DE102010053077A1 - Turbine für eine Strömungsmaschine - Google Patents

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Paul Dipl.Ing. 70199 Löffler
Siegfried Dipl.-Ing. 70327 Sumser
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbine (10) für eine Strömungsmaschine, insbesondere einen Abgasturbolader, mit einem in einem Turbinengehäuse (12) zumindest bereichsweise aufgenommenen und wenigstens eine Leitschaufel (22) aufweisenden Leitgitter (20) und mit einer relativ zu der Leitschaufel (22) bewegbaren Verstelleinrichtung (18), welche eine zu der Leitschaufel (22) korrespondierende und eine Innenkontur (34) aufweisende Aufnahme (32) umfasst, mittels welcher die Leitschaufel (22) zumindest bereichsweise abdeckbar ist, wobei die Innenkontur (34) der Aufnahme (32) bereichsweise als zu einer Außenkontur (36) der Leitschaufel (22) zumindest im Wesentlichen komplementäre Negativkontur und bereichsweise von der komplementären Ausbildung abweichend ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Turbine für eine Strömungsmaschine, insbesondere für einen Abgasturbolader, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
  • Die DE 198 16 645 A1 offenbart eine Abgasturboladerturbine einer Brennkraftmaschine mit einem in einem Turbinengehäuse angeordneten spiralförmigen Leitkanal, einem Turbinenlaufrad, einem Strömungsspalt zwischen dem Leitkanal und dem Turbinenlaufrad und mit ein Leitgitter bildenden Leitschaufel. Das Leitgitter mit den Leitschaufeln stehen derart axial aus einem in axialer Richtung in dem Turbinengehäuse verschiebbar angeordneten Träger vor, dass sie im Normalbetrieb in Aussparung an eines Gehäusewandteils des Turbinengehäuses gelagert sind, die in Form einer Matrize eine Gegenprofilform zu den Leitschaufeln bilden. Im Bremsbetrieb der Brennkraftmaschine ragen sie zur Bildung einer Bremseinrichtung bei einer axialen Verschiebung des Trägers in den Strömungsspalt.
  • Ferner sind aus dem Serienbau von Kraftwagen sogenannte Axialschieberturbinen von Abgasturboladern bekannt, welche jeweils ein Leitgitter mit einer Mehrzahl an Leitschaufeln aufweisen. Dabei ist eine insbesondere in axialer Richtung der Turbinen verschiebbare Verstelleinrichtung vorgesehen, mittels welcher die Leitschaufeln zumindest bereichsweise abzudecken sind. Dazu weist die Verstelleinrichtung jeweilige zu den Langschaufeln korrespondierende Aufnahmen auf, in welchen die Leitschaufeln zum Abdecken dieser zumindest bereichsweise aufzunehmen sind. Prinzipbedingt ist zwischen den Leitschaufeln und den jeweiligen Aufnahmen, wenn die Leitschaufeln zumindest bereichsweise in den Aufnahmen aufgenommen sind, ein Spalt gegeben, welcher den effizienten Betrieb der Axialschieberturbine negativ beeinträchtigen kann.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Turbine für eine Strömungsmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Turbine einen effizienteren Betrieb aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Turbine für eine Strömungsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Eine solche Turbine für eine Strömungsmaschine, insbesondere für einen Abgasturbolader, umfasst ein in einem Turbinengehäuse zumindest bereichsweise aufgenommenes und wenigstens eine Leitschaufel aufweisendes Leitgitter sowie eine relativ zu der Leitschaufel bewegbare Verstelleinrichtung. Die Versteileinrichtung umfasst eine zu der Leitschaufel korrespondierende und eine Innenkontur aufweisende Aufnahme, mittels welcher die Leitschaufel zumindest bereichsweise abdeckbar ist. Mittels der Versteileinrichtung kann der engste Strömungsquerschnitt und damit der Durchsatz der Turbine variabel eingestellt und an unterschiedliche Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine angepasst werden.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Innenkontur der Aufnahme bereichsweise als zu einer Außenkontur der Leitschaufel zumindest im Wesentlichen komplementäre Negativkontur und bereichsweise von der komplementären Ausbildung abweichend ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass die Innenkontur bevorzugt überwiegend der Außenkontur der Leitschaufel entspricht, so dass die Leitschaufel in der Aufnahme zumindest bereichsweise matrizenartig aufzunehmen ist. So kann ein in Umfangsrichtung der Leitschaufel bzw. der Außenkontur sowie der Innenkontur zwischen der Leitschaufel und der Aufnahme bzw. der Verstelleinrichtung verlaufender Spalt besonders klein, d. h. besonders schmal, ausgebildet sein. Dieser Spalt wird auch als Funktionsspalt bezeichnet, da er eine relative Bewegung der Verstelleinrichtung zur Leitschaufel ermöglicht, ohne dass es zu einer unerwünscht hohen Reibung oder einem Verklemmen oder Verkanten zwischen der Leitschaufel und der Verstelleinrichtung und/oder zu einer ähnlichen Fehlfunktion kommt. Damit einher geht eine hohe Funktionserfüllungssicherheit der Turbine, so dass diese an eine Vielzahl unterschiedlicher Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine angepasst werden kann. Damit einher geht ein effizienter, kraftstoffverbrauchsarmer und CO2-emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine. Der Spalt ist dabei so groß auszubilden, dass die gewünschte Funktionalität der Turbine durch die relative Bewegbarkeit der Verstelleinrichtung zu der Leitschaufel gegeben ist, wenn es zu Wärmeausdehnungen der Leitschaufel und/oder der Verstelleinrichtung infolge hoher Temperaturen während des Betriebs der Strömungsmaschine kommt.
  • Ferner ist es durch die erfindungsgemäße Turbine ermöglicht, dass der Spalt aufgrund der entsprechenden Ausgestaltung der Innenkontur auch besonders gering, d. h. besonders schmal ausgebildet werden kann, woraus besonders günstige und vorteilhafte Strömungsbedingungen resultieren. Aufgrund dieser besonders kleinen Ausbildung des Spalts kann ein die Turbine durchströmendes Medium, insbesondere ein Gas und insbesondere Abgas der Verbrennungskraftmaschine, die Turbine besonders verlustarm durchströmen, was mit einem sehr effizienten und wirkungsgradgünstigen Betrieb der Turbine einhergeht bei gleichzeitiger Realisierung der geschilderten Funktionserfüllungssicherheit.
  • Die Verstelleinrichtung umfasst beispielsweise ein in axialer Richtung der Turbine relativ zur Leitschaufel verschiebbares Verstellelement, mittels welchem die Leitschaufel zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung der Turbine zumindest bereichsweise fluidisch abzudecken ist. Die erfindungsgemäße Turbine ermöglicht es, den Massenstrom des die Turbine durchströmenden Mediums zumindest im Wesentlichen strömungsoptimal auf ein in den Turbinengehäuse aufzunehmendes Turbinenrad leiten zu können und die Turbine infolge der Bewegung der Verstelleinrichtung bzw. des Verstellelements an unterschiedliche Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine anpassen zu können. Andererseits weist die erfindungsgemäße Turbine eine besonders hohe Funktionserfüllungssicherheit auf.
  • Die Größe des Spalts zwischen der Leitschaufel und der Aufnahme bzw. der Verstelleinrichtung ist insbesondere auch abhängig von Toleranzen bei der Herstellung der Leitschaufel und der Verstelleinrichtung, welche beispielsweise als Matrize vorliegt und die Leitschaufeln matrizenartig zumindest bereichsweise aufnehmen kann. Infolge der bereichsweise zu der Außenkontur komplementären und bereichsweise zu der Außenkontur nicht komplementären Ausbildung der Innenkontur kann die Turbine und insbesondere die Verstelleinrichtung besonders kostengünstig hergestellt werden.
  • Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der erfindungsgemäßen Turbine ist, dass sie die Verwirklichung der geschilderten Vorteile auch dann ermöglicht, wenn die Leitschaufel in Umfangsrichtung des Turbinenrads bewegbar, insbesondere verschiebbar, ist. Um eine unerwünscht hohe Vergrößerung des Spalts zwischen der Leitschaufel und der Versteileinrichtung bei der Bewegung der Leitschaufel in Umfangsrichtung zu vermeiden, ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Innenkontur in dem Bereich, in dem sie nicht komplementär zur Außenkontur ausgebildet ist, in wenigstens einem Bereich einer Spitze eines Abströmbereichs der Leitschaufel gestaucht ist. Die gestauchte Ausbildung bezieht sich dabei auf eine Ausgestaltung der Innenkontur, wenn diese vollständig komplementär zur Außenkontur ausgebildet wäre. Im Vergleich zu dieser vollständigen komplementären Ausbildung ist die Innenkontur im Bereich der Spitze des Abströmbereichs gestaucht ausgebildet, so dass sich der Spalt insbesondere in radialer Richtung oberhalb der Leitschaufel beim Bewegen, insbesondere beim Verdrehen, dieser in Umfangsrichtung nicht unerwünscht oder nicht vergrößert.
  • Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Innenkontur in wenigstens einem Anströmbereich der Leitschaufel insbesondere gegenüber der restlichen und komplementär zur Außenkontur ausgebildeten Innenkontur aufgeweitet ausgebildet ist. Dadurch ist es insbesondere möglich, dass sich die Leitschaufel in Richtung ihres Anströmbereichs drehen kann, wobei durch die aufgeweitete Ausgestaltung der Innenkontur, insbesondere wenn sie konzentrisch zur Drehachse der drehbaren Leitschaufel aufgeweitet ausgebildet ist, keine unerwünschte Spaltvergrößerung oder -verkleinerung in radialer Richtung zwischen der Leitschaufel und der Aufnahme bzw. der Verstelleinrichtung stattfindet. Die Turbine weist somit besonders günstige Strömungsbedingungen auf bei gleichzeitiger Realisierung einer hohen Funktionserfüllungssicherheit, da es beispielsweise nicht zu einem unerwünschten Verklemmen und Verkanten zwischen der Leitschaufel und der Verstelleinrichtung kommt, und das auch bei hohen auftretenden Temperaturen während des Betriebs der Turbine.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. 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.
  • Die Zeichnung zeigt in:
  • 1 ausschnittsweise eine teilweise geschnittene Perspektivansicht einer Turbine eines Abgasturboladers mit einem Turbinengehäuse, in welchem ein Leitgitter mit einer Mehrzahl von Leitschaufeln sowie eine relativ zu den Leitschaufeln verschiebbare Matrize aufgenommen ist, mittels welcher die Leitschaufeln in radialer Richtung abdeckbar ist;
  • 2 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht der Turbine gemäß 1;
  • 3 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform der Turbine gemäß den 1 und 2 mit verdrehbaren Leitschaufeln, wobei die Leitschaufeln in eine erste Drehstellung gedreht sind;
  • 4 ausschnittsweise eine Querschnittsansicht der Turbine gemäß 3, wobei die Leitschaufeln in eine weitere Drehstellung gedreht sind;
  • 5 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Turbine gemäß den 3 und 4;
  • 6 ausschnittsweise eine weitere schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Turbine gemäß 5;
  • 7 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Turbine gemäß 6;
  • 8 ausschnittsweise eine weitere schematische Querschnittsansicht der Turbine gemäß 7.
  • Die 1 und 2 zeigen eine von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine durchströmbare Turbine 10, welche als Radialturbine ausgebildet ist. Die Turbine 10 umfasst ein Turbinengehäuse 12, welches einen von dem Abgas durchströmbaren Spiralkanal 14 aufweist. Durch das Turbinengehäuse 12 ist ein Aufnahmeraum gebildet, in welchem ein Turbinenrad 16 drehbar aufgenommen ist. Über den Spiralkanal 14 ist dem Turbinenrad 16 das Abgas in Richtung des Richtungspfeils 17 zuführbar, so dass das Abgas aus dem Spiralkanal 14 aus- und das Turbinenrad 16 zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung anströmen und dadurch antreiben kann.
  • Um den Massenstrom des Abgases zumindest im Wesentlichen strömungsoptimal auf das Turbinenrad 16 leiten zu können, umfasst die Turbine 10 ein Leitgitter 20 mit einer Mehrzahl von Leitschaufeln 22. Die Leitschaufeln 22 sind in Umfangsrichtung des um eine Drehachse 24 in dem Turbinengehäuse 12 drehbar aufgenommenen Turbinenrads 16 gemäß einem Richtungspfeil 26 über den Umfang des Turbinenrads 16 verteilt angeordnet und ermöglichen es, das dass Abgas das Turbinerad besonders strömungsgünstig anströmen und damit antreiben kann. Dies geht einher mit einem besonders effizienten Betrieb der Turbine 10, woraus ein geringer Kraftstoffverbrauch und geringe CO2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine resultieren.
  • Um die Turbine 10 an eine Vielzahl von unterschiedlichen Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine anpassen zu können, umfasst die Turbine 10 eine Verstelleinrichtung mit einer Matrize 18, welche relativ zu dem Leitgitter 20 und damit zu dem Leitschaufeln 22 in axialer Richtung der Turbine 10 gemäß einem Richtungspfeil 28 verschiebbar ist. Mittels der Matrize 18 sind die Leitschaufeln 22 in radialer Richtung gemäß einem Richtungspfeil 30 fluidisch freigebbar und demgegenüber fluidisch abdeckbar, so dass dadurch der engste Strömungsquerschnitt der Turbine 10 variabel eingestellt werden kann.
  • Zum Abdecken der Leitschaufeln 22 umfasst die Matrize 18 jeweilige zu den Leitschaufeln 22 korrespondierende Aufnahmen 32. Die Aufnahmen 32 weisen jeweils eine Innenkontur 34 auf. Die Innenkontur 34 ist dabei in Umfangsrichtung vollständig als zu einer Außenkontur 36 der jeweiligen Leitschaufel 22 komplementäre Negativkontur ausgebildet. So können die Aufnahmen 32 die Leitschaufeln 22 besonders gut abdecken, so dass das Abgas das Turbinenrad 16 besonders strömungsgünstig anströmen kann. In radialer Richtung zwischen den Leitschaufeln 22 und den jeweiligen Aufnahmen 32 ist ein umlaufender Spalt 23 gegeben, damit sich die Matrize 18 und die Leitschaufeln 22 nicht berühren und ein Verklemmen, ein Verkanten oder dergleichen Fehlfunktion der Matrize 18 mit den Leitschaufeln 22 auch bei hohen Temperaturen und daraus resultierenden Wärmeausdehnungen während des Betriebs der Turbine 10 vermieden oder die Gefahr einer solchen Fehlfunktion besonders gering ist.
  • Die 3 und 4 zeigen eine alternative Ausführungsform der Turbine 10 gemäß den 1 und 2, wobei die Leitschaufeln 22 in Umfangsrichtung des Turbinenrads 16 gemäß dem Richtungspfeil 26 um die Drehachse 24 verdrehbar sind.
  • Die 3 zeigt die Leitschaufeln 22 in einer ersten als Endstellung ausgebildeten Drehstellung, in welcher die Leitschaufeln in Richtung ihres Abströmbereichs 38 maximal verstellbar sind. Neben dem Abströmbereich 38 weisen die Leitschaufeln einen Anströmbereich 40 auf. Dies bedeutet, dass das über den Spiralkanal 14 auf die Leitschaufeln 22 geleitetes Abgas die Leitschaufeln 22 zunächst über ihren Anströmbereich 40 anströmt, die Leitschaufeln 22 dann umströmt und über den Abströmbereich 38 abströmt.
  • Wie der 3 zu entnehmen ist, berühren sich die Leitschaufeln 22 und die Matrize 18 in einem Anstoßpunkt 42, wenn sie in die erste als Endstellung ausgebildete Drehstellung gemäß einem Richtungspfeil 45 in Richtung ihres Abströmbereichs 38 gedreht sind.
  • Die 4 zeigt die Leitschaufeln 22 in einer weiteren als weitere Endstellung ausgebildeten Drehstellung, in welcher sie in Richtung ihres Anströmbereichs 40 maximal in Umfangsrichtung gemäß dem Richtungspfeil 26 um die Drehachse 24 gedreht sind. Ein weiterer Richtungspfeil 46 zeigt dabei die Richtung an, in welche die Leitschaufeln 22 gegenüber der in der 3 gezeigten Drehstellung verdreht sind. Auch in der weiteren in der 4 dargestellten Drehstellung berühren sich die Leitschaufeln 22 und die Matrize 18 in einem Anstoßpunkt 44. Durch dieses Verdrehen zwischen den Endstellungen kommt es in radialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 30 oberhalb der Leitschaufeln 22 zu einer Verkleinerung 48 des Spalts 23 bzw. in radialer Richtung unterhalb der Leitschaufeln 22 zu einer Verkleinerung 50 des Spalts 23.
  • Durch diese Verkleinerungen 48 und 50 des Spalts 23 ist eine nicht unwesentliche Gefahr gegeben, dass es zu einem Verklemmen der Matrize 18 oder zu einer anderweitigen Fehlfunktion kommt, insbesondere bei unterschiedlichen Wärmedehnungen der Leitschaufeln 22 und der Matrize 18 bei entsprechenden Temperaturen und/oder bei fertigungsbedingten Toleranzschwankungen, wenn keine anderweitigen Vorkehrungen getroffen sind. Diese würde die Funktionserfüllungssicherheit der Turbine 10 negativ beeinträchtigen.
  • Zur Realisierung einer besonders hohen Funktionserfüllungssicherheit der Turbine 10 bei gleichzeitiger Realisierung besonders günstiger und wirkungsgradoptimaler Strömungsbedingungen insbesondere innerhalb der Turbine 10 zeigt die 5 eine alternative Ausführungsform der Turbine 10 gemäß den 1 bis 4. Wie der 5 zu entnehmen ist, ist die Innenkontur 34 in Umfangsrichtung bereichsweise und überwiegend als zu der Außenkontur 36 der Leitschaufel 22 zumindest im Wesentlichen komplementäre Negativkontur ausgebildet. In einem Bereich 52 jedoch ist die Innenkontur 34 von der komplementären Ausbildung abweichend ausgebildet. Im Bereich 52 und damit im Abströmbereich 38 der Leitschaufel 22 ist die Aufnahme 32 bzw. die Innenkontur 34 der Turbine 10 gemäß 5 gegenüber den Turbinen der 1 bis 4 und damit gegenüber der vollständigen komplementären Ausgestaltung der Innenkontur 34 gekürzt, insbesondere gestaucht, ausgebildet.
  • Wie der 5 zu entnehmen ist, kann sich die Leitschaufel 22 ausgehend von einer in der 5 gezeigten Ausgangsstellung nun nicht mehr in Richtung ihres Abströmbereichs 38 drehen, so dass sich der Spalt 23 in radialer Richtung oberhalb der Leitschaufel 22 nicht mehr verkleinert. In Zusammenschau mit den 1 bis 4 wird deutlich, dass bei vollständig komplementärer Ausbildung der Innenkontur 34 sowohl im Anströmbereich 40 als auch im Abströmbereich 38 der Spalt 23 umlaufend ausgebildet ist, was eine Verdopplung des Spalts 23 in Umfangsrichtung gemäß dem Richtungspfeil 26 im Vergleich zur radialen Richtung gemäß dem Richtungspfeil 30 darstellt. Bedingt durch unterschiedliche Temperaturen bzw. Wärmedehnungen der Matrize 18 und der Leitschaufeln 22 steht für eine radiale Differenzdehnung der Leitschaufeln 22 der Matrize 18 in radialer Richtung nach außen oder nach innen nur eine Höhe des Spalts 23 zur Verfügung. Auch dehnt sich die Leitschaufeln 22 temperaturbedingt in Umfangsrichtung gemäß dem Richtungspfeil 26 weniger als in radialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 30 bezogen auf den Mittelpunkt der Leitschaufel 22.
  • Aufgrund der zur vollständig komplementären Ausbildung, welche in der 5 strichliniert angedeutet ist, abweichenden Ausgestaltung der Innenkontur 34 in dem Abströmbereich 38 kann der Spalt 23 insbesondere gegenüber den Turbinen 10 gemäß den 1 bis 4 verringert und damit in der Summe verkleinert werden, was besonders günstige Strömungsbedingungen schafft bei gleichzeitiger Realisierung einer hohen Funktionserfüllungssicherheit der Turbine 10 gemäß 5.
  • Die 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Turbine 10 gemäß 5. Ausgehend von der in 5 gezeigten Ausgangsstellung kann sich die Leitschaufel 22 bzw. können sich die Leitschaufeln 22 weiterhin in Richtung ihres Anströmbereichs 40 verdrehen. Durch das Verdrehen findet in dem Anströmbereich 40 eine Verkleinerung des Spalts 23 im Vergleich zur Ausgangsstellung statt, wobei diese Verkleinerung des Spalts 23 geringer ist als bei einer Drehung der Leitschaufel 28 in Richtung ihres Abströmbereichs 38.
  • Wie der 6 zu entnehmen ist, ist die Innenkontur 34 in einem Bereich 54 konzentrisch zu einer Drehachse, um welche die Leitschaufeln 22 verdreht werden und welche beispielsweise die Drehachse 24 des Turbinenrads 16 ist, aufgeweitet ausgebildet.
  • Somit nimmt bei der Verdrehung der Leitschaufel 22 der Spalt 23 nicht oder nur sehr geringfügig ab, was vor allem auf den Anströmbereich 40 zutrifft. Dadurch ist wiederum ein besonders geringer und damit strömungsgünstiger Spalt 23 geschaffen bei gleichzeitiger Realisierung der hohen Funktionserfüllungssicherheit der Turbine 10 infolge der Vermeidung eines Verklemmens oder einer anderweitigen Fehlfunktion.
  • Die 7 und 8 zeigen eine weitere alternative Ausführungsform der Turbine 10 gemäß den 5 und 6. Die Innenkontur 34 weist dabei in einem nicht komplementär ausgebildeten Bereich einen der Leitschaufel 22 zugewandten Vorsprung 56 auf, welcher einer in radialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 30 außenseitigen Seite der Leitschaufel 22 zugewandt ist. Vorteilhafterweise weisen drei der Innenkonturen 34 der Aufnahmen 32 der Matrize 18 derartige Vorsprünge 56 auf, welche in Umfangsrichtung gemäß dem Richtungspfeil 26 über den Umfang des Turbinenrads 16 zumindest im Wesentlichen gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Dies ist anhand der 7 dargestellt.
  • Gemäß 7 sind die drei Vorsprünge 56 paarweise in Umfangsrichtung 120° voneinander beabstandet. Durch die Vorsprünge 56 sind drei definierte Lagerstellen geschaffen, wobei zwischen den Vorsprüngen 56 und den Leitschaufeln 22 der Spalt 23 gegeben ist. Bewegt sich die Matrize 18 während des Betriebs der Turbine auch ohne Auftreten von Differenzdehnungen der Matrize 18 und den Leitschaufeln 22 zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 30, so kann sich die Matrize 18 über die Vorsprünge 56 zumindest im Wesentlichen punktförmig an den Leitschaufeln 22 abstützen, nachdem der durch den Spalt 23 zwischen den Leitschaufeln 22 und den Vorsprüngen 56 bereitgestellte Abstand zurückgelegt ist. Bei dieser zumindest im Wesentlichen punktförmigen Berührung infolge der Abstützung der Matrize 18 an den Leitschaufeln 22 kommt es zu wesentlich geringeren Reibkräften, als wenn sich die Matrize 18 nicht über die Vorsprünge 56 sondern demgegenüber besonders großflächig beispielsweise an einer oder zwei der Leitschaufeln 22 abstützen würde. Diese erhöhte Reibung könnte gegebenenfalls auch zu einem Verkanten oder einer anderweitigen Fehlfunktion der Matrize 18 führen, so dass diese nicht mehr oder sehr schwergängige in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 28 zu bewegen wäre. Dieser Problematik ist durch die Abstützung der Matrize 18 über die Vorsprünge 56 vermieden oder die Wahrscheinlichkeit des Auftretens dieser Problematik ist deutlich reduziert.
  • Eine Fertigbearbeitung mit einem Standard-Fertigungsverfahren, beispielsweise. Drehen und/oder Fräsen, sowie geringer Toleranzen in Bereichen der Vorsprünge 56 ermöglicht somit eine sehr genaue Einstellung des Spalts 23 und damit eine sehr definierte und zumindest im Wesentlichen punktförmige Abstützung der Matrize 18 an den Leitschaufeln 22.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19816645 A1 [0002]

Claims (6)

  1. Turbine (10) für eine Strömungsmaschine, insbesondere einen Abgasturbolader, mit einem in einem Turbinengehäuse (12) zumindest bereichsweise aufgenommenen und wenigstens eine Leitschaufel (22) aufweisenden Leitgitter (20) und mit einer relativ zu der Leitschaufel (22) bewegbaren Verstelleinrichtung (18), welche eine zu der Leitschaufel (22) korrespondierende und eine Innenkontur (34) aufweisende Aufnahme (32) umfasst, mittels welcher die Leitschaufel (22) zumindest bereichsweise abdeckbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur (34) der Aufnahme (32) bereichsweise als zu einer Außenkontur (36) der Leitschaufel (22) zumindest im Wesentlichen komplementäre Negativkontur und bereichsweise von der komplementären Ausbildung abweichend ausgebildet ist.
  2. Turbine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur (34) überwiegend als zu der Außenkontur (36) der Leitschaufel (22) komplementäre Negativkontur ausgebildet ist.
  3. Turbine (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur (34) in wenigstens einem Bereich (52) einer Spitze eines Abströmbereichs (38) der Leitschaufel (22) gestaucht ist.
  4. Turbine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur (34) in wenigstens einem Anströmbereich (40) der Leitschaufel (22) aufgeweitet ist.
  5. Turbine (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufel (22) um eine Drehachse (24) drehbar ist, wobei die Innenkontur (34) zumindest im Wesentlichen konzentrisch zur Drehachse (24) aufgeweitet ausgebildet ist.
  6. Turbine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur (34) wenigstens einen der Leitschaufel (22) zugewandten Vorsprung (56) aufweist.
DE102010053077A 2010-12-01 2010-12-01 Turbine für eine Strömungsmaschine Withdrawn DE102010053077A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19816645A1 (de) 1998-04-15 1999-10-21 Daimler Chrysler Ag Abgasturboladerturbine

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19816645A1 (de) 1998-04-15 1999-10-21 Daimler Chrysler Ag Abgasturboladerturbine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010054914A1 (de) * 2010-12-17 2012-06-21 Daimler Ag Leiteinrichtung für eine Fluidenergiemaschine, insbesondere für einen Abgasturbolader
US11441435B2 (en) 2016-11-15 2022-09-13 Cummins Ltd Vane arrangement for a turbo-machine

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