(57)【要約】      （修正有）【課題】ターボ過給機において、タービン流入ハウジングの耐久寿命を向上させる。【解決手段】第１の媒体を膨張させるためのタービン１と、第２の媒体を、タービン内で前記第１の媒体が膨張する際に得られるエネルギーを用いて圧縮するための圧縮機と、を有しているターボ過給機であって、タービンは、タービン流入ハウジング４を備えたタービンハウジング３とタービンロータ６とを有しており、タービン流入ハウジングは、螺旋状且つ一体型の二重壁を有するように構成されており、タービン流入ハウジングの外壁１５と、タービン流入ハウジングの内壁１６との間には、冷却水を誘導するための水路１７が形成されており、水路を画定するタービン流入ハウジングの内壁には、内壁の水路に背向する面において、膨張させるべき第１の媒体の導管１８が直接接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の媒体を膨張させるためのタービン（１）と、前記第１の媒体が膨張する際に前記タービン（１）の内部で得られるエネルギーを用いて第２の媒体を圧縮するための圧縮機と、を有しているターボ過給機であって、
前記タービン（１）は、タービン流入ハウジング（４）を備えたタービンハウジング（３）とタービンロータ（６）とを有しており、
前記圧縮機は、圧縮機ハウジングと、前記タービンロータ（６）にシャフト（７）を介して連結された圧縮機ロータとを有しており、
前記タービンハウジング（３）と前記圧縮機ハウジングとはそれぞれ、前記タービンハウジング（３）と前記圧縮機ハウジングとの間に配置された軸受ハウジング（２）に接続されており、前記軸受ハウジング（２）の内部には、前記シャフト（７）が取り付けられている、前記ターボ過給機において、
前記タービン流入ハウジング（４）は、螺旋状且つ一体型の二重壁を有するように構成されており、前記タービン流入ハウジング（４）の外壁（１５）と前記タービン流入ハウジング（４）の内壁（１６）との間には、冷却水を誘導するための水路（１７）が形成されており、膨張させるべき第１の媒体のための導管（１８）が、前記内壁（１６）の前記水路（１７）に背向する面において、前記水路（１７）の境界を形成する前記タービン流入ハウジング（４）の前記内壁（１６）に直接接続されていることを特徴とするターボ過給機。
【請求項２】
前記水路（１７）の内部には、周方向において前記外壁（１５）と前記内壁（１６）との間に延在する周方向隔壁（１９）が形成されており、前記周方向隔壁（１９）は、前記外壁（１５）に導入されると共に径方向に延在する刳り貫きボア（２０）によって中断されていることを特徴とする請求項１に記載のターボ過給機。
【請求項３】
前記周方向隔壁（１９）が、前記水路（１７）を２つの部分導管（１７ａ、１７ｂ）に分割しており、前記部分導管（１７ａ、１７ｂ）は、前記周方向隔壁（１９）の内部において延在する刳り貫きボア（２０）を通じて、互いに連結されていることを特徴とする請求項２に記載のターボ過給機。
【請求項４】
径方向に延在する前記刳り貫きボア（２０）それぞれが、前記周方向隔壁（１９）の内部において延在しており、これにより前記周方向隔壁（１９）は、前記刳り貫きボア（２０）それぞれの領域において中断されていることを特徴とする請求項３に記載のターボ過給機。
【請求項５】
前記周方向隔壁（１９）が、前記外壁（１５）及び前記内壁（１６）と共に、螺旋状且つ一体型の二重壁を有する前記タービン流入ハウジング（４）の一部分であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載のターボ過給機。
【請求項６】
前記タービン流入ハウジング（４）が、第１の部分（１２）を介して、第１の軸方向の面（８）で前記軸受ハウジング（２）に接しており、第２の部分（２２）を介して、第２の軸方向の面（１４）でインサート（５）に接しており、
前記水路（１７）は、径方向において前記第１の部分（１２）から離隔して、前記第１の軸方向の面（８）で終端していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のターボ過給機。
【請求項７】
前記水路（１７）が、前記第２の軸方向の面（１４）において、径方向に見て、前記第２の部分（２２）内まで延在していることを特徴とする請求項６に記載のターボ過給機。
【請求項８】
前記タービンが、ラジアルタービンであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のターボ過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ過給機ターボ過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ過給機は、第１の媒体を膨張させるため、特に排ガスを膨張させるためのタービンと、第２の媒体、特に過給空気を、タービン内で第１の媒体が膨張する際に得られるエネルギーを用いて圧縮するための圧縮機と、を有している。タービンは、タービンハウジングとタービンロータとを有している。圧縮機は、圧縮機ハウジングと圧縮機ロータとを有している。タービンロータと圧縮機ロータとは、軸受ハウジング内に取り付けられたシャフトを介して連結されており、軸受ハウジングは、一方ではタービンハウジングと、他方では圧縮機ハウジングと接続されている。
【０００３】
ターボ過給機のタービンのタービンハウジングは、タービン流入ハウジングを有しており、当該タービン流入ハウジングを通って、膨張させるべき媒体、特に高温の排ガスは、タービンロータに供給され得る。タービンハウジングは、高い熱負荷に曝露されている。既知のタービン流入ハウジングのさらなる問題は、いわゆる密閉度である。特にタービンロータが破損した場合、その破片は、タービン流入ハウジングの破裂を引き起こす可能性がある。これにより、タービン流入ハウジングの耐用寿命が縮められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここから出発して、本発明の課題は、新型のターボ過給機を創出することにある。本課題は、請求項１に記載のターボ過給機によって解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、タービン流入ハウジングは、螺旋状且つ一体型の二重壁を有するように構成されており、タービン流入ハウジングの外壁とタービン流入ハウジングの内壁との間には、冷却水を誘導するための水路が形成されており、第１の媒体のための導管が、内壁の水路に背向する面において、水路の境界を形成するタービン流入ハウジングの内壁に直接接続されている。水路を流れる冷却水を介して、螺旋状且つ一体型の二重壁を有するタービン流入ハウジングを冷却することによって、タービン流入ハウジングの熱負荷が低減される。さらに、タービン流入ハウジングの一体型の二重壁を有する構造は、その密閉度を高める。これにより、タービン流入ハウジングの耐用寿命を全体として伸ばすことができる。
【０００６】
本発明のさらなる発展形態によると、水路内部に、周方向において外壁と内壁との間に延在する隔壁が形成されており、当該隔壁は、外壁に導入された刳り貫きボアの領域において中断されており、当該隔壁は、外壁及び内壁と共に、螺旋状且つ一体型の二重壁を有するタービン流入ハウジングの不可欠な構成要素である。当該隔壁は、冷却水によるタービン流入ハウジングの無制限の冷却を可能にする。さらに、当該隔壁は、タービン流入ハウジングの剛性とその密閉度とを高める。
【０００７】
好ましくは、隔壁は、水路を２つの部分導管に分割しており、これらの部分導管は、隔壁内へ延在する刳り貫きボアを通じて、互いに連結されており、好ましくは、径方向に延在する刳り貫きボアそれぞれは、隔壁内へ延在しているので、隔壁は、これらの刳り貫きボアそれぞれの領域において中断されている。これらの特徴も、タービン流入ハウジングの容易かつ効果的な冷却と、密閉度の容易かつ効果的な向上と、に資するものである。これによって、タービン流入ハウジングの耐用寿命を伸ばすことができる。
【０００８】
本発明の好ましいさらなる発展形態は、従属請求項及び以下の記載から明らかになる。以下に図面を用いて、本発明の実施例を詳細に説明するが、これに限定されるものではない。示されているのは以下の図である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】タービン及び軸受ハウジングの領域における、本発明に係るターボ過給機の軸方向における部分的な横断面である。
【図２】図１に係るタービンのタービン流入ハウジングの径方向における横断面である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、ターボ過給機に関する。ターボ過給機は、第１の媒体を膨張させるため、特に内燃機関の排ガスを膨張させるためのタービンを有している。ターボ過給機はさらに、第２の媒体、特に過給空気を、タービン内で第１の媒体が膨張する際に得られるエネルギーを用いて圧縮するための圧縮機を有している。タービンは、タービンハウジングとタービンロータとを有している。圧縮機は、圧縮機ハウジングと圧縮機ロータとを有している。圧縮機ロータは、軸受ハウジング内に取り付けられたシャフトを介して、タービンロータに連結されており、軸受ハウジングは、タービンハウジングと圧縮機ハウジングとの間に位置しており、タービンハウジングにも圧縮機ハウジングにも接続されている。このターボ過給機の基本的な構造は、当業者にはよく知られている。
【００１１】
図１は、タービン１及び軸受ハウジング２の領域における、ターボ過給機の部分的な横断面を概略的に示している。タービン１は、タービンハウジング３を有しており、タービンハウジング３は、タービン流入ハウジング４とインサート５とを含んでいる。タービン１はさらに、タービンロータ６を有している。タービン１のタービンロータ６は、シャフト７を介して、ターボ過給機の圧縮機の図示されていない圧縮機ロータに連結されており、シャフト７は、軸受ハウジング２内に取り付けられている。
【００１２】
タービンハウジング３、具体的にはタービン流入ハウジング４は、タービン流入ハウジング４の面８において、具体的には図示の実施例ではクランプ爪１０と複数の締め付けネジ１１とを具備するクランプ爪接続部９を介して、軸受ハウジング２に接続されている。クランプ爪１０は、このタービン流入ハウジング４の軸方向の面８において、タービン流入ハウジング４の部分１２と、軸受ハウジング２の部分１３とを覆っており、締め付けネジ１１は、軸方向において、クランプ爪１０を通って、軸受ハウジング４の部分１２内に延在しており、タービン流入ハウジング４と軸受ハウジング２とを互いにクランプする。この軸方向の面８に対向するタービンハウジング３の軸方向の面１４には、インサート５が位置しており、インサート５は、この軸方向の面において、タービン流入ハウジング４に対して突出しており、タービンロータ６の領域において、膨張した第１の媒体をタービン１から排出する。
【００１３】
本発明に係るターボ過給機のタービン流入ハウジング４は、螺旋状且つ一体型の二重壁を有するように構成されており、つまり、タービン流入ハウジング４の外壁１５と、タービン流入ハウジング４の内壁１６との間には、冷却水のための水路１７が形成されており、当該冷却水は、タービン流入ハウジングの冷却に用いられる。水路１７は、径方向外側では、螺旋状且つ一体型のタービン流入ハウジング４の外壁１５によって、径方向内側では、内壁１６によって画定されており、内壁１６の、水路１７に背向する面には、タービン流入ハウジング４の、まだ膨張させるべき第１の媒体のための導管１８が直接接続されている。
【００１４】
水路１７は、タービン流入ハウジング４の熱負荷を低減させる。さらに、水路１７は、その密閉度を向上させる。全体として、タービン流入ハウジング４の耐用寿命を伸ばすことができる。
【００１５】
図示の好ましい実施例では、水路１７内部に、流入ハウジング４の周方向において外壁１５と内壁１６との間に延在する隔壁１９が形成されており、隔壁１９は、タービン流入ハウジング４の外壁１５に導入された、径方向に延在する刳り貫きボア２０によって中断されており、隔壁１９には凹部２１が形成されている。その際、水路１７は、隔壁１９によって、２つの部分導管１７ａ、１７ｂに分割され、これら２つの部分導管１７ａ、１７ｂは、刳り貫きボア２０の領域において、隔壁１９内へ延在する刳り貫きボア２０によって連結されており、刳り貫きボア２０は、隔壁１９の領域に開口部２１を備えている。これにより、２つの部分導管１７ａ、１７ｂの間において冷却水を移動させることができる。
【００１６】
複数の径方向に延在する刳り貫きボア２０が、タービン流入ハウジング４の外壁１５に亘って、周方向において分散配置されており、径方向に延在する刳り貫きボア２０それぞれは、隔壁１９内に延在しているので、複数の周方向位置において、具体的には刳り貫きボア２０が形成されているすべての位置において、冷却水は、水路１７の部分導管１７ａ、１７ｂの間において移送可能となる。
【００１７】
上述のように、タービン流入ハウジング４は、一体型すなわちモノリシックに構成されており、隔壁１９は、外壁１５及び内壁１６と共に、一体型すなわちモノリシックなタービン流入ハウジング４の不可欠な構成要素であり、タービン流入ハウジング４は、好ましくは鋳造によって形成される。
【００１８】
上述のように、水路１７は、隔壁１９によって、２つの部分導管１７ａ、１７ｂに分割されており、これら部分導管は、開口部２１を通じて連結されている。その際、部分導管１７ａは、タービン流入ハウジング４の軸方向の面８の領域において、部分導管１７ｂは、タービン流入ハウジング４の軸方向の面１４の領域において延在している。
【００１９】
本発明の図示の好ましい実施例では、軸方向の面８の領域において径方向内側に配置された部分導管１７ａが、径方向においてタービン流入ハウジング４の部分１２から離隔するように、部分導管１７ａが、径方向内側に向かって延在しており、当該部分内へは、クランプ爪接続部９の締め付けネジ１１が延在している。同様に、対向する軸方向の面１４に延在する部分導管１７ｂも、径方向内側に向かって延在しており、具体的には、タービン流入ハウジング４の軸方向の面１４に延在する部分導管１７ｂは、径方向においてタービン流入ハウジング４の部分２２の内部に至るまで延在している。部分２２には、インサート５の径方向外側の部分２３が当接している。これにより、インサート５によっても、すなわち依然として膨張させるべき第１の媒体と接触するインサート５の部分２３によっても、熱が効果的に放出される。
【００２０】
本発明は、ターボ過給機に関するものであり、そのタービン１は、図示された実施例では、ラジアルタービンとして構成されている。その際、本発明は、ターボ過給機のラジアルタービンとして構成されたタービン１のタービンハウジング３のタービン流入ハウジング４の詳細構造に関する。本発明に係る詳細構造によって、熱がタービン流入ハウジングから効果的に放出されるので、その熱負荷が低減される。さらに、これら詳細構造によって、密閉度が向上される。全体として、タービン流入ハウジング４ひいてはタービン１の耐用寿命を伸ばすことができる。
【符号の説明】
【００２１】
１    タービン
２    軸受ハウジング
３    タービンハウジング
４    タービン流入ハウジング
５    インサート
６    タービンロータ
７    シャフト
８    面
９    クランプ爪接続部
１０    クランプ爪
１１    締め付けネジ
１２    部分
１３    部分
１４    面
１５    壁
１６    壁
１７    水路
１７ａ  部分導管
１７ｂ  部分導管
１８    導管
１９    隔壁
２０    刳り貫きボア
２１    開口部
２２    部分
２３    部分
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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