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Die Erfindung geht aus von einem Abgasturbinengehäuse mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein solches Abgasturbinengehäuse ist aus der
DE 100 22 052 C2 bekannt.
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Üblicherweise werden Abgasturbinengehäuse gegossen. Aus der
DE 100 22 052 C2 ist es aber auch bekannt, Abgasturbinengehäuse aus Blech herzustellen, indem zwei durch Tiefziehen geformte Blechschalen miteinander verschweißt werden, die auf diese Weise eine Einlassöffnung und einen von ihr ausgehenden Gaskanal bilden, der um einen Turbinenraum herumführt und sich dabei verengt. Das bekannte Abgasturbinengehäuse ist doppelwandig ausgeführt, besteht also aus einem Innen- und einem Außengehäuse. Im Vergleich zu gegossenen Abgasturbinengehäusen hat das aus Blechteilen hergestellte Gehäuse eine kleinere Wärmekapazität. Ein der Abgasturbine nachgeordneter Abgasreinigungskatalysator erreicht deshalb schneller seine Betriebstemperatur und ist somit schneller einsatzfähig. Zudem ist das aus Blech hergestellte Abgasturbinengehäuse kostengünstiger als gegossene Gehäuse.
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Ständiges Ziel bei der Entwicklung von Abgasturbinengehäusen ist es, einen möglichst hohen Wirkungsgrad der Abgasturbine zu ermöglichen, bei einem Turbinenschaden ein Austreten von Splittern oder Bruchstücken der Turbine zuverlässig zu verhindern, ein rasches Aufheizen eines nachgeordneten Abgasreinigungskatalysators zu ermöglichen und eine kostengünstige Fertigung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie dieses Ziel mit einem Abgasturbinengehäuse aus Blech noch besser erreicht werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Abgasturbinengehäuse mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Ein erfindungsgemäßes Abgasturbinengehäuse ist aus Blechteilen zusammengefügt, weist also zwei Halbschalen auf, die durch Tiefziehen aus Blech hergestellt sind. Zwischen den beiden Blechschalen ist ein Strömungsleitblech angeordnet, das einen Gaskanal verlängert, der von einer Einlassöffnung ausgeht und um einen Turbinenraum herumführt. Der in Umfangsrichtung des Turbinenraumes verlängerte Gaskanal ermöglicht es, einer in dem Turbinenraum angeordneten Turbine einen Abgasstrom über einen vergrößerten Umfangsbereich zuzuführen und Strömungsverluste zu minimieren.
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Eine Verlängerung des Gaskanals lässt sich an sich auch erreichen, indem man in die Halbschalen entsprechende Konturen, beispielsweise Rippen oder ähnliches, einprägt. Allerdings lässt sich die Gasströmung damit nicht so gut steuern, so dass größere Strömungsverluste auftreten und der erreichbare Wirkungsgrad einer Turbine geringer ist. Im Rahmen der Erfindung wurde zudem festgestellt, dass ein Einprägen von Strömungsleitelementen wirtschaftlich nur bei relativ dünnen Blechen möglich ist, die den Belastungen bei einem eventuellen Turbinenschadens nicht gewachsen sind und deshalb aus Sicherheitsgründen ein Außengehäuse erforderlich machen. Der Einsatz eines separat hergestellten Strömungsleitbleches reduziert den zum Ausbilden optimaler Strömungsverhältnisse erforderlichen Umformungsrad der Bleche beim Herstellen der Schalen, so dass dickere Bleche verwendet werden können, die auch ohne zusätzliches Außengehäuse Berstfestigkeit im Falle eines Turbinenschadens ermöglichen. Ein erfindungsgemäßes Abgasturbinengehäuse kann deshalb als ein einwandiges Gehäuse ausgebildet sein und folglich besonders leicht sein, also eine vorteilhaft geringe Wärmekapazität aufweisen. Zudem lässt sich ein erfindungsgemäßes Abgasturbinengehäuse klein und kompakt ausbilden.
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Der Aufbau aus zwei Blechschalen und einem dazwischen angeordneten Strömungsleitblech ermöglicht die Einhaltung von sehr geringen Fertigungstoleranzen, da sich die einzelnen Teile gut nachbearbeiten lassen. Dies trägt ebenfalls dazu bei, Strömungsverluste zu minimieren und den Wirkungsgrad einer in dem Gehäuse angeordneten Turbine zu steigern.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Strömungsleitblech mit wenigstens einer der beiden Blechschalen verschweißt ist. Bevorzugt ist das Strömungsleitblech mit beiden Blechschalen verschweißt.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Strömungsleitblech in wenigstens einem Durchbruch wenigstens einer der beiden Blechschalen steckt, beispielsweise in einem oder mehreren Schlitzen. Auf diese Weise lässt sich der Zusammenbau vereinfachen und die Positionierung des Strömungsleitblechs erleichtern. Bevorzugt steckt das Strömungsleitblech in beiden Blechschalen. Durch Schweißen, beispielsweise Laserschweißen, lassen sich Durchbrüche, in denen das Strömungsleitblech steckt, gasdicht verschließen und das Strömungsleitblech and den Blechschalen befestigen.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Strömungsleitblech eine Wand eines Abschnitts des Gaskanals bildet, der sich entlang von wenigstens 1/6 des Umfangs des Turbinenraums erstreckt. Der Gaskanal wird so durch das Strömungsleitblech erheblich verlängert. Vorteilhaft kann einer in dem Turbinenraum angeordneten Turbine so über den größten Teil ihres Umfangs, vorzugsweise über ihren gesamten Umfang, von dem Gaskanal Abgasgas zugeführt werden. Zudem können Verwirbelungen und Strömungsverluste zwischen eintretender Abgasströmung und um den Turbinenraum herumgeführter Abgasströmung minimiert werden. Bevorzugt erstreckt sich das Strömungsleitblech als Wand des Gaskanals entlang von wenigstens 1/5 des Umfangs des Turbinenraumes.
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Bevorzugt bildet das Strömungsleitblech sowohl eine innere als auch eine äußere Wand des Gaskanals. Ein Abgasstrom wird also zunächst an der radial äußeren Seite des Strömungsleitblechs vorbeigeführt und strömt nach Umlaufen des Turbinenraums innen an dem Strömungsleitblech entlang. Wenn beispielsweise das Strömungsleitblech eine Wand eines Abschnitts des Gaskanals bildet, der sich entlang von wenigstens 1/6 des Umfangs des Turbinenraums erstreckt, bildet das Strömungsleitblech in diesem Abschnitt eine in radialer Richtung äußere Wand des Gaskanals.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Turbinenraum entlang seines gesamten Umfangs zu dem Gaskanal hin offen ist. Auf diese Weise kann einer in dem Turbinenraum angeordneten Turbine über den gesamten Umfang Abgas zugeführt werden. Vorteilhaft lässt sich die Turbine so mit einem hohen Wirkungsgrad betreiben.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Abgasturbinengehäuse einen Auslasskanal aufweist, der von einem Blechstreifen gebildet ist, dessen beide Enden miteinander verschweißt sind. Vorteilhaft kann so auch ein Auslasskanal mit einem von der Kreisform abweichenden Querschnitt geschaffen werden. Anstelle eines Blechstreifens kann für den Auslasskanal beispielsweise auch ein Rohrabschnitt verwendet werden. Bevorzugt ist der Blechstreifen auf einer Seite mit einer der beiden Blechschalen und auf der anderen Seite mit einer Flanschplatte verschweißt.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die beiden Blechschalen mit einer Flanschplatte verschweißt sind. An sich ist es zwar auch möglich, jeweils eine Flanschhälfte integral mit einer Blechschale auszubilden. Die Verwendung einer separaten Flanschplatte ermöglicht aber eine höhere mechanische Stabilität, was für die Berstfestigkeit bedeutsam ist. Bevorzugt stecken die beiden Schalen in einer Öffnung der Flanschplatte.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel eines Abgasturbinengehäuses;
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2 das Abgasturbinengehäuse von 1 ohne obere Blechschale
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3 das Abgasturbinengehäuse mit Blick auf die Einlassöffnung;
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4 ein Querschnitt des Abgasturbinengehäuses;
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5 einen Längsschnitt des Abgasturbinengehäuses
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Das in den 1 bis 5 gezeigte Abgasturbinengehäuse hat eine Einlassöffnung 1, von der ein in 2 durch einen Pfeil P angedeuteter Gaskanal ausgeht, der um einen Turbinenraum 2 herumführt und sich dabei verengt. Der Gaskanal ist zwischen zwei miteinander verschweißten Blechschalen 3a, 3b ausgebildet, die beispielsweise durch Tiefziehen kostengünstig hergestellt werden könne.
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Zwischen den beiden Blechschalen 3a, 3b ist ein Strömungsleitblech 4 angeordnet, das den Gaskanal in Umfangsrichtung des Turbinenraums 2 verlängert. Das bevorzugt gekrümmt ausgebildete Strömungsleitblech 4 kann mit den beiden Blechschalen 3a, 3b durch Schweißen, beispielsweise Laserschweißen, verbunden werden. Um das Positionieren des Strömungsleitblechs 4 zu erleichtern, können die beiden Blechschalen 3a, 3b Durchbrüche 5 aufweisen, in denen das Strömungsleitblech 4 steckt. Beispielsweise kann das Strömungsleitblech 4 Schultern oder Fortsätze aufweisen, die in die Durchbrüche 5 der Blechschalen 3a, 3b eingreifen. Die Durchbrüche 5 der Blechschalen 3a, 3b können beispielsweise als Schlitze oder Langlöcher ausgebildet sein.
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Wie insbesondere 2 zeigt, bildet das Strömungsleitblech 4 eine Wand eines Abschnitts des Gaskanals. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich dieser Abschnitt des Gaskanals entlang von mehr als 1/6, insbesondere mehr als 1/5 des Umfangs des Turbinenraums 2. Je nach den Anforderungen eines Motors, mit dem die Abgasturbine zusammenwirken soll, kann das Strömungsleitblech 4 aber auch eine andere Länge als bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben oder anders angeordnet sein.
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Das Strömungsleitblech 4 ist auf seiner vollen Länge in einem Abstand von dem Turbinenraum 2 angeordnet. Das Strömungsleitblech 4 bildet in dem verlängerten Abschnitt des Gaskanals also eine äußere Wand des Gaskanals. Abgas strömt zunächst außen an dem Strömungsleitblech 4 entlang, dann um den Turbinenraum 2 herum und schließlich in dem verlängerten Abschnitt innen an dem Strömungsleitblech 4 entlang. Der Turbinenraum 2 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf seinem gesamten Umfang zu dem Gaskanal hin offen.
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Das dargestellte Abgasturbinengehäuse ist ein einwandiges Gehäuse. Die beiden Blechschalen 3a, 3b haben nämlich eine ausreichende Stärke, um im Falle eines Turbinenschadens ein Austreten von Splittern oder anderen Turbinenteilen zu verhindern. Die beiden Blechschalen 3a, 3b können in einer Öffnung einer Flanschplatte 6 stecken und mit dieser verschweißt sein.
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Von dem Turbinenraum 2 geht ein Auslasskanal aus, der einen Abgassammler bildet und in dem eine Klappe angeordnet sein kann. Der Auslasskanal ist von einem Blechstreifen 7 gebildet, dessen beide Enden miteinander verschweißt sind. An Stelle eines Blechstreifens kann aber beispielsweise auch ein Rohrabschnitt verwendet werden. Der den Auslasskanal bildende Blechstreifen 7 kann mit der unteren Blechschale 3b und einem Flansch 8 verschweißt sein. Bevorzugt ist dabei, dass der den Auslasskanal bildende Blechstreifen 7 in einer Öffnung des Flanschs 8 steckt. An dem Blechstreifen 7 kann ein Bügel 9 mit einem Lager 10 für eine Klappe angeordnet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10022052 C2 [0001, 0002]
