Der BBC-Turbolader: Geschichte eines Schweizer Erfolges

296 Pages·1993·26.517 MB·German

by  Ernst Jenny (auth.)

Ernst Jenny
Der BBC-Turbolader
Geschichte
ei nes Schweizer
Erfolges
Springer Basel AG
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Der BBC-Turbolader: Geschichte eines Schweizer Erfolges/
Ernst Jenny.-Basel; Boston; Berlin: Birkhäuser, 1993
NE: Jenny, Ernst
ISBN 978-3-0348-5661-4 ISBN 978-3-0348-5660-7 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-0348-5660-7
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© Springer Basel AG 1993
Ursprünglich erschienen bei ABB Turbo Systems AG, Baden 1993
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1993
Umschlagzeichnung: Mariann Wiederkehr-von der Crone
Buchgestaltung: Albert Gomm, swb/asg, Basel
Birkhäuser Verlag AG, Basel, Boston, Berlin
Luftvolumen
Ernst Jenny
Der BBC-Turbolader
Inhalt Geleitwort: Meinrad Eberle. 7 3.4 Das Buchi-Spulpatent und der Ausstieg von
Sulzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 41
Vorwort: Heinrich Uehlinger 8
3.5 Die ersten erfolgreichen Abgasturbolader von
Rateau in Frankreich und Moss in den USA fur
Kapitel1
Flugmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . .. 42
Einleitung
3.6 W. G. Noack wirbt bei BBC fur die Turbo-
1.1 Aufgabenstellung .............. . 9 aufladung .................. . 44
1.2 Was istTurboaufladung? Bezeichnungen .. . 11 3.7 Ersteturbogeladene Motoren (Bauart MAN) 45
1.3 Die wirtschaftliche Bedeutung des aufgelade- 3.8 Der erste BBC-Turbolader. 46
nen Verbrennungsmotors .......... . 14 Literaturverzeichnis. . . . . . . . . . . . . . . 47
1.4 Obersicht uber die geschichtlichen Etappen,
wiesie in diesem Buch behandeltwerden ... 14 Kapitel4
1.5 Zum vertieften Verstandnis der Grundlagen Die Pionierjahre von 1924 bis zum Zweiten Weltkrieg
probleme der Turboaufladung von Zwei- und
Viertaktmotoren ............... . 20 4.1 ZurPolitikundWirtschaft . . . . . . 49
4.2 Adolf Meyer stellt die Weichen. . . . . . . .. 50
4.3 Das Buchi-Hauptpatent 122664 vom
Kapitel2
30. November 1925, 12 Uhr (Schweiz) . . . .. 51
Die Entwicklung von 1673 bis 1900
4.4 Der Syndikatsvertrag vom 6. Oktober 1926
2.1 Es ist noch zu fruh fur Motoren mit innerer zwischen BBC-Buchi-SLM ......... . 54
Verbrennung ................. . 27 4.5 Die Lizenzvertrage Syndikat-Lizenznehmer 54
2.2 1700-1900. Die erste erfolgreiche Warme 4.6 Die Aufladeversuche bei der SLM/
kraftmaschine. Die Dampfturbine erm6glicht Der Stodola-Bericht. . . . . . . . . . . . . 55
die Industrielle Revolution in England ..... 28 4.7 Die ersten Realisierungen bei den Lizenz-
2.3 Ab 1800 entsteht die erste Konkurrenz zu den nehmern des Buchi-Syndikates ...... . 57
Dampfmaschinen, die Heissluftmotoren .... 29 4.8 Der turbogeladene Maybach-Triebwagen-
2.4 Ab 1800 entstehen erste Gasmotoren mit Dieselmotor ................ . 57
innerer Verbrennung; die Idee der Aufladung 4.9 Das Zusammenwirken von Motor und Turbo
wird erstmals formuliert . . . . . . . . . . .. 30 lader. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 58
2.5 Ausgehend von Carnot, wird ab 1824 die 4.10 Die Umsatzentwicklung bei BBC, Auftrage fur
moderneThermodynamikformuliert . . . .. 31 die USA ................... " 60
2.6 1876. Mit dem Viertaktmotor von Otto wird 4.11 Die BBC-Turbolader-Entwicklung in den 30er
der Motor der Zukunft geschaffen. Jahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 60
Die Dampfmaschinewird uberholt. . . . . .. 31 4.12 Es wird sauberes, wissenschaftliches Arbeiten
2.7 Die Konkurrenz versucht sich zu wehren. . .. 32 verlangt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 64
2.8 DerViertakt-Gas-und Benzinmotor lasst neue 4.13 Der Stand der Dieselmotoren vor dem Welt
Industrien entstehen, speziell die Autoindu krieg, spez. auch Zweitakt . . . . . . . . . .. 65
strieab 1885/86 . . . . . . . . . . . . . . . .. 33 4.14 Flugmotoren-Aufladung. . . . . . . . . . .. 69
2.9 Erste Olmotoren (ab 1885) kommen nicht an 4.15 Holzgasaufladung - Die ersten Strassenfahr-
die Gasmotoren heran . . . . . . . . . . . .. 33 zeug-Turbolader .............. " 75
2.10 1892. Mit dem Dieselmotor ubernimmt der 4.16 Diskussionen zwischen Verkauf und Technik.. 80
selbstzundende Olmotor die Fuhrung in be- 4.17 Neuorganisation und Entstehung der VTR-
zug auf den Wirkungsgrad. Erste Diesel Reihe .................... " 81
motor-Aufladeversuche 34 4.18 Die Kundigung des Buchi-Syndikat-Vertrages. 86
Literaturverzeichnis ............... . 35 Literaturverzeichnis. . . . . . . . . . . . . . .. 87
Kapitel3 Kapitel5
Von 1900 bis zur Lieferung des ersten Brown-Boveri Der Siegeszug der Turboaufladung (1945-1960)
Turboladers im Juni 1924
5.1 Die politische und wirtschaftliche Entwick-
3.1 Wie verbindet man die Gasturbine mit dem lung von 1945 bis 1960 89
Verbrennungsmotor? Buchi-Patent . . . . .. 37 5.2 Der Markt 1945-1960. . . 92
3.2 Die Sulzer-Buchi-Hochladeversuche . . . . .. 40 5.2.1 Das Kunden-Problem. . . . 92
3.3 Fruhe «Mechanische Aufladung» von Auto 5.2.2 Beratung und Service. . . . 93
Rennmotoren und Flugmotoren. . . . . . .. 40 5.2.3 Die IHI-Lizenz (Februar 1958) 95
5.2.4 DerWiedereinstieg in den USA 96 6.4 Technik 186
5.2.5 Die Konkurrenz in den USA . 97 6.4.1 Was kann aus den fUr den VTR-Lader gewahlten
5.2.6 Fur uns zum Teil neue, hervorstechende Markt- Dimensionen maximal herausgeholt werden?
segmente in den USA. 99 1971: VTR .. 1 . 186
5.2.7 DreitechnischeLehrenausdemUSA-Markt. 102 6.4.2 Die RR-Turboladerreihe . 190
5.2.8 Die Aufladung von Nutzfahrzeug-Dieselmotoren 105 6.4.3 SpezialausfUhrungen. 192
5.2.9 Die Konkurrenz auf dem Sektor der grossen Tur- 6.4.4 Grundlagen derTurboladertechnik 193
bolader. 109 6.4.5 Druckwellen-Rechnungen auf dem Computer. 195
5.3 Organisation/Personelies. 117 6.4.6 Aufladetechnik. 195
5.3.1 1949: Grundung einer selbstandigen Turbolader 6.4.7 Comprex. 196
abteilung (TL); 1949: selbstandige Turboladerfa Literaturverzeichnis . . 204
brik. 117
5.3.2 Die Organisation des Turboladergeschaftes zu Be Kapitel7
ginn der 50er Jahre. 117 Nach 1976: Neue Herausforderungen
5.3.3 Der Bau des Strbmungs- und Feuerungslabors
7.1 Die politische und wirtschaftliche Entwick-
(1953) 121
lung nach 1976 . 207
5.3.4 Das neue Zentrallaboratorium (1958) 123
7.2 Der Markt nach 1976 210
5.3.5 Mannheim fertigt VTR 500, 630 und 750 123
7.2.1 Schiffsbaukrise. 210
5.4 Technik 124
7.2.2 Die Foigen der Olkrise fur die Zweitaktmotoren.
5.4.1 Prof. Dr. Gustav Eichelberg 124
«50 %-Wirkungsgrad» wird uberschritten . .. 212
5.4.2 Berechnungen und Modellversuche uber Druck
7.2.3 Die neuen Anforderungen im Viertaktmotoren-
wellen grosser Amplituden in Auspuffleitungen 127
markt; geregelte Hochladung. . 215
5.4.3 Bereitstellen von Unterlagen fUr die Beratertatig
7.2.4 Die Konkurrenz. Die Produktionskosten in ver
keit. 129
schiedenen Landern. Die japanische Herausforde-
5.4.4 Die Zweitaktaufladung . 132
rung. . 225
5.4.5 Die grundlegenden Arbeiten zur Zweitaktauf
7.2.5 Das Weltbild des Auflademarkts Mitte der 80er
ladung von G. Baumann, U. Linsi und G. Gyssler . 138
Jahre. 228
5.4.6 Grundlegende Arbeiten fUr zukunftige Turbolader . 142
7.2.6 Strategie-Untersuchungen . 230
Literaturverzeichnis . 143
7.2.7 Die Realisierung der Grosslader-Strategie im
Markt . 232
Kapitel6
7.2.8 Lader fUr Motoren unter 500 kW (Turbolader,
1960-1975: Wachstum und Fortschritt bis zur ersten
Comprex, mechanischer Lader) . . 238
Olkrise
7.3 Organisation . 249
6.1 Die politische und wirtschaftliche Entwick- 7.3.1 AufdemWegezurABBTurboSystemsAG. . 249
lung von 1960 bis 1975 145 7.3.2 Das Laborthermische Maschinen . . 253
6.2 Markt. 148 7.4 TechniklFertigung ((1M) . 258
6.2.1 Turbolader-Lizenz-Aktivitaten. 148 7.4.1 Wirtschaftliche Randbedingungen 258
6.2.2 Betriebserfahrungen 157 7.4.2 Die flexible Automatisierung derTurboladerfabrik . 260
6.2.3 Die Abwanderung des Schiffbaus nach Japan 158 7.4.3 Die Oualitatssicherung (OS) im Turbolader-
6.3 Organisation/Personelies. 159 geschaft . · 263
6.3.1 Neuorganisation der Versuchstatigkeit fUr thermi- 7.4.4 Die VTRlVTc..4-Reihe . · 266
sche Turbomaschinen . 159 7.4.5 Ein Ruckschlag . · 269
6.3.2 Oualitatskontrolle 167 7.4.6 Die Weiterentwicklung der 4er-Reihe/Nutztur-
6.3.3 Personalbetreuung . 168 binen. .. · 270
6.3.4 Datenvera rbeitu ng/Pla n kosten berech n u ng 173 7.4.7 Die Geschichte der BBC-Kugellagerung · 274
6.3.5 Die «Vertikalisierung» von BBC Schweiz . 173 7.5 Abschliessende Gedanken · 280
6.3.6 Der Ausbau derTurboladerfabrik 179 Literaturverzeichnis . · 282
6.3.7 Kauf der MMD, Maschinenfabrik Meyer AG,
Deitingen. 181 Schlusswort: Heinrich Uehlinger · 285
Lebenslaufe 287
Index. · 297
Geleitwort Von dem vorliegenden Buch wird jeder fasziniert sein, der in irgendeiner Weise am
Aufbau des erfolgreichen Produkts Turbolader beteiligt war, oder der, wie ich, als
Aussenstehender in engeren beruflichen Kontakt damit kam. Aber auch fUr den
allgemein an Wirtschaft, Technik und der Schweizer Industriegeschichte Interes
sierten stellt dieses von Ernst Jenny, dem langjahrigen Leiter des ABB-Geschaftsbe
reichs «Aufladung», sehr lebendig und kompetent gestaltete Werk eine Fund
grube dar.
Der Turbolader ist ein Produkt, an dessen Entstehung die Schweizer Industrie -
mehr noch als bei den verwandten Warmekraftmaschinen Dieselmotor und Gas
turbine, aber doch aus diesen beiden herausgewachsen - den massgebenden
Anteil hat. Die Abgasturboaufladung wird heute bei allen grosseren Dieselmoto
ren, die nach wie vor die Warmekraftmaschinen mit dem hochsten thermischen
Wirkungsgrad sind, auf der ganzen Welt eingesetzt. Dadurch kann die Leistung aus
gegebenem Bauvolumen bis zu viermal grosser werden; das heisst mit anderen
Worten, dass die gleiche Leistung mit wesentlich weniger Material, Bauraum und
Kosten erreicht werden kann. Zusatzlich sinken Brennstoffverbrauch und Schad
stoffausstoss, was alles auf der Linie der heute zu Recht geforderten Verbesserun
gen in okonomischer und okologischer Hinsicht liegt.
Der Autor stellt das technische und wirtschaftliche Umfeld in der Entwicklungsge
schichte des BBC-Turboladers eindrucklich dar, was auch die Gegebenheiten des
Marktes, die Entscheide des Managements und die standigen Anstrengungen in
der Produktion beinhaltet. Auf anschauliche Weise macht er deutlich, in welch
hohem Masse die Turbolader High-Tech-Produkte sind. Dabei wird besonders
herausgestrichen, dass es auch in der Grossindustrie auf den einzelnen Menschen
ankommt; auf seine tagliche Arbeit, seine Fahigkeit, die Realitat zu erkennen,
zukunftige Entwicklungen vorauszuahnen und zu handeln.
Ernst Jenny betont ferner die Bedeutung der Hochschule und ihrer Lehrer fur den
Ingenieurnachwuchs und die Industrie. Am ETH-Laboratorium fUr Verbrennungs
motoren und Verbrennungstechnik wurden seit jeher Forschungsarbeiten und
Dissertationen im Zusammenhang mit Turboladern, Comprex, mechanischen La
dern und Dieselmotoren yom ABB-Geschaftsbereich Turbolader in dankenswerter
Weise unterstOtzt. Wir pflegen langjahrige, ausgezeichnete und fruchtbare Kon
takte.
1m Zusammenhang mit der Geschichte des Turboladers 5011 auch darauf hingewie
sen werden, dass der Schreibende dieser Zeilen wahrend vieler Jahre mit der
damaligen BBC eine stets ausserst fruchtbare Zusammenarbeit erleben durfte. Es
wurde intensiv nach Losungen gesucht - und immer haben wir sie gefunden und
realisiert.
Ich wunsche dem Leser eine anregende LektOre. Er wird erkennen, welch begeister
ter Ingenieur der Autor ist. Wir freuen uns, dass der Turbolader weiterentwickelt
wird und ein zukunftstrachtiges Produkt ist, vereint er doch in idealer Weise die
Anforderungen an ein umweltrelevantes Aggregat.
,7.
1/.
Meinrad Eberle
Vorwort Vor 70 Jahren, 1923, bestellte die Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik
(SLM) den ersten BBC-Turbolader fUr einen Dieselmotor. Er entsprach den dama
ligen schweren Turbomaschinen und war abgeleitet von den elektrisch getriebe
nen Spulluftgeblasen, die BBC zu jener Zeit schon seit vielen Jahren lieferte.
Bald entstanden leichtere und schneller laufende Einheiten, und der Turbolader
wurde zu einer selbstandigen Maschinengattung. Der Vertreter par excellence, der
BBC-VTR-Lader, entstand aus der in den 30er Jahren standardisierten VTx-Bau
reihe. Er stand rechtzeitig zur Verfugung, um den groBen Aufschwung der europai
schen Dieselindustrie nach dem Zweiten Weltkrieg zu ermoglichen.
Ursprunglich im Rahmen des Buchi-Syndikats, konnte BBC eine bedeutende Markt
stellung aufbauen und diese bis heute halten. Am 1. Januar 1988 schlossen sich die
ASEA und BBC zur ABB zusammen. Entsprechend der modernen Dezentralisie
rungspolitik wurde aus dem Geschaftsbereich Aufladung 1989 die selbstandige
Firma ABB Turbo Systems AG konstituiert. Diese ist heute die grosste produzie
rende Firma in Baden, dem Geburtsort der alten BBe. Es handelt sich um ein
Produkt, das hier entstanden ist und aus modernsten Fertigungsstatten auch in
Zukunft von hier aus in die ganze Welt geliefert wird.
Der Turbolader ist ein ressourcenschonendes und damit auch heute noch moder
nes Produkt. Die Basis fUr den Erfolg legten und legen die zahlreichen Mitarbeiter in
der Schweiz wie auch im weltweiten Servicenetz mit ihrem Konnen, ihrer Begeiste
rung und ihrem Einsatz.
Schon vor einiger Zeit entstand der Wunsch, dieses Kapitel der Badener und
Schweizer Technikgeschichte zu dokumentieren. Der Zeitpunkt fUr die Verwirk
lichung ist - neben dem «70-Jahr-Jubilaum» - vor allem durch einen Generatio
nenwechsel gegeben.
Die Ingenieure der ersten Jahre, Alfred Buchi, Walter Noack, Adolf Meyer,
CI. Seippel sind schon langer nicht mehr unter uns. 1991 ist auch der Schopfer des
VTR, Hans Herger, gestorben. Mit der Pensionierung von Ernst Jenny, Ulrich Linsi
und Walter Leemann ist eine weitere Generation in den Ruhestand getreten. Ernst
Jenny, der Autor dieses Buches, wurde 1923 geboren, als der erste BBC-Turbolader
entstand. Er hat von den 70 Jahren Turboladerentwicklung 47 aus der Nahe
miterlebt und sie in verschiedenen Stellungen mitgestalten konnen. Er liess sich
begeistern, die Geschichte des Turboladerbaus nachzuzeichnen.
Ais der Autor am ETH-Tag 1987 fUr seine Arbeiten in der Aufladetechnik von
Verbrennungsmotoren mit der Doktorwurde honoris causa ausgezeichnet wurde,
schrieb sein ehemaliger Mitarbeiter und heutiger ETH-Professor Dr. Georg Gyarma
thy: «Die ETH ehrt einen Ingenieur, der auf ein reiches Lebenswerk zuruckblicken
wird, wenn er 1988 seine Verantwortung bei BBC in andere Hande legt. Viele
jetzige und fruhere Mitarbeiter werden ihm fUr das Vertrauen und die Anregungen,
die sie von ihm erhielten, dankbar sein.»
Diesen Worten schliessen wir uns an; der Leser wird feststellen, dass ein anregen
des und umfassendes Buch entstanden ist, das vielen Ingenieuren kommender
Generationen gleichzeitig Nachschlagewerk und Lehrbuch sein wird.
Heinrich Uehlinger
1.1
Aufgabenstellung
In einer Studie «Wo die Schweizer Weltmeister sind)) 1
wird unter 22 Positionen aus der Maschinen- und
Elektroindustrie auch der Turbolader fOr grosse Die
selmotoren aufgefOhrt. Selbst wenn man den Titel
als etwas zu hochgegriffen empfindet, so hat die
Kapitel 1 Seteiligten diese Titulierung doch gefreut und den
Wunsch verstarkt, aufzuschreiben, wie es dazu ge
kommen ist.
Einleitung
Es ist nicht das Ziel dieses Suches, eine wissenschaft
liche Abhandlung Ober Turboaufladung zu verfas
sen. Was die Kunden, die Hersteller und Betreiber
von Dieselmotoren aber vor allem brauchen, sind
- Warum eine Geschichte des BBC-Turboladers? gute, betriebssichere und preiswerte Turbolader so
- Einige grundlegende 8egriffe. wie deren optima Ie Integration in das «System auf
- Was wird in den folgenden Kapiteln behandelt? geladener Moton); das ist primar eine technische
- Zusammenfassung der Geschichte an Hand Aufgabe. Deshalb muss dieser ROckblick immer wie
weniger Bilder. der ausfOhrlich Ober Forschung und Entwicklung be
richten.
Wir werden sehen, was der Markt im Laufe der Zeit
verJangte und wie die Organisation angepasst wurde.
Es soli dabei auch Ober die Akteure berichtet werden,
die mit grossem Einsatz und voller Begeisterung am
Turbolader gearbeitet haben. Oberlieferte Doku
mente und pers6nliche Erinnerungen des Berichter
statters sind immer unvollstandig, so dass lange nicht
aile auftreten werden, die es verdient hatten. Ohne
Zweifel trug zum Erfolg Ober eine so lange Periode
massgeblich bei, dass dieses interessante Gebiet im
mer wieder hervorragende Mitarbeiter angezogen
hat. Am Ende des Buches sind einige Lebenslaufe
gesammelt. Episoden aus dem tagJichen Leben sollen
die Geschichte auflockern.
Das Buch ist so aufgebaut, dass man es in dreifacher
Weise lesen kann. Eine erste Obersicht gibt bereits
Es hat sich eingebOrgert, statt den genaueren, aber Jangen
das Durchgehen der Abbildungen mit ihren Beschrei
Bezeichnungen «Abgasturbolader» resp. «Abgasturboauf
bungen. 1m gross gedruckten Text werden die Zu
ladung» die kQrzeren Begriffe «Turbolader» bzw. «Turbo
sammenhange vertieft, aber allgemeinverstandlich
aufladung» zu verwenden. Wir werden deshalb ebenfalls
diese Termini benutzen. behandelt. Und schliesslich sind in kleiner Schrift vor
allem die technischen Erklarungen fOr die Fachleute
Hinweise im Text auf benutzte Literatur sind mit [ I markiert. sowie Erzahlungen aus dem tag lichen Leben wieder
Genaue Literaturangaben werden am Ende eines jeden Kapi
gegeben. Diese Teile k6nnen - ohne Verlust des Zu
tels aufgefUhrt.
sammenhanges - Obersprungen werden.
Die Abbildungen werden kapitelweise durchnumeriert: 1.1, Wirtschaftsmagazin «Politik und Wirtschaft», Aug./Sept.
1.2 usw. 1988.
9