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Die
Erfindung betrifft ein Turbinengehäuse für einen Abgasturbolader nach
dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft zudem
einen Abgasturbolader.
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Gattungsgemäße Turbinengehäuse sind
hinlänglich
bekannt. Bei einem solchen Turbinengehäuse wirkt eine Dichtfläche eines
Leitgitters mit einer korrespondierenden Dichtfläche einer Zwischenwandung zusammen,
welche die Aufgabe einer Flutenteilung innehat, um die Fluten gegeneinander
abzudichten. Zur Sicherstellung dieser Abdichtung ist bei dem bekannten
Turbinengehäuse
ein zu den Dichtflächen korrespondierendes
Dichtelement vorgesehen. Dieses Dichtelement erhöht dabei einen Montageaufwand
des Turbinengehäuses
und damit Montage- und Gesamtkosten des Turbinengehäuses. Zudem stellt
das Dichtelement ein weiteres Bauteil mit einer erhöhten Ausfallwahrscheinlichkeit
dar, wodurch eine Ausfallwahrscheinlichkeit des gesamten Turbinengehäuses und
damit des gesamten Abgasturboladers mit dem Turbinengehäuse erhöht ist,
falls keine anderen Vorkehrungen getroffen sind.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Turbinengehäuse der
eingangs genannten Art sowie einen Abgasturbolader derart weiterzuentwickeln,
dass eine vereinfachte Montage des Turbinengehäuses ermöglicht ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Turbinengehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 sowie durch einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs
6 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein
erfindungsgemäßes Turbinengehäuse für einen
Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine mit zumindest einer
zwischen zwei Fluten des Turbinengehäuses angeordneten Zwischenwandung
und mit einem durch das Turbinengehäuse zumindest bereichsweise
aufgenommenen Leitgitter, welches zumindest eine Dichtfläche umfasst,
welche zum Abdichten der Fluten gegeneinander mit zumindest einer
korrespondierenden Dichtfläche
der Zwischenwandung zusammenwirkt, zeichnet sich dadurch aus, dass
zumindest ein durch das Turbinengehäuse zumindest bereichsweise
aufgenommenes Federelement vorgesehen ist, durch welches das Leitgitter
zur Sicherstellung des Zusammenwirkens der korrespondierenden Dichtflächen mit
einer Federkraft des Federelements beaufschlagt ist. Durch das Vorsehen
des Federelements ist bei dem erfindungsgemäßen Turbinengehäuse das
eingangs erwähnte
Dichtelement zur Abdichtung der Fluten gegeneinander obsolet, da
die besagte Abdichtung durch die korrespondierenden Dichtflächen in
Folge der Beaufschlagung des Leitgitters durch die Federkraft sichergestellt
ist. Die Federkraft des Federelements drückt also das Leitgitter und
damit die zu dem Leitgitter korrespondierende Dichtfläche an die
entsprechende Dichtfläche
der Zwischenwandung, was eine sehr gute Dichtwirkung ermöglicht.
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Der
Entfall des zusätzlichen
Dichtelements bedeutet eine Absenkung eines Aufwands zur Montage
des Turbinengehäuses,
was mit reduzierten Montagekosten und damit mit reduzierten Gesamtkosten
für das
Turbinengehäuse
einhergeht. Auch ist durch die Vermeidung des Dichtelements eine
Teileanzahl des Turbinengehäuses
reduziert, was in einer weiteren Reduzierung der Gesamtkosten des
Turbinengehäuses
resultiert.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein durch das Turbinengehäuse zumindest
bereichsweise aufgenommenes Hitzeschild auf einer einem Turbinengehäuseausgang
gegenüberliegenden
Seite des Turbinengehäuses
vorgesehen ist, welches zumindest bereichsweise zwischen dem Federelement
und dem Leitgitter angeordnet ist. Durch diese Ausführungsform
ist die vorteilhafte Sicherstellung der Abdichtung bei den Fluten
gegeneinander verknüpft
mit einer Befestigung des Hitzeschilds. Zusätzliche Befestigungselemente
zur Befestigung des Hitzeschilds sind nicht vonnöten, was die Teileanzahl des
Turbinengehäuses
und damit die Gesamtkosten desselbigen gering hält. Das Federelement hält somit
nicht nur das Leitgitter, welches beispielsweise axial beweglich
ist, sondern auch das Hitzeschild in Position, was insbesondere
bei unterschiedlichen Verschiebungen der Dichtflächen und sonstiger Elemente
des Turbinengehäuses
in Folge von unterschiedlichen Werkstoffen und/oder Temperaturen
bei einem Betrieb eines Abgasturboladers mit einem derartigen Turbinengehäuse äußerst vorteilhaft
ist.
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Dies
bedeutet also, dass unterschiedliche Wärmeausdehnungen durch das Federelement
kompensierbar sind. Die Dichtflächen
sowie das Hitzeschild sind somit in der Lage, ihre jeweiligen Aufgaben
auch bei besagten unterschiedlichen Wärmeausdehnungen und Verschiebungen
von Gehäuseelementen
zu erfüllen.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
das Federelement als ein auf der dem Turbinengehäuseausgang gegenüberliegenden
Seite des Turbinengehäuses
angeordnetes Hitzeschild ausgebildet. Das bedeutet also, dass somit
das Federelement nicht nur durch seine Federkraft das Leitgitter
in Position hält
zur Sicherstellung des Zusammenwirkens der korrespondierenden Dichtflächen, sondern
dass das Federelement selbst die Aufgabe eines Hitzeschilds übernimmt.
Diese Funktionsintegration bringt eine weitere Reduzierung der Teileanzahl
mit sich, womit die Gesamtkosten des Turbinengehäuses um ein weiteres Maß abgesenkt
sind. Des Weiteren birgt diese Ausführungsform den Vorteil, dass
auch Montagekosten und ein Montageaufwand des Turbinengehäuses reduziert sind
in Folge der geringeren Teileanzahl.
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Zur
Realisierung eines gleichen Gasdrucks auf einer dem Turbinengehäuseausgang
zugewandten Seite des Federelements und auf einer dem Turbinengehäuseausgang
abgewandten Seite des Federelements ist vorteilhafterweise vorgesehen,
dass das Federelement zumindest eine Durchgangsöffnung aufweist. Durch diese
Durchgangsöffnung
ist ein Druckausgleich zwischen den beschriebenen Seiten des Federelements
möglich,
was eine Verschiebung und/oder Verbiegung und damit ein Nachlassen
der Federkraft des Federelements in Folge eines unterschiedlichen
Gasdrucks auf den beiden Seiten vermeidet. Dies bedeutet eine besonders
gute Sicherstellung einer Aufgabenerfüllung des Federelements auch
bei extremen Betriebsbedingungen und bei hohen Temperaturunterschieden.
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Das
Federelement kann beispielsweise als Tellerfeder ausgebildet sein,
womit eine besonders kostengünstige
Umsetzung bei gleichzeitig hoher Funktionserfüllungssicherheit des Federelements geschaffen
ist. Ist an dem Leitgitter ein Steg ausgebildet, so ist dies insofern
vorteilbehaftet, als der Steg ein Hitzeschild in radialer Richtung
bezüglich
einer Turbinengehäuselängsachse
darstellt.
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Die
Vorteile des erfindungsgemäßen Turbinengehäuses kommen
insbesondere bei einem Einsatz in Zusammenhang mit einem Abgasturbolader zum
Tragen, wobei bei dem erfindungsgemäßen Abgasturbolader also ein
Turbinengehäuse
nach einer beschriebenen Ausführungsform
oder nach einer Kombination der beschriebenen Ausführungsformen sowie
ein auf der dem Turbinengehäuseausgang
gegenüberliegenden
Seite angeordnetes Lagergehäuse
vorgesehen sind, und wobei das Federelement einerseits durch das
Lagergehäuse
und andererseits zumindest mittelbar durch das Leitgitter abgestützt ist.
Eine Vorspannung des Federelements erfolgt somit durch eine Montage
des Lagergehäuses,
bei welcher das Lagergehäuse
axial in Richtung des Turbinengehäuseausgangs geschoben wird.
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Nichtsdestotrotz
ist auch eine anderweitige Vorspannung des Federelements möglich. So
kann die Vorspannung beispielsweise durch einen Absatz des Turbinengehäuses oder
durch ein Schraubelement erfolgen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter 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
eines Turbinengehäuses
für einen
Abgasturbolader mit einem durch das Turbinengehäuse aufgenommenen Leitgitter,
welches eine Dichtfläche
aufweist, welche mit einer korrespondierenden Dichtfläche einer
Zwischenwandung zur Flutenteilung zusammenwirkt,
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2 abschnittsweise
eine Längsschnittansicht
einer alternativen Ausführungsform
eines Turbinengehäuses
für einen
Abgasturbolader gemäß 1,
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3 abschnittsweise
eine vergrößerte Ansicht
des Turbinengehäuses
gemäß 1 und
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4 abschnittsweise
eine vergrößerte Ansicht
des Turbinengehäuses
gemäß 2.
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente.
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Die 1 und 2 zeigen
zwei alternative Ausführungsformen
eines Turbinengehäuses,
bei welchem ein Leitgitter mit einer korrespondierenden Dichtfläche einer
Zwischenwandung zur Flutenteilung zusammenwirkt, um zwei Fluten
gegeneinander abzudichten. Vorteilhafterweise ist das jeweilige
Leitgitter mit einer Federkraft eines Federelements beaufschlagt
zur Sicherstellung der Dichtwirkung und zur Ermöglichung eines Entfalls eines
Dichtelements.
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Die 1 zeigt
ein Turbinengehäuse 10 für einen
Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine, welches zwei Fluten 14 und 16 aufweist,
die durch eine Zwischenwandung 18 getrennt sind.
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Durch
das Turbinengehäuse 10 sind
ein Turbinenrad 12 sowie ein Leitgitter 20 und
ein Hitzeschild 22 aufgenommen.
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Des
Weiteren ist das Turbinengehäuse 10 durch
eine V-Bandschelle 24 mit einem Lagergehäuse 26 des
Abgasturboladers verbunden.
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Zur
Abdichtung der Fluten 14 und 16 gegeneinander
weisen das Leitgitter 20 eine Dichtfläche 42a und die Zwischenwandung 18 eine
Dichtfläche 42b auf,
welche zusammenwirken. Wie in 1 zu sehen
ist, ist ein Dichtelement zur Abdichtung nicht vonnöten, da
das Zusammenwirken der Dichtflächen 42a,
b über
ein Federelement 28 sichergestellt ist, welches einerseits
am Lagergehäuse 26 und
andererseits über
das Hitzeschild 22 am Leitgitter 20 abgestützt ist.
Die Federkraft des Federelements 28 drückt somit das Leitgitter 20 bzw.
dessen Dichtfläche 42a gegen
die korrespondierende Dichtfläche 42b der
Zwischenwandung 18, wodurch die besagte Abdichtung der
Fluten 14 und 16 gegeneinander auch bei unterschiedlichen
Wärmeausdehnungen bzw.
Verschiebungen der einzelnen Elemente des Turbinengehäuses 10 sichergestellt
ist.
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Das
Hitzeschild 22 mit einem Bereich 30 zwischen dem
Federelement 28 und dem Leitgitter 20 angeordnet,
wodurch das Federelement 28 somit nicht nur das Zusammenwirken
der Dichtflächen 42a, b
sicherstellt sondern auch das Hitzeschild 22 in Position
hält zur
Abschirmung einer Hitze eines die Fluten 14 und 16 durchströmenden Abgases
gegenüber dem
Lagergehäuse 26.
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Die
besagte Abdichtung der Fluten 14 und 16 gegeneinander
ist dabei deshalb nötig,
damit das Leitgitter 20 seine maximale Wirkung, nämlich eine Bereitstellung
einer optimalen Anströmung
des Turbinenrads 12 durch das Abgas, erzielen kann. Vorteilhafterweise
kann das Hitzeschild 22 ebenso als ein Federelement fungieren,
was also bedeutet, dass das Federelement als Hitzeschild ausgebildet
ist. Somit kann das Federelement 28 entfallen, wobei auch ein
kombinierter Einsatz des Federelements 28 mit dem Hitzeschild 22 als
Federelement möglich
ist.
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In
jeglicher Hinsicht ist das Federelement dann als Hitzeschild 22 ausgebildet
bzw. fungiert das Hitzeschild 22 als Federelement, wobei
eine Vorspannung des Federelements durch das Lagergehäuse 26 bzw.
durch eine alternative Ausführungsform
eines Lagergehäuses 26b erfolgen
kann. Bei einer Montage des Lagergehäuses 26b in axialer
Richtung des Turbinengehäuses 10 gemäß einem
Richtungspfeil 32 wird das Hitzeschild 22 in Form
des Federelements von einer ersten Position A in eine zweite Position
B gedrückt,
wodurch eine Vorspannung und damit eine Sicherstellung des Zusammenwirkens
der Dichtflächen 42a,
b geschaffen ist. Das Hitzeschild 22 übernimmt somit zwei Funktionen,
nämlich
einerseits eine Aufrechterhaltung der Vorspannkraft und eine Abschirmung
des Lagergehäuses 26 bzw. 26b von
heißen
Abgasen der Verbrennungskraftmaschine.
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Die 2 zeigt
eine alternative Ausführungsform
eines Turbinengehäuses 10', wobei das Turbinengehäuse 10' nun zweiteilig
ausgebildet ist und ein Teilgehäuse 10'a und ein Teilgehäuse 10'b umfasst. Für die übrigen,
mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichneten
Elemente gilt das zu 1 Gesagte analog. Bei dem Turbinengehäuse 10' gemäß 2 wird
die Abdichtung der Fluten 14 und 16 gegeneinander
durch die korrespondierenden Dichtflächen 42a, b ebenfalls
durch ein elastisches Federelement 28' gewährleistet, wobei das elastische
Federelement 28' als
großflächige Tellerfeder ausgebildet
ist und lediglich ein Teil eines Hitzeschilds 22' darstellt.
Die Vorspannung der Tellerfeder erfolgt analog zur 1 über eine
axiale Verschiebung eines Lagergehäuses 26c gemäß einem
Richtungspfeil 36, welches das Federelement 28' von einer ersten
Position C in eine zweite Position D bewegt. Das Federelement 28' übernimmt
somit wiederum die Aufgabe der Aufrechterhaltung der Vorspannkraft
und somit die Herstellung der Abdichtung der Fluten 14 und 16 gegeneinander
sowie die einer axialen Abschirmung des Lagergehäuses 26c vor den heißen Abgasen.
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Eine
radiale Abschirmungsaufgabe des Hitzeschilds 22' übernimmt
nun ein Steg 34, welcher beispielsweise an das Leitgitter 20 angegossen
ist.
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Diese
Ausführungsform
birgt den Vorteil, dass das Federelement 28' einfacher herstellbar ist und
gleichzeitig eine sichere Gewährleistung
der Vorspannkraft garantiert.
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Ein
Ausgleich eines Gasdrucks auf einer dem Lagergehäuse 26 zugewandten
Seite des Federelements 28' und
auf einer dem Lagergehäuse 26c abgewandten
Seite des Federelements 28' ist durch
eine Durchgangsöffnung 37 im
Federelement 28' realisiert.
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Vorteilhaft
bei beiden Turbinengehäusen 10 bzw. 10' ist, dass eine
gute Abdichtung eines Turboladerinnenraums gegenüber eines Überströmens von Abgasen an die Umgebung über korrespondierende
Dichtflächen 38a,
b gewährleistet
ist, da die Dichtflächen 60a,
b eben bearbeitet sind, wodurch ein Leckage verhindert ist. Die 3 und 4 verdeutlichen
dies.