DE102011008525A1 - Guide device for a turbine and such turbine of a turbocharger - Google Patents

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Abstract

Es sind variable Turbinenleitgitter zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Turboladern bekannt. Eine vollständige Regelbarkeit des Durchströmungsquerschnitts bei gleichzeitiger Änderung des Anströmwinkels des Turbinenrades ist bislang jedoch nicht bekannt. Es wird daher Leitvorrichtung für eine Turbine mit einem konzentrisch um eine Mittelachse eines Turbinengehäuses (2) angeordneten Schaufelkranz (18) mit mehreren Leitschaufeln (20), die jeweils eintrittsseitig ein feststehendes erstes Schaufelteil (22) und austrittsseitig ein bewegbares zweites Schaufelteil (24) aufweisen, einem Verstellring (40), über den das zweite Schaufelteil (24) verstellbar ist, wobei das zweite Schaufelteil (24) in einer ersten Position zumindest teilweise in einer Aufnahme (27) des ersten Schaufelteils (22) angeordnet ist, vorgeschlagen, bei dem das zweite Schaufelteil (24) im ersten Schaufelteil (22) verschiebbar ist und drehbar mit dem Verstellring (40) verbunden ist, so dass das zweite Schaufelteil (24) bei Betätigung eine kombinierte rotatorische und lineare Bewegung vollzieht.There are known variable turbine grids to improve the efficiency of turbochargers. A complete controllability of the flow cross section while changing the angle of attack of the turbine wheel is not yet known. It is therefore guide device for a turbine with a concentric about a central axis of a turbine housing (2) arranged blade ring (18) with a plurality of vanes (20), each having a fixed first blade part (22) on the inlet side and a movable second blade part (24) on the outlet side an adjusting ring (40), via which the second blade part (24) is adjustable, wherein the second blade part (24) is arranged in a first position at least partially in a receptacle (27) of the first blade part (22), in which the second blade part (24) is slidable in the first blade part (22) and rotatably connected to the adjusting ring (40), so that the second blade part (24) performs a combined rotational and linear movement when actuated.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leitvorrichtung für eine Turbine mit einem konzentrisch um eine Mittelachse eines Turbinengehäuses angeordneten Schaufelkranz mit mehreren Leitschaufeln, die jeweils eintrittsseitig ein feststehendes erstes Schaufelteil und austrittsseitig ein bewegbares zweites Schaufelteil aufweisen, einem Verstellring, über den das zweite Schaufelteil verstellbar ist, wobei das zweite Schaufelteil in einer ersten Position zumindest teilweise in einer Aufnahme des ersten Schaufelteils angeordnet ist sowie eine Turbine eines Turboladers mit einer Leitvorrichtung und einem Bypasskanal zwischen einem Einlass und einem Auslass der Turbine und einem Waste-Gate-Ventil, welches den Durchströmungsquerschnitt des Bypasskanals beherrscht.The invention relates to a guide device for a turbine with a blade ring arranged concentrically about a central axis of a turbine housing with a plurality of guide vanes, each having a fixed first blade part on the inlet side and a movable second blade part on the outlet side, an adjusting ring, via which the second blade part is adjustable, wherein the second turbine blade part is arranged in a first position at least partially in a receptacle of the first blade part and a turbine of a turbocharger with a guide and a bypass duct between an inlet and an outlet of the turbine and a waste gate valve, which dominates the flow cross section of the bypass channel.

Es sind sowohl feste als auch verstellbare Leitvorrichtungen in Turbinen bekannt. Bei Turbinen von Turboladern für Verbrennungskraftmaschinen werden aufgrund des breiten Regelungsbereiches wegen der unterschiedlichen Lastzustände üblicherweise verstellbare Leitgitter verwendet.There are both fixed and adjustable guide devices known in turbines. In turbochargers of turbochargers for internal combustion engines usually adjustable guide gratings are used due to the wide range of control because of the different load conditions.

Verstellbare Leitvorrichtungen vor dem Eintritt in die Turbine eines Turboladers dienen zur Regelung der gewünschten Turbinenleistung sowie zur Regelung des Abgasgegendruckes für die Abgasrückführung. Die Leitvorrichtungen bestehen zumeist aus Schaufelkränzen. Bekannt sind sowohl variable Schaufelkränze, die axial in den Spalt zwischen Ringraum und Turbinenrad geschoben werden und so den Spalt über eine gewisse Breite verschließen als auch drehbare Schaufeln, über die der Anströmwinkel zum Turbinenlaufrad verstellt wird. Entsprechend können über die Leitgitter sowohl Gasmengen als auch Strömungsrichtungen reguliert werden.Adjustable guide devices prior to entry into the turbine of a turbocharger serve to control the desired turbine power and to regulate the exhaust gas backpressure for the exhaust gas recirculation. The guide devices usually consist of blade rings. Are known both variable blade rings, which are pushed axially into the gap between the annulus and turbine wheel and thus close the gap over a certain width and rotatable blades, over which the angle of attack is adjusted to the turbine runner. Accordingly, both gas quantities and flow directions can be regulated via the guide grids.

Um in jedem Betriebszustand einen möglichst guten Wirkungsgrad des Turboladers durch eine auch im Teillastbereich günstige Anströmung des Laufrades zu erhalten sind auch Schaufeln von Leitgittern bekannt geworden, welche aus einem feststehenden vorderen Teil bestehen, welches so angeordnet wird, dass Stoßverluste bei der Anströmung vermieden werden und einem verdrehbaren zweiten Teil bestehen, über welchen der Anströmwinkel des Laufrades verändert werden kann.In order to obtain the best possible efficiency of the turbocharger in each operating condition by a flow in the part load range of the impeller blades and vanes are known, which consist of a fixed front part, which is arranged so that shock losses are avoided in the flow and a rotatable second part, over which the angle of attack of the impeller can be changed.

So ist beispielsweise aus der DE 42 38 550 A1 ein Turbolader mit einem Leitgitter für die Turbine bekannt, welches zweiteilig aufgebaut ist. Ein feststehender stromaufwärtiger Ring setzt sich aus in festem Abstand zueinander und unter einem festen Winkel zur Mittelachse des Turboladers angeordneten Schaufelspitzen zusammen, deren Rückseiten sich bis zu einem stromabwärtig hierzu angeordneten zweiten Ring erstrecken. Dieser zweite Ring ist drehbar und weist Schaufelenden auf, welche durch Drehung des Ringes von den Schaufelspitzen weggedreht oder hinter diese zurückgedreht werden können. Hierzu weisen die Schaufelspitzen eine Ausnehmung auf, die formgenau zu den Schaufelenden ausgebildet ist. Mit diesem Verstellring kann zwar der Einströmquerschnitt verändert werden, jedoch bleiben der Abströmwinkel und damit der Zuströmwinkel zum Laufrad konstant.For example, from the DE 42 38 550 A1 a turbocharger with a guide grid for the turbine known, which is constructed in two parts. A fixed upstream ring is composed of a fixed distance from each other and at a fixed angle to the central axis of the turbocharger arranged blade tips together, the back sides extend to a downstream thereto arranged second ring. This second ring is rotatable and has blade ends which can be rotated away from or behind the blade tips by rotation of the ring. For this purpose, the blade tips have a recess which is formed in a shape-accurate manner to the blade ends. Although the inflow cross section can be changed with this adjusting ring, the outflow angle and thus the inflow angle to the impeller remain constant.

Des Weiteren ist aus der DE 35 40 401 A1 ein Leitschaufelkranz für Turbomaschinen bekannt, bei dem die Leitschaufeln ebenfalls zweiteilig hergestellt sind, wobei der stromaufwärtige Teil feststehend ausgebildet ist und der stromabwärtige Teil hierzu verdrehbar angeordnet ist. Bei Betätigung des Schaufelkranzes wird entsprechend der Zuströmwinkel zum Laufrad verstellt, jedoch wird der freie Durchströmungsquerschnitt nur geringfügig verändert.Furthermore, from the DE 35 40 401 A1 a vane ring for turbomachines, in which the guide vanes are also made in two parts, wherein the upstream part is fixed and the downstream part is rotatably arranged for this purpose. Upon actuation of the blade ring is adjusted according to the inflow angle to the impeller, however, the free flow area is only slightly changed.

Entsprechend bestehen bei den bekannten Ausführungen die Nachteile, dass die möglichen Verstellvariationen der Leitvorrichtungen stark eingeschränkt sind, so dass eine Anpassung an alle Betriebszustände nicht möglich ist. Insbesondere besteht bei den Ausführungen mit drehbarer Schaufel der Nachteil, dass der Abstand zum Laufrad mit Drehung der Schaufeln geändert wird, so dass bei einer weitestgehend geschlossenen Stellung der Schaufeln keine optimale Anströmung des Laufrades mehr gegeben ist. Bei den Leitgittern mittels derer der Durchströmungsquerschnitt eingeschränkt wird, besteht ein beträchtlicher Wirkungsgradverlust.Accordingly, in the known embodiments, the disadvantages that the possible Verstellvariationen the guide devices are severely limited, so that an adaptation to all operating conditions is not possible. In particular, in the embodiments with a rotatable blade has the disadvantage that the distance to the impeller is changed with rotation of the blades, so that at a largely closed position of the blades no optimal flow of the impeller is given more. In the guide vanes by means of which the flow cross-section is restricted, there is a considerable loss of efficiency.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Leitvorrichtung für eine Turbine sowie eine Turbine für einen Turbolader zu schaffen, mit der eine betriebspunktabhängige Regelung der Turbinenleistung möglich ist und die Möglichkeit zur Regelung der Abgasrückführraten erhalten bleibt. Gegebenenfalls soll zusätzlich ein Motorbremsbetrieb erzeugt werden können. Bei der Regelung der Turbine sollen möglichst geringe Kräfte auf die Schaufeln wirken und der Mechanismus zur Verstellung einfach aufgebaut sein und eine möglichst lange Lebensdauer aufweisen.It is therefore the object to provide a guide device for a turbine and a turbine for a turbocharger, with the operating point-dependent control of the turbine power is possible and the possibility to control the exhaust gas recirculation rates is maintained. Optionally, in addition, an engine braking operation can be generated. In the control of the turbine as low as possible forces acting on the blades and the mechanism for adjustment should be simple and have the longest possible life.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil der Hauptansprüche 1 und 8 gelöst. Dadurch, dass das zweite Schaufelteil im ersten Schaufelteil verschiebbar ist und drehbar mit dem Verstellring verbunden ist, so dass das zweite Schaufelteil bei Betätigung eine kombinierte rotatorische und lineare Bewegung vollzieht, wird auf konstruktiv einfache Weise bei Verstellung der Schaufeln sowohl der Durchströmungsquerschnitt als auch der Abströmwinkel der Leitvorrichtung beziehungsweise der Turbine verändert. Hierdurch wird eine betriebspunktabhängige Turbinenregelung bei gleichzeitig guten erreichbaren Abgasrückführraten erzielt. Durch die Kombination dieser Leitvorrichtungsverstellung mit der Verwendung und Integration eines Waste-Gate-Ventils wird die Verwendung eines kleineren Turbinenrades ermöglicht, da dieses auch bei kleinen Volumenströmen eine höhere Leistung aufweist. Allerdings ist es dann erforderlich, bei großen Abgasströmen diese am Turbinenrad vorbeizuführen, was über das Waste-Gate-Ventil erfolgt, da andernfalls ein Überschreiten der maximal zulässigen Umfangsgeschwindigkeiten die Folge wäre. Durch die Leitvorrichtung wird zusätzlich eine optimale Anströmung des Laufrades zur Erhöhung des Wirkungsgrades gegenüber anderen Leitvorrichtungen sichergestellt, da Strömungsverluste reduziert werden. Des Weiteren werden die auf die Schaufeln wirkenden Kräfte verringert, was zu einer Erhöhung der Lebensdauer führt.This object is achieved by the characterizing part of the main claims 1 and 8. Characterized in that the second blade part is displaceable in the first blade part and is rotatably connected to the adjusting ring, so that the second blade part performs a combined rotational and linear movement when actuated, in a structurally simple manner with adjustment of the blades, both the flow cross-section and the outlet angle changed the guide or the turbine. As a result, an operating point-dependent turbine control is achieved with good achievable exhaust gas recirculation rates. By combining this vane adjustment with the use and integration of a waste gate Valve is the use of a smaller turbine wheel allows, as this has a higher performance even at low flow rates. However, in the case of large exhaust gas flows, it is then necessary to pass them past the turbine wheel, which takes place via the wastegate valve, since otherwise the maximum permissible circumferential speeds would be exceeded. In addition, an optimal flow of the impeller to increase the efficiency over other guide devices is ensured by the guide, since flow losses are reduced. Furthermore, the forces acting on the blades are reduced, resulting in an increase in life.

Vorzugsweise ist das zweite Schaufelteil im stromabwärtigen Bereich über einen Verstellzapfen im Verstellring drehbar gelagert. So kann auf einfache Weise die Bewegung des Verstellrings auf das zweite Schaufelteil übertragen werden, wobei eine Drehbarkeit des Schaufelteils erhalten bleibt.Preferably, the second blade part is rotatably mounted in the downstream region via an adjusting pin in the adjusting ring. Thus, the movement of the adjusting ring can be transmitted to the second blade part in a simple manner, wherein a rotatability of the blade part is maintained.

In einer weitergehenden vorteilhaften Ausführungsform weist das feststehende erste Schaufelteil im Wesentlichen eine U-Form auf, in deren offenes Ende das bewegliche zweite Schaufelteil einschiebbar ist. So kann die gesamte wirksame Länge der Schaufeln verstellt werden.In a further advantageous embodiment, the fixed first blade part essentially has a U-shape, in the open end of which the movable second blade part can be inserted. Thus, the entire effective length of the blades can be adjusted.

Eine bevorzugte Lagerung des zweiten Schaufelteils wird dadurch erreicht, dass das zweite Schaufelteil im stromaufwärtigen Bereich beidseitig über Lagerzapfen in Nuten geführt ist. Durch diese beidseitige Lagerung erhöht sich die Stabilität bei gleichzeitig einfacher Herstellbarkeit.A preferred mounting of the second blade part is achieved in that the second blade part in the upstream region is guided on both sides via journals in grooves. This double-sided storage increases stability with ease of manufacture.

In einer hierzu alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Schaufelteil im ersten Schaufelteil geführt. Dies verringert die Anzahl der notwendigen Durchbrechungen des Gehäuses und reduziert zusätzlich den Montageaufwand. Selbstverständlich sind entsprechende reibungsreduzierende Maßnahmen zu treffen. Dies kann durch eine günstige Materialauswahl vorgenommen werden oder es können entsprechende Beschichtungen der aneinander entlang gleitenden und lagernden Teile vorgesehen werden.In an alternative advantageous embodiment of the invention, the second blade part is guided in the first blade part. This reduces the number of necessary openings of the housing and also reduces the assembly costs. Of course, corresponding friction-reducing measures are to be taken. This can be done by a favorable choice of material or it can be provided corresponding coatings of the parts sliding along and supporting each other.

Vorzugsweise ist das erste Schaufelteil aus einem gebogenen Blech geformt. Diese Ausführung reduziert das Gewicht und ist kostengünstig herstellbar.Preferably, the first blade part is formed from a bent sheet metal. This design reduces the weight and is inexpensive to produce.

In einer alternativen Ausführung ist das erste Schaufelteil mit einem der Turbinengehäuseteile gegossen. Dies reduziert die notwendigen Montageschritte und erhöht die Dauerhaltbarkeit des Schaufelteils.In an alternative embodiment, the first blade part is cast with one of the turbine housing parts. This reduces the necessary assembly steps and increases the durability of the blade part.

In einer bevorzugten Ausführung der Turbine ist der Bypasskanal im Turbinengehäuse ausgebildet und weist einen Raum auf, in dem ein Ventilkörper des Waste-Gate-Ventils angeordnet ist. So kann der insgesamt benötigte Bauraum reduziert werden. Gleichzeitig entfallen zusätzliche Leitungen und Gehäuseteile, wodurch der Montageaufwand und Herstellungskosten reduziert werden.In a preferred embodiment of the turbine, the bypass duct is formed in the turbine housing and has a space in which a valve body of the wastegate valve is arranged. Thus, the total space required can be reduced. At the same time accounts for additional cables and housing parts, whereby the assembly costs and manufacturing costs are reduced.

Vorzugsweise ist das Waste-Gate-Ventil im Turbinengehäuse gelagert, wodurch die Anzahl der notwendigen Bauteile und somit der Montageaufwand zusätzlich gesenkt werden.Preferably, the waste gate valve is mounted in the turbine housing, whereby the number of necessary components and thus the assembly costs are additionally reduced.

Es wird entsprechend eine Leitvorrichtung für eine Turbine und eine derartige Turbine für einen Turbolader geschaffen, mittels derer eine vollständige Regelbarkeit des Turboladers bei gleichzeitiger Erhöhung des Wirkungsgrades und Verkleinerung der Geometrien des Turboladers erreicht werden. Die Turbinenleistung wird betriebspunktabhängig geregelt und gleichzeitig ausreichende Druckgefälle zur Erhöhung der Abgasrückführraten erreicht.There is accordingly provided a guide for a turbine and such a turbine for a turbocharger, by means of which a complete controllability of the turbocharger while increasing the efficiency and reducing the geometries of the turbocharger are achieved. The turbine power is controlled depending on the operating point and at the same time sufficient pressure gradient is achieved to increase the exhaust gas recirculation rates.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leitvorrichtung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.An embodiment of a guide device according to the invention is shown in the figures and will be described below.

1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Turbine in geschnittener Darstellung. 1 shows a side view of a turbine according to the invention in a sectional view.

2 zeigt eine Kopfansicht auf die Leitvorrichtung in der Turbine mit eingefahrenen Schaufeln. 2 shows a top view of the guide in the turbine with retracted blades.

3 zeigt schematisch eine einzelnes zweites Schaufelteil in Seitenansicht. 3 schematically shows a single second blade part in side view.

Die erfindungsgemäße Turbine eines Abgasturboladers weist ein Turbinengehäuse 2 auf, welches an einem nicht dargestellten Lagergehäuse eines Turboladers befestigt ist und welches einen spiralförmigen Ringkanal 4 aufweist, in welchen Abgas über einen tangentialen Einlass 6 einströmen kann.The turbine according to the invention of an exhaust gas turbocharger has a turbine housing 2 which is attached to a bearing housing, not shown, of a turbocharger and which has a spiral annular channel 4 in which exhaust gas via a tangential inlet 6 can flow in.

Nach radial innen wird der Ringkanal 4 durch einen Ringspalt 8 begrenzt, über den der Ringkanal 4 fluidisch mit einer Laufradkammer 10 verbunden ist, in der ein Laufrad 12 der Turbine angeordnet ist. Am Turbinengehäuse 2 ist ein Auslass 14 ausgebildet, der sich vom Laufrad 12 aus, konzentrisch zu diesem, axial erstreckt.The ring channel becomes radially inward 4 through an annular gap 8th limited, over which the annular channel 4 fluidic with an impeller chamber 10 connected, in which an impeller 12 the turbine is arranged. At the turbine housing 2 is an outlet 14 formed, extending from the impeller 12 out, concentric to this, extends axially.

Im Ringspalt 8 ist eine Leitvorrichtung 16 angeordnet, die aus einem Schaufelkranz 18 besteht, welcher aus mehreren Leitschaufeln 20 besteht, die auf einem zum Laufrad 12 konzentrischen Kreis angeordnet sind. Jede dieser Leitschaufeln 20 besteht aus einem eintrittsseitigen ersten feststehenden Schaufelteil 22 und einem austrittsseitigen zweiten beweglichen Schaufelteil 24.In the annular gap 8th is a guide 16 arranged out of a shovel 18 consists of several vanes 20 that is on one to the impeller 12 concentric circle are arranged. Each of these vanes 20 consists of an inlet-side first fixed blade part 22 and an exit-side second movable blade part 24 ,

Der Ringspalt 8 wird an seinem zum Lagergehäuse weisenden unteren Ende und an seinem zum Lagergehäuse entfernten, oberen Ende durch zwei Ringe 25, 26 begrenzt. Die ersten Schaufelteile 22 sind zwischen den beiden Ringen 25, 26 im Ringspalt 8 fest angeordnet und weisen eine U-Form auf, deren offene Seite entgegengesetzt zur Abgasströmung schräg im Ringspalt 8 ausgerichtet ist, wobei jedes erste Schaufelteil 22 eine Aufnahme 27 bildet. The annular gap 8th is at its lower end facing the bearing housing and at its upper end remote from the bearing housing by two rings 25 . 26 limited. The first scoop parts 22 are between the two rings 25 . 26 in the annular gap 8th fixedly arranged and have a U-shape, the open side opposite to the exhaust gas flow obliquely in the annular gap 8th is aligned, wherein each first blade part 22 a recording 27 forms.

Im Inneren der ersten Schaufelteile 22 ist in den Ringen 25, 26 jeweils eine Nut 28, 30 ausgebildet, die sich entlang der Ausdehnung der ersten Schaufelteile 22 erstreckt. In diese Nut 28, 30 ragen Lagerzapfen 32, 34, welche seitlich durch die Nutwände geführt sind und an den zu den Ringen 25, 26 weisenden Enden der zweiten Schaufelteile 24 befestigt beziehungsweise einstückig mit diesen ausgebildet sind.Inside the first blade parts 22 is in the rings 25 . 26 one groove each 28 . 30 formed along the extension of the first blade parts 22 extends. In this groove 28 . 30 journals protrude 32 . 34 , which are guided laterally through the groove walls and to the rings 25 . 26 pointing ends of the second blade parts 24 fastened or integrally formed with these.

Am entgegengesetzten, stromabwärtigen Ende des zweiten Schaufelteils 24 ist am unteren Ende ein Verstellzapfen 36 ausgebildet, der in einer Lagerstelle 38 eines Verstellringes 40 gelagert ist. Der Verstellring 40 umgibt das Laufrad 12 an der zum Lagergehäuse gerichteten Seite und ist innerhalb des Ringes 25 angeordnet, wobei die beiden Ringe 25, 40 unmittelbar aneinander grenzen. Entsprechend bildet der Verstellring 40 ebenfalls eine untere Seitenwand des Ringspaltes 8.At the opposite, downstream end of the second blade part 24 is an adjustment pin at the bottom 36 trained in a warehouse 38 an adjusting ring 40 is stored. The adjusting ring 40 surrounds the wheel 12 on the side facing the bearing housing and is inside the ring 25 arranged, with the two rings 25 . 40 immediately adjoin one another. Accordingly, the adjusting ring forms 40 also a lower side wall of the annular gap 8th ,

Der Verstellring 40 ist um seine Achse drehbar im Turbinengehäuse gelagert, wobei am Verstellring 40 ein Hebel befestigt ist, der wiederum mit einem Aktuator gekoppelt ist, bei dessen Betätigung der Verstellring 40 verdreht wird. Durch das Verdrehen des Verstellringes 40 gleiten die Lagerzapfen 32, 34 der zweiten Schaufelteile 24 entlang der Nuten 28, 30. Bei der ersten Drehrichtung werden die zweiten Schaufelteile 24 in die Aufnahmen 27 der ersten Schaufelteile 22 gedreht, während sich bei entgegengesetzter Drehrichtung die zweiten Schaufelteile 24 aus den Aufnahmen 27 hinausbewegen, wobei die zweiten Schaufelteile 24 jeweils eine kombinierte Gleitbewegung in linearer Richtung und eine kreisförmige Bewegung ausführen. Die gesamten zweiten Schaufelteile 24 drehen sich um die Lagerstelle 38, also um den hinteren Teil des Schaufelteils 24, während das vordere Ende des zweiten Schaufelteils 24 linear entlang der Nut 28, 30 bei Betätigung des Verstellringes 40 bewegt wird.The adjusting ring 40 is rotatably mounted about its axis in the turbine housing, wherein the adjusting ring 40 a lever is attached, which in turn is coupled to an actuator, upon actuation of the adjusting ring 40 is twisted. By turning the adjusting ring 40 slide the journals 32 . 34 the second blade parts 24 along the grooves 28 . 30 , In the first direction of rotation, the second blade parts 24 in the recordings 27 the first blade parts 22 rotated while in the opposite direction of rotation, the second blade parts 24 from the recordings 27 move out, the second blade parts 24 each perform a combined sliding movement in the linear direction and a circular movement. The entire second blade parts 24 turn around the depository 38 That is, around the rear part of the blade part 24 while the front end of the second blade part 24 linear along the groove 28 . 30 upon actuation of the adjusting ring 40 is moved.

Daraus folgt, dass einerseits die Länge jeder Schaufel geändert wird, was dazu führt, dass der insgesamt zur Verfügung stehende Durchströmungsquerschnitt im Spalt 8 verändert wird und andererseits der Abströmwinkel der Leitvorrichtung 16 und somit der Anströmwinkel zum Laufrad verändert wird, da die hintere Kante jeder Schaufel je weiter der zweite Schaufelteil aus dem ersten Schaufelteil 22 herausgedreht wird, in Richtung einer Tangente an einen Kreisbogen um das Laufrad 12 gedreht wird. Daraus folgt, dass bei sich ändernder Länge der Schaufel 20 der Abstand zum Laufrad 12 konstant bleibt, also unabhängig von der Lage des zweiten Schaufelteils 24 ist.It follows that on the one hand, the length of each blade is changed, which leads to the fact that the total available flow cross-section in the gap 8th is changed and on the other hand, the outlet angle of the guide 16 and thus the angle of attack to the impeller is changed since the trailing edge of each blade farther the second blade part from the first blade part 22 is turned out, in the direction of a tangent to a circular arc around the wheel 12 is turned. It follows that with changing length of the blade 20 the distance to the wheel 12 remains constant, that is independent of the position of the second blade part 24 is.

Dies ermöglicht die Erzeugung größerer Antriebsleistungen für den Verdichter bei kleinen Abgasmassenströmen auf der Turbinenseite, da die auf die Laufradschaufeln 42, also in Umfangrichtung wirkende Komponente des Gasstroms steigt. Die Umlenkung bewirkt somit eine Erhöhung der Umfangskomponente der Geschwindigkeit des Gasstroms am Laufradeintritt und somit eine Erhöhung der Drehzahl bzw. der Turbinenleistung gleichzeitig steigt aufgrund der Querschnittsverengung der Abgasgegendruck, was eine Steigerung der Abgasrückführrate ermöglicht.This allows the generation of greater drive power for the compressor with small exhaust gas mass flows on the turbine side, as on the impeller blades 42 , So in the circumferential direction acting component of the gas flow increases. The deflection thus causes an increase in the peripheral component of the speed of the gas flow at the impeller inlet and thus an increase in the speed or the turbine power simultaneously increases due to the cross-sectional constriction of the exhaust gas back pressure, which allows an increase in the exhaust gas recirculation rate.

Des Weiteren wird aus 1 deutlich, dass im Bereich des Ringspaltes 8 in Strömungsrichtung des Abgases betrachtet kurz hinter dem Einlass ein Bypasskanal 44 abzweigt, über den der Ringkanal 4 beziehungsweise der Einlass 6 mit dem Auslass 14 fluidisch verbunden ist, ohne dass der Abgasstrom das Laufrad 12 durchströmen müsste. Dieser Bypasskanal 44 ist im Turbinengehäuse 2 ausgebildet und wird von einem Waste-Gate-Ventil 46 beherrscht, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Klappenventil ausgebildet ist, dessen Welle 48 im Turbinengehäuse 2 gelagert ist und sich aus dem Turbinengehäuse 2 hinaus zur Verbindung mit einem Aktuator erstreckt. Entsprechend weist der Bypasskanal 44 einen Raum 50 auf, in dem ein Ventilsitz ausgebildet ist, der den zu beherrschenden Durchströmungsquerschnitt des Bypasskanals 44 umgibt und auf den der auf der Welle 48 befestigte klappenförmige Ventilkörper 52 zur Sperrung des Bypassstroms gedreht wird.Furthermore it will off 1 clearly that in the area of the annular gap 8th viewed in the flow direction of the exhaust gas just behind the inlet, a bypass channel 44 branches off, over which the ring channel 4 or the inlet 6 with the outlet 14 is fluidically connected, without that the exhaust stream the impeller 12 would have to flow through. This bypass channel 44 is in the turbine housing 2 is formed and used by a waste gate valve 46 dominated, which is formed in the present embodiment as a flap valve whose shaft 48 in the turbine housing 2 is stored and out of the turbine housing 2 extends for connection to an actuator. Accordingly, the bypass channel 44 a room 50 in which a valve seat is formed, which is to be controlled flow cross section of the bypass channel 44 surrounds and on which the on the shaft 48 attached flap-shaped valve body 52 is rotated to block the bypass current.

Durch die Verwendung dieses Waste-Gate-Ventils 46 kann ein kleineres Turbinenlaufrad 12 verwendet werden, was geringere Verstellwege der Leitvorrichtung 16 sowie geringere auf die Leitschaufeln 20 wirkende Kräfte zur Folge hat sowie bereits bei geringeren Volumenströmen einen entsprechend hohen Wirkungsgrad aufweist.By using this waste gate valve 46 can a smaller turbine wheel 12 be used, resulting in lower displacement of the guide 16 as well as lower on the vanes 20 acting forces result and already has a correspondingly high efficiency at lower flow rates.

Vor allem im Zusammenhang mit der möglichen Verstellung über die erfindungsgemäße Leitvorrichtung kann somit der Wirkungsgrad durch die zusätzlich vorhandene Regelbarkeit über den gesamten Lastbereich verbessert werden.Especially in connection with the possible adjustment via the guide device according to the invention, the efficiency can thus be improved by the additionally existing controllability over the entire load range.

Es sollte deutlich sein, dass verschiedene konstruktive Varianten innerhalb des Schutzbereichs der Hauptansprüche denkbar sind. Insbesondere wäre es denkbar die zweiten Schaufelteile ausschließlich im ersten Schaufelteil zu führen, so dass die Lagerzapfen und Nuten in den Ringen wegfielen. Allerdings sind dann entsprechend günstige Materialien für die Schaufeln auszuwählen oder Beschichtungen zur Sicherstellung der Gleitbewegung der zweiten Schaufelteile vorzusehen. Auch kann der Bypasskanal außerhalb des Turbinengehäuses angeordnet werden oder die ersten Schaufelteile sowohl einstückig mit einem oder mehreren Ringen oder dem Turbinengehäuse oder separat als Blechteil hergestellt werden.It should be clear that various structural variants within the scope of the main claims are conceivable. In particular, it would be conceivable to guide the second blade parts exclusively in the first blade part, so that the Bearing journals and grooves in the rings fell away. However, then appropriate materials for the blades to choose or provide coatings to ensure the sliding movement of the second blade parts. Also, the bypass duct can be arranged outside the turbine housing or the first blade parts can be produced both in one piece with one or more rings or the turbine housing or separately as a sheet metal part.

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Claims (10)

Leitvorrichtung für eine Turbine mit einem konzentrisch um eine Mittelachse eines Turbinengehäuses (2) angeordneten Schaufelkranz (18) mit mehreren Leitschaufeln (20), die jeweils eintrittsseitig ein feststehendes erstes Schaufelteil (22) und austrittsseitig ein bewegbares zweites Schaufelteil (24) aufweisen, einem Verstellring (40), über den das zweite Schaufelteil (24) verstellbar ist, wobei das zweite Schaufelteil (24) in einer ersten Position zumindest teilweise in einer Aufnahme (27) des ersten Schaufelteils (22) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaufelteil (24) im ersten Schaufelteil (22) verschiebbar ist und drehbar mit dem Verstellring (40) verbunden ist, so dass das zweite Schaufelteil (24) bei Betätigung eine kombinierte rotatorische und lineare Bewegung vollzieht.Guide device for a turbine with a concentric about a central axis of a turbine housing ( 2 ) arranged blade ring ( 18 ) with a plurality of guide vanes ( 20 ), each on the inlet side a fixed first blade part ( 22 ) and on the exit side a movable second blade part ( 24 ), an adjusting ring ( 40 ) over which the second blade part ( 24 ) is adjustable, wherein the second blade part ( 24 ) in a first position at least partially in a receptacle ( 27 ) of the first blade part ( 22 ), characterized in that the second blade part ( 24 ) in the first blade part ( 22 ) is displaceable and rotatable with the adjusting ring ( 40 ), so that the second blade part ( 24 ) performs a combined rotational and linear movement when actuated. Leitvorrichtung für eine Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaufelteil (24) im stromabwärtigen Bereich über einen Verstellzapfen (36) im Verstellring (40) drehbar gelagert ist.Guide device for a turbine according to claim 1, characterized in that the second blade part ( 24 ) in the downstream region via an adjusting pin ( 36 ) in the adjusting ring ( 40 ) is rotatably mounted. Leitvorrichtung für eine Turbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende erste Schaufelteil (22) im Wesentlichen eine U-Form aufweist, in deren offenes Ende das bewegliche zweite Schaufelteil (24) einschiebbar ist.Turbine guide device according to claim 1 or 2, characterized in that the fixed first blade part ( 22 ) has a substantially U-shape, in whose open end the movable second blade part ( 24 ) can be inserted. Leitvorrichtung für eine Turbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaufelteil (24) im stromaufwärtigen Bereich beidseitig über Lagerzapfen (32, 34) in Nuten (28, 30) geführt ist.Guide device for a turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the second blade part ( 24 ) in the upstream region on both sides via trunnions ( 32 . 34 ) in grooves ( 28 . 30 ) is guided. Leitvorrichtung für eine Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaufelteil (24) im ersten Schaufelteil (22) geführt ist.Guide device for a turbine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second blade part ( 24 ) in the first blade part ( 22 ) is guided. Leitvorrichtung für eine Turbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaufelteil (22) aus einem gebogenen Blech geformt ist.Guide device for a turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the first blade part ( 22 ) is formed from a bent sheet metal. Leitvorrichtung für eine Turbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaufelteil (22) mit einem der Turbinengehäuseteile (2, 25, 26) gegossen ist.Guide device for a turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the first blade part ( 22 ) with one of the turbine housing parts ( 2 . 25 . 26 ) is poured. Turbine eines Turboladers mit einer Leitvorrichtung (16) und einem Bypasskanal (44) zwischen einem Einlass (6) und einem Auslass (14) der Turbine und einem Waste-Gate-Ventil (46), welches den Durchströmungsquerschnitt des Bypasskanals (44) beherrscht, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitvorrichtung (16) eine Leitvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.Turbine of a turbocharger with a guide device ( 16 ) and a bypass channel ( 44 ) between an inlet ( 6 ) and an outlet ( 14 ) of the turbine and a wastegate valve ( 46 ), which the flow cross-section of the bypass channel ( 44 ), characterized in that the guiding device ( 16 ) a guide device ( 16 ) according to any one of the preceding claims. Turbine eines Turboladers nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (44) im Turbinengehäuse (2) ausgebildet ist und einen Raum (50) aufweist, in dem ein Ventilkörper (52) des Waste-Gate-Ventils (46) angeordnet ist.Turbine of a turbocharger according to claim 8, characterized in that the bypass channel ( 44 ) in the turbine housing ( 2 ) and a room ( 50 ), in which a valve body ( 52 ) of the waste gate valve ( 46 ) is arranged. Turbine eines Turboladers nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Waste-Gate-Ventil (46) im Turbinengehäuse (2) gelagert ist.Turbine of a turbocharger according to claim 9, characterized in that the waste gate valve ( 46 ) in the turbine housing ( 2 ) is stored.
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