DE10014810A1 - Radialturbine eines Abgasturboladers - Google Patents

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es schädliche Ablagerungen in der Radialturbine eines Abgasturboladers mit geringem technischen Aufwand und ohne Wirkungsgradeinbuße deutlich zu reduzieren. Dazu ist im stromaufwärtigen Bereich der Trennwand (18) zumindest eine Durchgangsöffnung (21) angeordnet, welche Durchgangsöffnung (21) den Strömungskanal (10) über den Hohlraum (20) mit dem Trennspalt (19) verbindet. Dabei wird von einer den Strömungskanal (10) beaufschlagenden Hauptströmung (23) des Arbeitsmediums (11) der Radialturbine (1) eine Teilströmung (24) mit einem ersten Druck p¶1¶ abgezweigt. Die Teilströmung (24) wird in den zwischen der Trennwand (18) sowie dem Turbinenrad (7) ausgebildeten Trennspalt (19) eingeleitet und anschliessend in einem mit einem zweiten Druck p¶2¶ ausgestatteten Bereich des Strömungskanals (10) entlassen, wobei der Druck p¶1¶ grösser ist als der Druck p¶2¶.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft die Radialturbine eines Abgasturboladers gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Die Verwendung von Abgasturboladern zur Leistungssteigerung von Brennkraft­ maschinen ist heute weit verbreitet. Dabei wird die Turbine des Abgasturboladers von den Abgasen der Brennkraftmaschine beaufschlagt und deren kinetische Energie zum Ansaugen und Verdichten von Luft für die Brennkraftmaschine ver­ wendet. Insbesondere bei mit Schweröl betriebenen Brennkraftmaschinen lagern sich im Abgaskanal zwischen der Brennkraftmaschine und der Turbine Verbren­ nungsrückstände und/oder nicht brennbare Partikel ab. Diese können die Strö­ mungskanäle der Turbine, deren Düsenring sowie die engen Spalte zwischen dem rotierenden Turbinenrad und der stehenden Trennwand des Lagergehäuses verstopfen.

Derartige Ablagerungen haben einen negativen Einfluss auf den Turbinen­ wirkungsgrad und führen demzufolge zur Verringerung der Leistung der Brenn­ kraftmaschine. Ausserdem kommt es zu einer Erhöhung der Abgastemperaturen im Brennraum, wodurch sowohl die Brennkraftmaschine als auch der Abgasturbo­ lader thermisch überbeansprucht werden können. Bei grösseren Ablagerungen auf den statischen Turbinenbauteilen kann es auch zu einem Streifen der rotieren­ den Turbinenbauteile, insbesondere der Welle, und damit zu mechanischen Be­ schädigungen kommen. Zudem wird durch die Ablagerungen die Dichtfunktion zwischen dem Abgasraum und dem Ölraum der Turbine beeinträchtigt.

Diesen Nachteilen kann zum einen durch die Beseitigung von Ablagerungen und zum anderen durch deren Vermeidung begegnet werden. Bekannt sind Reini­ gungsvorrichtungen, welche durch Einblasen von Wasser oder von Festkörpern die Ablagerungen durch Abrasion oder Thermoschockeffekte beseitigen (DE-A1 35 15 825, DE-A1 195 49 142). Zur Verhinderung von Ablagerungen zwischen rotierenden und statischen Teilen wird heute oftmals Sperrluft eingesetzt ("Turbo­ lader RR", Firmenprospekt der Aktiengesellschaft Brown, Boverie, Baden /Schweiz, Klassifikations-Nr. 0107, CH-T 122020). Dabei kann die Sperrluft direkt vom Verdichtergehäuse des Abgasturboladers abgezweigt oder von einer exter­ nen Quelle zugeführt werden. Primär zielen diese Lösungen jedoch zumeist auf die Dicht- und Kühlfunktion der Sperrluft, während die Verhinderung von Ablage­ rungen lediglich eine positive Nebenwirkung darstellt.

Bei Abzweigung von Verdichterluft als Sperrluft verringert sich jedoch der Wir­ kungsgrad des Verdichters und damit auch der Wirkungsgrad der Brennkraft­ maschine entsprechend. Zwar ist dies bei externer Zufuhr der Sperrluft nicht der Fall, jedoch muss dazu ein entsprechender Zusatzaufwand in Form eines Druck­ luftbehälters oder eines Kompressors und der erforderlichen Zuleitungen getroffen werden.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung versucht alle diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zu­ grunde, von den Abgasen einer Brennkraftmaschine herrührende, schädliche Ab­ lagerungen in der Radialturbine eines Abgasturboladers mit geringem technischen Aufwand und ohne Wirkungsgradeinbusse deutlich zu reduzieren.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass im stromaufwärtigen Bereich der Trennwand zumindest eine Durchgangsöffnung angeordnet ist, welche Durch­ gangsöffnung den Strömungskanal über den Hohlraum mit dem Trennspalt ver­ bindet. Dabei wird von einer den Strömungskanal beaufschlagenden Hauptströ­ mung des Arbeitsmediums der Radialturbine (Abgas der Brennkraftmaschine), eine Teilströmung mit einem ersten Druck p₁ abgezweigt. Diese Teilströmung wird in den zwischen der Trennwand sowie dem Turbinenrad ausgebildeten Trennspalt eingeleitet und anschliessend in einen Bereich des Strömungskanals mit einem zweiten Druck p₂ entlassen wird, wobei der Druck p₁ grösser ist als der Druck p₂.

Weil der Druck im stromaufwärtigen Bereich des Strömungskanals, d. h. am Eintritt der Durchgangsöffnung, höher ist, als der im stromabwärtigen Bereich des Strö­ mungskanals, d. h. am Trennspalt von Turbinenrad und Trennwand, herrschende Druck, wird eine Bypassströmung des Arbeitsmediums, ausgehend vom Strö­ mungskanal, über die Durchgangsöffnung, den Hohlraum und den Trennspalt bis zurück in den Strömungskanal initiiert. Diese Bypassströmung verhindert ein Ein­ dringen von Partikeln der Hauptströmung des Abgases in den Trennspalt zwi­ schen dem Turbinenrad und der Trennwand. Auf diese Weise können mit einem ohnehin vorhandenen Medium schädliche Ablagerungen in der Radialturbine des Abgasturboladers verhindert werden, ohne eine Verringerung des Wirkungsgra­ des hinnehmen zu müssen.

Die zumindest eine Durchgangsöffnung weist eine Achse auf, welche einen ent­ gegengesetzt zur Haupt-Strömungsrichtung ausgebildeten Anstellwinkel ϕ zur Tur­ binenachse besitzt, mit 0° ≦ ϕ ≦ 45°. Je grösser der Anstellwinkel ϕ im vorgegebe­ nen Bereich gewählt wird, desto geringer wird auch die Wahrscheinlichkeit des Eindringens von Partikeln über die Durchgangsöffnung in den Trennspalt.

Besonders vorteilhaft ist die zumindest eine Durchgangsöffnung mit einem Öff­ nungseintritt ausgestattet, welcher im radialen Bereich einer den Strömungskanal begrenzenden, stromauf des Trennspaltes angeordneten Oberfläche der Trenn­ wand ausgebildet ist. Dadurch kann die Durchgangsöffnung weit stromaufwärts des Turbinenrades angeordnet werden, was eine relativ grosse nutzbare Druck­ differenz zwischen dem Bereich des Strömungskanals, aus dem die Teilströmung abgezweigt wird und dem Bereich des Strömungskanals, in den sie wieder entlas­ sen wird, zur Folge hat. Zudem kann eine direkte und damit relativ einfache Ver­ bindung zwischen dem Strömungskanal und dem der Trennwand benachbarten Hohlraum realisiert werden.

Besonders zweckmässig ist es, wenn der Öffnungseintritt beabstandet von der den Strömungskanal begrenzenden Oberfläche angeordnet und zwischen dieser Oberfläche sowie dem Öffnungseintritt ein zumindest annähernd in einer Haupt- Strömungsrichtung des Arbeitsmediums ausgerichteter, rampenförmiger Schlitz ausgebildet ist. Auf diese Weise wird der Öffnungseintritt gegenüber der den Strömungskanal begrenzenden Oberfläche der Trennwand zurückversetzt, so dass die Durchgangsöffnung im Strömungsschatten der radialen Zuleitung des Arbeitsmediums liegt. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit des Eindringens von mit dem Abgas mitgeführten Partikeln in die Durchgangsöffnung deutlich reduziert werden. Zudem ist der Schlitz mit einem Anstellwinkel α zur Haupt-Strömungsrich­ tung des Arbeitsmediums angeordnet, welcher in einem Bereich von ±10° zu die­ ser Haupt-Strömungsrichtung liegen kann. Auf diese Weise wird eine optimale Zu­ strömung der zum Reinhalten des Trennspaltes verwendeten Teilströmung des Arbeitsmediums in die Durchgangsöffnungen erreicht.

Vorteilhaft weist der Schlitz eine Eintrittschräge sowie eine Austrittschräge für die Abgase auf, wobei der Öffnungseintritt der Durchgangsöffnung im Bereich der Eintrittschräge angeordnet ist. Zudem ist die Austrittschräge flacher als die Eintritt­ schräge ausgebildet. Diese Anordnung und Ausbildung der Durchgangsöffnung reduziert die Möglichkeit des Eindringens von mitgeführten Partikeln weiter. Durch ihre grössere Masse ist der Impuls der in den Abgasen mitgeführten Partikel grös­ ser als der Impuls der Abgase selbst. Zwar werden die Partikel aufgrund der abge­ zweigten Teilströmung in Richtung der Durchgangsöffnungen umgelenkt, gelan­ gen aber infolge ihrer Trägheit nicht mit in diese Öffnungen hinein. Sie werden vielmehr in Richtung der Austrittschräge umgelenkt, wo sie sich aufgrund deren flacher Ausbildung nur schwer absetzen können. Daher wird der Grossteil dieser Partikel gemeinsam mit der Hauptströmung wieder aus dem Schlitz herausge­ führt.

Die Eintrittschräge und die Austrittschräge bilden im Schlitz eine gemeinsame Kante, wobei durch letztere eine gedachte Parallele zur Turbinenachse verläuft. Zwischen der Eintrittschräge sowie der Parallele ist ein Eintrittswinkel β und zwischen der Austrittschräge sowie der Parallele ein Austrittswinkel χ des Schlitzes ausgebildet, wobei der Eintrittswinkel von 0° ≦ β ≦ 45° und der Austrittswinkel von 45° ≦ χ ≦ 90° beträgt. Grundsätzlich ist es vorteilhaft, den Eintrittswinkel so zu wählen, dass die Durchgangsöffnungen möglichst stark zurückversetzt und somit vor der vorbeistreifenden Hauptströmung optimal geschützt sind. Demgegenüber soll der Austrittswinkel so flach gewählt werden, dass sich möglichst wenig Parti­ kel stromab der Durchgangsöffnungen ansammeln können. Dabei ermöglicht die Auswahl verschiedener Winkelbereiche eine entsprechende Anpassung der Schlitze an die durch die Brennkraftmaschine und den Abgasturbolader vorge­ gebenen Einsatzbedingungen.

Schliesslich ist zwischen der Eintrittschräge und der Austrittschräge des Schlitzes mit Vorteil ein Öffnungswinkel δ ausgebildet, mit 45° ≦ δ ≦ 135°. Hierbei ist ferti­ gungstechnisch insbesondere ein Öffnungswinkel δ von 90° relativ leicht zu reali­ sieren, während von den Strömungsverhältnissen her ein Öffnungswinkel δ von ≧ 90° tendenziell günstiger ist, als ein Öffnungswinkel δ von 45°.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand eines Abgasturboladers dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch die Turbinenseite des Abgasturboladers;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Trennwand des Lagergehäuses;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine der Durchgangsöffnungen entlang der Linie III- III in Fig. 2, vergrössert dargestellt;

Fig. 4 eine dreidimensionale Darstellung der Trennwand, mit den erfindungs­ gemäss ausgebildeten Durchgangsöffnungen, in einem zweiten Aus­ führungsbeispiel;

Fig. 5 eine Darstellung gemäss Fig. 1, in einem weiteren Ausführungs­ beispiel.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind beispielsweise die Verdichterseite des Abgasturboladers so­ wie die mit dem Abgasturbolader verbundene Brennkraftmaschine. Die Strö­ mungsrichtungen der Arbeitsmittel sind mit Pfeilen bezeichnet.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Der mit einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine verbundene Abgasturbolader besteht hauptsächlich aus einem ebenfalls nicht dargestellten Verdichter und einer als Radialturbine 1 ausgebildeten Abgasturbine. Die Radialturbine 1 besitzt ein Turbinengehäuse 2, mit einem spiralförmigen Gaseintrittgehäuse 3 und einem als Gasaustrittflansch 4 ausgebildeten Gasaustrittgehäuse. Das Gaseintrittgehäu­ se 3 und der Gasaustrittflansch 4 sind durch Schrauben 5 lösbar miteinander ver­ bunden. Im Turbinengehäuse 2 ist ein von einer Welle 6 getragenes Turbinenrad 7 mit Laufschaufeln 8 um eine in der Längsachse des Abgasturboladers liegende Turbinenachse 9 drehbar gelagert. Zudem ist im Turbinengehäuse 2 ein Strö­ mungskanal 10 für die als ein Arbeitsmedium 11 der Radialturbine 1 dienenden Abgase der Brennkraftmaschine ausgebildet. Stromauf der Laufschaufeln 8 ist im Strömungskanal 10 ein Düsenring 12 angeordnet. Am verdichterseitigen Ende der Welle 6 ist ein nicht dargestelltes Verdichterrad befestigt.

An das Turbinengehäuse 2 schliesst verdichterseitig ein Lagergehäuse 13 an, in dem ein als Gleitlager 14 ausgebildetes Lager angeordnet ist. Durch das Lager­ gehäuse 13 führt ein Schmierölkanal 15 bis hin zum Gleitlager 14. Das Turbinen­ gehäuse 2 und das Lagergehäuse 13 sind über ein in Umfangsrichtung angeord­ netes Spannband 16 miteinander verbunden und mittels eines auf der Welle 6 sitzenden Dichtungsringes 17 gegeneinander abgedichtet. Zwischen dem Turbi­ nengehäuse 2 und dem Lagergehäuse 13 des Abgasturboladers ist eine Trenn­ wand 18 angeordnet, welche radial sowie axial unter Bildung eines Trennspaltes 19 bis unmittelbar an das Turbinenrad 7 heranreicht und auf ihrer dem Turbinen­ rad 7 abgewandten Seite durch einen Hohlraum 20 vom Lagergehäuse 13 ge­ trennt ist (Fig. 1). Im stromaufwärtigen Bereich der Trennwand 18 sind vier gleichmässig auf dem Umfang der Trennwand 18 verteilte Durchgangsöffnungen 21 an­ geordnet, welche den Strömungskanal 10 über den Hohlraum 20 mit dem Trenn­ spalt 19 verbinden (Fig. 2). Die Durchgangsöffnungen 21 besitzen jeweils eine pa­ rallel zur Turbinenachse 9 verlaufende Achse 9' (Fig. 1, Fig. 2).

Beim Betrieb der mit dem Abgasturbolader verbundenen Brennkraftmaschine werden deren heisse Abgase zunächst in das spiralförmige Gaseintrittgehäuse 3 der Radialturbine 1 eingeleitet. Nach einer entsprechenden Beschleunigung im Gaseintrittgehäuse 3 gelangen die Abgase über den Düsenring 12 und den Strö­ mungskanal 10 zum Turbinenrad 7. Dabei hat der Düsenring 12 die Aufgabe, die­ ses Arbeitsmedium 11 optimal auf die Laufschaufeln 8 zu leiten. Das somit ange­ triebene Turbinenrad 7 sorgt seinerseits für den Antrieb des mit ihm über die Wel­ le 6 verbundenen Verdichterrades. Die im Verdichter komprimierte Luft wird zur Aufladung, d. h. zur Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine eingesetzt. Zur Schmierung des Gleitlagers 8 des Abgasturboladers wird Schmieröl 22 über den Schmierölkanal 15 zugeführt.

Stromab des Düsenrings 12 wird von einer den Strömungskanal 10 beaufschla­ genden Hauptströmung 23 des Arbeitsmediums 11 der Radialturbine 1 eine Teil­ strömung 24 mit einem ersten Druck p₁ abgezweigt. Diese Teilströmung 24 wird über den Hohlraum 20 in den zwischen der Trennwand 18 sowie dem Turbinenrad 7 ausgebildeten Trennspalt 19 eingeleitet und anschliessend in einen dem Trenn­ spalt 19 benachbarten Bereich des Strömungskanals 10 entlassen, welcher Be­ reich einen zweiten Druck p₂ aufweist, der geringer ist, als der im stromaufwärti­ gen Bereich des Strömungskanals 10 herrschende Druck p₁. Infolge dieser letzt­ lich aus dem Trennspalt 19 in den Strömungskanal 10 austretenden Bypassströ­ mung können keine der sich im Arbeitsmedium 11 befindlichen Partikel aus dem Strömungskanal 10 in den Trennspalt 19 eindringen. Auf diese Weise lassen sich schädliche Ablagerungen solcher Partikel im Bereich des Trennspaltes 19 wirk­ sam verhindern.

Die Trennwand 18 ist mit einer den Strömungskanal 10 begrenzenden, stromauf des Trennspaltes 19 angeordneten Oberfläche 25 ausgestattet (Fig. 2). Jede der Durchgangsöffnungen 21 weist einen im radialen Bereich dieser Oberfläche 25 ausgebildeten Öffnungseintritt 26 auf. Letzterer ist beabstandet von der den Strö­ mungskanal 10 begrenzenden Oberfläche 25 angeordnet. In der Trennwand 18, zwischen der Oberfläche 25 sowie den Öffnungseintritten 26, ist jeweils ein in einer Haupt-Strömungsrichtung 27 des Arbeitsmediums 11 der Radialturbine 1 ausgerichteter, rampenförmiger Schlitz 28 ausgebildet. Obwohl in Fig. 2 ein An­ stellwinkel α des Schlitzes 28 von 0° zur Haupt-Strömungsrichtung 27 dargestellt ist, kann dieser Anstellwinkel α in einem Bereich von ±10° zur Haupt-Strömungs­ richtung 27 variieren (gestrichelt dargestellt).

Jeder Schlitz 28 besitzt eine Eintrittschräge 29 sowie eine Austrittschräge 30 für das Arbeitsmedium 11, wobei der Öffnungseintritt 26 im Bereich der Eintrittschrä­ ge 29 angeordnet ist. Aufgrund der Neigung der Eintrittschräge 29 gegenüber der Oberfläche 25 entsteht eine Stolperkante 31 für das Arbeitsmedium 11. Zudem ist die Austrittschräge 30 flacher als die Eintrittschräge 29 ausgebildet. Die Eintritt­ schräge 29 und die Austrittschräge 30 bilden im Schlitz 28 eine gemeinsame Kan­ te 32. Durch die Kante 32 verläuft eine gedachte Parallele 33 zur Turbinenachse 9. Zwischen der Eintrittschräge 29 sowie der Parallele 33 ist ein Eintrittswinkel β und zwischen der Austrittschräge 30 sowie der Parallele 33 ein Austrittswinkel χ des Schlitzes 28 ausgebildet. Der Eintrittswinkel β beträgt etwa 30°, mit einer möglichen Variation von 0° ≦ β ≦ 45°, während der Austrittswinkel χ etwa 70° be­ trägt und in einem Bereich von 45° ≦ χ ≦ 90° liegen kann. Zwischen der Eintritt­ schräge 29 und der Austrittschräge 30 ist ein Öffnungswinkel δ von 90° ausgebil­ det (Fig. 3). Dieser Öffnungswinkel δ kann in einem Bereich von 45° ≦ δ ≦ 135° liegen.

Aufgrund seiner Anordnung im Bereich der Eintrittschräge 29 liegt der Öffnungs­ eintritt 26 der Durchgangsöffnung 21 im Strömungsschatten der Hauptströmung 23 des Arbeitsmediums 11 der Radialturbine 1. Demzufolge wird die Durchgangs­ öffnung 21 kaum mit den vom Arbeitsmedium 11 mitgeführten Partikeln beauf­ schlagt, so dass auch durch die Teilströmung 24 relativ wenig Partikel in den Trennspalt 10 gelangen können. Wegen der besonderen Ausbildung der Schlitze 28, d. h. wegen der Rampenform in Kombination mit der Stolperkante 31, können sich die in der Hauptströmung 23 des Arbeitsmediums 11 befindlichen Partikel in diesem Bereich kaum absetzen, so dass der Zugang zu den Öffnungseintritten 26 frei bleibt. Damit kann die erwünschte Bypassströmung des Arbeitsmediums 11 über eine relativ lange Betriebsdauer der Radialturbine 1 des Abgasturboladers gewährleistet werden. Durch eine Kombination verschiedener Eintrittswinkel β und Austrittswinkel χ ist eine Anpassung der Schlitze 28 an die zu erwartenden Strö­ mungsbedingungen möglich.

Wie bereits zu den Fig. 1 und 2 beschrieben, besitzen die Durchgangsöffnun­ gen 21 jeweils eine parallel zur Turbinenachse 9 verlaufende Achse 9'. Natürlich kann diese Achse 9' auch einen von 0° verschiedenen Anstellwinkel ϕ zur Turbi­ nenachse 9 aufweisen. In Fig. 3, welche eine einzige, gegenüber den Fig. 1 und 2 vergrösserte Durchgangsöffnung 21 zeigt, sind die möglichen Anstellwinkel ϕ der Achse 9' von 0 ≦ ϕ ≦ 45°, jeweils entgegengesetzt zur Haupt-Strömungs­ richtung 27, gestrichelt dargestellt. Ebenso dargestellt sind die demnach mögli­ chen Extremstellungen der Durchgangsöffnung 21.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel sind in der Trennwand 18 zwölf gleichmäs­ sig auf deren Umfang verteilte Durchgangsöffnungen 21 angeordnet. Die Fig. 4 zeigt diese Lösung, wobei zur Verdeutlichung der Anordnung und Ausbildung der Durchgangsöffnungen 21 eine dreidimensionale Darstellung gewählt wurde.

Natürlich ist auch eine beliebige andere Anzahl von Durchgangsöffnungen 21 möglich. Dabei ist die Anzahl der verwendeten Durchgangsöffnungen 21 abhängig vom erforderlichen Gesamtquerschnitt der Durchgangsöffnungen 21 bzw. vom er­ forderlichen Massenstrom der zur Verhinderung des Eindringens der Hauptströ­ mung 23 in den Trennspalt 19 genutzten Teilströmung 24, wobei prinzipiell eine grössere Anzahl von Durchgangsöffnungen 21 einem grösseren Durchmesser der einzelnen Durchgangsöffnungen 21 vorzuziehen ist. Indem Trennwände 18 mit einer unterschiedlichen Anzahl und/oder unterschiedlichem Gesamtquerschnitt der Durchgangsöffnungen 21 zu Verfügung stehen, kann die Radialturbine 1 durch entsprechenden Austausch der Trennwand 18 relativ einfach an Brennkraftmaschinen mit anderen Betriebsbedingungen (beispielsweise bei Verwendung von anderen Brennstoffen) angepasst werden.

Gemäss einem dritten Ausführungsbeispiel erfolgt die Abzweigung der Teilströ­ mung 24 von der Hauptströmung 23 des Arbeitsmediums 11 der Radialturbine 1 bereits innerhalb des Gaseintrittgehäuses 3. Dazu ist am Gaseintrittgehäuse 3 eine dieses durchdringende Leitung 34 befestigt, welche an entsprechende Boh­ rungen 35 im Lagergehäuse 13 anschliesst. Analog zu den Durchgangsöffnungen 21 münden die Bohrungen 35 in den Hohlraum 20 (Fig. 4). Das Gaseintrittgehäu­ se 3 kann in dem Bereich, in dem die Leitung 35 angreift mit einer ähnlichen Ein­ richtung zur Vermeidung des Eindringens von Partikeln versehen werden, wie sie bereits bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen vorgesehen ist.

Bezugszeichenliste

1

Radialturbine

2

Turbinengehäuse

3

Gaseintrittgehäuse

4

Gasaustrittflansch

5

Schraube

6

Welle

7

Turbinenrad

8

Laufschaufel

9

Turbinenachse

10

Strömungskanal

11

Arbeitsmedium

12

Düsenring

13

Lagergehäuse

14

Gleitlager

15

Schmierölkanal

16

Spannband

17

Dichtungsring

18

Trennwand

19

Trennspalt

20

Hohlraum

21

Durchgangsöffnung

22

Schmieröl

23

Hauptströmung, von

11

24

Teilströmung, von

11

25

Oberfläche

26

Öffnungseintritt

27

Haupt-Strömungsrichtung

28

Schlitz

29

Eintrittschräge

30

Austrittschräge

31

Stolperkante

32

Kante

33

Parallele

34

Leitung

35

Bohrung

9

' Achse, von

21

p₁

;Druck, stromaufwärts
p₂

;Druck, stromabwärts
α Anstellwinkel
β Eintrittswinkel, von

28

χ Austrittswinkel, von

28

δ Öffnungswinkel
ϕ Anstellwinkel

Claims (10)

1. Radialturbine eines Abgasturboladers, mit einem in einem Turbinengehäu­ se (2) angeordneten, von einer Welle (6) getragenen und um eine Turbi­ nenachse (9) drehbar gelagerten Turbinenrad (7) mit Laufschaufeln (8), mit einem im Turbinengehäuse (2) ausgebildeten Strömungskanal (10) für ein von einer mit dem Abgasturbolader verbundenen Brennkraftmaschine zu­ geführtes Arbeitsmedium (11) der Radialturbine (1) sowie mit einer Trenn­ wand (18) zwischen dem Turbinengehäuse (2) und einem Lagergehäuse (13) des Abgasturboladers, welche Trennwand (18) radial sowie axial unter Bildung eines Trennspaltes (19) bis unmittelbar an das Turbinenrad (7) heranreicht und auf ihrer dem Turbinenrad (7) abgewandten Seite durch einen Hohlraum (20) vom Lagergehäuse (13) getrennt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, dass im stromaufwärtigen Bereich der Trennwand (18) zumindest eine Durchgangsöffnung (21) angeordnet ist, welche Durchgangsöffnung (21) den Strömungskanal (10) über den Hohlraum (20) mit dem Trennspalt (19) verbindet.

2. Radialturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumin­ dest eine Durchgangsöffnung (21) eine Achse (9') aufweist, welche einen entgegengesetzt zur Haupt-Strömungsrichtung (27) ausgebildeten Anstell­ winkel ϕ zur Turbinenachse (9) besitzt, mit 0° ≦ ϕ ≦ 45°.

3. Radialturbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenn­ wand (18) mit einer den Strömungskanal (10) begrenzenden Oberfläche (25) ausgestattet und diese Oberfläche (25) stromauf des Trennspaltes (19) angeordnet ist, wobei die zumindest eine Durchgangsöffnung (21) einen im radialen Bereich dieser Oberfläche (25) ausgebildeten Öffnungs­ eintritt (26) aufweist.

4. Radialturbine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Öff­ nungseintritt (26) beabstandet von der den Strömungskanal (10) begren­ zenden Oberfläche (25) angeordnet ist, wobei zwischen dieser Oberfläche (25) sowie dem Öffnungseintritt (26) ein zumindest annähernd in einer Haupt-Strömungsrichtung (27) des Arbeitsmediums (11) ausgerichteter, rampenförmiger Schlitz (28) ausgebildet ist.

5. Radialturbine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (28) mit einem Anstellwinkel α von ±10° zur Haupt-Strömungsrichtung (27) des Arbeitsmediums (11) der Radialturbine (1) angeordnet ist.

6. Radialturbine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (28) eine Eintrittschräge (29) sowie eine Austrittschräge (30) für das Ar­ beitsmedium (11) aufweist und der Öffnungseintritt (26) im Bereich der Ein­ trittschräge (29) angeordnet ist.

7. Radialturbine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus­ trittschräge (30) flacher als die Eintrittschräge (29) ausgebildet ist.

8. Radialturbine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintritt­ schräge (29) und die Austrittschräge (30) eine gemeinsame Kante (32) im Schütz (28) bilden, durch welche Kante (32) eine gedachte Parallele (33) zur Turbinenachse (9) verläuft, wobei zwischen der Eintrittschräge (29) so­ wie der Parallele (33) ein Eintrittswinkel β des Schlitzes (28), mit 0° ≦ β ≦ 45°, und zwischen der Austrittschräge (30) sowie der Parallele (33) ein Aus­ trittswinkel χ des Schlitzes (28), mit 45° ≦ χ ≦ 90°, ausgebildet sind.

9. Radialturbine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Austrittschräge (30) und der Eintrittschräge (29) ein Öffnungswinkel δ, mit 45° ≦ δ ≦ 135° ausgebildet ist.

10. Verfahren zum Betrieb einer Radialturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass von einer den Strömungskanal (10) be­ aufschlagenden Hauptströmung (23) eines Arbeitsmediums (11) der Ra­ dialturbine (1) eine Teilströmung (24) mit einem ersten Druck p₁ abge­ zweigt, die Teilströmung (24) in den zwischen der Trennwand (18) sowie dem Turbinenrad (7) ausgebildeten Trennspalt (19) eingeleitet und an­ schliessend in einen mit einem zweiten Druck p₂ ausgestatteten Bereich des Strömungskanals (10) entlassen wird, wobei der Druck p₁ grösser ist als der Druck p₂.