EP1186781B2 - Befestigungsvorrichtung für einen Filterschalldämpfer am Verdichtereingang eines Turboladers - Google Patents

Befestigungsvorrichtung für einen Filterschalldämpfer am Verdichtereingang eines Turboladers Download PDF

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EP1186781B2
EP1186781B2 EP00810814A EP00810814A EP1186781B2 EP 1186781 B2 EP1186781 B2 EP 1186781B2 EP 00810814 A EP00810814 A EP 00810814A EP 00810814 A EP00810814 A EP 00810814A EP 1186781 B2 EP1186781 B2 EP 1186781B2
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EP
European Patent Office
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compressor
vibration
uncoupler
casing part
turbocharger
Prior art date
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EP00810814A
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English (en)
French (fr)
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EP1186781A1 (de
EP1186781B1 (de
Inventor
Josef Bättig
Alfons Tröndle
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.)
Accelleron Industries AG
Original Assignee
ABB Turbo Systems AG
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Publication date
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Application filed by ABB Turbo Systems AG filed Critical ABB Turbo Systems AG
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Priority to EP00810814A priority patent/EP1186781B2/de
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Priority to KR1020037003374A priority patent/KR100812585B1/ko
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Priority to AU2001281644A priority patent/AU2001281644A1/en
Priority to JP2002525376A priority patent/JP4681211B2/ja
Priority to PCT/CH2001/000511 priority patent/WO2002020996A1/de
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    • F04D29/701—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning especially adapted for elastic fluid pumps
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers

Definitions

  • the invention relates to a fastening device for releasably attaching a filter silencer to a housing part of a belonging to a turbocharger for internal combustion engines compressor according to the preamble of claim 1.
  • a turbocharger is in EP 0 574 605 A1 disclosed.
  • a filter silencer is usually arranged at the compressor inlet, which reduces these noise emissions. Since the filter muffler is rigidly connected to a housing part of the compressor and this vibration technology is not decoupled from the turbocharger, the vibrations of the turbocharger transmitted to the filter muffler.
  • the turbocharger is in turn usually attached either directly or via a mounting foot on a console of an internal combustion engine. The axial distance between mounting foot and filter silencer is usually very large. If the turbocharger is excited by engine vibrations and / or gets into natural frequency oscillations, the oscillation amplitude is greatest due to the geometry of the filter silencer. This is undesirable, inter alia, because of the resulting large material load. In countries with appropriate provisions, this vibration problem can lead to rejection of the technical approval.
  • the fastening device has a vibration decoupler for connecting a filter silencer to a housing part of a compressor at the compressor inlet between the filter silencer and the housing part of the compressor.
  • the filter silencer is largely isolated from the compressor housing part and thus from the turbocharger.
  • large vibration amplitudes are avoided at the filter muffler and premature fatigue due to high, vibration-induced material stress is counteracted.
  • vibration decoupler As a vibration decoupler is best used a temperature and oil resistant and wear-resistant, rubber-elastic element. In this way, the vibration decoupler is perfectly adapted to the conditions of use, which ensures a long service life of the vibration decoupler. It has been found that rubber-elastic elements made of an elastomer (such as Viton® from Du Pont or from silicone) are very well suited as vibration isolators.
  • an elastomer such as Viton® from Du Pont or from silicone
  • the vibration decoupler viewed in the installed state, a low rigidity in the axial direction and transversely to the axial direction of the turbocharger on.
  • the stiffnesses in the axial direction and transversely to the axial direction can be chosen differently.
  • the low rigidity ensures a sufficient vibration decoupling between the filter silencer and the housing part of the compressor.
  • the vibration decoupler is chosen as soft as possible. But at least the stiffness is chosen so that taking into account the weight of the components and their geometry and taking into account the geometry of the connection between the filter muffler and the housing part of the compressor, the filter muffler finally a natural frequency of about 25% to 50%, preferably 40% at least the lowest having the natural frequencies of the turbocharger.
  • the filter silencer Upon excitation of the turbocharger in the natural frequency range, for example by engine vibrations, the filter silencer then oscillates in the supercritical range.
  • the vibration decoupler is under prestressing. In this way it can be prevented that the contact between the vibration isolator and a component is lost and abrasion and wear occur on the vibration isolator.
  • the formation of the vibration decoupler in the form of an O-ring is particularly advantageous because in this embodiment, the forces to be absorbed by the compound are distributed over the entire circumference of the O-ring.
  • FIG. 1 shows in section to its longitudinal axis 10 a turbocharger 12 and a portion of a compressor inlet 14 attached to the turbocharger 12 filter muffler 16.
  • the turbocharger 12 has a typical structure, ie it comprises a compressor 18 and a turbine 20 whose wheels 22, 24 on a common Shaft 26 are spaced from each other.
  • the turbocharger 12 has a turbocharger housing 28, which comprises a plurality of housing parts, such as a turbine housing 29, a bearing housing 30 and a compressor housing 27, which themselves may consist of several housing parts.
  • the shaft 26 is mounted between the turbine runner 24 and the compressor wheel 22.
  • the turbocharger 12 is mounted on a bracket 34 of the engine (not shown).
  • the filter silencer 16 is fastened to the compressor inlet 14 on a housing part 32 of the compressor 18.
  • Filter silencer 16 and housing part 32 of the compressor 18 are connected via a fastening device 36 rigidly together.
  • the fastening device 36 comprises in this example on a circular line around the turbocharger axis 10 arranged, first mounting holes 38 which are provided in the housing part 32 of the compressor 18.
  • the first attachment openings 38 are threaded.
  • the fastening device 36 comprises second fastening openings 42, which are arranged in a flange 40 of the filter silencer 16 and can be coaxially brought into coincidence with the first fastening openings 38.
  • fasteners 44 which are formed in this example as screws, and are screwed through the second mounting holes 42 in the first mounting holes 38, and so connect the filter muffler 16 rigidly with the housing part 32 of the compressor 18.
  • FIG. 1 it can be seen that the distance between the mounting foot 31 and the filter muffler 16 is quite large. Vibrations transmitted to the turbocharger 12 via the bracket 34 and the mounting leg 31 from the engine (not shown), and natural vibrations of the turbocharger 12 are transmitted to the filter muffler 16 via the rigid attachment device 36. Due to the large distance between the mounting foot 31 and filter muffler 16, the vibration amplitude at the filter muffler 16 is the largest. What brings the already mentioned disadvantages.
  • Each one of these fastening devices 36 comprises, in the housing part 32 of the compressor 18, arranged first mounting holes 38 with thread and fasteners 44 in the form of screws which are screwed into the first mounting holes 38.
  • the attachment openings 38 are preferably arranged in a plane perpendicular to the turbocharger axis 10, arranged on a ring around the turbocharger axis 10.
  • the direction in which the turbocharger axle (10) lies is in each case marked by an arrow a.
  • the ring is ideally a circular ring and the mounting holes 38 are evenly distributed on the ring.
  • the inventive fastening device 36 comprises a vibration decoupler 46, which is arranged between the filter silencer 16 and the housing part 32 of the compressor 18.
  • the vibration isolator 46 is made of an elastomer having low rigidity in the axial direction and transverse to the axial direction of the turbocharger 12.
  • the stiffness is selected so that the natural frequencies of the filter silencer 16 is about 40% of at least the lowest of the natural frequencies of the turbocharger 12.
  • the rigidity depends inter alia on the geometry of the components and their weight, as well as on the design of the fastening device 36.
  • fastening device 36 shown comprises in addition to the above-mentioned elements an O-ring vibration isolator 46, a radially outwardly open annular groove 62 disposed in an element 60 of the filter silencer 62 for supporting the vibration isolator 46 and two fastening rings 64, 66.
  • the two fastening rings 64, 66 have holes 68 which can be brought into coincidence with the first fastening openings 38 in the housing part 32 of the compressor 18 for accommodating the fastening elements 44. They are coaxial with each other and one behind the other in the axial direction, then arranged on the housing part 32 of the compressor 18. Via the helical fastening elements 44, the fastening rings 64, 66 are fixed to the housing part 32 of the compressor 18.
  • the mounting rings 64, 66 support surfaces 67, which support the O-ring 46 at an angle of about + 30 ° to + 50 ° or -30 ° to -50 °.
  • the support surfaces 67 together again form a kind of annular groove which is radially open towards the inside and spaced from the annular groove 62 in the element 60 extends parallel to this.
  • the diameter on the radially inner side of the mounting rings 64, 66 and the diameter of the annular groove 62 in the element 60 of the filter muffler 16 are selected so that the arranged between them O-ring vibration isolator 46 is in the mounted state under bias.
  • a natural frequency of the filter muffler 16 is obtained from about 40% of the turbocharger 12 having an axial rigidity of 7000 N / mm to 14000 N / mm and a radial rigidity of 15000 to 40,000 N / mm.
  • a further embodiment is shown, which is analogous to that in Fig.2 shown is constructed.
  • a securing element 68 still belongs to the fastening device 36.
  • the securing element 68 is then arranged axially adjacent to the fastening ring 66 adjacent to the filter muffler 16 and fastened to the housing part 32 together with the fastening rings 64, 66 with the aid of the fastening means 44. It protrudes radially both inwards as well as outward on the mounting rings 64, 66 addition.
  • the securing element like the mounting ring 64, 66, be configured annular or, as in the example shown, consist of Ringsegment Swissen.
  • the housing part 32 of the compressor 18 adjacent mounting ring 64 is integrally formed with the housing part 32.
  • FIG Fig. 4 shows a further variant of Fig. 2 known embodiment.
  • the fastening device 36 comprises fastening elements 44 in the form of clamping elements 72.
  • the housing part 32 of the compressor 18 therefore has a fastening flange 70 instead of first fastening openings 38.
  • the fastening rings 64, 66 have no attachment opening 38.
  • the fixation of the mounting rings 64, 66 on the housing part 32 of the compressor 18 takes place instead of helical fasteners 44 with the clamping brackets 72, distributed over the circumference provide a firm connection between the components.
  • the O-ring vibration isolator 46 and the mounting rings 64, 66 - which are e.g. can be connected to each other by means of Spannklammem or by means of introduced into them auxiliary holes and auxiliary screws - pre-assembled on the filter muffler 16. Then the filter muffler 16 is fastened via the fastening rings 64, 66 by means of the fastening elements 44 to the housing part 32 of the compressor 18 and thus to the turbocharger 12.
  • a natural frequency of the filter muffler 16 is from about 40% of the turbocharger 12 having an axial stiffness of 7000 N / mm to 14000 N / mm of the vibration isolator 46 and a radial stiffness of 15,000 to 40,000 N / mm of the vibration isolator 46 reached.
  • attachment device 36 Various other variations and combinations of said attachment device 36 are conceivable.
  • clamping brackets 72 and helical fastening elements 44 may be used in combination.
  • the second attachment openings 42 may instead be arranged in a flange 40 of the filter silencer 16 in another of the compressor inlet 14 adjacent element of the filter silencer 16.
  • the second attachment openings 42 may be provided in the filter muffler 16 with a thread.
  • the first attachment openings 38 in the housing part 32 of the compressor 18 may be arranged in a flange of the housing part 32.
  • the helical fasteners 44 may then be threaded from the compressor side rather than from the side of the filter muffler 16.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
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Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Befestigungsvorrichtung zum lösbaren Befestigen eines Filterschalldämpfers an einem Gehäuseteil eines zu einem Turbolader für Verbrennungsmotoren gehörenden Verdichters gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein solcher Turbolader ist in EP 0 574 605 A1 offenbart.
    • Stand der Technik
  • Am Verdichtereingang von Turboladern gibt es hohe Geräuschemissionen. Daher ist am Verdichtereingang meist ein Filterschalldämpfer angeordnet, der diese Geräuschemissionen vermindert. Da der Filterschalldämpfer starr mit einem Gehäuseteil des Verdichters verbunden ist und dies schwingungstechnisch nicht vom Turbolader entkoppelt ist, übertragen sich die Schwingungen des Turboladers auf den Filterschalldämpfer. Der Turbolader ist seinerseits in der Regel entweder direkt oder via einen Befestigungsfuss auf einer Konsole eines Verbrennungsmotors befestigt. Die axiale Distanz zwischen Befestigungsfuss und Filterschalldämpfer ist in der Regel sehr gross. Wird der Turbolader durch Motorvibrationen angeregt und/oder gerät in Eigenfrequenzschwingungen, so ist die Schwingungsamplitude aufgrund der Geometrie am Filterschalldämpfer am grössten. Dies ist unter anderem wegen der daraus resultierenden grossen Materialbelastung unerwünscht. In Ländern mit entsprechenden Bestimmungen kann dieses Schwingungsproblem bis zur Zurückweisung bei der technischen Zulassung führen.
  • Aus der DE-U-1807288 ist eine Aufhängung für einen Filterschalldämpfer bekannt, wobei das Filtergehäuse mit seiner Halterung ausschliesslich durch elastische Formteile aus Gummi oder gummiähnlichen Werkstoffen verbunden ist.
    • Darstellung der Erfindung
  • Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Befestigungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile einfach und kostengünstig behebt.
  • Diese Aufgabe löst eine Befestigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
  • Die erfindungsgemässe Befestigungsvorrichtung weist zum Verbinden eines Filterschalldämpfers mit einem Gehäuseteil eines Verdichters am Verdichtereingang zwischen dem Filterschalldämpfer und dem Gehäuseteil des Verdichters einen Schwingungsentkoppler auf. Mit Hilfe des Schwingungsentkopplers ist der Filterschalldämpfer schwingungstechnisch weitgehend von dem Verdichtergehäuseteil und damit vom Turbolader getrennt. Bei der Übertragung von Schwingungen vom Turbolader bzw. vom Verdichter auf den Filterschalldämpfer werden grosse Schwingungsamplituden am Filterschalldämpfer vermieden und einer vorzeitige Materialermüdung durch eine hohe, schwingungsbedingte Materialbeanspruchung wird entgegengewirkt.
  • Als Schwingungsentkoppler wird am besten ein temperatur- und ölbeständiges sowie verschleissfestes, gummielastisches Element eingesetzt. Auf diese Weise ist der Schwingungsentkoppler den Einsatzbedingungen bestens angepasst, was eine hohe Standzeit des Schwingungsentkopplers gewährleistet. Es hat sich gezeigt, dass aus einem Elastomer (wie z.B. aus Viton ® von der Firma du Pont oder aus Silikon) gefertigte gummielastische Elemente sehr gut als Schwingungsentkoppler geeignet sind.
  • Vorteilhafterweise weist der Schwingungsentkoppler, im eingebauten Zustand betrachtet, eine geringe Steifigkeit in Achsrichtung sowie quer zur Achsrichtung des Turboladers auf. Abhängig von den sechs Eigenfrequenzen des Turboladers können die Steifigkeiten in Achsrichtung und quer zur Achsrichtung unterschiedlich gewählt werden. Die geringe Steifigkeit sorgt für eine ausreichende schwingungsmässige Entkopplung zwischen Filterschalldämpfer und Gehäuseteil des Verdichters.
  • Unter Berücksichtigung der konstruktiven Bedingungen wir der Schwingungsentkoppler so weich wie möglich gewählt. Mindestens aber wird die Steifigkeit so gewählt, dass unter Berücksichtung des Gewichtes der Bauteile und ihrer Geometrie sowie unter Berücksichtigung der Geometrie der Verbindung zwischen Filterschalldämpfer und Gehäuseteil des Verdichters der Filterschalldämpfer schliesslich eine Eigenfrequenz von etwa 25% bis 50%, vorzugsweise 40% zumindest der tiefsten der Eigenfrequenzen des Turboladers aufweist. Bei Erregung des Turboladers im Eigenfrequenzbereich, beispielsweise durch Motorschwingungen, schwingt der Filterschalldämpfer dann im überkritischen Bereich.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schwingungsentkoppler unter Vorspannung steht. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass der Kontakt zwischen Schwingungsentkoppler und einem Bauteil verloren geht und Abrieb und Verschleiss am Schwingungsentkoppler auftreten.
  • Die Ausbildung des Schwingungsentkopplers in Form eines O-Ringes ist besonders vorteilhaft, da bei dieser Ausführungsform die von der Verbindung aufzunehmenden Kräfte auf den ganzen Umfang des O-Ringes verteilt werden.
  • Vorteilhaft ist es ein Sicherungselement vorzusehen, welches bei einem Versagen des O-ringförmigen Schwingungsentkopplers einer Auflösung der Verbindung zwischen Filterschalldämpfer und Gehäuseteil des Verdichters entgegenwirkt.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand weiterer abhängigen Patentansprüche.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in den beiliegenden Figuren 1 bis 4 dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen rein schematisch:
    • Fig. 1
    im Schnitt längs der Turboladerachse einen Turbolader mit einem am Verdichtereingang angeordneten Filterschalldämpfer mit einer Befestigungsvorrichtung gemäss dem Stand der Technik.
    Fig. 2
    in analoger Darstellungsweise wie in Figur 2 einen Teil einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemässen Befestigungsvorrichtung;
    Fig. 3
    die Befestigungsvorrichtung aus Fig. 3 mit einem Sicherungselement; und
    Fig. 4
    in analoger Darstellungsweise wie in Figur 2 einen Teil einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemässen Befestigungsvorrichtung;
  • Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile 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 im Schnitt zu seiner Längsachse 10 einen Turbolader 12 und einen Teil eines am Verdichtereingang 14 des Turboladers 12 befestigten Filterschalldämpfers 16. Der Turbolader 12 hat einen typischen Aufbau, d.h. er umfasst einen Verdichter 18 und eine Turbine 20 deren Laufräder 22, 24 auf einer gemeinsamen Welle 26 beabstandet voneinander angeordnet sind. Der Turbolader 12 weist ein Turboladergehäuse 28 auf, das mehrere Gehäuseteile, wie beispielsweise ein Turbinengehäuse 29, ein Lagergehäuse 30 und ein Verdichtergehäuse 27, umfasst, die selbst wieder aus mehreren Gehäuseteilen bestehen können. Im Lagergehäuse 30 ist zwischen dem Turbinenlaufrad 24 und dem Verdichterlaufrad 22 die Welle 26 gelagert. Mittels eines Befestigungsfusses 31 ist der Turbolader 12 auf einer Konsole 34 des Motors (nicht dargestellt) befestigt. Zur Verminderung der Geräuschemission ist am Verdichtereingang 14 an einem Gehäuseteil 32 des Verdichters 18 der Filterschalldämpfer 16 befestigt.
  • Filterschalldämpfer 16 und Gehäuseteil 32 des Verdichters 18 sind via eine Befestigungsvorrichtung 36 starr miteinander verbunden. Die Befestigungsvorrichtung 36 umfasst in diesem Beispiel auf einer Kreislinie um die Turboladerachse 10 angeordnete, erste Befestigungsöffnungen 38, die im Gehäuseteil 32 des Verdichters 18 vorgesehen sind. Die ersten Befestigungsöffnungen 38 sind mit einem Gewinde versehen. Des weiteren umfasst die Befestigungsvorrichtung 36 in einem Flansch 40 des Filterschalldämpfers 16 angeordnete zweite Befestigungsöffnungen 42, die mit den ersten Befestigungsöffnungen 38 koaxial in Deckung bringbar sind. Ebenfalls zur Befestigungsvorrichtung 36 gehören Befestigungselemente 44, welche in diesem Beispiel als Schrauben ausgebildet sind, und die durch die zweiten Befestigungsöffnungen 42 in die ersten Befestigungsöffnungen 38 eingeschraubt sind, und so den Filterschalldämpfer 16 starr mit dem Gehäuseteil 32 des Verdichters 18 verbinden.
  • Wie aus Figur 1 ersichtlich ist die Distanz zwischen Befestigungsfuss 31 und dem Filterschalldämpfer 16 recht gross. Schwingungen, die über die Konsole 34 und den Befestigungsfuss 31 vom Motor (nicht dargestellt) auf den Turbolader 12 übertragen werden und Eigenschwingungen des Turboladers 12 werden via die starre Befestigungsvorrichtung 36 auf den Filterschalldämpfer 16 übertragen. Auf Grund der grossen Distanz zwischen Befestigungsfuss 31 und Filterschalldämpfer 16 ist die Schwingungsamplitude am Filterschalldämpfer 16 am grössten. Was die bereits genannten Nachteile mit sich bringt.
  • Die Figuren 2 bis 4 zeigen jeweils eine erfindungsgemässe Befestigungsvorrichtung 36. Jede dieser Befestigungsvorrichtungen 36 umfasst im Gehäuseteil 32 des Verdichters 18 angeordnete, erste Befestigungsöffnungen 38 mit Gewinde sowie Befestigungselemente 44 in Form von Schrauben, die in die ersten Befestigungsöffnungen 38 eingeschraubt sind. Die Befestigungsöffnungen 38 sind vorzugsweise in einer Ebene die Senkrecht auf der Turboladerachse 10 steht, auf einem Ring rund um die Turboladerachse 10 angeordnet. Die Richtung, in der die Turboladerachse (10) liegt ist jeweils mit einem Pfeil a gekennzeichnet. Der Ring ist idealerweise ein Kreisring und die Befestigungsöffnungen 38 sind gleichmässig auf dem Ring verteilt. Des weiteren umfasst die erfindungsgemässe Befestigungsvorrichtung 36 einen Schwingungsentkoppler 46, der zwischen dem Filterschalldämpfer 16 und dem Gehäuseteil 32 des Verdichters 18 angeordnet ist. Der Schwingungsentkoppler 46 ist aus einem Elastomer gefertigt, der eine geringe Steifigkeit in Achsrichtung und quer zur Achsrichtung des Turboladers 12 aufweist. Die Steifigkeit wird so ausgewählt, dass die Eigenfrequenzen des Filterschalldämpfers 16 bei etwa 40% zumindest der tiefsten der Eigenfrequenzen des Turboladers 12 liegt. Die Steifigkeit hängt unter anderem von der Geometrie der Bauteile und von deren Gewicht, sowie von der Ausgestaltung der Befestigungsvorrichtung 36 ab.
  • Die in Fig. 2 gezeigte Befestigungsvorrichtung 36 umfasst zusätzlich zu den oben genannten Elementen einen O-ringförmigen Schwingungsentkoppler 46, eine in einem Element 60 des Filterschalldämpfers 16 angeordnete, radial nach aussen offene Ringnut 62 zur Abstützung des Schwingungsentkopplers 46 sowie zwei Befestigungsringe 64, 66. Die zwei Befestigungsringe 64, 66 weisen mit den ersten Befestigungsöffnungen 38 im Gehäuseteil 32 des Verdichters 18 koaxial in Deckung bringbare Löcher 68 zur Aufnahme der Befestigungselemente 44 auf. Sie sind koaxial zueinander und in Achsrichtung hintereinander, anschliessend an das Gehäuseteil 32 des Verdichters 18 angeordnet. Via die schraubenförmigen Befestigungselemente 44 sind die Befestigungsringe 64, 66 am Gehäuseteil 32 des Verdichters 18 fixiert. Auf ihrer radial innenliegenden Seite weisen die Befestigungsringe 64, 66 Stützflächen 67 auf, welche den O-Ring 46 unter einem Winkel von etwa +30°bis +50° bzw. -30° bis -50° abstützen. Die Stützflächen 67 bilden zusammen ebenfalls wieder eine Art Ringnut, die radial gegen innen offen ist und beabstandet zur Ringnut 62 im Element 60 parallel zu dieser verläuft. Der Durchmesser auf der radial innenliegenden Seite der Befestigungsringe 64, 66 und der Durchmesser der Ringnut 62 im Element 60 des Filterschalldämpfers 16 sind so gewählt, dass der zwischen ihnen angeordnete O-ringförmige Schwingungsentkoppler 46 im befestigten Zustand unter Vorspannung steht.
  • Bei einem wiederum etwa 380Kg schweren Filterschalldämpfer 16 und dieser Konstruktion wird eine Eigenfrequenz des Filterschalldämpfer 16 von etwa 40% des Turboladers 12 mit einer axialen Steifigkeit von 7000 N/mm bis14000 N/mm und einer radialen Steifigkeit von 15000 bis 40000 N/mm erreicht.
  • In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, die analog zu der in Fig.2 gezeigten aufgebaut ist. Allerdings gehört in diesem Beispiel noch ein Sicherungselement 68 zur Befestigungsvorrichtung 36. Das Sicherungselement 68 ist axial anschliessend an den dem Filterschalldämpfer 16 benachbarten Befestigungsring 66 angeordnet und mit Hilfe des Befestigungsmittels 44 zusammen mit den Befestigungsringen 64, 66 am Gehäuseteil 32 befestigt. Es ragt radial sowohl nach innen wie auch nach aussen über die Befestigungsringe 64, 66 hinaus. bei einem Versagen des O-ringes hintergreift es das die Ringnut 62 tragenden Element 60 des Filterschalldämpfers 16 und verhindert so eine Auflösung der Verbindung zwischen Filterschalldämpfer 16 und Gehäuseteil 32 des Verdichters 18. Das Sicherungselement kann, wie die Befestigungsring 64, 66, ringförmig ausgestaltet sein oder aber, wie im gezeigten Beispiel, aus Ringsegmentstücken bestehen.
  • In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform, die im Prinzip gleich aufgebaut ist wie die in Fig.3 bzw. in Fig. 2 dargestellte, ist der dem Gehäuseteil 32 des Verdichters 18 benachbarte Befestigungsring 64 einstückig mit dem Gehäuseteil 32 ausgebildet.
  • Eine weitere Ausführungsform, die schematisch in Fig. 4 dargestellt ist, zeigt eine weitere Variante der aus Fig. 2 bekannten Ausführungsform. Anstelle von schraubenförmigen Befestigungselementen 44 umfasst die Befestigungsvorrichtung 36 Befestigungselemente 44 in Form von Spannelementen 72. Daher weist das Gehäuseteil 32 des Verdichters 18 statt ersten Befestigungsöffnungen 38 einen Befestigungsflansch 70 auf. Auch die Befestigungsringe 64, 66 weisen keine Befestigungsöffnung 38 auf. Die Fixierung der Befestigungsringe 64, 66 am Gehäuseteil 32 des Verdichters 18 erfolgt statt mit schraubenförmigen Befestigungselementen 44 mit den Spannklammern 72, die über den Umfang verteilt für eine feste Verbindung zwischen den Bauteilen sorgen.
  • Bei dieser Konstruktion der Befestigungsvorrichtung 36 mit dem O-ringförmigen Schwingungsentkoppler 46 werden für die Montage zunächst der O-ringförmige Schwingungsentkoppler 46 und die Befestigungsringe 64, 66 - welche z.B. mittels Spannklammem oder mittels in sie eingebrachte Hilfslöcher und Hilfsschrauben miteinander verbunden werden können - am Filterschalldämpfer 16 vormontiert. Dann wird der Filterschalldämpfer 16 über die Befestigungsringe 64, 66 mittels der Befestigungselemente 44 mit dem Gehäuseteil 32 des Verdichters 18 und somit mit dem Turbolader 12 befestigt.
  • Bei einem wiederum etwa 380Kg schweren Filterschalldämpfer 16 und dieser Konstruktion wird eine Eigenfrequenz des Filterschalldämpfer 16 von etwa 40% des Turboladers 12 mit einer axialen Steifigkeit von 7000 N/mm bis14000 N/mm des Schwingungsentkopplers 46 und einer radialen Steifigkeit von 15000 bis 40000 N/mm des Schwingungsentkopplers 46 erreicht.
  • Verschiedene weitere Variationen und Kombinationen der genannten Befestigungsvorrichtung 36 sind denkbar. So können beispielsweise Spannklammem 72 und schraubenförmige Befestigungselemente 44 kombiniert eingesetzt sein. Die zweiten Befestigungsöffnungen 42 können statt in einem Flansch 40 des Filterschalldämpfers 16 in einem andern dem Verdichtereingang 14 benachbarten Element des Filterschalldämpfer 16 angeordnet sein. Statt der ersten Befestigungsöffnungen 38 im Gehäuseteil 32 des Verdichters 18 können die zweiten Befestigungsöffnungen 42 im Filterschalldämpfer 16 mit einem Gewinde versehen sein. Die ersten Befestigungsöffnungen 38 im Gehäuseteil 32 des Verdichters 18 können in einem Flansch des Gehäuseteils 32 angeordnet sein. Die schraubenförmigen Befestigungselemente 44 können dann von der Verdichterseite her statt von der Seite des Filterschalldämpfers 16 eingeschraubt sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Turboladerlängsachse
    12
    Turbolader
    14
    Verdichtereingang
    16
    Filterschalldämpfer
    18
    Verdichter
    20
    Turbine
    22
    Verdichterlaufrad
    24
    Turbinenlaufrad
    26
    Welle
    27
    Verdichtergehäuse
    28
    Turboladergehäuse
    29
    Turbinengehäuse
    30
    Lagergehäuse
    31
    Befestigungsfuss
    32
    Gehäuseteil
    34
    Konsole
    36
    Befestigungsvorrichtung
    38
    erste Befestigungsöffnung
    40
    Flansch
    42
    zweite Befestigungsöffnung
    44
    Befestigungselement
    46
    Schwingungsentkoppler
    47
    Entkopplungselement
    48
    Hohlzylinder
    50
    Elementflansch
    52
    Öffnung
    54
    Distanzbüchse
    56
    Hohlzylinder
    58
    Büchsenflansch
    60
    Element
    62
    Ringnut
    64
    Befestigungsring
    66
    Befestigungsring
    67
    Stützfläche
    68
    Sicherungselement
    70
    Befestigungsflansch
    72
    Spannklammer
    74
    76
    78
    80
    82
    84
    86
    88
    90

Claims (10)

  1. Vorrichtung, umfassend einen Filterschalldämpfer (16) sowie ein Gehäuseteil (32) eines zu einem Turbolader (12) für Verbrennungsmotoren gehörenden Verdichters (18),
    wobei der Filterschalldämpfer (16) mit Hilfe von Befestigungselementen (44, 64, 66) lösbar am Gehäuseteil des Verdichters befestigt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Vorrichtung einen in Form eines O-Ringes ausgebildeten Schwingungsentkoppler (46) umfasst, welcher im Bereich der Befestigungselemente (44, 64, 66) zwischen dem Filterschalldämpfer (16) und dem Gehäuseteil (32) des Verdichters (18) angeordnet ist, so dass bei Erregung des Turboladers der Filterschalldämpfer (16) mit einer anderen Frequenz als das Verdichtergehäuse (27) schwingt, dass
    eine in einem dem Verdichtereingang (14) benachbarten Element (60) des Filterschalldämpfers (16) angeordnete, radial nach aussen offene Ringnut (62) und eine am Gehäuseteil (32) des Verdichters (18) fixierte, als radial nach innen offene Ringnut ausgebildete Stützfläche (67) vorgesehen sind, und dass
    der Schwingungsentkoppler (46) durch die Ringnut (62) des Filterschalldämpfers (16) und durch die als nach radial innen offene Ringnut ausgebildete Stützfläche (67) abgestützt ist,
    wobei die als nach radial innen offene Ringnut ausgebildete Stützfläche (67) durch zwei Befestigungsringe (64, 66) gebildet ist, deren radial innere Seiten radial beabstandet von der Ringnut (62) parallel zu dieser verlaufen, wobei die zwei Befestigungsringe (64, 66) koaxial in Achsrichtung hintereinander angeordnet sind und mittels Befestigungselementen (44) mit dem Gehäuseteil (32) des Verdichters (18) verbunden sind.
  2. Vorrichtung nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwingungsentkoppler (46) ein vorzugsweise aus einem Elastomer bestehendes, verschleissfestes sowie temperatur- und ölbeständiges, gummielastisches Element vorgesehen ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsentkoppler (46) eine geringe Steifigkeit sowohl in Achsrichtung (10) als auch quer zur Achsrichtung (10) des Turboladers (12) aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsentkoppler (46) eine derartige Steifigkeit aufweist, dass die Frequenz zumindest der tiefsten Eigenfrequenz des entkoppelten Filterschalldämpfers (16) etwa 40% der tiefsten Eigenfrequenz des Turboladers (12) entspricht.
  5. Vorrichtung nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Gehäuseteil (32) des Verdichters (18) benachbarter Befestigungsring (64), welcher der Abstützung des Schwingungsentkopplers (46) dient, einstückig mit dem Gehäuseteil (32) des Verdichters (18) ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sicherungselement (68) vorgesehen ist, welches bei Versagen des Schwingungsentkopplers (46) einer Auflösung der Verbindung zwischen Filterschalldämpfer (16) und Gehäuseteil (32) des Verdichters (18) entgegenwirkt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (68) an mindestens einem dem Gehäuseteil (32) des Verdichters (18) benachbart angeordneten Befestigungsringe (64, 66) und/oder dem Gehäuseteil (32) des Verdichters (18) befestigt ist und bei Versagen des Schwingungsentkopplers (46) von der Seite des Filterschalldämpfers (16) her das die Ringnut (62) tragende Element (60) des Filterschalldämpfers (16) hintergreift.
  8. Vorrichtung nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsentkoppler (46) mechanisch vorgespannt ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung via am Gehäuseteil (32) des Verdichters (18) fixierte Befestigungsringe (64, 66) auf den Schwingungsentkoppler (46) aufgebracht ist und die Befestigungsringe (64, 66) den O-ringförmigen Schwingungsentkoppler (46) vorzugsweise unter einem Winkel von etwa +30° bis +50° bzw. -30°bis -50° abstützen.
  10. Turbolader zur Aufladung von Verbrennungsmotoren gekennzeichnet durch eine Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche.
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