BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Abgasturbolader mit verstellbarem Zuströmquerschnitt vor der Laderturbine nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 5.
Abgasturbolader für die Aufladung von Fahrzeugmotoren passen sich in gewisser Weise einer Anderung der Betriebsbedingungen eines Motors, d.h., der Drehzahl und der Last, an. Diese Selbstanpassung genügt aber den heutigen Anforderungen nicht mehr, insbesondere in einer Beschleunigungsphase, bei der es darauf ankommt, dass der Verdichter möglichst schnell die für die Leistungszunahme erforderliche, zusätzliche Luftmenge liefert.
Heutige Verdichter weisen zwar bereits einen genügend breiten Betriebsbereich auf, um schnellen Laständerungen folgen zu können, doch sind die Turbinen diesbezüglich noch verbesserungsbedürftig.
Die bisher bekanntgewordenen Vorschläge, die benvek- ken, das verzögerte Ansprechen der Laderturbine auf Last änderungen zu beseitigen oder zumindest zu reduzieren, beruhen darauf, den Zuströmquerschnitt für das Abgas im Spiralgehäuse im Bereich unmittelbar vor seinem Eintritt in die Laufradbeschaufelung so zu ändern, dass der jeweilige Abgasstrom möglichst gut ausgenützt wird.
Bei konventionellen Abgasturbinen mit oder ohne Leitschaufelring gibt es optimale Verhältnisse zwischen der Zuströmgeschwindigkeit des Abgases und der Umfangsgeschwindigkeit der Laufradbeschaufelung. Wenn sich der Abgasstrom durch eine solche Turbine ändert, so müsste auch die Drehzahl des Laufrades entsprechend geändert werden, damit der Wirkungsgrad nicht absinkt. Will man dies verhindern und die Drehzahl bei abnehmendem Abgasstrom konstant halten, so muss die Geometrie des Einlaufgehäuses und/oder einer eventuell vorhandenen Leitradbeschaufelung veränderbar sein.
Einige diesbezügliche Vorschläge gehen dahin, den Zuströmquerschnitt durch Verschieben eines das Einlaufgehäuse der Turbine begrenzenden Wandteiles dem jeweiligen Ab gasstrom entsprechend so zu verschieben, dass seine Geschwindigkeit im Bereich guten Wirkungsgrades liegt. Gemäss anderen Vorschlägen soll dasselbe durch Einschieben eines oder mehrerer Verdrängungskörper in das leitschaufellose Eintrittsgehäuse oder zwischen nichtverstellbare Leitschaufeln erreicht werden.
Bekannt ist neben der klassischen Methode der Leitschaufelverstellung auch die Möglichkeit, zwischen feststehende Leitschaufeln zusätzliche bewegliche Leitschaufeln einzuschieben, um den Zuströmquerschnitt zu verändern. Üblich ist das Auswechseln von Düsenringen gegen solche mit unterschiedlichem Querschnitt, um eine Turbine vorgegebenen Betriebsbedingungen anzupassen.
Ein Nachteil der vorerwähnten Bauarten mit Verdrängungskörpern oder mit Leitschaufeln, die zusätzlich zu vorhandenen feststehenden Leitschaufeln einschiebbar sind, besteht darin, dass zwischen den feststehenden und den beweglichen Teilen Spalten nicht zu vermeiden sind, was zu Strömungsverlusten führt. Dort eindringendes Abgas kann auch Russ im Betätigungsmechanismus ablagern und diesen bei zu engen Spielpassungen blockieren. Zu grosse Spiele wiederum, durch die das vermieden werden könnte, würden die zuverlässige Funktion des Mechanismus gefährden.
Mit den vorliegenden, in den Patentansprüchen 1 und 5 definierten Abgasturboladern mit veränderbarem Zuströmquerschnitt zum Laufrad sollen nicht nur der letztgenannte Nachteil der bekannten Lösungen vermieden werden, sondern in erster Linie Mittel zur Anderung des Zuströmquerschnittes für den Abgasstrom gefunden werden, die im Zusammenwirken mit einem für optimalen Vollastwirkungsgrad ausgelegten Spiralgehäuse einerseits in einer Stellung, bei der sie in das Spiralgehäuse vollständig eingeschoben sind, durch ein optimal ausgelegtes Leitrad einen guten Teillastwirkungsrad der Turbine gewährleisten, und andererseits im Vollastzustand, bei dem diese Mittel ganz aus dem Spiralgehäuse herausgezogen sind, einen optimalen Wirkungsgrad ergeben.
Weiters soll die Betätigungseinrichtung für diese Mittel so ausgebildet sein, dass sie mit möglichst wenigen Teilen eine grosse Betriebssicherheit erwarten lässt.
Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben.
Es stellen dar: Die
Fig. 1-4 zwei Risse und zwei Detaildarstellungen einer ersten Ausführungsform, die
Fig. 5 und 6 einen Querschnitt bzw. Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 7 einen Längsschnitt durch die Hauptteile einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 8 einen Ausschnitt aus dem zur Ausführung nach Fig. 7 gehörigen Leitring, und die Fig. 9 - 12 weitere Details dieser Ausführung.
Die Fig. 1 zeigt von einem Abgasturbolader den Turbinenteil mit einem Turbinengehäuse 1, einem Turbinenlaufrad 2, einem Auslasskanalgehäuse 3 und einer Schieberhülse 4, deren dem Laufrad 2 zugewandtes Ende als Leitschaufelring 5 mit Leitschaufeln 6 ausgebildet ist. Die Fig. 4 zeigt in Ansicht einen Ausschnitt aus diesem Leitschaufelring 5. Die freien Stirnseiten des Leitschaufelringes sind auf bekannte Weise durch ein Deckband 7 verbunden, das, wie Fig. 3 zeigt, stromlinienförmig profiliert ist.
Die Schiebehülse 4 ist in einer zylindrischen Bohrung 8 des Gehäuses zwischen einer vorderen und einer hinteren ebenen Anschlagfläche 9 bzw. 10 verschiebbar gelagert. Diese begrenzen den Verschiebeweg der Schiebehülse auf etwa die axiale Breite des Leitschaufelringes 5, wobei die Schiebehülse jedoch nur an der hinteren Anschlagfläche 10 in der ganz zurückgezogenen Stellung tatsächlich zur Anlage kommt, wogegen der Verschiebeweg in der entgegengesetzten Richtung, wenn also der Leitschaufelring 5 den gesamten Zuströmquerschnitt vor dem Eintritt der Abgase in das Laufrad 2 überdeckt, durch Anlage des Deckbandes 7 an einer ebenen Ringfläche 11 des Gehäuses 1 radial ausserhalb des Laufrades 2 begrenzt wird.
Die erwähnte vordere Anschlagfläche 9 tritt also nur in Funktion, wenn infolge Abnützung des Deckbandes 7 oder ungenauer Fertigung das Deckband an der Ringfläche 11 nicht fest genug anliegt, um eine starre Einspannung der Schiebehülse zu gewährleisten.
Eine solche Einspannung verhindert, dass der Leitschaufelring 5 und damit die ganze Verstelleinrichtung durch die Gasströmung in Schwingungen gerät. Dazu trägt auch bei die Führung der Schiebehülse 4 mit ihrer Bohrung 12, siehe Fig. 3, auf einer Zylinderfläche 13 des Auslasskanalgehäuses 3 und über einen Kolbenring 14 in der Bohrung 8 des Gehäuses 1. Im einfachsten Falle kann dieser Kolbenring 14, wie in Fig. 1 dargestellt, aus einem Rundstahldraht bestehen.
Er verhindert auch das Eindringen von Russpartikeln in den Raum mit der Zylinderfläche 13.
Zum Verschieben der Schiebehülse 4 und damit des Leitschaufelringes 5 aus der einen in die andere Endstellung dient eine Schaltgabel 15, die mit einer im Gehäuse 1 gelagerten Schaltgabelachse 16 verschweisst ist und mittels zweier Gabelzapfen 17 in längliche Nuten 18 der Schiebehülse eingreift. Die Nuten 18 sind Teile von zwei Bajonettverschlüssen, die sich aus je einer der Nuten 18 und je einer Bogennut 19 zusammensetzen und die Montage der Schiebehülse 4 bei eingebauter Schaltgabel 15 ermöglichen, indem die Schiebehülse 4 gegenüber ihrer Stellung im eingebauten Zustand um einen solchen Winkel geschwenkt eingeführt wird, dass der waagrechte Teil der Bogennut 19 auf die Gabelzapfen 17 geschoben werden kann und anschliessend durch Zurückschwenken um den genannten Winkel die Gabelzapfen 17 in die länglichen Nuten 18 gelangen,
wodurch die Schiebehülse in axialer Richtung gegenüber dem Zapfen 17 fixiert ist.
Diese Montageart ergibt sich aus der Notwendigkeit, die Achse 16 mit der Gabel 15 rüttelsicher zu verbinden, was hier z. B. durch Verschweissen dieser beiden Teile in ihrem bereits eingebauten Zustand erreicht wird. Die Schweissraupen sind mit 20 bezeichnet. Zur Übertragung der vom Regelgestänge oder dergl. ausgeübten Verstellbewegung auf die Gabelachse 16 dient ein mit derselben drehsteif verbundener Hebel 21.
Das vom Gasstrom auf den Leitschaufelring 5 ausgeübte Moment wird von einer Vielnutverbindung zwischen dem Auslasskanalgehäuse 3, dass eine Aussenverzahnung 22 aufweist, und der Schiebehülse 4, die mit einer Innenverzahnung 23 versehen ist, aufgenommen, wobei die Verzahnungen wegen der Herstellbarkeit durch Abwälzfräsen vorzugsweise mit Evolventenflanken ausgeführt sind.
Die Fig. 5 und 6 stellen in einem Querschnitt bzw. Längsschnitt eine bezüglich der Verstelleinrichtung einfachere Variante des Erfindungsgegenstandes dar. Die Schiebehülse 24 und auch ihre Betätigungsglieder sind hier einfacher aufgebaut als beim obigen Beispiel. Zur Betätigung der Schiebehülse, deren Form im wesentlichen aus Fig. 6 hervorgeht, dienen eine zweiteilige Schaltgabel 25, die auf einer Schaltgabelachse 26 mittels Schrauben 27 drehsteif befestigt ist. Ihre zwei Schaltgabelzapfen 28 greifen von innen her in entsprechende Zapfenlager 29 der Schiebehülse 24 ein, was wegen der Einteiligkeit der Schiebehülse 24 eine zweiteilige Schaltgabel verlangt.
Die Montage erfolgt so, dass die zwei Hälften der Schaltgabel zunächst jede für sich mit ihrem Schaltgabelzapfen 28 in das betreffende Zapfenlager 29 eingesetzt werden, worauf sie um ihren jeweiligen Gabelzapfen aufeinanderzu gedreht werden, bis ihre Bohrungen für die Schaltgabelachse 26 fluchten. Dabei ist gemäss Fig. 5 je eine Leiste 30 an ihren Stossstellen mit je einer Nut 31 der jeweils anderen Hälfte zum Eingriff gelangt. Sodann kann die Schaltga belachse 26 durch eine Lagerbuchse 32, einen Dichtring 33 und die Bohrungen der beiden Schaltgabelhälften hindurchgeschoben werden, bis das freie Ende der Achse in eine Lagerbohrung 34 des Gehäuses gelangt ist. Mit den beiden
Schrauben 27 werden die Schaltgabelhälften dann auf der Achse 26 fixiert. Über einen Hebel 35 wird die Verstellbewegung auf die Achse 26 übertragen.
Die Leisten 30 und Nuten 31 müssen nicht unbedingt bogenförmig sein; nimmt man quer zur Schaltgabelachse 26 ein geringes Spiel oder eine geringfügige Zwängung in Kauf, so können Leisten und Nuten auch gerade ausgeführt werden.
Falls man auf Leisten und Nuten nicht überhaupt verzichten will, weil die Schrauben 27 zur Fixierung allein auch genügen und das Spiel der Gabelzapfen 28 sehr klein ist, so können statt der Leisten und Nuten auch geeignete andere Elemente vorgesehen werden, um die genaue gegenseitige Stellung der beiden Schaltgabelhälften zu sichern.
Um die Schiebehülse 24 wie beim ersten Ausführungsbeispiel aus ihrer voll eingezogenen in die voll ausgeschobene Stellung und umgekehrt zu bringen, genügt eine Schwenkung der Schaltgabel 25 um einen verhältnismässig kleinen Winkel. Dabei heben sich die Schaltgabelzapfen 28 etwas und die infolgedessen an der Schiebehülse 24 etwas exzentrisch angreifende Verschiebekraft übt auf sie ein Kippmoment aus. Ein dadurch eventuell auftretendes Verkanten des ringförmigen Teiles der Schiebehülse 24 mit dem Leitschaufelring 36 und dem stirnseitigen Deckband 37 führt aber nicht zum Blockieren, da der Kolbenring 38 aus einem Rundstahldraht besteht und daher keine schabende Kante vorhanden ist. Bei Verwendung eines vierkantigen Kolbenringes mit balliger äusserer Ringfläche kann ebenfalls kein Blockieren auftreten.
Diese Variante ist im Aufbau einfacher und daher billiger als die eingangs beschriebene.
Bei den zwei Endstellungen Voll eingezogen und Voll ausgeschoben liegt der Leitschaufelring 36 mit seiner auslasskanalseitigen Ringfläche an einer Ringleiste 38a bzw. mit seinem Deckband 37 jeweils mit seinem ganzen Umfang an der ebenen Ringfläche 38b des Gehäuses an. Dadurch ist der Leitschaufelring 36 in diesen beiden Stellungen schwingungssicher fixiert.
Bei der Bauart gemäss den Fig. 7-12 im Gehäuse im Bereich des Zuströmraumes vor dem Turbinenlaufrad 39 ein nicht verstellbarer Leitschaufelring 40 fest eingebaut. Die Leitschaufeln 41 sind im Leitschaufelring 40 zwischen einem schmalen äusseren und einem breiten inneren Schaufelträgerring 42 bzw. 43 fest eingespannt. Auf einer kreiszylindrischen Fläche 45 des Auslasskanalgehäuses 44 ist ein ringförmiger Verdrängungskörper in Form einer Schiebehülse 46 axialverschieblich geführt. Sein Verschiebeweg 47 aus der voll zurückgezogenen in die voll ausgeschobene, strichpunktiert gezeichnete Endstellung ist so gross, dass der im Leitschaufelring 40 verbleibende freie Zuströmquerschnitt einen Teillastbetrieb mit annehmbarem Wirkungsgrad der Turbine ermöglicht.
Neben der inneren Führung der Schiebehülse 46 ist diese auf ihrer kreiszylindrischen Aussenfläche 48 durch einen Kolbenring 49 geführt und abgedichtet. Am auslassseitigen Ende der Schiebehülse 46 greift an einem Ringflansch
50 ein Schaltring 51 an, an dem eine nicht dargestellte
Schaltgabel bekannter Bauart, beispielsweise nach Fig. 1, angreift, um die Schaltbewegung auf die Schiebehülse zu übertragen.
Am inneren, dem Leitschaufelring zugewandten Ende weist die Schiebehülse 46 wellenförmige, in Längsrichtung verlaufende Kämme 52 auf, deren Querschnitt aus Fig. 8 hervorgeht und die, wie ebenfalls aus dieser Figur ersichtlich ist, mit geringem Spiel etwa das halbe Volumen der Leitschaufelkanäle ausfüllen und in diesem Teil die Gaszuströmung blockieren. Infolgedessen nimmt die Geschwindigkeit des bei Teillast verminderten Abgas stromes im verbliebenen freien Teil der Leitschaufelkanäle Werte an, die die Turbine auf einer für den Verdichter brauchbaren Drehzahl halten.
Die freie Stirnfläche 53 der Schiebehülse 46 zeigt in einem Längsschnitt eine S-förmige Kontur, wodurch sich der Abgasstrom hinter der engsten Stelle der Leitschaufelkanäle in einer Drallkammer 54 einigermassen gleichmässig über den Eintrittsquerschnitt des Laufrades 39 verteilt.
Die Fig. 9 - 12 zeigen ausschnittsweise die gegenseitige Lage und die Funktion der Elemente für die Steuerung des Zuströmquerschnitts vor dem Turbinenlaufrad 39, wobei aber der Verdrängungskörper und auch der äussere Schaufelträgerring von jenen nach Fig. 8 etwas verschieden sind.
Fig. 9 zeigt eine Ansicht auf die Stirnseite eines breiten, äusseren Schaufelträgerringes 55 mit Leitschaufeln 56. Es handelt sich dabei um einen Querschnitt zwischen einem äusseren Schaufelträgerring, der dem Schaufelträgerring 42 nach Fig. 7 entspricht, hier aber nicht sichtbar ist, und dem inneren Schaufelträgerring 55, ähnlich dem in Fig. 7 eingetragenen Schnittverlauf, jedoch mit umgekehrter Projektionsrichtung. Dasselbe zeigt die Fig. 11 in einem Schrägriss.
Die aus den Fig. 9 und 11 ersichtlichen hakenförmigen Führungsnuten 57 im äusseren Schaufelträgerring 55 nehmen zu einer Schiebehülse 58 gehörige Kämme 59 auf, deren Querschnitt aus den Fig. 10 und 12 hervorgeht und deren Funktion jener der Kämme 52 nach Fig. 8 entspricht, die aber an ihrem oberen Ende je eine Führungsleiste 60 aufweisen. Die Stirnfläche der Schiebehülse 58, die in einem Längsschnitt eine S-förmige Kontur aufweist und einen Teil der Begrenzung der aus Fig. 7 ersichtlichen Drallkammer 54 bildet, ist mit 61 bezeichnet.
Die Verschiebung der Schiebehülse 58 kann mit den gleichen Mitteln wie bei der Schiebehülse 46 nach den Fig. 7 und 8 erfolgen.
Das von der Gasströmung auf die Schiebehülse 58 ausge übte Moment wird durch Abstützung der Führungsleisten 59 in den Führungsnuten 57 von den beiden gehäusefesten Schaufelträgerringen, insbesondere dem breiten, mit 55 bezeichneten, aufgenommen. Es genügt im übrigen, nur einige wenige, z.B. 2-4, Führungsleisten 59 und entsprechend auch Führungsnuten 57 vorzusehen. Bei der Ausführung nach Fig. 8 stützt sich die Schiebehülse 46 auf die Leitschaufeln 41 ab. Es ist natürlich auch möglich, die Schiebehülse mit dem Leitschaufelkranz bzw. den Verdrängungskörper anstatt an der Seite des Auslasskanals an der gegenüberliegenden Seite im Gehäuse hinter dem Turbinenlaufrad anzuordnen.
DESCRIPTION
The present invention relates to exhaust gas turbochargers with an adjustable inflow cross section in front of the turbocharger according to the preambles of claims 1 and 5.
Exhaust gas turbochargers for the charging of vehicle engines adapt to a certain extent to a change in the operating conditions of an engine, i.e. the speed and the load. However, this self-adjustment no longer meets today's requirements, especially in an acceleration phase, in which it is important that the compressor delivers the additional air quantity required for the increase in output as quickly as possible.
Today's compressors already have a sufficiently wide operating range to be able to follow rapid load changes, but the turbines are still in need of improvement in this regard.
The proposals which have become known so far and which are intended to eliminate or at least reduce the delayed response of the supercharger turbine to load changes are based on changing the inflow cross section for the exhaust gas in the spiral housing in the area immediately before it enters the impeller blading in such a way that the each exhaust gas stream is used as well as possible.
In conventional exhaust gas turbines with or without a guide vane ring, there are optimal relationships between the inflow speed of the exhaust gas and the peripheral speed of the impeller blades. If the exhaust gas flow changes due to such a turbine, the speed of the impeller would also have to be changed accordingly so that the efficiency does not decrease. If you want to prevent this and keep the speed constant as the exhaust gas flow decreases, the geometry of the inlet housing and / or any stator blading that may be present must be changeable.
Some suggestions in this regard are to shift the inflow cross section by moving a wall part delimiting the inlet housing of the turbine to the respective exhaust gas flow so that its speed is in the range of good efficiency. According to other proposals, the same should be achieved by inserting one or more displacement bodies into the inlet housing without guide vanes or between non-adjustable guide vanes.
In addition to the classic method of adjusting the guide vanes, the possibility is also known of inserting additional movable guide vanes between fixed guide vanes in order to change the inflow cross section. It is customary to replace nozzle rings with those with different cross sections in order to adapt a turbine to predetermined operating conditions.
A disadvantage of the aforementioned types with displacement bodies or with guide vanes which can be inserted in addition to existing fixed guide vanes is that gaps cannot be avoided between the fixed and the moving parts, which leads to flow losses. Exhaust gas entering there can also deposit soot in the actuation mechanism and block it if the clearance is too tight. In turn, games that are too large to avoid this would endanger the reliable functioning of the mechanism.
With the present exhaust gas turbochargers defined in claims 1 and 5 with a variable inflow cross-section to the impeller, not only the last-mentioned disadvantage of the known solutions are to be avoided, but primarily means for changing the inflow cross-section for the exhaust gas flow are found, which interact with one for Optimal full-load efficiency designed spiral housing on the one hand in a position in which they are fully inserted into the spiral housing, ensure a good part-load efficiency wheel of the turbine by an optimally designed idler wheel, and on the other hand an optimal efficiency in full-load condition, in which these means are completely pulled out of the spiral housing surrender.
Furthermore, the actuating device for these means should be designed so that it can be expected to have a high level of operational safety with as few parts as possible.
The invention is described in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawing.
It shows: The
Fig. 1-4 two cracks and two detailed representations of a first embodiment, the
5 and 6 a cross section or longitudinal section of a second embodiment,
7 shows a longitudinal section through the main parts of a further embodiment,
8 shows a detail from the guide ring belonging to the embodiment according to FIG. 7, and FIGS. 9-12 further details of this embodiment.
1 shows the turbine part of an exhaust gas turbocharger with a turbine housing 1, a turbine impeller 2, an outlet duct housing 3 and a slide sleeve 4, the end of which facing the impeller 2 is designed as a guide vane ring 5 with guide vanes 6. FIG. 4 shows a view of a detail from this guide vane ring 5. The free end faces of the guide vane ring are connected in a known manner by a cover band 7 which, as shown in FIG. 3, is profiled in a streamlined manner.
The sliding sleeve 4 is slidably mounted in a cylindrical bore 8 of the housing between a front and a rear flat stop surface 9 or 10. These limit the displacement of the sliding sleeve to approximately the axial width of the guide vane ring 5, but the sliding sleeve actually only comes into contact with the rear stop surface 10 in the fully retracted position, whereas the displacement travel in the opposite direction, i.e. when the guide vane ring 5 covers the entire Inlet cross-section covered before the entry of the exhaust gases into the impeller 2, is limited radially outside of the impeller 2 by contact of the shroud 7 on a flat annular surface 11 of the housing 1.
The above-mentioned front stop surface 9 therefore only comes into operation if, as a result of wear of the cover band 7 or inaccurate manufacture, the cover band does not fit tightly against the ring surface 11 in order to ensure a rigid clamping of the sliding sleeve.
Such clamping prevents the vane ring 5 and thus the entire adjusting device from vibrating due to the gas flow. This also contributes to the guidance of the sliding sleeve 4 with its bore 12, see FIG. 3, on a cylindrical surface 13 of the outlet duct housing 3 and via a piston ring 14 in the bore 8 of the housing 1. In the simplest case, this piston ring 14, as in FIG 1, consist of a round steel wire.
It also prevents soot particles from entering the space with the cylinder surface 13.
A shift fork 15, which is welded to a shift fork shaft 16 mounted in the housing 1 and which engages in elongated grooves 18 of the sliding sleeve by means of two fork pins 17, is used to move the sliding sleeve 4 and thus the guide vane ring 5 from one end position to the other end position. The grooves 18 are parts of two bayonet locks, which are composed of one of the grooves 18 and one arc groove 19 and enable the mounting of the sliding sleeve 4 when the shift fork 15 is installed, by pivoting the sliding sleeve 4 by such an angle relative to its position in the installed state is introduced that the horizontal part of the curved groove 19 can be pushed onto the fork pin 17 and then by pivoting back by the aforementioned angle the fork pin 17 get into the elongated grooves 18,
whereby the sliding sleeve is fixed in the axial direction with respect to the pin 17.
This type of installation results from the need to connect the axis 16 with the fork 15 in a vibration-proof manner. B. is achieved by welding these two parts in their already installed state. The welding beads are designated 20. A lever 21, which is connected to the fork shaft 16 in a torsionally rigid manner, is used to transmit the adjustment movement exerted by the control linkage or the like.
The moment exerted by the gas flow on the guide vane ring 5 is taken up by a multi-groove connection between the outlet duct housing 3, which has an external toothing 22, and the sliding sleeve 4, which is provided with an internal toothing 23, the toothing being preferably with involute flanks because of the manufacturability by hobbing are executed.
5 and 6 represent in a cross-section or longitudinal section a simpler variant of the subject matter of the adjustment device. The sliding sleeve 24 and also its actuators are of simpler construction here than in the example above. A two-part shift fork 25, which is fastened on a shift fork shaft 26 by means of screws 27 in a torsionally rigid manner, is used to actuate the sliding sleeve, the shape of which essentially emerges from FIG. 6. Your two shift fork pins 28 engage from the inside in corresponding journal bearings 29 of the sliding sleeve 24, which requires a two-part shift fork due to the one-piece design of the sliding sleeve 24.
The assembly takes place in such a way that the two halves of the shift fork are first each inserted with their shift fork pin 28 into the relevant journal bearing 29, whereupon they are turned towards one another about their respective fork pins until their bores for the shift fork axis 26 are aligned. 5, a strip 30 has come into engagement at its abutment points, each with a groove 31 of the other half. Then the Schaltga belachse 26 can be pushed through a bearing bush 32, a sealing ring 33 and the bores of the two shift fork halves until the free end of the axis has come into a bearing bore 34 of the housing. With the two
Screws 27, the shift fork halves are then fixed on the axis 26. The adjustment movement is transmitted to the axis 26 via a lever 35.
The strips 30 and grooves 31 do not necessarily have to be arcuate; If you accept a slight play or a slight squeeze across the shift fork axis 26, strips and grooves can also be made straight.
If you do not want to do without strips and grooves at all, because the screws 27 alone are sufficient for fixing and the play of the fork pin 28 is very small, instead of the strips and grooves, other suitable elements can also be provided to ensure the exact mutual position of the to secure both shift fork halves.
In order to move the sliding sleeve 24 from its fully retracted position to the fully extended position and vice versa, as in the first exemplary embodiment, it is sufficient to pivot the shift fork 25 by a relatively small angle. In this case, the shift fork pins 28 are raised slightly and the consequently somewhat eccentrically acting displacement force on the sliding sleeve 24 exerts a tilting moment on them. Any tilting of the annular part of the sliding sleeve 24 with the guide vane ring 36 and the front cover band 37 that occurs as a result does not lead to blocking, since the piston ring 38 consists of a round steel wire and therefore there is no scraping edge. When using a square piston ring with a spherical outer ring surface, no blocking can occur either.
This variant is simpler in construction and therefore cheaper than the one described at the beginning.
In the two end positions, fully retracted and fully extended, the guide vane ring 36 rests with its ring surface on the outlet channel side against a ring bar 38a or with its cover band 37 in each case with its entire circumference against the flat ring surface 38b of the housing. As a result, the guide vane ring 36 is fixed in a vibration-proof manner in these two positions.
7-12, a non-adjustable guide vane ring 40 is permanently installed in the housing in the region of the inflow space in front of the turbine impeller 39. The guide vanes 41 are firmly clamped in the guide vane ring 40 between a narrow outer and a wide inner vane carrier ring 42 or 43. An annular displacement body in the form of a sliding sleeve 46 is axially displaceably guided on a circular cylindrical surface 45 of the outlet duct housing 44. Its displacement path 47 from the fully retracted into the fully extended, dash-dotted end position is so great that the free inflow cross section remaining in the guide vane ring 40 enables partial load operation with an acceptable efficiency of the turbine.
In addition to the inner guidance of the sliding sleeve 46, it is guided and sealed on its circular cylindrical outer surface 48 by a piston ring 49. At the outlet end of the sliding sleeve 46 engages an annular flange
50 a switching ring 51 on which a not shown
Shift fork of known design, for example according to FIG. 1, attacks in order to transmit the shift movement to the sliding sleeve.
At the inner end facing the guide vane ring, the sliding sleeve 46 has wavy, longitudinally extending ridges 52, the cross section of which can be seen in FIG. 8 and which, as can also be seen from this figure, fill around half the volume of the guide vane channels with little play and in block the gas inflow in this part. As a result, the speed of the exhaust gas flow reduced at partial load in the remaining free part of the guide vane channels takes on values which keep the turbine at a speed that is usable for the compressor.
The free end face 53 of the sliding sleeve 46 shows an S-shaped contour in a longitudinal section, as a result of which the exhaust gas flow behind the narrowest point of the guide vane ducts in a swirl chamber 54 is distributed somewhat uniformly over the inlet cross section of the impeller 39.
9-12 show sections of the mutual position and function of the elements for controlling the inflow cross section in front of the turbine impeller 39, but the displacement body and also the outer blade carrier ring are somewhat different from those according to FIG. 8.
FIG. 9 shows a view of the end face of a wide, outer blade carrier ring 55 with guide blades 56. This is a cross section between an outer blade carrier ring, which corresponds to the blade carrier ring 42 according to FIG. 7, but is not visible here, and the inner one Blade carrier ring 55, similar to the section shown in FIG. 7, but with the opposite direction of projection. 11 shows the same in an oblique view.
The hook-shaped guide grooves 57 shown in FIGS. 9 and 11 in the outer blade carrier ring 55 accommodate combs 59 belonging to a sliding sleeve 58, the cross section of which is shown in FIGS. 10 and 12 and the function of which corresponds to that of the combs 52 according to FIG but each have a guide bar 60 at its upper end. The end face of the sliding sleeve 58, which has an S-shaped contour in a longitudinal section and forms part of the boundary of the swirl chamber 54 shown in FIG. 7, is designated by 61.
The sliding sleeve 58 can be displaced using the same means as for the sliding sleeve 46 according to FIGS. 7 and 8.
The moment exerted by the gas flow on the sliding sleeve 58 is received by supporting the guide strips 59 in the guide grooves 57 of the two fixed blade carrier rings, in particular the wide one, designated 55. It is sufficient, by the way, only a few, e.g. 2-4, guide rails 59 and accordingly also guide grooves 57 are provided. In the embodiment according to FIG. 8, the sliding sleeve 46 is supported on the guide vanes 41. It is of course also possible to arrange the sliding sleeve with the guide vane ring or the displacement body instead of on the side of the outlet duct on the opposite side in the housing behind the turbine impeller.