DE4432073C2

DE4432073C2 - Vorrichtung zur Befestigung von Turboladern

Info

Publication number: DE4432073C2
Application number: DE4432073A
Authority: DE
Inventors: Josef Baettig; Gueven Mehmet Kutay
Original assignee: ABB Turbo Systems AG
Current assignee: Accelleron Industries AG
Priority date: 1994-09-09
Filing date: 1994-09-09
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2014-09-10
Also published as: GB2292976A; CN1053726C; GB9515142D0; JP2831601B2; KR100386735B1; JPH0874795A; DE4432073A1; GB2292976B; CN1127323A; KR960011159A

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung von Turboladern an einer Basis, z. B. an Brennkraftmaschinen, auf Fundamenten oder dergleichen.

Stand der Technik

Die Befestigung von grösseren Turboladern erfolgt heute zu meist über ein oder zwei Füsse, die auf der Turbinenseite des Turboladers, d. h. an seinem Gasaustrittgehäuse, mit der Brennkraftmaschine verbunden sind. Solche Turbolader können auch auf einem separaten Fundament stehen. Aufgrund dieser Befestigungsart ist im Servicefall weder das Lösen der Abgas leitungen nach der Befestigungsschrauben der Füsse erforder lich. Insbesondere bei ungekühlten Gasaustrittgehäusen treten jedoch hohe Materialtemperaturen auf. Daher kommt es zu rela tiv grossen Temperaturdehnungen des Materials, die von den Füssen kompensiert werden müssen.

Dazu ist ein Turbolader bekannt (ISSN 0309-3948, Trans/Mar E(TM). Vol. 96, 1984, Paper 64, S. 4), dessen Gasaustrittgehäu se mittels zwei separaten Füssen befestigt ist, von denen ei ner aus relativ dünnem Blech besteht und daher die Tempera turdehnungen in gewissen Grenzen elastisch aufnimmt.

Bei einem weiteren bekannten Turbolader (MTZ 54 (1993) 6, S. 288) ist einer der beiden Füsse mittels einer Zylinderführung einseitig gleitend ausgebildet, so dass ein etwas grös serer Bereich zur Kompensation der Temperaturdehnung des Ge häusematerials besteht.

Neben dem zu niedrigen Kompensationsvermögen für die Tempera turdehnung des Gehäuses besitzen beide Lösungen eine relativ geringe axiale Steifigkeit. Das kann zu unangenehmen Schwin gungsproblemen mit gelockerten oder sogar gebrochenen Befe stigungselementen führen. Die Betriebssicherheit von auf die se Weise befestigten Turboladern ist daher nicht ausreichend gewährleistet.

Im Gegensatz dazu verfügen bekannte, mit nur einem Fuss aus gestattete Turbolader (napier turbochargers NA150-350, Fir menkatalog 3M178E, Publication 110, 1978, S. 4-6) über die erforderliche axiale Steifigkeit. Sie können jedoch die Tem peraturdehnungen des Materials mittels dieses Fusses nicht kompensieren. Deshalb ist ihre Betriebssicherheit ebenfalls nicht ausreichend gewährleistet.

Ausserdem ist bei den o. g. Lösungen entweder keine oder nur eine gestufte Veränderung der Position des Gasaustrittes ge genüber dem Fuss vorgesehen, weshalb das Gasaustrittgehäuse nur in einer oder in wenigen, vorgegebenen Lagen mit der Brennkraftmaschine verbunden werden kann. Eine Anpassung an unterschiedliche Montagegegebenheiten ist daher schlecht mög lich.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung versucht, all diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebssicherheit von Turbo ladern zu erhöhen und eine Vielzahl verschiedener Befesti gungsvarianten zu ermöglichen.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass bei einer Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 am Fuss zumindest ein zentrales, formschlüssiges Verbindungselement angeordnet ist. Zusätzlich sind zumindest zwei äussere Stütz elemente angeordnet und um 90° zum Verbindungselement ver setzt formschlüssig ausgebildet. Das Gehäuse besitzt entspre chend formschlüssige Gegenstücke zum Verbindungselement und zu den Stützelementen.

Aufgrund einer solchen stabilen, sattelförmigen Plattenkon struktion mit einer formschlüssigen Verbindung im Zentrum und seitlichen Stützelementen wird eine einfache Dehnungskompen sation des Gehäuses über den Fuss erreicht. Es kann sich da bei weitgehend ungehindert über die Stützelemente verschie ben. Die relativ weit auseinanderliegenden Stützelemente ha ben vorteilhaft eine sehr steife Turboladerbefestigung zur Folge.

Es ist besonders zweckmässig, wenn der Fuss aus einer Grund platte besteht, auf der sowohl das Verbindungselement als auch die Stützelemente angeordnet sind. Das Verbindungsele ment ist in Laderlängsrichtung formschlüssig befestigt und als eine Quernut ausgebildet. Die äusseren Stützelemente sind beidseitig der Grundplatte und quer zur Laderlängsrichtung angeordnet. Das Gegenstück des Verbindungselements ist als eine Befestigungsrippe mit zumindest einem integrierten Auf nahmebereich am Gehäuse ausgebildet. Die Gegenstücke der Stützelemente sind als beidseitig am Umfang des Gehäuses an geordnete Befestigungskragen ausgeformt.

Damit wird eine formschlüssige Verbindung von Gehäuse und Fuss sowohl in axialer Richtung als auch quer dazu reali siert.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn auf jedem Stützelement zumin dest eine Aufnahmefläche ausgebildet ist, die mit den auf den Befestigungskragen angeordneten Auflageflächen korrespondiert. Diese Flächen können kreisrund oder polygonartig aus geformt werden. Besonders günstig ist es, wenn die Anzahl der am Umfang des Gehäuses angeordneten Auflageflächen dem Mehr fachen der Anzahl der Aufnahmeflächen der Stützelemente ent spricht. Damit kann die Montage des Fusses am Gehäuse, insbe sondere bei der kreisrunden Ausführung, entsprechend den kon kreten Bedingungen in beliebigen Positionen zwischen 0° und 180° zum Gasaustritt erfolgen.

Die Stützelemente sind mit vorzugsweise kreisförmigen Ausspa rungen versehen. Dadurch lassen sie sich besonders leicht der Form des Gehäuses anpassen. Ausserdem wird auf diese Weise die in den Fuss transportierte Wärmemenge relativ gering ge halten.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Turboladers mit einem am Gasaustrittgehäuse be festigten, erfindungsgemässen Fuss dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Turboladers;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Fusses, vergrös sert dargestellt;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des um seine x-Achse und um die z-Achse leicht nach vorn gedrehten Gas austrittgehäuses;

Fig. 4 einen Schnitt IV-IV durch das Gasaustrittgehäuse entsprechend Fig. 1, jedoch mit zwei möglichen Be festigungsvarianten des Fusses.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentli chen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt ist die als mögliche Basis zur Befestigung des Turboladers dienende Brennkraftma schine bzw. das Fundament. Die x-, y- und die z-Achse des Gasaustrittgehäuses sind durch Pfeile dargestellt.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Das Gasaustrittgehäuse 1 ist zwischen der Verdichterseite 2 und der Turbinenseite 3 des Turboladers 4 angeordnet. Es wird mittels eines sattelförmigen Fusses 5 auf einer nicht darge stellten Brennkraftmaschine befestigt (Fig. 1).

Der Fuss 5 weist eine Grundplatte 6 auf. Diese trägt sowohl ein in Laderlängsrichtung 7 formschlüssiges und als Quernut ausgebildetes zentrales Verbindungselement 8 als auch zwei rechtwinklig zur Quernut 8 formschlüssig ausgebildete, äus sere Stützelemente 9 für das Gasaustrittgehäuse 1 (Fig. 2).

Die Quernut 8 ist formschlüssig zu einem entsprechenden, als Befestigungsrippe ausgebildeten Gegenstück 10 des Gasaus trittgehäuses 1 angeordnet. Auf der sich über den gesamten Umfang des Gasaustrittgehäuses 1 erstreckenden Befestigungs rippe 10 ist ein Aufnahmebereich 11 für die Quernut 8 ange bracht (Fig. 3).

Natürlich kann die Befestigungsrippe 10 auch mehrere Aufnah mebereiche 11 an beliebiger Stelle besitzen. Ebenso ist es möglich, das zentrale Verbindungselement 8 als Rippe auf der Grundplatte 6 und das Gegenstück 10 als am Umfang des Gasaus trittgehäuses 1 umlaufende Nut auszubilden.

In der Grundplatte 6 und im Aufnahmebereich 11 sind jeweils zwei miteinander korrespondierende Bohrungen 12 bzw. Gewinde bohrungen 13 angeordnet, die der Verbindung von Fuss 5 und Gasaustrittgehäuse 1 mittels zwei als Schrauben ausgebildeter Befestigungselemente 14 dienen (Fig. 1 bis 4). Natürlich ist eine solche Verbindung auch mit einer beliebig anderen Anzahl von Befestigungselementen 14 realisierbar.

Am Umfang des Gasaustrittgehäuses 1 sind beidseitig form schlüssige Gegenstücke 15 zu den Stützelementen 9 angeordnet und als Befestigungskragen ausgebildet. Auf den Stützelemen ten 9 sind mehrere Aufnahmeflächen 16 ausgebildet, die mit entsprechenden Auflageflächen 17 der Befestigungskragen 15 korrespondieren. Sowohl die Aufnahme- 16 als auch die Aufla geflächen 17 sind polygonartig ausgebildet (Fig. 2, Fig. 3). Sie können natürlich ebenfalls kreisrund ausgeformt sein (Fig. 4). Die Auflageflächen 17 sind nahezu am gesamten Um fang des Gasaustrittgehäuses 1 angeordnet. Zur besseren Auf lage des Fusses 5 auf dem Gasaustrittgehäuse 1 sind die Befe stigungskragen 15 auch im oberen Teil des Gasaustrittgehäuses 1 weitgehend gleichförmig gekrümmt ausgebildet (Fig. 1 bis 3).

Die Stützelemente 9 weisen kreisförmig ausgebildete Ausspa rungen 18 auf. In der Grundplatte 6 sind vier Montagebohrun gen 19 zur Befestigung des Gasaustrittgehäuses 1 an der Brennkraftmaschine angeordnet (Fig. 2).

Bei der Befestigung des Gasaustrittgehäuses 1 wird zunächst der Fuss 5 in der erforderlichen Lage, z. B. in einer der bei den in Fig. 4 dargestellten Positionen, am Gasaustrittgehäuse 1 montiert. Dazu wird dieser mit seiner Quernut 8 auf den Aufnahmebereich 11 der Befestigungsrippe 10 des Gasaustritt gehäuses 1 geschoben und somit in axialer Richtung form schlüssig befestigt. Durch Anziehen der Schrauben 14 in den Bohrungen 12 bzw. den Gewindebohrungen 13 wird der Fuss 5 auch radial fixiert. Anschliessend wird er mittels in den Montagebohrungen 19 geführter Schrauben 20 mit der Brenn kraftmaschine verbunden.

Da die Auflageflächen 17 des Gasaustrittgehäuses 1 in Lader längsrichtung 7 nicht formschlüssig auf den Aufnahmeflächen 16 der Stützelemente 9 aufliegen, können die Temperaturdeh nungen des Materials über den Fuss 5 kompensiert werden.

Selbstverständlich kann der erfindungsgemässe Fuss 5 auch an einem anderen Gehäuse 1 des Turboladers 4 befestigt werden. Ebenso ist es möglich, ihn mit zwei benachbarten Gehäusen 1 zu verbinden.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse, Gasaustrittgehäuse

2

Verdichterseite

3

Turbinenseite

4

Turbolader

5

Fuss

6

Grundplatte

7

Laderlängsrichtung

8

Verbindungselement, Quernut

9

Stützelement

10

Gegenstück, Befestigungsrippe

11

Aufnahmebereich

12

Bohrung

13

Gewindebohrung

14

Befestigungselement, Schraube

15

Gegenstück, Befestigungskragen

16

Aufnahmefläche

17

Auflagefläche

18

Aussparung

19

Montagebohrung

20

Schraube

Claims

1. Vorrichtung zur Befestigung von Turboladern an einer Ba sis, z. B. an einer Brennkraftmaschine, auf einem Funda ment oder dergleichen, bestehend aus einem einzigen Fuss, welcher mit zumindest einem Gehäuse des Turbola ders, vorzugsweise dem Gasaustrittgehäuse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Fuss (5) zumindest ein zentrales, formschlüssiges Verbindungselement (8) sowie rechtwinklig zum Verbindungselement (8) zumindest zwei formschlüssige, äussere Stützelemente (9) und am Gehäuse (1) entsprechend formschlüssige Gegenstücke (10, 15) an geordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

a) der Fuss (5) aus einer Grundplatte (6) besteht, auf der sowohl das Verbindungselement (8) als auch die Stützelemente (9) angeordnet sind,
b) das Verbindungselement (8) in Laderlängsrichtung (7) formschlüssig angeordnet und als eine Quernut ausgebildet ist,
c) die äusseren Stützelemente (9) beidseitig der Grundplatte (6) und quer zur Laderlängsrichtung (7) angeordnet sind,
d) eines der Gegenstücke (10) als eine Befestigungsrippe mit zumindest einem integrierten Aufnahmebereich (11) am Gehäuse (1) ausgebildet ist, und
e) weitere Gegenstücke (15) als beidseitig am Umfang des Gehäuses (1) angeordnete Befestigungskragen ausge bildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass auf den Stützelementen (9) jeweils zumindest eine Aufnahmefläche (16) ausgebildet ist, welche mit auf den Befestigungskragen (15) angeordneten Auflageflächen (17) korrespondiert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass sowohl die Aufnahme- (16) als auch die Auflageflächen (17) kreisrund oder polygonartig ausge bildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Anzahl der am Umfang des Gehäuses (1) angeordneten Auflageflächen (17) ein Vielfaches der An zahl der Aufnahmeflächen (16) der Stützelemente (9) be trägt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass der Fuss (5) und die Befestigungsrippe (10) des Gehäuses (1) durch zumindest ein Befestigungs element (14) miteinander verbunden sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass sich die Auflageflächen (17) sowie die Befestigungsrippe (10) über den gesamten Umfang des Ge häuses (1) erstrecken und der bzw. die Aufnahmebereiche (11) an beliebiger Stelle der Befestigungsrippe (10) an ordenbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die Stützelemente (9) mit Aussparungen (18) versehen und diese vorzugsweise kreisförmig ausge bildet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass in der Grundplatte (6) mehrere Montage bohrungen (19) angeordnet sind.