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Die
Erfindung betrifft eine Turbine für einen Abgasturbolader
nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum
Herstellen einer Turbine für einen Abgasturbolader nach
dem Oberbegriff von Patentanspruch 5.
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Eine
Abgasturbine ist in der
DE 10 2005 027 080 A1 offenbart. Bei dieser
Abgasturbine ist ein Leitgitter vorgesehen, welches fest in einem
Turbinengehäuse angeordnet ist. Ebenso ist eine ein Turbinenrad
umhüllende Konturhülse vorgesehen, mittels welcher
Strömungsparameter beeinflussbar sind.
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Bei
dieser Lösung sind die Konturhülse und das Leitgitter
als zwei separate Bauteile ausgebildet, was eine Teileanzahl und
damit Kosten der Abgasturbine erhöht. Zudem bedeutet diese
separate Ausbildung eine komplexere und damit kostenintensivere Montage
der Abgasturbine. Zudem ist aufgrund einer relativ großen
Beabstandung zwischen dem Leitgitter und der Konturhülse
die Gefahr eines Verklemmens eines Regelschiebers zur Einstellung
eines Turbineneintrittsquerschnitts in Folge eines Verzugs des Turbinengehäuses
gegeben.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Turbine für
einen Abgasturbolader der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass
eine vereinfachte Montage ermöglicht ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Turbine für einen Abgasturbolader
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren
zum Herstellen einer Turbine für einen Abgasturbolader
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
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Eine
erfindungsgemäße Turbine für einen Abgasturbolader
mit einem durch ein Turbinengehäuse aufgenommenen Leitgitter
und mit einem Konturhülsenelement zur Beeinflussung von
Strömungsparametern in einem Turbinenradeintrittsbereich
ist erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass das Leitgitter
und das Konturhülsenelement einstückig ausgebildet
sind. Durch diese einstückige Ausbildung ist eine Montage
der Turbine deutlich vereinfacht, da zum einen ein Handling der
Turbine in Folge einer Teileanzahlreduzierung einfacher gestaltet
ist. Zudem entfallen zusätzliche Montageschritte, da ein Verbund
aus Leitgitter und Konturhülsenelement einfach und unaufwändig
in dem Turbinengehäuse montierbar ist. Diese Reduzierung
der Teileanzahl und der Montageschritte hat eine Reduzierung von
Gesamtkosten für eine derartige Turbine zur Folge, was mit
einer Kostenreduzierung für den gesamten Abgasturbolader
einhergeht.
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Bei
dieser Ausführungsform der Erfindung kann beispielsweise
vorgesehen sein, dass das Leitgitter und das Konturhülsenelement
als einstückiges Gussbauteil ausgebildet sind. Alternativ
zu einer derartigen Fertigung durch einen Urformprozess können das
Leitgitter und das Konturhülsenelement beispielsweise auch
durch einen Umformprozess, etwa durch Schmieden, hergestellt sein.
Ebenso kann vorgesehen sein, dass das einstückige Bauteil
aus Leitgitter und Konturhülsenelement aus dem Vollen gearbeitet
ist. Auch ist es möglich, dass das Leitgitter und das Konturhülsenelement
getrennt hergestellt und gefügt sind. Eine derartige gefügte
Verbindung zwischen dem Leitgitter und dem Konturhülsenelement kann
dabei beispielsweise durch Schweißen, insbesondere durch
Strahl- oder Widerstandsschweißen ausgebildet sein. Ebenso
ist es möglich, dass die beiden Teile durch Löten
oder Nieten miteinander verbunden sind.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
dass ein Bauteilverbund, welcher das Leitgitter, das Konturhülsenelement
und ein Schieberelement zur Beeinflussung eines Strömungsquerschnittes
des Leitgitters umfasst, in das Turbinengehäuse einschiebbar
ist. Bei dem besagten Schieberelement kann es sich beispielsweise
um einen Axialschieber handeln, der axial verschiebbar gelagert
ist und mittels welchem der Strömungsquerschnitt in einem
Turbinenradeintrittsbereich variabel verstellbar ist. Eine derartige
Einschiebbarkeit beispielsweise von einer Turbinenaustrittsseite
her oder von einer gegenüberliegenden Seite eines Lagergehäuses
her erlaubt eine weitere Vereinfachung und damit Kostenreduzierung
der Montage, was in geringeren Gesamtkosten der Turbine resultiert.
Somit handelt es sich bei dem Bauteilverbund um eine Kassettenlösung,
die eine schnelle und damit kostengünstige Montage der
Turbine erlaubt.
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Eine
Befestigung des Bauteilverbunds auf nur einer Seite des Turbinengehäuses
erlaubt eine Minimierung eines Einflusses eines Verzugs des Turbinengehäuses
durch unterschiedliche Wärmedehnungen auf eine Klemmneigung
des Schieberelements, welches ein bewegliches Bauteil darstellt. Dies
birgt den Vorteil, dass eine Ausfallwahrscheinlichkeit der Turbine
drastisch reduziert ist, was ebenso eine Wahrscheinlichkeit für
kosten- und zeitintensive Wartungs- oder Reparaturarbeiten minimiert. Die
besagte Befestigung des Bauteilverbunds kann dabei durch Klemmen
und/oder Schrauben und/oder Nieten oder dergleichen ausgebildet
sein.
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Weist
das Konturhülsenelement zumindest bereichsweise einen zur
Turbinenlängsachse im Wesentlichen senkrechten Stirnseitenbereich
auf, über welchen das Konturhülsenelement mit
dem Leitgitter verbunden ist, so bedeutet dies eine besonders einfache
und damit kostengünstige Verbindung des Konturhülsenelements
mit dem Leitgitter, welche beispielsweise durch besagtes Strahl-
oder Widerstandsschweißen oder durch Löten ausgebildet
ist. Dabei sind vorteilhafterweise Durchgangsöffnungen für
eine Zugänglichkeit vorgesehen.
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Ist
das Leitgitter auf einer dem Konturhülsenelement gegenüberliegenden
Seite mit einem Ringelement verbunden, so ergibt sich die Möglichkeit,
das Leitgitter auf der entsprechenden Seite definiert und geführt
im Turbinengehäuse abzustützen.
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An
dieser Stelle sei angemerkt, dass die erwähnten Schweißverbindungen
in Form einer zu dem korrespondierenden Bauteil axial oder auch
radial ausgeführten Schweißverbindung ausgebildet sein
kann. Die Ausbildung der radialen oder axialen Schweißverbindung
bezieht sich dabei auf eine Längsachse der Turbine.
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Die
Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Herstellen einer Turbine
für einen Abgasturbolader, bei welchem ein Leitgitter in
einem Turbinengehäuse und ein Konturhülsenelement
zur Beeinflussung von Strömungsparametern in einem Turbinenradeintrittsbereich
angeordnet werden, wobei erfindungsgemäß vorgesehen
ist, dass das Leitgitter und das Konturhülsenelement einstückig
ausgebildet werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens
sind als vorteilhafte Ausgestaltungen der Turbine und umgekehrt
anzusehen.
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Die
Ausbildung des Leitgitters und des Konturhülsenelements
kann beispielsweise durch Urformen, Umformen, Gießen, Fügen,
elektromechanisches oder mechanisches Bearbeiten oder dergleichen
durchgeführt werden. In jeglicher Hinsicht ergibt sich
eine einstückige Ausbildung des Leitgitters und des Konturhülsenelements,
welche auf die beschriebene Art und Weise eine Montage der Turbine
vereinfacht und eine Kostenreduzierung derselbigen erlaubt.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele
sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung
genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend
in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine
gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der
jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen
oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen.
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Die
Zeichnungen zeigen in:
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1 abschnittsweise
eine Längsschnittansicht einer Turbine für einen
Abgasturbolader, bei dem ein durch ein Turbinengehäuse
aufgenommenes Leitgitter und ein Konturhülsenelement zur
Beeinflussung von Strömungsparametern in einem Turbinenradeintrittsbereich
einstückig ausgebildet sind, und
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2 abschnittsweise
vier Längsschnittansichten der Turbine gemäß 1 zur
Darstellung unterschiedlicher Verbindungsmöglichkeiten
zwischen dem Leitgitter und dem Konturhülsenelement.
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Die 1 zeigt
eine Turbine 10 für einen Abgasturbolader mit
einem Turbinengehäuse 12, durch welches ein Turbinenrad 14 aufgenommen
ist. Des Weiteren ist durch das Turbinengehäuse 12 ein
Leitgitter 16 zur Beeinflussung von Strömungsparametern
in einem Turbinenradeintrittsbereich 18 sowie eine Konturhülse 20 zur
Beeinflussung der Strömungsparameter in dem Turbinenradeintrittsbereich 18 vorgesehen.
Durch einen auf der Konturhülse 20 gelagerten
Axialschieber 24 ist ein Turbinenradeintrittsquerschnitt
des Leitgitters 16 variabel einstellbar, und zwar dadurch,
dass der Axialschieber 24 gemäß einem
Richtungspfeil 26 axial verschiebbar ist und Leitschaufeln
des Leitgitters 16 somit mehr oder weniger von einer Matrize
des Axialschiebers 24 verdeckt bzw. aufgenommen werden.
Abgas strömt dabei von dem Turbinenradeintrittsbereich 18 über
das Leitgitter 16 und das Turbinenrad 14 zu einem
Turbinenradaustrittsbereich 22.
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Wie
der 1 zu entnehmen ist, sind das Leitgitter 16 und
die Konturhülse 20 einstückig ausgebildet,
wobei diese einstückige Ausbildung beispielsweise durch
einen Urform- oder einen Umformprozess wie beispielsweise Gießen
oder Fügen darstellbar ist.
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Bei
der Ausführungsform der Turbine 10 gemäß 1 ist
das Leitgitter 16 auf einer der Konturhülse 20 gegenüberliegenden
Seite mit einem Ringelement 28 verbunden. Die Verbindung
des Leitgitters 16 mit dem Ringelement 28 ist
als optional anzusehen und für eine Vereinfachung der Montage
der Turbine 10 infolge einer Einschiebbarkeit eines Bauteileverbunds
aus der Konturhülse 20 und dem Leitgitter 16 nicht
unbedingt von Nöten, erlaubt aber eine definierte und stabile
Abstützung des Leitgitters 16 bzw. des Bauteilverbunds
aus der Konturhülse 20 und dem Leitgitter 16 im
Turbinengehäuse 12.
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Die 2 stellt
mögliche, einstückige Ausbildungen der Konturhülse 20 und
des Leitgitters 16 dar, wobei in der 2 gleiche
Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen wie in 1.
Eine mögliche Verbindungsstelle zwischen der Konturhülse 20 und
dem Leitgitter 16 ist mit A gekennzeichnet, wobei die Konturhülse 20 und
das Leitgitter 16 an dieser Stelle A durch Fügen
also beispielsweise durch Schweißen oder Löten
miteinander verbunden sind.
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Im
mit A bezeichneten Bereich weist die Konturhülse 20 bereichsweise
einen zu einer Turbinenlängsachse 30 senkrechten
Stirnseitenbereich 32 auf, über welchen die Konturhülse 20 mit
dem Leitgitter 16 verbunden ist.
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Mit
B ist eine mögliche Verbindungsstelle zwischen dem Ringelement 28 und
dem Leitgitter 16 herausgehoben. Die 2A zeigt
dabei eine mögliche Verbindung zwischen dem Leitgitter 16 und
dem Ringelement 28 durch einen zur Turbinenlängsachse 30 radial
durchgeführten Strahlschweiß- oder Widerstandsschweißprozess.
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Die 2B stellt
eine Verbindung zwischen dem Leitgitter 16 und dem Ringelement 28 durch
einen axial geschweißten oder gelöteten Zapfen
dar, wobei auch eine gesamte Kontur eines Flügelelements
des Leitgitters 16 durchgeführt werden kann.
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Die 2C verdeutlicht
eine Verbindung des Leitgitters 16 mit dem Ringelement 28 durch
eine Vernietung der beiden Bauteile.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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