to a turbocharger with a guide grid according to the invention as well as with at least one turbine housing and a releasably attachable to this bearing housing.
  • Guiding gratings of this type have become known from numerous publications, such as US-A-4,179,247 or US-A-5,146,752. Especially the latter shows how cumbersome to assemble the individual parts of the guide grid on the housing, as different parts must be plugged into each other, fitted and connected together, especially when installed in a turbocharger - or at least in a turbine unit.
  • US-A-4,679,984 shows a baffle according to the preamble of claim 1.
  • the invention is based on the object to reduce the installation costs by a simple and compact design and to be able to mount a guide grid of the type mentioned easily and quickly.
  • This object is achieved with a guide grid according to claim 1.
  • the object is achieved according to the invention in two stages in that the blade bearing ring opposite a central opening having disc with such an axial distance, based on the central axis, is arranged, that between it and the blade bearing ring, the ring of vanes, and that at the central opening at least one driver engages, which is attached to a retractable into the central outlet of the turbine housing sleeve, so that the sleeve for axial fixing of the guide grid in a turbine housing together with the guide grid in the central outlet can be inserted and fastened.
  • the assembly of the actual, known guide grid does not have to take place directly on a wall of the turbine housing, as was the case in the prior art mentioned above, but via a disk having a central opening.
  • the assembly can be done by frictional retention of the sleeve in the central opening. But once you have provided the disc, then the module thus created (the "cassette") in a preferred manner in the turbine housing can be secured by providing the sleeve with at least one driver.
  • This at least one driver is preferably formed by a radially extending and the disc engaging behind the flange.
  • the invention also relates to a turbocharger having such a guide grid, which has at least one turbine housing and a releasably attachable to this bearing housing.
  • This turbocharger is inventively characterized in that on a bearing housing facing the opening of the outlet nozzle surrounding wall of the turbine housing at least one connector for radially fixing the guide grid is provided, whereas the axial fixing is carried out by a sleeve in the outlet holding fixture. In this way, an exact attachment in the shortest possible time and with minimal effort can be achieved.
  • a part of a turbine housing 2 of a turbocharger 1 is shown, which typically has a spiral about a central axis R winding supply channel 9 for a fluid - in the case of a turbocharger of the exhaust gas of an internal combustion engine - has.
  • This fluid is then supplied in the radial direction through a, known per se, arranged around the central axis R ring of vanes 7 a located on the axis R, not shown turbine rotor, which sits at the end of a (also not shown) shaft, the in a bearing housing 40, in bearings 41 and 41 'formed therein.
  • this shaft extends through this bearing housing 40 through to a compressor housing attached to the other end, the compressor rotor of the shaft - and thus of the turbine housing 2 supplied exhaust gases is driven in a known manner.
  • Fig. 2 illustrates these relationships, wherein a rolling bearing with rolling elements 3 in the form of rollers between an adjusting ring 5 and a blade bearing ring 6, in which the pivot axes of the vanes 7 forming adjusting shafts 8 are mounted.
  • the rotation or adjustment of the adjusting shafts 8 and the adjusting ring 5 which actuates them can be effected in a manner known per se and, for example, in the aforementioned US Pat. No. 4,659,295. In any case, causes the known control that the adjusting 5 rotates relative to the stationary blade bearing ring, resulting in a corresponding pivoting of the shafts 8.
  • the exhaust gas of an internal combustion engine supplied via the supply channel 9 is more or less supplied to the turbine rotor (not shown) located in the interior of the guide vane ring, before it exits again at the axial connection piece 10 extending along the central axis of rotation R.
  • This outlet 10 is here decoupled by a decoupling space 42 of a follow it 43, but if desired, it can also be connected directly to an exhaust system.
  • the adjusting ring 5 has a radially inwardly directed running surface 20, on which the rollers 3 can run off. However, this is preferably provided only for tolerance compensation, because in practice it is preferred if the rollers 3 in substantially all operating conditions both with respect to this tread 20 and an opposite outer, forming a shoulder tread 21 on the blade bearing ring 6 have a certain play.
  • rollers 3 are required if a cage or retaining ring 22 is assigned to them.
  • the rollers 3 could also run in recesses of this retaining ring 22, the rollers 3 advantageously have axial extensions 24 of smaller diameter, which engage in holes 25 of the retaining ring 22 so that this one hand ensures their distance in the circumferential direction and on the other hand, the rollers and axially fixed on their track opposite the treads 20 and 21 holds.
  • a sealing ring 27 is inserted into a sealing groove 28 of the blade bearing ring 6.
  • the blade bearing ring 6 lies in the region of a housing wall section 2a.
  • Either the sealing ring 27 is formed as a flexible sealing lip, which lays against the wall 2a. This is not a problem in itself, because these two parts do not move relative to each other during operation. But it can also (possibly additionally) the (or a) sealing ring 27 protrude into a groove of the wall 2a and form a kind of labyrinth seal, and combinations of both possibilities are also possible, as can be found in the field of seals known solutions application. In any case, contaminants from the area of the feed channel 9 are kept away from the rolling bearing 3, 20, 21 with this seal.
  • a blade 7 protective mounting ring or a disc 29 is provided which is mounted on the rotor housing 2 approximately in the region of the apparent from Fig. 1 housing flange 2b.
  • the fastening ring 29 is indicated by dashed lines, e.g. fastened by the sleeves 31 bolt 30 'attached to the blade bearing ring 6, wherein in a known manner, the spacers 31 provide for a slightly greater distance than the width of the blades 7 corresponds, so as not to hinder them in their movement in all temperature ranges. In this way, therefore, the visible from Fig. 2 Leitgitter can be completely pre-assembled to be inserted into the turbine housing 2.
  • the sleeve 45 has at least one driver 46, which carries the disc 29 - and thus the whole Leitgitter module - when inserted into the outlet port 10 and thus determines the axial position of the module.
  • driver 46 it should be understood that it would be possible to provide a plurality of radially protruding projections or projections, in particular at uniform angular intervals, over the circumference of the sleeve 45. It is preferred, however, if - as shown in Fig. 2 - the driver as radially extending from the sleeve 45 extending, the disc 29 engages behind the flange 46 is formed.
  • the disc 29 at the central opening at least one recess 47, in which the at least one driver 46 engages, so that it is preferably flush with the surface of the disc 29.
  • a plurality of recesses distributed over the circumference could also be provided. This would be done at the same time a precise definition of the Leitgitter module in the direction of rotation around the central axis R.
  • the recess 47 is formed as a groove extending in the circumferential direction of the sleeve 45 (see FIG. Fig.
  • At least one bore 48 (FIG. 2) and / or 48 '(FIG. 1) is preferably provided in the disc 29, which accommodates a pin 49 seated in the turbine housing 2, specifically in the wall 2b. It has already been pointed out above that the fixing in the circumferential direction could also take place through the recesses (at least one). According to another alternative, the arrangement could be reversed, so that the disc 29, for example a molded, carries pin which is inserted into a hole of the wall 2b. Furthermore, the definition in the circumferential direction could also be done with the help of bolts, but this is not preferred because of the additional assembly costs.
  • the turbine housing 2 is machined so that the insertion of the sleeve 45 by screwing by means of a thread 50 takes place. Therefore, an internal thread must be cut into the axial neck 10, into which a corresponding external thread of the sleeve 45 can be screwed. In itself, the axial fixing is secured when the disc 29 abuts the wall 2b. However, vibrations during operation may cause the thread to loosen. Therefore, for securing the sleeve 45 can be welded or plastically deformed.
  • a heat shield 32 between the bearing housing 40 and the space enclosed by the guide grid.
  • This heat shield is in the present embodiment on the one hand on a surface of the guide rail - expedient on the blade bearing ring 6.
  • the blade bearing ring 6 at least one radially inwardly (with respect to the central axis R) directed projection 54 have.
  • the heat shield is located on a wall of the bearing housing 40.
  • other arrangements are possible.
  • sleeve 45 In general this will be difficult with a rigid sleeve 45, but it would be possible to use the left end of sleeve 45 in Fig. 1 as, e.g. in axial grooves of the axial neck 10 engaging, form spring tongues, which snap into corresponding locking projections.
  • this arrangement can be reversed again by the sleeve 45 has at least one radially outwardly projecting projection which engages in a recess of the axial neck 10.
  • the recesses 51 will expediently serve at least for applying a corresponding tool.
  • a further possibility in the context of the invention would be to not determine the end position of the guide grid module by the surface of the wall 2b facing it, but to make it adjustable by means of an adjusting arrangement.
  • an adjusting arrangement For example, from the left side (with reference to FIG. 1), at least one, preferably several, adjusting screws determine with their ends on the right side the plane in which the disc 29 is to lie.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Leitgitter variabler Geometrie, insbesondere für ein Turbinengehäuse mit zentralem Auslaßstutzen, mit einem um eine zentrale Achse herum angeordneten Kranz von Leitschaufeln, die ihrerseits jeweils um eine Schwenkachse herum verschwenkbar sind, einem Schaufellagerring zum Lagern der Schaufeln rund die zentrale Achse und einem Verstellring, der relativ zum Schaufellagerring um die zentrale Achse verschwenkbar ist und mit den Schaufeln zum Verstellen von deren Winkellage jeweils um ihre Schwenkachsen verbunden ist. Verbindungen dieser letztgenannten Art sind in der verschiedensten Weise bekannt geworden und können von strahlenartig rund um die zentrale Achse an Verschwenkwellen für die Schaufeln befestigten Hebeln gebildet sein, von ineinandergreifenden Zahnsegmenten oder von Schlitznocken, welche Zapfen an den Leitschaufeln führen. Die vorliegende Erfindung ist auf keine dieser Verbindungen beschränkt.
  • Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf einen Turbolader mit einem erfindungsgemäßen Leitgitter sowie mit zumindest einem Turbinengehäuse und einem an diesem lösbar befestigbaren Lagergehäuse.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Leitgitter dieser Art sind aus zahlreichen Schriften, wie der US-A-4,179,247 oder der US-A-5,146,752 bekannt geworden. Gerade die letztere zeigt, wie umständlich die einzelnen Teile des Leitgitters am Gehäuse zu montieren sind, da verschiedene Teile ineinander gesteckt, gepaßt und miteinander verbunden werden müssen, insbesondere beim Einbau in einen Turbolader - oder zumindest in eine Turbineneinheit. US-A-4,679,984 zeigt ein Leitgitter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Montagekosten durch einen einfachen und kompakten Aufbau herabzusetzen und ein Leitgitter der eingangs genannten Art leicht und rasch montieren zu können.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Leitgitter gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird nämlich erfindungsgemäß in zwei Stufen dadurch gelöst, daß dem Schaufellagerring gegenüberliegend eine eine zentrale Öffnung aufweisende Scheibe mit einem derartigen axialen Abstand, bezogen auf die zentrale Achse, angeordnet ist, daß sich zwischen ihr und dem Schaufellagerring der Kranz von Leitschaufeln befindet, und daß an der zentralen Öffnung mindestens ein Mitnehmer angreift, der an einer in den zentralen Auslaßstutzen des Turbinengehäuses einschiebbaren Hülse angebracht ist, so daß die Hülse zur axialen Festsetzung des Leitgitters in einem Turbinengehäuse samt dem Leitgitter in dessen zentralen Auslaßstutzen einschiebbar und befestigbar ist.
  • Zunächst muß erfindungsgemäß also die Montage des eigentlichen, bekannten Leitgitters nicht direkt an einer Wand des Turbinengehäuses erfolgen, wie dies im oben angeführten Stand der Technik noch der Fall war, sondern über eine eine zentrale Öffnung aufweisende Scheibe. Damit wird es beispielsweise ermöglicht, das Leitgitter als Modul (oder "Kassette") vorzumontieren, was natürlich wegen der kleineren Ausmaße (im Vergleich mit einem Einbau direkt in das Turbinengehäuse) leichter und rascher erfolgen kann.
  • Die Montage kann dabei durch reibungsschlüssiges Festhalten der Hülse in der Zentralen Öffnung erfolgen. Hat man aber einmal die Scheibe vorgesehen, dann kann der so geschaffene Modul (die "Kassette") in bevorzugter Weise im Turbinengehäuse so befestigt werden, indem man die Hülse mit mindestens einem Mitnehmer vorsieht. Dieser mindestens eine Mitnehmer wird vorzugsweise von einem sich radial erstreckenden und die Scheibe hintergreifenden Flansch gebildet sein.
  • Die Erfindung bezieht sich aber auch auf einen Turbolader mit einem solchen Leitgitter, der zumindest ein Turbinengehäuse und ein an diesem lösbar befestigbaren Lagergehäuse aufweist. Dieser Turbolader zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß an einer dem Lagergehäuse zugekehrten, die Öffnung des Auslaßstutzens umgebenden Wand des Turbinengehäuses zumindest eine Steckverbindung zum radialen Festlegen des Leitgitters vorgesehen ist, wogegen die axiale Festlegung durch eine die Hülse im Auslaßstutzen festhaltende Einrichtung erfolgt. Auf diese Weise kann eine exakte Befestigung in kürzester Zeit und mit geringstem Aufwand erreicht werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:
  • Fig. 1
    einen Axialschnitt aus dem Bereich des Überganges zwischen Turbinengehäuse und Lagergehäuse eines Turboladers, wo das erfindungsgemäße Leitgitter untergebracht ist; und
    Fig. 2
    eine teilweise perspektivische Ansicht des Leitgitters, welche etwa das Detail II der Fig. 1 in größerem Maßstab veranschaulicht.
    Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
  • In der Zeichnung ist ein Teil eines Turbinengehäuses 2 eines Turboladers 1 dargestellt, welches in typischer Weise einen sich etwa spiralig um eine zentrale Achse R windenden Zufuhrkanal 9 für ein Fluid - im Falle eines Turboladers des Abgases eines Verbrennungsmotors - aufweist. Dieses Fluid wird dann in radialer Richtung durch einen, an sich bekannten, rund um die zentrale Achse R angeordneten Kranz von Leitschaufeln 7 einem an der Achse R gelegenen, nicht dargestellten Turbinenrotor zugeführt, der am Ende einer (ebenfalls nicht dargestellten) Welle sitzt, die in einem Lagergehäuse 40, und zwar in darin ausgebildeten Lagern 41 und 41' gelagert ist. Im Falle eines Turboladers erstreckt sich diese Welle durch dieses Lagergehäuse 40 hindurch zu einem am anderen Ende befestigten Kompressorgehäuse, dessen Kompressorrotor von der Welle - und damit von den dem Turbinengehäuse 2 zugeführten Abgasen in bekannter Weise angetrieben wird.
  • Es wurde bereits auf die Leitschaufeln 7 an sich bekannter Ausbildung hingewiesen, welche verstellbar sind und dabei entweder eine mehr radial zur zentralen Achse R geneigt sind oder annähernd tangential dazu verlaufen. Fig. 2 veranschaulicht diese Verhältnisse,
    wobei ein Wälzlager mit Wälzkörpern 3 in Form von Rollen zwischen einem Verstellring 5 und einem Schaufellagerring 6, in dem die Schwenkachsen der Leitschaufeln 7 bildenden Verstellwellen 8 gelagert sind. Die Verdrehung bzw. Verstellung der Verstellwellen 8 bzw. des sie betätigenden Verstellringes 5 kann in an sich bekannter und beispielsweise in der genannten US-A-4,659,295 nachzulesender Weise erfolgen. Jedenfalls bewirkt die daraus bekannte Steuerung, daß sich der Verstellring 5 relativ zum ortsfesten Schaufellagerring verdreht, was eine entsprechende Verschwenkung der Wellen 8 ergibt.
  • Denn in Nuten oder Ausnehmungen 17 des Verstellringes 5 sind die freien Hebelenden oder Köpfe 18 von Verstellhebeln 19 gelagert, die an den Verstellwellen 8 befestigt sind. An Stelle von in Radialrichtung durchgehenden Ausnehmungen 17 können aber auch in an sich bekannter Weise Nuten an der radialen Innenseite des Verstellringes 5 vorgesehen werden, in denen die Köpfe 18 gelagert sind, so daß dann diese Köpfe 18 eine gewisse Vorzentrierung sichern. Es ist klar, daß dies nur eine mögliche Ausführung ist, und es wurde bereits eingangs darauf hingewiesen, daß die Verstellung auch über Schlitznocken oder ineinandergreifende Verzahnungen vor sich gehen und übertragen werden könnte.
  • Dadurch wird das über den Zufuhrkanal 9 zugeführte Abgas eines Verbrennungsmotors mehr oder weniger dem im Inneren des Leitschaufelkranzes befindlichen (nicht dargestellten) Turbinenrotor zugeführt, bevor es bei dem sich entlang der zentralen Drehachse R erstreckenden Axialstutzen 10 wieder austritt. Dieser Auslaßstutzen 10 ist hier durch einen Entkopplungsraum 42 von einer ihm folgenden Fortsetzung 43 entkoppelt, kann aber gewünschtenfalls auch direkt mit einem Auspuffsystem verbunden sein.
  • Der Verstellring 5 besitzt eine radial einwärts gerichtete Lauffläche 20, an der die Rollen 3 ablaufen können. Bevorzugt ist dies aber nur zum Toleranzausgleich vorgesehen, denn in der Praxis ist es bevorzugt, wenn die Rollen 3 in im wesentlichen allen Betriebszuständen sowohl gegenüber dieser Lauffläche 20 als auch einer gegenüberliegenden äußeren, eine Schulter bildenden Lauffläche 21 am Schaufellagerring 6 ein gewisses Spiel aufweisen.
  • Wie Fig. 2 verdeutlicht, sind nur relativ wenige Rollen 3 erforderlich, wenn diesen ein Käfig- oder Haltering 22 zugeordnet wird. Obwohl die Rollen 3 auch in Ausnehmungen dieses Halteringes 22 laufen könnten, besitzen die Rollen 3 vorteilhaft axiale Fortsätze 24 geringeren Durchmessers, die in Löcher 25 des Halteringes 22 eingreifen, so daß dieser einerseits für ihren Abstand in Umfangsrichtung sorgt und anderseits die Rollen auch axial fest auf ihrer Spur gegenüber den Laufflächen 20 und 21 hält.
  • Ein Dichtungsring 27 ist in eine Dichtungsnut 28 des Schaufellagerringes 6 eingesetzt. Wie ein Vergleich mit Fig. 1 zeigt, liegt der Schaufellagerring 6 im Bereiche einer Gehäusewandabschnittes 2a. Nun sind verschiedene Dichtungsanordnungen denkbar: Entweder ist der Dichtungsring 27 als flexible Dichtungslippe ausgebildet, die sich gegen die Wand 2a legt. Dies ist an sich unproblematisch, weil sich diese beiden Teile im Betrieb ja nicht relativ zueinander bewegen. Es kann aber auch (allenfalls zusätzlich) der (oder ein) Dichtungsring 27 in eine Nut der Wand 2a ragen und so eine Art Labyrinthdichtung bilden, ja auch Kombinationen beider Möglichkeiten sind ebenso möglich, wie auf dem Gebiete der Dichtungen bekannte Lösungen Anwendung finden können. Mit dieser Dichtung werden jedenfalls Verschmutzungen aus dem Bereich des Zufuhrkanales 9 von dem Wälzlager 3, 20, 21 ferngehalten.
  • In einem durch rund um die zentrale Achse R am Schaufellagerring 6 angeordnete Abstandhalterhülsen 31 definierten Abstand ist ein die Schaufeln 7 schützender Befestigungsring bzw. eine Scheibe 29 vorgesehen, der am Rotorgehäuse 2 etwa im Bereiche des aus Fig. 1 ersichtlichen Gehäuseflansches 2b angebracht wird. Der Befestigungsring 29 wird mittels strichliert angedeuteten, z.B. durch die Hülsen 31 gesteckte Bolzen 30' am Schaufellagerring 6 befestigt, wobei in bekannter Weise die Abstandhalter 31 für einen etwas größeren Abstand sorgen, als der Breite der Schaufeln 7 entspricht, um diese bei ihrer Bewegung in allen Temperaturbereichen nicht zu behindern. Auf diese Weise kann also das aus Fig. 2 ersichtliche Leitgitter fertig vormontiert werden, um in das Turbinengehäuse 2 eingesetzt zu werden.
  • Um den so geschaffenen Modul rasch und präzise in das Turbinengehäuse 2 einsetzen zu können, wird er mit einer in den zentralen Axialstutzen 10 einsetzbaren Hülse 45 mit einer zentralen Öffnung 53 verbunden, die im Prinzip lediglich in den Auslaßstutzen 10 eingesetzt zu werden braucht. Zu diesem Zweck besitzt die Hülse 45 mindestens einen Mitnehmer 46, der die Scheibe 29 - und damit den ganzen Leitgitter-Modul - beim Einsetzen in den Auslaßstutzen 10 mitnimmt und so die axiale Lage des Moduls bestimmt. Wenn hier von "mindestens einem" Mitnehmer 46 die Rede ist, so soll darunter verstanden werden, daß es möglich wäre, über den Umfang der Hülse 45 mehrere radial abstehende Pratzen oder Vorsprünge, insbesondere in gleichmäßigen Winkelabständen, vorzusehen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn - wie in Fig. 2 dargestellt - der Mitnehmer als radial sich von der Hülse 45 erstreckender, die Scheibe 29 hintergreifender Flansch 46 ausgebildet ist.
  • Besonders aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß es vorteilhaft ist, wenn die Scheibe 29 an der zentralen Öffnung mindestens eine Ausnehmung 47 aufweist, in welche der mindestens eine Mitnehmer 46 eingreift, so daß er vorzugsweise mit der Fläche der Scheibe 29 bündig abschließt. Im oben erläuterten Fall mehrerer über den Umfang verteilter radialer Vorsprünge könnten auch mehrere über den Umfang verteilte Ausnehmungen vorgesehen sein. Damit würde gleichzeitig eine genaue Festlegung des Leitgitter-Moduls in Drehrichtung rund um die zentrale Achse R erfolgen. Allerdings sind solche einzelnen und präzisen Ausnehmungen schwerer herstellbar, weshalb es bevorzugt ist, wenn die Ausnehmung 47 als sich in Umfangsrichtung der Hülse 45 erstreckende Nut (vgl. Fig. 2) ausgebildet ist. Dabei zeigt Fig. 1 deutlich, daß bei gleicher axialer Tiefe der Nut 47 und des Flansches 46 der letztere mit der Fläche der Scheibe 29 bündig abschließt, so daß die Strömungsverhältnisse im Bereich der Leitschaufeln 7 nicht beeinträchtigt werden. Natürlich wäre die Verwendung einer Ringnut 47 auch dann möglich, wenn die Hülse nur einzelne, in Winkelabständen angeordnete Vorsprünge als Mitnehmer besäße, doch führt dies dann zu einer Störung des zu den Leitschaufeln 7 strömenden Abgasstromes.
  • Für die Festlegung in Umfangsrichtung ist vorzugsweise mindestens eine Bohrung 48 (Fig. 2) und/oder 48' (Fig. 1) in der Scheibe 29 vorgesehen, die einen im Turbinengehäuse 2, und zwar in der Wand 2b, sitzenden Stift 49 aufnimmt. Es wurde oben bereits darauf hingewiesen, daß die Festlegung in Umfangsrichtung auch durch die Ausnehmungen (mindestens eine) erfolgen könnte. Nach einer anderen Alternative könnte die Anordnung umgekehrt sein, so daß die Scheibe 29, beispielsweise einen angeformten, Stift trägt, der in ein Loch der Wand 2b eingesetzt wird. Ferner könnte die Festlegung in Umfangsrichtung auch mit Hilfe von Schraubbolzen erfolgen, doch ist dies wegen des zusätzlichen Montageaufwandes nicht bevorzugt.
  • Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Turbinengehäuse 2 derart bearbeitet, daß das Einsetzen der Hülse 45 durch Einschrauben mittels eines Gewindes 50 erfolgt. Daher muß in den Axialstutzen 10 ein Innengewinde eingeschnitten werden, in das ein entsprechendes Außengewinde der Hülse 45 einschraubbar ist. An sich ist die axiale Festlegung dann gesichert, wenn die Scheibe 29 an der Wand 2b anschlägt. Allerdings können Vibrationen während des Betriebes dazu führen, daß sich das Gewinde löst. Daher kann zur Sicherung die Hülse 45 angeschweißt oder auch plastisch verformt werden.
  • Überdies ist es zweckmäßig, ein Hitzeschild 32' zwischen dem Lagergehäuse 40 und dem vom Leitgitter umschlossenen Raum vorzusehen. Dieses Hitzeschild liegt bei der vorliegenden Ausführung einerseits an einer Fläche des Leitgitters - zweckmäßig am Schaufellagerring 6. Zu diesem Zwecke kann der Schaufellagerring 6 mindestens einen radial einwärts (bezogen auf die zentrale Achse R) gerichteten Vorsprung 54 aufweisen. Auch hier ist es (wie bei den oben besprochenen Ausnehmungen 47) wiederum möglich, mehrere, über den Innenumfang des Schaufellagerringes 6 verteilte Vorsprünge vorzusehen, doch wird man, schon aus fertigungstechnischen Gründen, einen radial nach innen ragenden Flansch als Vorsprung 54 anordnen. Anderseits liegt das Hitzeschild an einer Wand des Lagergehäuses 40. Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen möglich.
  • Auch dies ist nur eines von vielen möglichen Ausführungsbeispielen. Denn es wäre ebenso denkbar, andere bekannte Mittel der Sicherung eines Gewindes, wie eine Kontermutter (in Hülsenform) einzusetzen, beispielsweise von der in Fig. 1 linken Seite her. Eine andere Möglichkeit bestünde darin, mindestens eine Klemmschraube in den Axialstutzen 10 einzusetzen, die als Vorsprung gegen das Innere des Stutzens 10 ragt und die Hülse 45 festklemmt. Auch wäre es möglich, andere Vorsprünge (wie bei 52 angedeutet) vorzusehen, welche in wenigstens eine Ausnehmung 51 (durchgehende, wie in Fig. 1 gezeigt, oder nur an der Außenseite der Hülse befindliche) eingreifen und so die axiale Lage exakt bestimmen. Im allgemeinen wird dies bei einer starren Hülse 45 schwierig sein, doch wäre es möglich, das in Fig. 1 linke Ende der Hülse 45 als, z.B. in Axialnuten des Axialstutzens 10 eingreifende, Federzungen auszubilden, die in entsprechende Rastvorsprünge einschnappen. Natürlich läßt sich auch diese Anordnung wieder umkehren, indem die Hülse 45 mindestens einen radial nach außen ragenden Vorsprung aufweist, der in eine Ausnehmung des Axialstutzens 10 eingreift. Im Prinzip aber werden die Ausnehmungen 51 zweckmäßig mindestens zum Ansetzen eines entsprechenden Werkzeuges dienen.
  • Eine weitere Möglichkeit im Rahmen der Erfindung bestünde darin, die Endposition des Leitgitter-Moduls nicht durch die ihm zugekehrte Fläche der Wand 2b zu bestimmen, sondern mit Hilfe einer Justieranordnung einstellbar zu machen. Beispielsweise können von der linken Seite her (bezogen auf Fig. 1) mindestens eine, vorzugsweise mehrere, Justierschrauben mit ihren Enden an der rechten Seite diejenige Ebene bestimmen, in der die Scheibe 29 liegen soll.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Turbolader
    3
    Wälzkörper (Rollen)
    5
    Verstellring
    7
    Leitschaufeln
    9
    Zufuhrkanal
    17
    Ausnehmung
    19
    Verstellhebel
    21
    Lauffläche v. 6
    23
    25
    Löcher von 22
    27
    Dichtungsring
    29
    Scheibe (Befestigungsring)
    31
    Abstandhalter
    40
    Lagergehäuse
    42
    Entkopplungsraum
    44
    Abstandhalter
    46
    Mitnehmer, Flansch
    48
    Bohrung
    50
    Gewinde
    52
    Vorsprung
    54
    Vorsprung von 6
    2
    Turbinen- oder Rotorgehäuse
    4
    Lagergehäuse
    6
    Schaufellagerring
    8
    Verstellwelle, Schwenkachse
    10
    Axialstutzen, Auslaßstutzen
    18
    Kopf bzw. Hebelende v. 19
    20
    Lauffläche v. 5
    22
    Käfig- oder Haltering
    24
    axialer Fortsatz
    26
    28
    Dichtungsnut
    30
    32'
    Hitzeschild
    41,41'
    Lager in 40
    43
    Fortsetzung von 10
    45
    Hülse
    47
    Ausnehmung
    49
    Stift
    51
    Ausnehmung
    53
    zentrale Öffnung von 45

Claims (10)

  1. Leitgitter variabler Geometrie, insbesondere für ein Turbinengehäuse (2) mit zentralem Auslaßstutzen (10), das folgendes aufweist:
    einen um eine zentrale Achse (R) herum angeordneten Kranz von Leitschaufeln (7), die ihrerseits jeweils um eine Schwenkachse (8) herum verschwenkbar sind;
    einen Schaufellagerring (6) zum Lagern der Schaufeln (7) rund die zentrale Achse (R);
    einen Verstellring (5), der relativ zum Schaufellagerring (6) um die zentrale Achse (R) verschwenkbar ist und mit den Schaufeln (7) zum Verstellen von deren Winkellage jeweils um ihre Schwenkachsen (8) verbunden ist;
    wobei
    dem Schaufellagerring (6) gegenüberliegend eine eine zentrale Öffnung (53) aufweisende Scheibe (29) mit einem derartigen axialen Abstand, bezogen auf die zentrale Achse (R), angeordnet ist, daß sich zwischen ihr und dem Schaufellagerring (6) der Kranz von Leitschaufeln (7) befindet, dadurch gekennzeichnet, daß in die zentrale Öffnung (53) bzw. den zentralen Auslaßstutzen (10) des Turbinengehäuses (2) eine zum Leitgitter gehörende Hülse (45) einschiebbar ist, so daß die Hülse (45) zur axialen Festsetzung des Leitgitters in einem Turbinengehäuse (2) samt dem Leitgitter in dessen zentralen Auslaßstutzen (10) einschiebbar und befestigbar ist.
  2. Leitgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der zentralen Öffnung (53) mindestens ein Mitnehmer (46) angreift, der an der in den zentralen Auslaßstutzen (10) des Turbinengehäuses (2) einschiebbaren Hülse (45) angebracht ist.
  3. Leitgitter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Mitnehmer (46) von einem sich radial erstreckenden und die Scheibe (29) hintergreifenden Flansch gebildet ist.
  4. Leitgitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (29) an der zentralen Öffnung (53) mindestens eine Ausnehmung (47) aufweist, in welche der mindestens eine Mitnehmer (46) eingreift.
  5. Leitgitter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Mitnehmer (46) mit der Fläche der Scheibe (29) bündig abschließt.
  6. Leitgitter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (47) ringförmig um die zentrale Öffnung (53) verläuft und der Mitnehmer (46) vorzugsweise als radial abstehender Flansch ausgebildet ist.
  7. Leitgitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Befestigen der Hülse (29) am Auslaßstutzen (10) des Turbinengehäuses (2) mindestens eine Befestigungseinrichtung, z.B. ein Gewinde (50), an der Außenseite der Hülse (29) vorgesehen ist.
  8. Turbolader mit einem Leitgitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie mit zumindest einem Turbinengehäuse (2) und einem an diesem lösbar befestigbaren Lagergehäuse (4), dadurch gekennzeichnet, daß an einer dem Lagergehäuse (4) zugekehrten, die Öffnung des Auslaßstutzens (10) umgebenden Wand (2b) des Turbinengehäuses (2) zumindest eine Steckverbindung (48', 49) zum Festlegen des Leitgitters in Umfangsrichtung vorgesehen ist, wogegen die axiale Festlegung durch eine die Hülse (29) im Auslaßstutzen (10) festhaltende Einrichtung (50-52) erfolgt.
  9. Turbolader nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (29) mindestens ein Loch (48') für den Durchtritt von mindestens einem Steckdübel, -stift (49) od.dgl. zum Festlegen des Leitgitters in Umfangsrichtung aufweist.
  10. Turbolader nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Hülse (29) axial festhaltende Einrichtung (32', 50-52) mindestens einen an der Hülse (29), insbesondere an einer Ausnehmung (51) derselben, angreifenden Vorsprung (52) am Auslaßstutzen (10) umfaßt.
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