Carcasa de turbocompresor accionado por el gas de escape.

Carcasa de turbina (1) de un turbocompresor accionado por el gas de escape, la cual comprende una carcasa exterior

(2), en la que están dispuestos una carcasa interior (3) con un manguito tubular (5) y un tubo de salida (4) para la conexión a una instalación de gas de escape, estando el tubo de salida (4) acoplado con el manguito tubular (5) desplazable relativamente sobre una faldilla de obturación (6), caracterizada por que la faldilla de obturación (6) está desplazada invertida hacia dentro sobre el manguito (5) y sobre el manguito (5) está dispuesto un casquillo corredizo (7), formando el casquillo corredizo (7) y el manguito (5) una rendija (11), en la cual está alojado un extremo (12) de la faldilla de obturación (6).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2011/001087.

Solicitante: BENTELER AUTOMOBILTECHNIK GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: An der Talle 27-31 33102 Paderborn ALEMANIA.

Inventor/es: GRUSSMANN,ELMAR, SMATLOCH,CHRISTIAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN... > MAQUINAS O MOTORES DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO,... > Partes constitutivas, detalles o accesorios no cubiertos... > F01D25/24 (Carcasas (modificadas para el calentamiento o la refrigeración F01D 25/14 ); Elementos de la carcasa, p. ej. diafragmas, fijación de las carcasas (carcasas para máquinas o motores rotativos en general F16M))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > PLANTAS MOTRICES DE TURBINAS DE GAS; TOMAS DE AIRE... > Plantas motrices de turbinas de gas múltiples; Combinaciones... > F02C6/12 (Turbocompresores, es decir, plantas que aumentan la potencia mecánica de salida de los pistones de los motores de combustión interna incrementando la presión de carga)

PDF original: ES-2483148_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Carcasa de turbocompresor accionado por el gas de escape El presente invento se refiere a una carcasa de turbina de un turbocompresor accionado por el gas de escape según las características en el preámbulo de la reivindicación 1.

Los motores de combustión interna especialmente en el empleo para automóviles son en proporciones crecientes 5 sobrealimentados mediante compresores centrífugos, para aumentar más el rendimiento y con ello bajar el consumo de combustible. Preferentemente como compresores centrífugos se emplean turbocompresores. En ello los turbocompresores y en particular las carcasas de los turbocompresores son adaptados muy exactamente a las características de potencia del respectivo motor.

Para que el turbocompresor en sí pueda trabajar con alto rendimiento, el cumplimiento de medidas de rendija 10 exactas de las piezas de construcción individuales del turbocompresor es de particular importancia antes, durante y después del funcionamiento. Entre los estados de funcionamiento individuales se presentan diferencias de temperatura de hasta más de 100 º C, que para las distintas piezas de construcción y distintos materiales así como espesores de material empleados tienen por consecuencia dilataciones diferentes unas de otras de las piezas de construcción entre sí. En el caso de la dilatación varían también las medidas de rendija, de manera que puede 15 producirse una indeseada fuga de gases dentro del turbocompresor. Con ello se reduce el rendimiento del turbocompresor. Asimismo puede ocurrir que las piezas de construcción por dilataciones diferentes entren en contacto unas con otras. En el peor de los casos se producen colisiones de las piezas de construcción entre sí, que llevan consigo daños o bien un fallo total del turbocompresor.

Además la reducción de peso de todos los materiales y componentes empleados en la construcción de automóviles 20 es de especial importancia. En esto la fabricación de un turbocompresor, en particular de una carcasa de turbocompresor en forma de construcción de chapa se encuentra bajo el aspecto de una posibilidad de fabricar un turbocompresor accionado por el gas de escape especialmente optimizado en el peso.

En el documento DE 100 22 0 52 A1 se propone el desacoplamiento de piezas de construcción conductoras de gas de escape y estructuras exteriores de soporte o de estanqueidad. Mientras que las piezas de construcción 25 conductoras de gas de escape de un turbocompresor están expuestas a grandes cargas térmicas, de manera que en funcionamiento se ponen al rojo, las cargas térmicas de las estructuras exteriores de estanqueidad son considerablemente menores. Sin embargo también la carcasa exterior, especialmente en las zonas de la conexión a la caja de cojinetes de un turbocompresor y también en los lados de admisión del gas de escape relativamente caliente, está sujeta a cargas térmicas y relativas a la técnica de flujo muy altas. 30

Por el documento EP 2 180 163 A2 es conocida una carcasa de turbina de un turbocompresor accionado por el gas de escape, la cual presenta una carcasa exterior y una carcasa interior, estando la carcasa interior configurada con un manguito tubular y un tubo de salida para la conexión a una instalación de gas de escape. El tubo de salida está acoplado con el manguito tubular desplazable relativamente sobre una faldilla de obturación, estando la faldilla de obturación desplazada invertida hacia dentro sobre el manguito. 35

Además por el documento DE 102 23 838 C1 es conocido un motor de combustión interna con al menos una brida unida en un extremo de una estructura hueca, teniendo la estructura hueca una envoltura exterior y una envoltura interior. La envoltura interior tiene un rebordeado en forma de U que rodea ampliamente por fuera la envoltura exterior, estando el rebordeado junto con la sección final encajado en la propia brida.

La carcasa exterior de un turbocompresor accionado por el gas de escape se compone por regla general de 40 envolturas de chapa conformadas, que usualmente mediante procedimientos de unión térmicos están soldadas con bridas de soporte. Asimismo una carcasa interior del turbocompresor accionado por el gas de escape está acoplada con las bridas de soporte.

Por regla general las carcasas interiores se apoyan en las bridas de soporte o adicionalmente están acopladas con éstas con unión positiva de material. Aquí sin embargo en el caso del apoyo por los distintos coeficientes de 45 dilatación térmica pueden producirse fallos de estanqueidad y por lo tanto una fuga de gases. En el caso de un acoplamiento con unión positiva de material la zona afectada por el calor del proceso de unión térmico geométricamente y en cuanto a la técnica de materiales está debilitada por el proceso de unión térmico. En este punto bajo cargas extremas pueden producirse roturas por fatiga o si no también formaciones de grietas.

El problema del invento es por eso elevar la estanqueidad y la durabilidad de un turbocompresor accionado por el 50 gas de escape de manera que las cargas térmicas no lleven a un fallo prematuro de las piezas de construcción y que las dilataciones producidas térmicamente sean compensadas por la construcción del turbocompresor accionado por el gas de escape.

El problema antes mencionado es solucionado por una carcasa de turbina para un turbocompresor accionado por el gas de escape con las características de la reivindicación 1. 55

Variantes de realización ventajosas del presente invento son parte integrante de las reivindicaciones dependientes.

La carcasa de turbina según el invento de un turbocompresor accionado por el gas de escape, la cual comprende una carcasa exterior, en la que están dispuestos una carcasa interior con un manguito tubular y un tubo de salida para la conexión a una instalación de gas de escape, estando el tubo de salida acoplado desplazable relativamente con el manguito tubular mediante una faldilla de obturación, se distingue porque la faldilla de obturación está 5 colocada invertida hacia dentro sobre el manguito, y sobre el manguito está dispuesto un casquillo corredizo, formando el casquillo corredizo y el manguito una rendija, en la cual está alojado un extremo de la faldilla de obturación.

Especialmente ventajoso en la construcción según el invento es que mediante la faldilla de obturación invertida hacia dentro entre el manguito y el tubo de salida puede efectuarse una compensación debido a la diferente 10 dilatación térmica de las piezas de construcción individuales unas con otras. La faldilla de obturación presenta para ello en especial ventajosamente un espesor de pared muy delgado, por lo que se posibilita un deslizamiento y/o rodadura de la faldilla de obturación sobre el manguito.

La faldilla de obturación a su vez se apoya sobre el manguito, especialmente con ajuste de forma, muy especialmente de preferencia con un ajuste a presión. Debido a las diferencias de presión entre la carcasa interior y 15 la carcasa exterior del turbocompresor accionado por el gas de escape puede ocurrir sin embargo que la faldilla de obturación se desprenda del manguito y por lo tanto se afloje. Con esto se producen los denominados efectos de fuga de gases, que reducen el rendimiento del turbocompresor accionado por el gas de escape. Para la compensación del desprendimiento está dispuesto sobre el manguito un casquillo corredizo, de manera que entre una pestaña de obturación del casquillo corredizo y el propio manguito se forma una rendija, en la cual está 20 dispuesto un extremo de la faldilla de obturación. El casquillo corredizo, en particular la zona de la pestaña de obturación, aloja por lo tanto en la rendija el extremo de la faldilla de obturación y aplica éste adicionalmente con ajuste de forma en el... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Carcasa de turbina (1) de un turbocompresor accionado por el gas de escape, la cual comprende una carcasa exterior (2) , en la que están dispuestos una carcasa interior (3) con un manguito tubular (5) y un tubo de salida (4) para la conexión a una instalación de gas de escape, estando el tubo de salida (4) acoplado con el manguito tubular (5) desplazable relativamente sobre una faldilla de obturación (6) , 5 caracterizada por que la faldilla de obturación (6) está desplazada invertida hacia dentro sobre el manguito (5) y sobre el manguito (5) está dispuesto un casquillo corredizo (7) , formando el casquillo corredizo (7) y el manguito (5) una rendija (11) , en la cual está alojado un extremo (12) de la faldilla de obturación (6) .

2. Carcasa de turbina según la reivindicación 1, caracterizada por que la rendija (11) está dispuesta circularmente sobre el manguito (5) orientada paralela a un eje de giro de la rueda de turbina, estando la 10 rendija (11) configurada entre una superficie de envoltura exterior (10) del manguito (5) y una pestaña de obturación (9) del casquillo corredizo (7) .

3. Carcasa de turbina según la reivindicación 1 o 2, caracterizada por que el extremo (12) de la faldilla de obturación (6) está alojado desplazable relativamente en la rendija (11) .

4. Carcasa de turbina según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que el extremo (12) de la 15 faldilla de obturación (6) sobre un lado (16) del manguito y/o lado (17) del casquillo corredizo presenta al menos por secciones una superficie más rugosa con respecto a la faldilla de obturación (6) restante.

5. Carcasa de turbina según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que un extremo (18) de la pestaña de obturación está separado radialmente apuntando hacia fuera, preferentemente el extremo (18) de la pestaña de obturación presenta un radio. 20

6. Carcasa de turbina según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que el casquillo corredizo (7) está acoplado con un extremo del manguito (5) con unión positiva de material, preferentemente mediante un procedimiento de unión térmico.

7. Carcasa de turbina según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que el anillo de apoyo (21) del tubo de salida, el tubo de salida (4) y opcionalmente la faldilla de obturación (6) están acoplados unos con 25 otros con unión positiva de material.

8. Carcasa de turbina según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que el anillo de apoyo (21) del tubo de salida está abocardado en la dirección de la carcasa interior (3) .

9. Carcasa de turbina según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por que en los puntos de acoplamiento de la faldilla de obturación (6) con el tubo de salida (4) y/o el manguito (5) está configurado un 30 ajuste a sobremedida.

10. Carcasa de turbina según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por que en los puntos de acoplamiento de la faldilla de obturación (6) con la pestaña de obturación (9) y/o el anillo de apoyo (21) del tubo de salida está configurado un ajuste a sobremedida.

11. Carcasa de turbina según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por que la carcasa interior (3) 35 está apoyada móvil radial y axialmente con respecto al tubo de salida (4) , referido a un eje de giro de la rueda de turbina.

12. Carcasa de turbina según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada por que la faldilla de obturación (6) presenta un espesor de pared de menos de 0, 5 mm, preferentemente menos de 0, 2 mm.

13. Carcasa de turbina según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada por que la faldilla de obturación 40 (6) se compone de una aleación de base níquel.

14. Carcasa de turbina según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada por que la faldilla de obturación (6) está configurada de doble pared.