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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckwellenlader zur Anordnung an einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in Kraftfahrzeugen gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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In der heutigen Zeit ist Mobilität ein wichtiges Gut, da in vielen Ländern nahezu jeder Haushalt mindestens über ein Kraftfahrzeug verfügt. Kraftfahrzeuge werden in den meisten Fällen von Verbrennungskraftmaschinen angetrieben, die in einem Kraftstoff enthaltene chemische Energie mittels eines Vebrennungskraftprozesses in mechanische Fortbewegungsenergie wandeln. Der Wandlungsprozess unterliegt dabei dem ideellen Carnotprozess, so dass der Wirkungsgrad einer Verbrennungskraftmaschine auf maximal ca. 40% begrenzt ist. Die restliche in dem Kraftstoff enthaltene Energie wird als Verlustwärme über den Motorblock der Verbrennungskraftmaschine oder aber über das Abgas abgegeben.
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Da die fossilen Rohstoffe auf der Erde jedoch nur im begrenzten Maße vorhanden sind, sind die Bestrebungen der Kraftfahrzeugindustrie dahingehend, den Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine in möglichst allen Betriebspunkten optimal zu gestalten, so dass ein Maximum der im Kraftstoff enthaltenen Energie in Fortbewegungsenergie umgesetzt wird. Hierzu gibt es verschiedene Ansätze, insbesondere die über das Abgas abgeführte Energie zu nutzen. Beispielsweise sind thermoelektrische Generatoren bekannt, die mit Hilfe des Seebeck-Effektes aufgrund einer Temperaturdifferenz im Abgas enthaltene Wärmeenergie in elektrische Energie umwandeln und in das Bordnetz eines Kraftfahrzeuges einspeisen.
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Ein weiterer Ansatz zur Steigerung des Wirkungsgrades von Verbrennungskraftmaschinen ist die Aufladung der Verbrennungskraftmaschine selber. Hierbei wird die zum Verbrennungsprozess benötigte angesaugte Frischluft komprimiert, so dass ein höherer Füllungsgrad des Zylinders bei einem Ladungswechselvorgang erreicht wird. Der höhere Füllungsgrad des Zylinders mit Frischluft ermöglicht eine höhere Einspeisung, beispielsweise Einspritzung von Kraftstoff und somit eine Erhöhung der Verbrennungsleistung pro Verbrennungstakt, bei gleichbleibender Reibleistung der Verbrennungskraftmaschine. Hierdurch steigt die effektive Leistung der Verbrennungskraftmaschine, so dass es möglich ist für eine gleiche zur Verfügung gestellte Leistung einen hubraumschwächeren Motor einzusetzen und somit den Kraftstoffverbrauch zu senken oder aber bei gleichbleibendem Hubraum einer Verbrennungskraftmaschine die zur Verfügung gestellte mechanische Leistung deutlich zu steigern.
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Bekannte Aufladeverfahren werden beispielsweise durch einen Turbolader, einen Kompressor oder aber auch durch einen Druckwellenlader durchgeführt. Der Druckwellenlader nutzt dabei im direkten Gaskontakt die Energie der Abgasströmung zur Verdichtung der angesaugten Frischluft und wird in der häufigsten Bauform mit einem rotierenden Zellrotor ausgebildet. In dem rotierenden Zellrotor strömen durch einen Kanal 1 angesaugte Frischluft und durch einen Kanal 3 das von dem Verbrennungstakt kommende Abgas. Die angesaugte Frischluft wird von dem Abgasdruck komprimiert und anschließend über einen Kanal 2 der Verbrennungskraftmaschine auf einer Ansaugseite zugeführt und strömt dann in den Zylinder in dem ein Ladungswechselvorgang stattfindet und wird dort mit Kraftstoff vermengt und verbrannt. Im Anschluss daran wird das Abgas durch den Kanal 3 dem Druckwellenlader wiederum zugeführt. Nach der Verdichtung der Frischluft durch das Abgas wird das nicht mehr benötigte Abgas in einen Kanal 4 entlassen und in den weiteren Abgasstrang geleitet.
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Damit der Aufladeprozess mittels Druckwellenlader ebenfalls mit einem hohem Wirkungsgrad stattfindet, so dass dadurch eine effektive Wirkungsgradsteigerung der Verbrennungskraftmaschine erreicht wird, gibt es aus dem Stand der Technik zahlreiche Regelungs- und Steuerungsansätze sowie konstruktive Maßnahmen um den Druckwellenlader in nahezu allen Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine betreiben zu können. So sind beispielsweise verschiedene Regelungs- und Steuerungselemente im Form eines Kantenschiebers oder aber eines Gastaschenventils oder aber auch einer Steuerwalze bekannt, die durch Verstellen den Zu- oder Abfluss der Medien in den Druckwellenlader beeinflussen. Weiterhin wird ein Druckwellenlader besonders bevorzugt über einen Elektromotor angetrieben, so dass die Rotordrehzahl des Zellrotors individuell einstellbar ist.
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Der Druckwellenprozess ist jedoch insbesondere abhängig von der Gasdichtigkeit des gesamten Druckwellenladers, insbesondere des gesamten Druckwellenladergehäuses. Da der Druckwellenlader aus verschiedenen beweglichen Teilen und auch dem rotierenden Zellrotor sowie weiteren feststehenden Teilen ausgebildet ist und eine Heißgasseite, in der Kanal 3 und Kanal 4 angeordnet sind und eine Kaltgasseite in der Kanal 1 und Kanal 2 angeordnet sind aufweist, ergeben sich unterschiedlichste Wärmeausdehnungen, die in verschiedenen Betriebssituationen, beispielsweise dem Kaltstartverhalten zu unterschiedlichen Ausdehnungen der einzelnen Bauteile führen. Der Einsatz verschiedener Materialien beispielsweise für das Gehäuse und für den Zellrotor wirkt sich ebenfalls negativ auf unterschiedliche Temperaturausdehnungen aus. Damit der Druckwellenlader keine inneren mechanischen Beschädigungen durch die Temperaturausdehnungen erfährt, beispielsweise ein Kontakt des rotierenden Zellrotors mit feststehenden Teilen sind hinreichend große Spaltmaße zu wählen, so dass selbst bei extremen unterschiedlichen Temperaturausdehnungen stets ein einwandfreies Rotieren des Druckwellenladers möglich ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher aus dem Stand der Technik bekannte Druckwellenlader in ihrem thermischen Ausdehnungsverhalten derart zu optimieren, dass die Gasdichtigkeit erhöht wird und das Risiko einer mechanischen Beschädigung verringert wird.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird bei einem erfindungsgemäßen Druckwellenlader zur Anordnung an einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der abhängigen Patentansprüche.
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Bei dem erfindungsgemäßen Druckwellenlader zur Anordnung an einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in Kraftfahrzeugen, wobei der Druckwellenlader ein Zellrotorgehäuse und einen darin angeordneten rotierenden Zellrotor aufweist und an dem Zellrotorgehäuse ein Heißgasgehäuse und ein Kaltgasgehäuse angeordnet sind ist dadurch gekennzeichnet, dass das Zellrotorgehäuse zweilagig auf einem Außenmantel und einem Innenmantel ausgebildet ist, wobei der Außenmantel und der Innenmantel relativverschieblich zueinander ausgebildet sind, insbesondere ist zwischen dem Außenmantel und dem Innenmantel ein Schiebesitz ausgebildet.
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Der erfindungsgemäße Druckwellenlader ist derart aufgebaut, dass ein Heißgasgehäuse und ein Kaltgasgehäuse über das Zellrotorgehäuse verbunden sind und das Zellrotorgehäuse zweilagig bzw. zweischichtig aus dem Außenmantel und dem Innenmantel ausgebildet ist. Hierdurch ist es möglich, dass der Außenmantel den Innenmantel thermisch isoliert und umgekehrt. Bevorzugt ist der Außenmantel mit dem Heißgasgehäuse und dem Kaltgasgehäuse direkt gekoppelt und tragend ausgebildet, so dass er die statische Bestimmtheit des Druckwellenladergehäuses ausbildet. Der Innenmantel ist dann bevorzugt relativverschieblich zu dem Außenmantel, wobei der Innenmantel insbesondere nur an einer Gehäuseseite, also entweder am Heißgasgehäuse oder am Kaltgasgehäuse lagefixiert angeordnet ist und dann das andere Ende des Innenmantels relativverschieblich ausgebildet ist. Hierdurch bildet sich ein Schiebesitz aus, der es ermöglicht verschiedene Temperaturausdehnungen des Innenmantels zu ermöglichen, weshalb der Innenmantel insbesondere auf die Temperaturausdehnungen des Zellrotors abstimmbar ist.
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Verschiedene Temperaturausdehnungen beispielsweise in Form von Lastsprüngen, die eine Temperaturveränderung des Abgases von bis zu mehreren 100°C, mit sich bringen werden somit von Zellrotor und Innenmantel annähernd parallel ausgeführt, weshalb ein mechanischer Kontakt vermieden wird bei gleichzeitig hoher Gasdichtigkeit zwischen den beiden Komponenten.
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Weiterhin ist es möglich durch die thermische Isolierung von Außenmantel und Innenmantel und insbesondere eines dazwischen ausgebildeten Luftspaltes die Temperatur des äußeren Mantels im Betrieb um mindestens ca. 100°C zu senken und gleichzeitig die Geschwindigkeiten beim Aufheizen, beispielsweise beim Kaltstartverhalten oder aber auch beim Abkühlen des äußeren Mantels zu reduzieren. Dadurch das der äußere Mantel tragend ausgebildet ist, so dass er die Steifigkeit des Druckwellenladergehäuses bestimmt, ist dieser keinen starken thermischen Schwankungen und somit auch keinen starken thermischen Temperaturausdehnungen unterworfen.
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Im Rahmen der Erfindung ist insbesondere an dem Kaltgasgehäuse ein Kaltgasgehäuseflansch und an dem Heißgasgehäuse ein Heißgasgehäuseflansch ausgebildet, wobei das Zellrotorgehäuse mit dem Heißgasgehäuseflansch und dem Kaltgasgehäuseflansch gekoppelt ist, insbesondere durch formschlüssige und/oder stoffschlüssige Koppelung besonders bevorzugt durch thermisches Fügen. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt beispielsweise das Kaltgasgehäuse und/oder Heißgasgehäuse entweder als gebautes Bauteil, beispielsweise als Schweißkonstruktion oder aber als Gussbauteil auszubilden. Das Heißgasgehäuse unterliegt höheren thermischen Resistenzanforderungen, weil hier Abgastemperaturen von bis zu mehr als 900°C, auftreten können, im Gegensatz zum Kaltgasgehäuse, in welchem in Relation hierzu die angesaugte und komprimierte Frischluft geleitet wird, weshalb hier Temperaturen von maximal nur wenigen 100°C, auftreten können.
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Das Kaltgasgehäuse und das Heißgasgehäuse sind durch das Zellrotorgehäuse gekoppelt, wobei das Zellrotorgehäuse bevorzugt an den Heißgasgehäuseflansch und an den Kaltgasgehäuseflansch angeschweißt ist. Hierdurch ergibt sich eine kostengünstige Produktion bei gleichzeitig hoher Gasdichtigkeit, da die Schweißnaht entsprechend die Gehäuseteile gasdicht miteinander verbindet. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich das Zellrotorgehäuse mit den jeweiligen Flanschen formschlüssig zu verbinden, beispielsweise über eine Schraubverbindung oder über eine Passung, so dass die Bauteile miteinander gefügt werden.
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Der Außenmantel ist tragend und gasdicht ausgebildet und übernimmt die Dichtfunktion eines Innenraums des Druckwellenladers gegenüber der Atmosphäre. Der Innenmantel übernimmt die Funktion einer Strömungshülse, in der der Zellrotor integriert ist. Der Innenmantel separiert die in dem Zellrotor strömenden Gase von einem Zwischenraum zwischen Innenmantel und Außenmantel. Durch die Separierung entsteht keine Konvektion an einer Zwischenschicht, weshalb diese sehr gute thermische Isolierungseigenschaften aufweist. In der Zwischenschicht ist entweder Luft als stehende Luft angeordnet und/oder ein Isolationsmaterial.
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Weiterhin ist der Innenmantel im Wesentlichen gasdicht ausgebildet, wobei es verhindert wird, dass ein in dem Innenraum des Druckwellenladers vorherrschender Ladedruck durch den Innenmantel in den Zwischenraum zwischen Innenmantel und Außenmantel vordringen kann. Der Schiebesitz des Innenmantels ist dabei optional so ausgebildet, dass bei Überschreiten eines vorherrschenden Innenraumdrucks in dem Zellrotor ein Teil des Gases in dem Zwischenraum vordringen kann, jedoch durch den gasdichten Außenmantel innerhalb des Zellrotorgehäuses gehalten wird. Hierdurch wird maßgeblich eine thermische Isolierung des Außenmantels von den heißen Gasen innerhalb des Zellrotors gewährleistet, wobei der Innenmantel aufgrund seiner Funktionsweise analog zu einem Überdruckventil nur geringen mechanischen Belastungen ausgesetzt ist.
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Durch die thermische Isolation, insbesondere durch einen Luftspalt oder ein Isolationsmaterial zwischen Außenmantel und Innenmantel ist es somit möglich jedem Mantel seiner entsprechenden Funktion einen geeigneten Werkstoff sowie eine geeignete Werkstoffdicke und/oder geometrische Ausgestaltung zukommen zu lassen. Der Außenmantel ist dabei bevorzugt aus einem Stahlwerkstoff ausgebildet, der eine hohe Steifigkeit aufweist, wobei der Innenmantel ebenfalls besonders bevorzugt aus einem Stahlwerkstoff ausgebildet ist, der eine hohe thermische Resistenz und ein besonderes thermisches Ausdehnungsverfahren aufweist, insbesondere ein thermisches Ausdehnungsverhalten, das auf den Zellrotor abgestimmt ist.
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Bevorzugt isoliert daher der Innenmantel den Außenmantel gegenüber dem im Druckwellenlader geführten heißen Abgas, wobei zwischen dem Innenmantel und dem Außenmantel hierzu insbesondere ein Luftspalt angeordnet ist, besonders bevorzugt ist zwischen dem Innenmantel und dem Außenmantel eine thermische Isolierungsschicht angeordnet, insbesondere ist in dieser thermischen Isolierungsschicht ein thermisches Isolierungsmaterial angeordnet. Durch den zwischen Innenmantel und Außenmantel ausgebildeten Luftspalt ist nur eine geringe Wärmeleitung von der im Abgas enthaltenen Wärme über den Innenmantel an den Außenmantel möglich, weshalb der Außenmantel eine geringere absolute Temperatur bei Volllastbetrieb erreicht und bei Lastsprüngen der Verbrennungskraftmachine und damit verbundenen Schwankungen der Abgastemperatur auch geringeren Temperaturschwankungen aufgrund der thermischen Isolierung ausgesetzt ist. Hierdurch bedingt ist der Außenmantel auch nur geringeren temperaturbedingten Ausdehnungen unterlegen, weshalb eine Relativbewegung von Heißgasgehäuse und Kaltgasgehäuse möglichst gering gehalten wird. In der Folge ist es möglich den Druckwellenlader an sich, also den Abstand von Heißgasgehäuse und Kaltgasgehäuse dem Temperaturdehnungsverhalten des Zellrotors anzupassen, so dass der Zellrotor nicht jeweils endseitig an das Kaltgasgehäuse oder aber das Heißgasgehäuse mechanisch streift und somit einen mechanischen Defekt des Druckwellenladers hervorruft.
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Besonders bevorzugt ist dazu der Außenmantel mit dem Heißgasgehäuseflansch und dem Kaltgasgehäuseflansch gekoppelt, insbesondere durch eine thermische Fügenaht, ganz besonders bevorzugt verbindet der Außenmantel die Flansche als tragendes Bauteil.
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Erfindungsgemäß ist dann der Innenmantel gegenüber dem Außenmantel relativverschieblich gelagert, wobei insbesondere der Innenmantel im Bereich eines Flansches formschlüssig und/oder stoffschlüssig lagefixiert ist, wobei ein verlagerbares Ende des Innenmantels relativverschieblich gelagert ist. Das verlagerbare Ende des Innenmantels ist also an dem formschlüssig und/oder stoffschlüssig lagefixierten Ende des Innenmantels gegenüberliegend angeordnet. Im Rahmen der Erfindung ist es möglich je nach Einsatzgebiet des Druckwellenladers, beispielsweise bei einem Dreizylindermotor mit nur geringer Leistungsabgabe von wenigen dutzend Kilowatt oder aber bei einem Achtzylindermotor mit einer Leistungsabgabe von mehreren 100 Kilowatt den Druckwellenlader zu optimieren und den Innenmantel entweder an dem Bereich des Heißgasgehäuseflansches oder aber im Bereich des Kaltgasgehäuseflansches zu fixieren.
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Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Idee ist das der Außenmantel in Richtung zu seiner Mittellängsachse radial von den Flanschen, also von dem Heißgasgehäuseflansch oder aber dem Kaltgasgehäuseflansch bzw. von beiden Flanschen umgriffen wird oder aber das der Außenmantel in Axialrichtung, also in Richtung parallel zu seiner Mittellängsachse mit den Flanschen zur Anlage kommt. Letzteren falls ist eine stoßende formschlüssige Anlage und gegebenenfalls eine umlaufende Fügenaht zu verstehen.
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Der Außenmantel weist in seinen Endbereichen einen jeweiligen Endinnendurchmesser auf, wobei der Endinnendurchmesser gegenüber einem Mittelinnendurchmesser des zwischen den Endbereichen liegenden Mittelabschnittes verringert ausgebildet ist. Hierdurch ist es möglich die erfindungsgemäße Idee der thermischen Isolierung sowie der Möglichkeit der unterschiedlichen Temperaturausdehnungen von Außenmantel und Innenmantel, insbesondere das zweilagige Zellrotorgehäuse auf bereits vorhandene Druckwellenladerkonstruktionen zu applizieren, wobei eine Umkonstruktion von Heißgasgehäuseflansch und Kaltgasgehäuseflansch vermieden wird, dadurch das der Außenmantel, mithin das vorhandene Zellrotorgehäuse in einem Mittelbereich vergrößert ausgebildet ist und dadurch ein Innenmantel anordnenbar ist und zwischen Innenmantel und Außenmantel mindestens ein kleiner Luftspalt verbleibt.
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Weiterhin bevorzugt weist der Innenmantel einen Außendurchmesser auf, der zumindest in den Endbereichen dem Endinnendurchmesser des Außenmantels entspricht und/oder gegenüber diesem verringert ausgebildet ist. Der Innenmantel und der Außenmantel, insbesondere eine Außenmantelfläche des Innenmantels sowie eine Innenmantelfläche des Außenmantels liegen somit in den Endbereichen formschlüssig derart aneinander, dass sie auf einer Seite lagefixiert miteinander koppelbar sind und auf einer dieser gegenüberliegenden Seite mit einem relativ zueinander verschiebbaren Schiebesitz ausgebildet sind. Insbesondere ist dieser Schiebesitz gasdicht ausgebildet, so dass keines der strömenden Medien in den Zwischenbereich zwischen Außenmantel und Innenmantel gelangt.
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Insbesondere ist der Schiebesitz im Bereich eines Flansches ausgebildet, wobei der Innenmantel in dem Außenmantel relativverschieblich gelagert ist oder wobei der Innenmantel in dem Flach selbst relativverschieblich gelagert ist. Bei der ersten Ausführungsvariante ist der Außenmantel von dem Flansch radial umgriffen und der Innenmantel von dem Außenmantel radial umgriffen, so dass der Innenmantel in dem Außenmantel relativverschieblich gelagert ist. In zweiter Ausführungsvariante stößt der Außenmantel gegen den Flansch in Axialrichtung und der Innenmantel steht in Axialrichtung gegenüber dem Außenmantel vor und durchgreift den Flansch, so dass der Flansch den Innenmantel radial außenseitig umfasst.
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Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil ist, dass die Innenmantelfläche des Innenmantels eine strömungsoptimierte Oberflächenkontur aufweisen kann. Insbesondere bei radial außenseitig offenen Zellen des Zellrotors ist es möglich, dass in einer jeweiligen Zelle strömende Medien aufgrund der Rotationsrichtung tangential von einer Zelle in die nächste Übertreten können. Durch eine strömungsoptimierte Oberflächenkontur wird dieser Übertritt verringert. Ebenfalls wird das Reibverhalten des in dem Zellrotorgehäuse rotierenden Zellrotors verringert, weshalb sich weiterhin der Wirkungsgrad des Druckwellenladers steigert.
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Besonders bevorzugt ist im Bereich des Schiebesitzes eine Dichtlippe angeordnet. Mittels der Dichtlippe ist es weiterhin möglich die Relativverschiebung zu ermöglichen und gleichzeitig den Zwischenraum zwischen Außenmantel und Innenmantel gasdicht auszugestalten und somit auch thermisch zu isolieren. Sofern der Innenmantel starke Temperaturausdehnungen erfährt, wird über die Dichtlippe verhindert, dass sich der Innenmantel in den Schiebesitz verkantet oder aber festsetzt und somit eine Relativverschiebung nicht mehr ermöglicht wird. Durch Verwendung einer Dichtlippe ist der Abstand im Bereich des Schiebesitzes zwischen Innenmantel und Außenmantel oder aber zwischen Innenmantel und Flansch größer möglich zu gestalten, bei jedoch gleicher Gasdichtigkeit und damit verbundener thermischer Isolierung.
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Weiterhin besonders bevorzugt ist der Innenmantel in seiner Geometrie und/oder in seinem Werkstoff auf das thermische Ausdehnungsverhaltes des Zellrotors abgestimmt, vorzugsweise ist das thermische Ausdehnungsverhalten des Innenmantels und des Zellrotors im Wesentlichen gleich. Der Zellrotor unterliegt bei Temperaturschwankungen von bis zu mehreren 100°C beispielsweise in einem mittleren Lastbereich mit Abgastemperaturen von ca. 500°C gegenüber einem Volllastbereich mit Abgastemperaturen von bis zu mehr als 900°C, unterschiedlichen Temperaturausdehnungen. Bevorzugt wird der Innenmantel durch seine Geometrie oder aber auch durch die Wahl des für die Ausbildung des Innenmantels verwendeten Werkstoffes derart auf den Zellrotor abgestimmt, dass das thermische Ausdehnungsverhalten annähernd gleich ist. Hierdurch bleibt zwischen Innenmantel und Zellrotor der Abstand im Wesentlichen gleich und es stellt sich eine hohe Gasdichtigkeit ein. Durch die statische Bestimmtheit des Druckwellenladergehäuses aufgrund des tragenden Außenmantels ist das Druckwellenladergehäuse an sich jedoch wenigster stark von thermischen Ausdehnungen betroffen. Die zuvor genannten Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar mit den damit einhergehenden Vorteilen, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der folgenden Beschreibung. Die schematischen Figurendarstellungen dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung.
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Es zeigen:
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1 einen Querschnitt durch einen Druckwellenlader mit stoßender Anordnung von Außenmantel und Flanschen und
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2 einen Querschnitt durch einen Druckwellenlader mit radial umfassender Anordnung des Außenmantels und Flanschen.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Druckwellenlader 1, wobei der Druckwellenlader 1 ein Zellrotorgehäuse 2 mit einem darin befindlichen drehbaren Zellrotor 3 aufweist. In das Zellrotorgehäuse 2 wird außenseitig durch einen Heißgasgehäuseflansch 4 sowie einen Kaltgasgehäuseflansch 5 umfasst. Der Zellrotor 3 weist wiederum verschiedene Zellen 6 auf die entsprechend nicht näher dargestellt mit verschiedenen fließenden Medien, Abgas und Frischluft befüllt werden und in denen dann der Komprimierungsvorgang stattfindet. Erfindungsgemäß ist das Zellrotorgehäuse 2 durch einen Innenmantel 7 sowie einen Außenmantel 8 ausgebildet, wobei zwischen dem Innenmantel 7 und dem Außenmantel 8 ein Luftspalt 9 angeordnet ist.
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Der Außenmantel 8 ist in Richtung zur Mittellängsachse 10 des Druckwellenladers 1 stoßend an dem Heißgasgehäuseflansch 4 und dem Kaltgasgehäuseflansch 5 angeordnet. Bevorzugt ist der Außenmantel 8 dem jeweiligen Koppelungsbereich mit dem Flansch beispielsweise durch eine nicht näher dargestellte thermische Fügenaht gekoppelt. Der Innenmantel 7 ist in Richtung zur Mittellängsachse 10 gegenüber dem Außenmantel 8 sowohl am Heißgasgehäuseflansch 4 als auch am Kaltgasgehäuseflansch 5 vorstehend ausgebildet und an einem der beiden Flansche, hier insbesondere im Bereich des Heißgasgehäuseflansches 4 lagefixiert 11.
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Der Innenmantel 7 wird dabei von den Flanschen radial außenseitig umfasst. Im Bereich des Kaltgasgehäuseflansches 5 ist der Innenmantel 7 ebenfalls radial außenseitig umfasst, wobei er eine Relativbewegung R aufgrund eines hier ausgebildeten Schiebesitzes ausführen kann.
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2 zeigt eine analoge Ausführung von dem Druckwellenlader 1 gemäß 1, wobei hier der Außenmantel 8 ebenfalls radial umlaufend von dem Heißgasgehäuseflansch 4 und dem Kaltgasgehäuseflansch 5 umfasst ausgebildet ist. Zwischen dem Innenmantel 7 und dem Außenmantel 8 ist ferner ein Luftspalt 9 zur thermischen Isolierung ausgebildet. Auch exemplarisch ist der Innenmantel 7 gemäß 2 im Bereich des Heißgasgehäuseflansches 4 lagefixiert gekoppelt, und ist im Bereich des Kaltgasgehäuses 5 außenseitig von dem Außenmantel 8 umfasst und mit einem Schiebesitz 12 gelagert, so dass eine Relativbewegung R ausführbar ist.
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Ferner ist der Mittelinnendurchmesser dm größer ausgebildet, als der Endinnendurchmesser de des Außenmantels 8.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckwellenlader
- 2
- Zellrotorgehäuse
- 3
- Zellrotor
- 4
- Heißgasgehäuseflansch
- 5
- Kaltgasgehäuseflansch
- 6
- Zellen
- 7
- Innenmantel
- 8
- Außenmantel
- 9
- Luftspalt
- 10
- Mittellängsachse
- 11
- Lagefixierung
- 12
- Schiebesitz
- R
- Relativbewegung
- dm
- Mittelinnendurchmesser zu 8
- de
- Endinnendurchmesser zu 8
