| Dokumentenidentifikation |
EP1307678 17.03.2005 |
| EP-Veröffentlichungsnummer |
0001307678 |
| Titel |
VERBINDUNGSVORRICHTUNG FÜR GEHÄUSETEILE VON TURBOLADERN |
| Anmelder |
ABB Turbo Systems AG, Baden, CH |
| Erfinder |
BÄTTIG, Josef, CH-5704 Egliswil, CH |
| Vertreter |
derzeit kein Vertreter bestellt |
| DE-Aktenzeichen |
50105315 |
| Vertragsstaaten |
DE, GB |
| Sprache des Dokument |
DE |
| EP-Anmeldetag |
31.07.2001 |
| EP-Aktenzeichen |
019562503 |
| WO-Anmeldetag |
31.07.2001 |
| PCT-Aktenzeichen |
PCT/CH01/00464 |
| WO-Veröffentlichungsnummer |
0002012770 |
| WO-Veröffentlichungsdatum |
14.02.2002 |
| EP-Offenlegungsdatum |
07.05.2003 |
| EP date of grant |
09.02.2005 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
17.03.2005 |
| IPC-Hauptklasse |
F16L 25/06
|
| IPC-Nebenklasse |
F16B 33/02
|
| Beschreibung[de] |
|
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Turboladergehäuse gemäss dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 sowie auf einen Turbolader mit einem solchen Turboladergehäuse,
wie es aus EP-A-0 248 624 bekannt ist.
Stand der Technik
Turbolader und insbesondere auch das Gehäuse eines Turboladers sind
in der Regel aus vielen einzelnen Bauteilen zusammengesetzt. Die drei Hauptbestandteile
des Gehäuses sind beispielsweise Verdichtergehäuse, Turbinengehäuse und Lagergehäuse.
Turbinengehäuse und Verdichtergehäuse umfassen ihrerseits meist noch mehrere Bauteile
wie Gasaustrittsgehäuse und Gaseintrittsgehäuse, Einsatzwand, Rückwand hinter dem
Turbinenrad bzw. Rückwand hinter dem Verdichterrad. Die Verbindungen der einzelnen
Bauteile müssen hohen Anforderungen gerecht werden, da zum einen grosse Kräfte an
diesen Verbindungen wirken und zum andern viele dieser Verbindungen auch unter Belastung
gasdicht sein müssen.
Da sich viele Turboladerbauteile und vor allem auch die Gehäuseteile
konzentrisch um die Turboladerachse erstrecken hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
miteinander zu verbindende Bauteile mit sich radial nach aussen erstreckenden Ringflanschen
zu versehen, deren axiale Stirnseiten dann ringförmig aneinander anliegen. Diese
Flansche sind jeweils mit gleichmässig über dem Umfang verteilten Aufnahmeöffnungen
versehen, die miteinander in Deckung gebracht werden können. Auf diese Weise können
die beiden Bauteile schliesslich mit Hilfe von Befestigungsmitteln wie Bolzen oder
Schrauben fest miteinander verbunden werden. DE-C-36 42 121 zeigt derart miteinander
verbundene Turboladerbauteile, nämlich zwei Gehäuseteile des Lagergehäuses sowie
Lagergehäuse und Turbinengehäuse einerseits und Lagergehäuse und Verdichtergehäuse
andererseits. Diese Ausgestaltung der Verbindungsbereiche der Turboladerbauteile
erlaubt eine sehr einfache Fertigung der Bauteile, birgt aber die Gefahr, dass bei
zu grossen radialen Kräften die Bolzen abscheren.
Um dieser Gefahr entgegenzuwirken, hat man, wie dies in EP-A-0 248
624 gezeigt ist, die Bauteile in ihren Verbindungsbereichen derart mit radialen
Schultern und gegengleichen Aussparungen versehen, dass die Schulter im ersten Bauteil
und die Aussparung im zweiten Bauteil einander axial überlappen und radial formschlüssig
ineinandergreifen. Schulter und Aussparung bilden so eine formschlüssige, radial
gesicherte Verbindung zwischen den Bauteilen, welche die radialen Kräfte aufnehmen
kann. Das Einbringen von Aufnahmeöffnungen in den Bereich von Schulter und Aussparung
würde grosse Dichtigkeitsprobleme mit sich bringen. Daher weist das erste Bauteil
mit der Aussparung eine radial aussen an die Aussparung angrenzende Materialverdickung
in der Art einer Ringwulst auf, welche mit den gleichmässig über den Umfang verteilten
Aufnahmeöffnungen für die Befestigungsmittel versehen ist. Um die formschlüssige,
radiale Verbindung axial zu sichern wird eine ringförmige Sicherungsvorrichtung
axial an die Ringwulst angelegt, welche radial nach innen über die Ringwulst hinausragt
und an der Rückseite der in der Aussparung befindlichen Schulter des ersten Bauteils
anliegt. Auch die Sicherungsvorrichtung weist Aufnahmeöffnungen auf, so dass sie
mittels Bolzen bzw. Schrauben derart an der Ringwulst befestigt werden kann, dass
die Sicherungsvorrichtung die Schulter des ersten Bauteils in der Aussparung des
zweiten Bauteils axial festklemmt. Zwar sind die Befestigungsmittel bei dieser Ausgestaltung
der Turboladerbauteile vor dem Abscheren geschützt aber neben den Bolzen bzw. Schrauben
ist eine zusätzliche Sicherungsvorrichtung für die axiale Fixierung nötig. Zudem
ist die Herstellung von Schulter und Aussparung aufwendig, da sie sehr genau gearbeitet
sein müssen, um die geforderte Dichtigkeit zu erreichen.
Bei beiden Ausführungsformen müssen für die Montage und Demontage
eine Vielzahl von Bolzen oder Schrauben fixiert bzw. gelöst werden. Bei Wartungsarbeiten
ist ein Öffnen des Gehäuses daher zeitaufwendig, zumal die Bolzen bzw. Schrauben
aufgrund der Belastungen oft verklemmen und/oder aufgrund von Korrosion nur schwer
lösbar sind.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Turboladergehäuse mit einfach
miteinander verbindbaren Gehäuseteilen zu schaffen, welches kostengünstig in der
Herstellung ist, und welches eine einfache Montage und Demontage erlaubt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Turboladergehäuse mit den Merkmalen
des Patentanspruches 1.
Das erfindungsgemässe Turboladergehäuse weist Gehäuseteile mit einander
in axialer Richtung koaxial überlappenden Verbindungsbereichen auf, die radial formschlüssig
ineinander greifen und mittels einer etwa ringförmigen Sicherungsvorrichtung axial
gesichert sind. Die Sicherungsvorrichtung umfasst mindestens zwei ringsegmentförmige
Sicherungselemente. Die Verbindungsbereiche der Bauteile weisen einander gegenüberliegende
Umfangsnuten auf, in welche die mindestens zwei ringsegmentförmigen Sicherungselemente
einsetzbar sind. Zur axialen Fixierung greifen die Sicherungselemente gleichzeitig
in die beiden Umfangsnuten ein, wobei den Sicherungselementen Verschiebemittel zum
Verschieben in radialer Richtung zugeordnet sind und die radiale Höhe der ersten
Umfangsnut im ersten Turboladerbauteil mindestens so gross ist wie die radiale Höhe
der Sicherungselemente. Für jedes Sicherungselement ist wenigstens in einem der
beiden Turboladerbauteile der jeweiligen Umfangsnut zugeordnet eine radiale Öffnung
für die Hindurchführung des Verschiebemittels vorgesehen.
Die Turboladerbauteile mit den einander gegenüberliegenden Umfangsnuten
sind einfach in der Herstellung und sind durch die ringsegmentförmigen Sicherungselemente
einfach miteinander zu verbinden und axial gegeneinander zu fixieren. Durch die
Verschiebungsmittel können die Sicherungselemente sehr leicht aus ihrer nicht fixierenden
Stellung in der ersten Umfangsnut in die fixierende Stellung zwischen der ersten
und der zweiten Umfangsnut gebracht werden bzw. umgekehrt. Auf diese Weise ist es
möglich eine axiale Fixierung herzustellen, die jederzeit lösbar und wieder herstellbar
ist. Durch die Aufteilung der Sicherungsvorrichtung in mehrere Sicherungselemente,
die über den Umfang der Turboladerbauteile verteilt angeordnet sind, ist es möglich
dieses Sicherungssystem für Turboladerbauteile von beliebig grossem Durchmesser
einzusetzen. Die Form der Turboladerbauteile muss nicht zwingend zylindrisch sein.
Die Bauteile können beispielsweise auch einen ovalen oder sonst achssymmetrischen
Querschnitt haben. Bei Turboladerbauteilen mit unterschiedlichem Durchmesser können
durch geeignete Anpassung der Wandstärken der Bauteile im Verbindungsbereich die
Durchmesser im einander überlappenden Bereich so ausgebildet werden, dass sie formschlüssig
ineinander greifen. Die Sicherungselemente sind in den Nuten weitgehend vor Korrosion
geschützt und verklemmen auch bei grossen mechanischen Belastungen aufgrund ihrer
Segmentierung nicht. Dank den radial geführten Öffnungen sind die Verschiebemittel
leicht von aussen zugänglich und bedienbar. Ist die Öffnung abgedichtet, so wird
die Korrosionsgefahr weiter verringert und die Dichtigkeit der Verbindung ist auf
einfache Weise gewährleistet.
Vorteilhafterweise weist die zweite Umfangsnut des zweiten Turboladerbauteils
eine geringere radiale Höhe auf als das Sicherungselement. Auf diese Weise kann
das Sicherungselement von der nicht fixierenden Stellung in der ersten Umfangsnut
sehr einfach radial in die fixierende Stellung verschoben werden, indem das Verschiebemittel
solange betätigt wird, bis das Sicherungselement mit dem Nutboden der zweiten Umfangsnut
in Anschlag gebracht ist.
Auch durch Ausstattung der gesamten Umfangsnuten mit Dichtmitteln
kann die nötige Dichtigkeit der Verbindung und ein guter Korrosionsschutz erreicht
werden.
Sehr vorteilhaft ist es, als Verschiebemittel eine Schraube oder einen
Verschiebestift vorzusehen. Schrauben sind einfach erhältlich, kostengünstig und
einfach in der Handhabung.
Verschiebestifte sind dann vorteilhaft, wenn beispielsweise ein Überstehen
einer Schraubenmutter oder eines Schraubenkopfes über das Turboladerbauteil unerwünscht
ist.
Bei in Umfangsrichtung gesehen längeren Sicherungselementen ist es
günstig zusätzliche Verschiebemittel vorzusehen, um über die gesamte Länge des Sicherungselementes
eine stabile Positionierung in der fixierenden Stellung zwischen den Umfangsnuten
zu gewährleisten. Als zusätzliche Verschiebemittel können beispielsweise Anpressschrauben
vorgesehen sein, die durch zusätzliche radiale Löcher mit dem jeweiligen Sicherungselement
in Verbindung gebracht werden können.
Als sehr vorteilhaft hat es sich erwiesen, als zusätzliche Verschiebemittel
die in Umfangsrichtung liegenden Endbereiche der Sicherungselemente in Form von
Federenden auszubilden. Auf diese Weise wirken die Sicherungselemente wie eine Art
Schnappverschluss, wobei die Verbindung z.B. mittels eines Verschiebestiftes lösbar
ist.
Werden die beiden Umfangsnuten in Umfangsrichtung auf die Länge der
Sicherungselemente begrenzt, so bewirkt das Sicherungssystem nicht nur eine Fixierung
in axialer Richtung sonder auch in Umfangsrichtung.
Bei Turboladerbauteilen, die bereits auf irgendeine Weise zumindest
teilweise in ihren Positionen zueinander festgelegt sind, indem sie beispielsweise
an weiteren Turboladerbauteilen befestigt oder bereits miteinander verbunden sind,
können die Flanken der Umfangsnuten leicht versetzt zueinander angeordnet sein,
so dass beim Einschieben der Sicherungselemente in ihre fixierende Stellung die
Bauteile in axialer Richtung gegeneinander verspannt werden. Ein besonderer Vorteil
ist es in einem solchen Fall, zumindest die mit der Spannkraft beaufschlagte Flanke
der zweiten Umfangsnut in stumpfen Winkel zum Nutboden anzuordnen, da die Sicherungselemente
so leichter in die zweite Umfangsnut einschiebbar sind. Die Sicherungselemente weisen
dann vorteilhafter Weise entsprechend abgeschrägte Flanken auf.
Ein Turbolader, dessen Bauteile, insbesondere dessen Gehäuseteile,
erfindungsgemäss ausgestaltet sind, lässt sich einfach montieren und z.B. für Wartungszwecke
auch einfach demontieren, wodurch die Stillstandzeiten reduziert wird. Die Turboladerbauteile
mit ihren Verbindungsbereichen aber auch die Sicherungselemente und Verschiebemittel
sind einfach und kostengünstig herstellbar, wodurch der Turbolader insgesamt günstiger
ist.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand weiterer abhängigen
Patentansprüche.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele,
welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen
rein schematisch:
- Figur 1
- Ein Teil eines erfindungsgemässen Turboladers im Schnitt entlang seiner Längsachse
mit zwei erfindungsgemässen Turboladerbauteilen;
- Figur 2a
- im Schnitt entlang der Linie II-II der Fig.1 die Verbindungsbereiche der beiden
erfindungsgemässen Turboladerbauteile;
- Figur 2b
- in Vergrösserung einen Ausschnitt aus Fig. 2a mit einem Verschiebemittel;
- Figur 3a
- eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Turboladerbauteile und der
zugehörigen Sicherungsvorrichtung im Schnitt durch ihre Umfangsnuten;
- Figur 3b
- die Ausführungsform aus Fig. 3a im Schnitt entlang der Längsachse des Turboladers;
- Figuren 4 und 5
- weitere Ausführungsformen der Turboladerbauteile und der zugehörigen Sicherungsvorrichtung
in analoger Darstellung zur Darstellung in Fig. 3a; und
- Figur 6
- im Schnitt durch die Umfangsnuten und entlang der Längsachse des Turboladers
zwei einander formschlüssig überlappende Turboladerbauteile, die erfindungsgemäss
miteinander verbunden und mittels spezieller Ausgestaltung der erfindungsgemässen
Turboladerbauteile in axialer Richtung gegeneinander verspannt sind.
Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung
sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in
den Figuren gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die beschriebenen
Ausführungsformen stehen beispielhaft für den Erfindungsgegenstand und haben keine
beschränkende Wirkung.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt einen Teil einer Verdichterseite eines Turboladers 1
im Schnitt zur Längsachse 14 des Turboladers 1 mit einem Verdichterrad 3, das auf
einer Welle 4 im Verdichtergehäuse 5 fixiert ist. Mittels der Welle 4 ist das Verdichterrad
3 von einem Turbinenrad (nicht dargestellt) des Turboladers 1 antreibbar. Eine Einsatzwand
6 begrenzt radial aussen einen Ansaugkanal 7, der über das Verdichterrad 3 und einen
Diffusor 8 in einen Gasaustrittskanal 9 mündet. Der Gasaustrittskanal 9 wird von
zwei erfindungsgemässen Bauteilen 10, 12 begrenzt, nämlich radial nach innen von
einem Innenwandbauteil 10 und radial nach aussen von einem Gasaustrittsgehäuse 12.
Beide Bauteile 10, 12 sind Bestandteil des Verdichtergehäuses 5. In Ihren Verbindungsbereichen
11, 11' überlappen die beiden Bauteile 10, 12 einander in Achsrichtung 14 und greifen
radial formschlüssig ineinander. Die Verbindungsbereiche 11, 11' sind mit einander
gegenüberliegenden Umfangsnuten 18, 20 gleicher Breite versehen, deren offene Seiten
einander zugekehrt sind. Zur axialen Sicherung sind in den Umfangsnuten 18, 20 als
Sicherungsvorrichtung 22, mehrere über den Umfang regelmässig verteilte ringsegmentförmige
Sicherungselemente 24 vorgesehen.
In Fig. 2a ist ein Abschnitt des Umfangs der beiden erfindungsgemässen
Turboladerbauteile 10, 12 im Schnitt entlang der in Fig. 1 mit II-II gekennzeichneten
Linie mit nur einem der über den Umfang verteilten Sicherungselemente 24 gezeigt.
Das Sicherungselement 24 ist in seiner fixierenden Stellung dargestellt, d.h. es
übergreift den Randbereich 26, der ersten Umfangsnut 18, des ersten Bauteils 10
und greift in die zweite Umfangsnut 20 des zweiten Bauteils 12 ein. Im ersten Bauteil
10 ist eine radiale Öffnung 28 angeordnet, durch die als Verschiebemittel 30 zur
radialen Verschiebung des Sicherungselementes 24 ein Verschiebestift 56 hindurchgeführt
ist. Der Verschiebestift 56 ist mittels einer Schweissnaht 25 fest mit dem Sicherungselement
24 verbunden, wie dies besser in der vergrösserten Darstellung der Fig. 2b zu erkennen
ist. Um die Dichtigkeit der Verbindung zu gewährleisten, weist der Verschiebestift
56 eine als Umfangsnut ausgebildete Stiftnut 16 auf, die der Aufnahme eines als
O-Ringdichtung ausgebildeten Dichtelementes 72 dient. Die radiale Höhe h1
der ersten Umfangsnut 18, im ersten Bauteil 10 ist etwas höher oder gleich hoch
wie die radiale Höhe hs des Sicherungselementes 24, so dass das Sicherungselement
24 mit Hilfe des Verschiebemittels 30 in eine nicht fixierende Stellung bewegbar
ist, in welcher das Sicherungselement 24 als Ganzes in der ersten Umfangsnut 18
positioniert ist (nicht dargestellt). Die radiale Höhe h2 der zweiten
Umfangsnut 20 im zweiten Bauteil 12 ist dagegen geringer als diejenige des Sicherungselementes
24. Beim Verschieben des Sicherungselementes 24 in radialer Richtung 29 aus der
nicht fixierenden in die fixierende Stellung, muss das Sicherungselement 24 dann
einfach nur bis zum Anschlag an den Nutboden 32 der zweiten Umfangsnut 20, verschoben
werden. Beim Verschieben des Sicherungselementes 24 aus der fixierenden in die nicht
fixierende Stellung, muss das Sicherungselement 24 dann umgekehrt einfach nur bis
zum Anschlag an den Nutboden 34 der ersten Umfangsnut 18, im ersten Bauteil 10 verschoben
werden. In der hier gezeigten speziellen Ausführungsform sind die in Umfangsrichtung
35 liegenden Endbereiche des Sicherungselementes 24 als Federenden 54 ausgebildet,
welche am Nutboden 34 der ersten Umfangsnut 18 abgestützt sind. Die Federenden 54
dienen als zusätzliche Verschiebemittel 46 und drücken den mittleren Bereich 53
des Sicherungselementes 24 in die fixierende Stellung. Das ganze wirkt dann wie
eine Art Schnappverschluss, der durch Verschieben des Verschiebestiftes 56 radial
nach innen gelöst werden kann. Um eine Sicherung auch in Umfangsrichtung 35 zu erreichen,
sind die Umfangsnuten 18, 20 des ersten und zweiten Bauteils 10, 12 in dem hier
gezeigten Beispiel in Umfangsrichtung 35 etwa entsprechend der Länge des Sicherungselementes
24 begrenzt.
Neben dem Innenwandbauteil und dem Gasaustrittsgehäuse des Verdichtergehäuses
5 können auch andere, miteinander zu verbindende Bauteile 10, 12 des Turboladers
1 erfindungsgemäss ausgebildet sein, wie beispielsweise das Verdichtergehäuse auf
der Seite zum Lagergehäuse und ein Lagergehäuse, verschiedene Lagergehäuseteile
sowie Lagergehäuse und Turbinengehäuse, analog zu den Beispielen in DE-C-36 42 121.
Auch die Einsatzwand und ein Teil des Verdichtergehäuses oder eine Rückwand des
Turbinenrades oder des Verdichterrades, wie dies analog in EP-A-0 248 624 dargestellt
ist können, wenn sie erfindungsgemäss ausgebildet sind, mühelos miteinander verbunden
und bei Bedarf auch problemlos wieder demontiert werden.
In den weiteren Figuren sind die Verbindungsbereiche von erfindungsgemässen
Turboladerbauteilen 10, 12 dargestellt, wobei die dargestellten Turboladerbauteile
10, 12, alle jene Bauteile des Turboladers 1 sein können, die miteinander verbunden
werden sollen und sich zumindest in ihren Verbindungsbereichen koaxial zur Turboladerachse
14 erstrecken. Die Verbindungsbereiche dieser Bauteile sind jeweils koaxial zueinander
und einander axial überlappend sowie radial formschlüssig ausgebildet. Die Darstellung
in den Figuren 3a, 4 und 5 entspricht jeweils der Darstellung in Fig. 2a. Als erstes
Bauteil 10 mit der ersten Umfangsnut 18, ist jeweils das Turboladerbauteil definiert,
dessen Umfangsnut die radial grössere Höhe aufweist Dies kann das radial innenliegende
Bauteil sein, wie in den Figuren 1 bis 5, oder auch das radial aussen liegenden
Bauteil, wie in Figur 6. Die radiale Öffnung 28 zur Aufnahme des Verschiebemittels
30 kann im ersten und/oder im zweiten Turboladerbauteil angeordnet sein und befindet
sich bezüglich der Länge des Sicherungselementes 24 vorzugsweise etwa in dessen
Mitte.
In den Figuren 3a und 3b ist, wie in den Figuren 1 bis 2b ein Sicherungselement
24 mit Federenden 54 dargestellt, welche am Nutboden 34 der ersten Umfangsnut 18
abgestützt sind und den mittleren Bereich 53 des Sicherungselementes 24 in die fixierende
Stellung drükken. Die Umfangsnuten 18, 20 sind jeweils, anders als im vorhergehend
beschriebenen Beispiel, durchgehend ausgebildet und nicht auf die Länge des Sicherungselementes
24 begrenzt. Eine solche, bezüglich der Herstellung der Umfangsnuten 18, 20 einfachere
Lösung, ist immer dann möglich wenn die Bauteile 10, 12 z.B. durch ihre Fixierung
an anderen Bauelementen des Turboladers 1 (nicht dargestellt) bereits in Umfangsrichtung
35 fixiert sind. Obwohl also keine Begrenzung der Umfangsnuten vorgesehen ist, sind
die Turboladerbauteile 10, 12 dennoch gegen ein gegenseitiges Verdrehen in Umfangsrichtung
gesichert.
Als Verschiebemittel 30 ist in dem in den Fig. 3a, 3b gezeigten Beispiel
wiederum ein Verschiebestift 56 vorgesehen, der aber in diesem Beispiel radial von
aussen durch eine radiale Öffnung 28 im zweiten Bauteil 12 hindurchgeführt ist.
Der Verschiebestift 56 wird nur zum Lösen der Verbindung in die Öffnung 28 eingesetzt
und ansonsten aus dieser entfernt. Mit dem Verschiebestift 56 kann der mittlere
Bereich 53 des Sicherungselementes 24 in die nicht fixierende Stellung, in die erste
Umfangsnut 18 gedrückt werden und die beiden Bauteile 10, 12 können voneinander
gelöst werden. Vorteil bei dieser Ausführungsform ist, dass in fixierender Stellung
der Verschiebestift 56 entfernt wird, und somit keine Elemente über eines der beiden
Turboladerbauteile 10, 12 hinausragen. Im Gegensatz zu den Turboladerbauteilen aus
den Fig. 1 bis 2b überlappen sich die Bauteile in diesem Beispiel axial aus entgegengesetzter
Richtung kommend wie dies in Fig. 3b zu erkennen ist.
Die in Figur 4 gezeigte Ausführungsform entspricht im wesentlichen
derjenigen aus den Figuren 2a, 2b. Die Umfangsnuten 18, 20 der beiden Turboladerbauteile
10, 12 sind in Umfangsrichtung 35 wieder etwa auf die Länge des Sicherungselementes
24 begrenzt und sind im gezeigten Beispiel durch Ausfräsen von entsprechend langen
Nutsegementen entlang des Umfanges realisiert. Denkbar ist aber auch eine Begrenzung
37 der Umfangsnuten 18, 20 z.B. durch einfügen von Stoppelementen an entsprechender
Stelle in durchgehende Umfangsnuten. Als Stoppelemente können beispielsweise Zapfen,
Stoppschrauben o.ä. vorgesehen sein. In der Mitte des Sicherungselementes 24 ist
wiederum eine radiale Öffnung 28 im ersten Bauteil 10 vorgesehen, durch die als
Verschiebemittel 30 diesmal eine Schraube 36 hindurchgeführt ist. Diese Schraube
36 weist ein einfaches Rechtsgewinde 44 auf, das mit entsprechenden Innengewinden
44' im Sicherungselement 24 und der Öffnung 28 zusammenwirkt. Anstelle der Federenden
54 sind als zusätzliche Verschiebemittel 46 zwei Anpressschrauben 48 vorgesehen,
die durch radiale Löcher 50 mit entsprechendem Innengewinde hindurchgeführt sind
und auf das Sicherungselement 24 drücken. Die radialen Löcher 50 sind in Umfangsrichtung
35 beabstandet auf beiden Seiten der Öffnung 28 angeordnet. Die Umfangsnuten 18,
20 sind in diesem Beispiel als ganzes mit einem Dichtmittel 72 ausgestattet, das
beispielsweise in Form einer Gummibeschichtung der Innenwände der Nuten aufgebracht
ist. Die Begrenzung 37 der Nuten 18, 20 in Umfangsrichtung 35 hat ausser der Fixierung
der Bauteile 10, 12 in Umfangsrichtung 35, noch einen weiteren Vorteil: Sollte die
Schraube 36 aus dem Sicherungselement 24 herausgedreht werden, so kann sich das
Sicherungselement 24 nicht innerhalb der Umfangsnuten 18, 20 in Umfangsrichtung
35 verschieben und sozusagen verloren gehen. Ein Wiedereindrehen der Schraube 36
in das Sicherungselement 24 ist jederzeit wieder möglich.
Anstelle der oben beschriebenen Schraube 36 kann natürlich auch eine
Schraube 36 als Verschiebemittel 30 verwendet werden, die in ihrem Fussbereich 38
ein Linksgewinde 40 und in ihrem Kopfbereich 42 ein Rechtsgewinde 44 aufweist. Diese
Gewinde 40, 44 wirken mit entsprechenden Innengewinden 40', 44' im Sicherungselement
24 und in der Öffnung 28 des ersten Bauteils 10 zusammen, wie dies in Fig. 5 dargestellt
ist. Auf diese Weise lässt sich mit wenigen Drehungen der Schraube 36 das Sicherungselement
24 von der fixierenden in die nicht fixierende Stellung und wieder zurück bewegen.
Aufgrund der geringen Länge des Sicherungselementes in diesem Beispiel sind keine
zusätzlichen Verschiebemittel 46 in Form von Federenden oder Anpressschrauben erforderlich.
In Figur 6 ist eine als Vollzylinder ausgebildete Welle 58 des Turboladers
1 gezeigt, die radial innen liegend das zweite Turboladerbauteil 12 bildet. Ein
mit der Welle zu verbindendes erstes Bauteil 10 bildet mit seinem Verbindungsbereich
11 ein Rohr 60, das auf die Welle 58 axial aufgeschoben ist. In diesem Verbindungsbereich
weist das erste Bauteil 10 zwei erste Umfangsnuten 18, 18' mit grosser radialer
Höhe h1 und die Welle 58 als zweites Turboladerbauteil 12 zwei den ersten
Umfangsnuten 18, 18' gegenüberliegende zweite Umfangsnuten 20, 20' mit geringerer
radialer Höhe h2 und gleicher Breite auf. Die im Endbereich 62 der Welle
58 liegenden Umfangsnuten 18, 20 liegen einander genau gegenüber und nehmen zur
axialen Fixierung Sicherungselemente 24 mit Schrauben 36 auf. Die Umfangsnuten 18'
20' im Endbereich 64 des rohrförmigen Verbindungsbereiches 60 dagegen sind leicht
versetzt zueinander angeordnet. Die dem Wellenende 62' zugewandte Flanke 66 der
Umfangsnut 20' in der Welle 58 ist gegenüber dem Nutboden 32 der zweiten Nut 20'
in einem stumpfen Winkel α angeordnet. Die mit dieser Flanke 66 der Umfangsnut
20' zusammenwirkenden Flanken 68 der Sicherungselemente 24' weisen eine entsprechende
Abschrägung 70 auf. Zum radialen Verschieben der Sicherungselementen 24' sind Schrauben
36' vorgesehen, deren Kopfbereiche 42 über die radialen Öffnungen 28 des ersten
Bauteiles 10 hinausragen und auf welche Muttern 52 aufgeschraubt sind. Im Fussbereich
38 der Schrauben 36' sind diese via Schweissverbindungen 25 fest mit den Sicherungselementen
24' verbunden. Durch Drehen an der Mutter 52 sind die Sicherungselemente 24 in radialer
Richtung 29 zwischen der fixierenden und der nicht fixierenden Stellung verschiebbar.
Werden die Sicherungselemente 24' aus der ersten Umfangsnut 18' des Rohres 60 in
die fixierende Stellung verschoben, so gleiten die Abschrägungen 70 der Flanken
68 der Sicherungselemente 24' an der im Winkel α zum Nutboden 32 angeordneten
Flanke 66 der Umfangsnut 20' entlang. Das Sicherungselement 24 wird in die zweite
Umfangsnut 20' der Welle 58 hineingedrückt und das erste Turboladerbauteil 10 wird
gegenüber dem zweiten Turboladerbauteil 12 in Form der Welle 58 in axialer Richtung
14 verspannt.
Die Verschiebeelemente 30 können also drückend und/oder ziehend wirken
und sowohl im radial innen liegenden als auch im radial aussen liegenden Turboladerbauteil
angeordnet sein. In den in den Figuren gezeigten Beispielen sind die Sicherungselemente
24, 24' jeweils als Kreisbogensegmente ausgestaltet. Es ist aber auch denkbar die
Sicherungselemente 24, 24' in Form von Polygonen oder einfachen Winkeln mit zwei
Schenkeln auszugestalten. Für Bauteile 10, 12 mit grossem Durchmesser können sogar
Sicherungselemente 24, 24' in Stabform günstig sein. Diese sollten dann aber keine
zu grosse Länge aufweisen, damit ihre Endbereiche nicht zu weit von der Oberfläche
des innenliegenden Bauteils 10, 12 abstehen. Bei solchen stabförmigen Sicherungselementen
24, 24' werden vorteilhaft statt einem Verschiebemittel 30 in der Mitte des Sicherungselementes
24, 24' zwei Verschiebemittel 30 in den Endbereichen des Sicherungselementes 24,
24' eingesetzt. Die Sicherungselemente 24, 24' sind vorzugsweise aus Federstahl
oder hochfesten Stählen mit grosser Streckgrenze hergestellt. Auch Vergütungsstähle
oder andere Materialien mit entsprechenden Eigenschaften können verwendet werden.
Bezugszeichenliste
- h1
- radiale Höhe erste Nut
- h2
- radiale Höhe zweite Nut
- hs
- radiale Höhe Sicherungselement
- α
- Winkel Flanke/Nutboden
- 10
- erstes Bauteil
- 12
- zweites Bauteil
- 14
- axiale Richtung
- 16
- Stiftnut
- 18, 18'
- erste Umfangsnut
- 20, 20'
- zweite Umfangsnut
- 22
- Sicherungsvorrichtung
- 24, 24'
- Sicherungselement
- 25
- Schweissnaht
- 26
- Ränder der ersten Nut
- 28
- radiale Öffnung
- 29
- radiale Richtung
- 30
- Verschiebemittel
- 32
- Nutboden zweite Nut
- 34
- Nutboden erste Nut
- 35
- Umfangsrichtung
- 36, 36'
- Schraube
- 37
- Begrenzung der Umfangsnut
- 38
- Fussbereich Schraube
- 40
- Linksgewinde
- 40'
- Innengewinde links
- 42
- Kopfbereich Schraube
- 44
- Rechtsgewinde
- 44'
- Innengewinde rechts
- 46
- zusätzliche Verschiebemittel
- 48
- Anpressschraube
- 50
- radiale Löcher
- 52
- Mutter
- 53
- mittlerer Bereich
- 54
- Federende
- 56
- Verschiebestift
- 58
- Welle
- 60
- Rohr
- 62
- Endbereich Welle
- 62'
- Wellenende
- 64
- Endbereich Rohr
- 66
- Flanke der zweiten Nut
- 68
- Flanke Sicherungselement
- 70
- Abschrägung Flanke
- 72
- Dichtmittel
|
| Anspruch[de] |
- Turboladergehäuse, umfassend ein erstes Gehäusebauteil (10) mit einer achssymmetrischen
Aussenwand und ein zweites Gehäusebauteil (12) mit einer achssymmetrischen Innenwand,
wobei das erste Gehäusebauteil (10) radial nach Innen und das zweite Gehäusebauteil
(12) radial nach Aussen einen Gasströmungskanal (9) begrenzen, die Innenwand des
zweiten Gehäusebauteils (12) und die Aussenwand des ersten Gehäusebauteils (10)
Verbindungsbereiche (11, 11') aufweisen, die einander in axialer Richtung (14) koaxial
überlappen und in denen die Innenwand des zweiten Gehäusebauteils (12) die Aussenwand
des ersten Gehäusebauteils (10) radial formschlüssig umfasst, und im Bereich der
formschlüssigen Verbindung zur axialen Sicherung eine etwa ringförmige Sicherungsvorrichtung
(22) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
als Sicherungsvorrichtung (22) mindestens zwei ringsegmentförmige Sicherungselemente
(24, 24') vorgesehen sind, dass
die Verbindungsbereiche (11, 11') einander gegenüberliegende Umfangsnuten (18,
18', 20, 20') aufweisen, in die die mindestens zwei ringsegmentförmigen Sicherungselemente
(24, 24') einsetzbar sind, die zur axialen Fixierung gleichzeitig in die beiden
Umfangsnuten (18, 18', 20, 20') eingreifen, dass
die radiale Höhe (h1) der ersten Umfangsnut (18, 18') im ersten Bauteil
(10) mindestens so gross ist wie die radiale Höhe (hs) der Sicherungselemente
(24, 24'), und dass den Sicherungselementen (24, 24') Verschiebemittel (30) zum
Verschieben in radialer Richtung (29) zugeordnet sind, wobei im ersten und/ oder
zweiten Gehäusebauteil (10, 12) den entsprechenden Umfangsnuten (18, 18', 20, 20')
zugeordnete, radial gerichtete Öffnungen (28) zum Hindurchführen der Verschiebemittel
(30) vorgesehen sind.
- Turboladergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale
Höhe (h2) der zweiten Umfangsnut (20, 20') im zweiten Bauteil (12) geringer
ist als die radiale Höhe (hs) des Sicherungselementes (24, 24').
- Turboladergehäuse nach Ansprüch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
als Verschiebemittel (30) für das Sicherungselement (24, 24') ein Verschiebestift
(56) und/oder eine Schraube (36, 36') vorgesehen ist.
- Turboladergehäuse nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass zusätzliche Verschiebemittel (46), vorzugsweise in Form von am Sicherungselement
(24, 24') ausgebildeten Federenden (54), vorgesehen sind.
- Turboladergehäuse nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sicherungselemente (24, 24') eine bestimmte Länge aufweisen und die
Umfangsnuten (18, 18', 20, 20') in Umfangsrichtung (35) auf die Länge der Sicherungselemente
(24, 24') begrenzt sind.
- Turboladergehäuse nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass in miteinander verbundenem Zustand wenigstens eine Flanke der ersten Umfangsnut
(18, 18') gegen eine Flanke (66) der zweiten Umfangsnut (20, 20') derart axial versetzt
angeordnet ist, dass das Sicherungselement (24, 24') in seiner fixierenden Stellung
das zweite Bauteil (12) gegenüber dem ersten Bauteil (10) in axialer Richtung (14)
verspannt.
- Turboladergehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mit
der Spannkraft beaufschlagte Flanke (66) der zweiten Umfangsnut (20, 20') mit dem
Nutboden (34) einen stumpfen Winkel α einschliesst und die entsprechenden
Flanken (68) der Sicherungselemente (24, 24') vorzugsweise eine entsprechende Abschrägung
(70) aufweisen.
- Turboladergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Umfangsnuten (18, 18', 20, 20') Dichtmittel aufweisen.
- Turbolader mit einem Gehäuse gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche.
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| Anspruch[en] |
- Turbocharger casing, comprising a first casing component (10) with an axially
symmetrical outer wall and a second casing component (12) with an axially symmetrical
inner wall, the first casing component (10) delimiting a gas flow duct (9) radially
inwards, the second casing component (12) delimiting said gas flow duct (9) radially
outwards, the inner wall of the second casing component (12) and the outer wall
of the first casing component (10) having connecting regions (11, 11') which overlap
one another coaxially in the axial direction and in which the inner wall of the
second casing component (12) radially surrounds the outer wall of the first casing
component (10) positively, and an approximately annular securing device (22) being
provided for axial securing in the region of the positive connection,
characterized in that at least two ring-segment-shaped securing elements
(24, 24') are provided as securing device (22), in that the connecting regions
(11, 11') have circumferential grooves (18, 18', 20, 20') which are located opposite
one another and into which can be inserted the at least two ring-segment-shaped
securing elements (24, 24') which, for axial fixing, engage simultaneously into
the two circumferential grooves (18, 18', 20, 20'), in that the radial height
(h1) of the first circumferential groove (18, 18') in the first component
(10) is at least as great as the radial height (hs) of the securing elements
(24, 24'), andin that the securing elements (24, 24') are assigned displacement
means (30) for displacement in the radial direction (29), radially directed orifices
(28), assigned to the corresponding circumferential grooves (18, 18', 20, 20'),
for leading through the displacement means (30) being provided in the first and/or
the second casing component (10, 12).
- Turbocharger casing according to Claim 1,characterized in that the radial
height (h2) of the second circumferential groove (20, 20') in the second
component (12) is smaller than the radial height (hs) of the securing
element (24, 24').
- Turbocharger casing according to Claim 1 or 2,characterized in that a
displacement pin (56) and/or a screw (36, 36') are provided as displacement means
(30) for the securing element (24, 24').
- Turbocharger casing according to one of the preceding claims, characterized
in that additional displacement means (46), preferably in the form of spring
ends (54) formed on the securing element (24, 24'), are provided.
- Turbocharger casing according to one of the preceding claims, characterized
in that the securing elements (24, 24') have a specific length and the circumferential
grooves (18, 18', 20, 20') are limited in the circumferential direction (35) to
the length of the securing elements (24, 24').
- Turbocharger casing according to one of the preceding claims, characterized
in that, in the state connected to one another, at least one flank of the first
circumferential groove (18, 18') is arranged so as to be offset axially relative
to a flank (66) of the second circumferential groove (20, 20'), in such a way that
the securing element (24, 24'), in its fixing position, braces the second component
(12) relative to the first component (10) in the axial direction (14).
- Turbocharger casing according to Claim 6,characterized in that that flank
(66) of the second circumferential groove (20, 20') which is subjected to the clamping
force forms an obtuse angle α with the groove bottom (34), and the corresponding
flanks (68) of the securing elements (24, 24') preferably have a corresponding bevel
(70).
- Turbocharger casing according to one of the preceding claims, characterized
in that the circumferential grooves (18, 18', 20, 20') have sealing means.
- Turbocharger with a casing according to one of the preceding claims.
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| Anspruch[fr] |
- Boîtier de turbocompresseur, comprenant un premier composant de boîtier (10)
avec une paroi extérieure à symétrie axiale et un deuxième composant de boîtier
(12) avec une paroi intérieure à symétrie axiale, le premier composant de boîtier
(10) limitant radialement vers l'intérieur un conduit d'écoulement de gaz (9) et
le deuxième composant de boîtier (12) le limitant radialement vers l'extérieur,
la paroi intérieure du deuxième composant de boîtier (12) et la paroi extérieure
du premier composant de boîtier (10) présentant des régions de connexion (11, 11')
qui se chevauchent coaxialement dans la direction axiale (14) et dans lesquelles
la paroi intérieure du deuxième composant de boîtier (12) entoure radialement par
coopération de forme la paroi extérieure du premier composant de boîtier (10), et
un dispositif de fixation approximativement annulaire (22) étant prévu dans la région
de la connexion par coopération de forme pour la fixation axiale,
caractérisé en ce que
l'on prévoit en tant que dispositif de fixation (22) au moins deux éléments de
fixation (24, 24') en forme de segments annulaires,
en ce que les régions de connexion (11, 11') présentent des rainures périphériques
(18, 18', 20, 20') en regard dans lesquelles les aux moins deux éléments de fixation
(24, 24') en forme de segments annulaires peuvent être insérés et viennent en prise
pour la fixation axiale simultanément dans les deux rainures périphériques (18,
18', 20, 20'),
en ce que la hauteur radiale (h1) de la première rainure périphérique
(18, 18') dans le premier composant (10) est au moins aussi grande que la hauteur
radiale (hs) des éléments de fixation (24, 24'), et en ce que
des moyens de coulissement (30) pour le coulissement dans la direction radiale (29)
sont associés aux éléments de fixation (24, 24'), des ouvertures (28) orientées
radialement, associées aux rainures périphériques correspondantes (18, 18', 20,
20') dans le premier et/ou le deuxième composant de boîtier (10, 12) étant prévues
pour le passage des moyens de coulissement (30).
- Boîtier de turbocompresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que
la hauteur radiale (h2) de la deuxième rainure périphérique (20, 20')
dans le deuxième composant (12) est plus petite que la hauteur radiale (hs)
de l'élément de fixation (24, 24').
- Boîtier de turbocompresseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en
ce que l'on prévoit en tant que moyen de coulissement (30) pour l'élément de
fixation (24, 24') une tige coulissante (56) et/ou une vis (36, 36').
- Boîtier de turbocompresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on prévoit des moyens de coulissement supplémentaires
(46), de préférence sous forme d'extrémités de ressorts (54) réalisées sur l'élément
de fixation (24, 24').
- Boîtier de turbocompresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérise en ce que les éléments de fixation (24, 24') présentent une longueur
déterminée et les rainures périphériques (18, 18', 20, 20') sont limitées dans la
direction périphérique (35) à la longueur des éléments de fixation (24, 24').
- Boîtier de turbocompresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que dans l'état connecté ensemble, au moins un flanc de
la première rainure périphérique (18, 18') est disposé de manière décalée axialement
contre un flanc (66) de la deuxième rainure périphérique (20, 20'), de telle sorte
que l'élément de fixation (24, 24') serre dans sa position de fixation le deuxième
composant (12) par rapport au premier composant (10) dans la direction axiale (14).
- Boîtier de turbocompresseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que
le flanc (66) sollicité avec la force de serrage de la deuxième rainure périphérique
(20, 20') forme avec le fond de rainure (34) un angle obtus α et les flancs
correspondants (68) des éléments de fixation (24, 24') présentent de préférence
un biseautage correspondant (70).
- Boîtier de turbocompresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que les rainures périphériques (18, 18', 20, 20') présentent
des moyens d'étanchéité.
- Turbocompresseur comprenant un boîtier selon l'une quelconque des revendications
précédentes.
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