DE102015016486A1 - Radialturbine, Turbolader und Einsatzstück für ein Turbinengehäuse der Radialturbine - Google Patents

Radialturbine, Turbolader und Einsatzstück für ein Turbinengehäuse der Radialturbine Download PDF

Info

Publication number
DE102015016486A1
DE102015016486A1 DE102015016486.4A DE102015016486A DE102015016486A1 DE 102015016486 A1 DE102015016486 A1 DE 102015016486A1 DE 102015016486 A DE102015016486 A DE 102015016486A DE 102015016486 A1 DE102015016486 A1 DE 102015016486A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
insert
turbine
radial
rotor
inflow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102015016486.4A
Other languages
English (en)
Inventor
Björn Hoßbach
Harald Peter
Tobias Weisbrod
Tomas Kahanek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Diesel and Turbo SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN Diesel and Turbo SE filed Critical MAN Diesel and Turbo SE
Priority to DE102015016486.4A priority Critical patent/DE102015016486A1/de
Priority to CH01123/16A priority patent/CH711975B1/de
Priority to JP2016208464A priority patent/JP6877952B2/ja
Priority to KR1020160164986A priority patent/KR20170072791A/ko
Priority to CN201611166127.6A priority patent/CN106968723B/zh
Publication of DE102015016486A1 publication Critical patent/DE102015016486A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/02Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
    • F01D1/06Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially radially
    • F01D1/08Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially radially having inward flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/045Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector for radial flow machines or engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/026Scrolls for radial machines or engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • F02C6/04Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/40Application in turbochargers

Abstract

Radialturbine (11) für einen Turbolader, mit einem Turbinengehäuse und einem Turbinenrotor (19), wobei das Turbinengehäuse ein Turbinenzuströmgehäuse (23), ein Turbinenabströmgehäuse (24) und ein am Turbinenzuströmgehäuse (23) montiertes Einsatzstück (26) aufweist, wobei das Einsatzstück (26) radial außen an Laufschaufeln (20) des Turbinenrotors (19) angrenzt und einen Strömungskanal der Radialturbine im Bereich der Laufschaufeln (20) abschnittsweise begrenzt. Eine den Strömungskanal begrenzende Wandung (35) des Einsatzstücks (26) ist an einem definierten Umfangsabschnitt (36) unter abschnittsweiser Vergrößerung eines bei stillstehendem Turbinenrotor nominalen Radialspalts zwischen den Laufschaufeln (20) und dem Einsatzstück (26) nach radial außen gezogen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Radialturbine für einen Turbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Turbolader mit einer Radialturbine und ein Einsatzstück für ein Turbinengehäuse der Radialturbine.
  • Ein Turbolader verfügt über eine Turbine sowie einen Verdichter, wobei in der Turbine ein erstes Prozessgas entspannt wird und hierbei gewonnene Energie genutzt wird, um im Bereich des Verdichters ein zweites Prozessgas zu verdichten. Sowohl die Turbine als auch der Verdichter eines Turboladers verfügen über ein Gehäuse sowie einen Rotor, wobei die Rotoren von Verdichter und Turbine über eine in einem Lagergehäuse gelagerte Welle verbunden sind.
  • Die Turbine eines Turboladers verfügt über ein Turbinenzuströmgehäuse und ein Turbinenabströmgehäuse. Dann, wenn die Turbine als Radialturbine ausgeführt ist, ist am Turbinenzuströmgehäuse ein sogenanntes Einsatzstück montiert, welches radial außen angrenzend an Laufschaufeln des Rotors der Turbine einen Strömungskanal der Radialturbine im Bereich der Laufschaufeln des Turbinenrotors abschnittsweise begrenzt. Ein Radialspalt zwischen den radial äußeren Enden der Laufschaufeln des Turbinenrotors und dem Einsatzstück soll dabei groß genug sein, um ein Einlaufen der Laufschaufeln des Turbinenrotors in das Einsatzstück zu verhindern, andererseits soll derselbe klein genug sein, um einen möglichst hohen Wirkungsgrad der Radialturbine zu gewährleisten.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Radialturbine, einen Turbolader mit einer solchen Radialturbine und ein Einsatzstück für ein Turbinengehäuse der Radialturbine zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Radialturbine nach Anspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist eine den Strömungskanal begrenzende Wandung des Einsatzstücks an einem definierten Umfangsabschnitt unter abschnittsweiser Vergrößerung eines bei stillstehendem Turbinenrotor nominalen Radialspalts zwischen den Laufschaufeln und dem Einsatzstück nach radial außen gezogen.
  • Erfindungsgemäß ist die den Strömungskanal begrenzende Wandung des Einsatzstücks in einem definiertem Umfangsabschnitt nach radial außen gezogen und hierdurch exzentrisch ausgebildet, um in diesem Umfangsabschnitt den nominalen Radialspalt bei stillstehendem Turbinenrotor zwischen den äußeren Enden der Laufschaufeln und dem Einsatzstück zu vergrößern. Hierdurch kann einerseits im Betrieb bei rotierendem Turbinenrotor, insbesondere während einer Aufheizphase und einer Abkühlphase des Turbinenzuströmgehäuses, ein Einlaufen der Laufschaufeln des Turbinenrotors in das Einsatzstück in einem definierten, besonders kritischen Umfangsabschnitt verhindert werden, andererseits kann weiterhin ein guter Wirkungsgrad der Radialturbine gewährleistet werden.
  • Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass im Betrieb einer Radialturbine, insbesondere während einer Aufheizphase und einer Abkühlphase, das Turbinenzuströmgehäuse der Radialturbine in Umfangsrichtung desselben gesehen einer ungleichmäßigen Verformung unterliegt, sodass sich demnach im Betrieb der Radialspalt zwischen den radial äußeren Enden der Laufschaufeln und dem Einsatzstück über die Umfangserstreckung des Turbinenzuströmgehäuses und damit die Umfangserstreckung des Einsatzstücks unterschiedlich ändert. Diese ungleichmäßige Verformung bewirkt an sich eine ungleichmäßige Radialspaltänderung. Mit der Erfindung kann diese ungleichmäßige Radialspaltänderung derart kompensiert werden, dass im Betrieb ein in Umfangsrichtung gleichförmiger Radialspalt zwischen den Laufschaufeln des Turbinenrotors und dem Einsatzstück des Turbinenzuströmgehäuses besteht.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Umfangsabschnitt, in dem die Wandung des Einsatzstücks unter Vergrößerung des nominalen Radialspalts zwischen den Laufschaufeln und dem Einsatzstück nach radial außen gezogen ist, eine Umfangserstreckung von 120° ± 40°, insbesondere von 120° ± 30°, bevorzugt von 120° ± 20°, besonders bevorzugt von 120° ± 10°, auf. Hiermit kann bei hohem Wirkungsgrad ein Einlaufen der Laufschaufeln der Radialturbine in das Einsatzstück des Turbinengehäuses sicher und zuverlässig vermieden werden.
  • Nach einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung weist das Turbinenzuströmgehäuse einen Zuströmflansch und einen schneckengehäuseartig in Umfangsrichtung umlaufenden Zuströmkanal auf, wobei der Zuströmkanal in Durchströmungsrichtung desselben gesehen ein an den Zuströmflansch angrenzendes, stromaufwärtiges Ende und ein in Durchströmungsrichtung desselben gesehen stromabwärtiges Ende aufweist, und wobei der Umfangsabschnitt, in dem die Wandung- des Einsatzstücks unter Vergrößerung des nominalen Radialspalts zwischen den Laufschaufeln und dem Einsatzstück nach radial außen gezogen ist, an einem ersten Ende durch das stromaufwärtige Ende oder das stromabwärtige Ende des Zuströmkanals begrenzt ist und sich ausgehend von diesem ersten Ende bezogen auf die Durchströmungsrichtung des Zuströmkanals entgegen der Durchströmungsrichtung des Zuströmkanals in Richtung auf sein zweites Ende erstreckt. Diese Anordnung des Umfangsabschnitts bezogen auf die Durchströmungsrichtung des Zuströmkanals ist besonders bevorzugt, da sich gezeigt hat, dass in diesem Umfangsabschnitt bedingt durch die über den Umfang unterschiedliche Verformung des Zuströmgehäuses eine höhere Wahrscheinlichkeit des Einlaufens der Laufschaufeln in das Einsatzstück besteht als in anderen Umfangsabschnitten des Turbinenzuströmgehäuses und damit Einsatzstücks.
  • Der erfindungsgemäße Turbolader ist in Anspruch 7 definiert. Das erfindungsgemäße Einsatzstück ist in Anspruch 9 definiert.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1: einen Turbolader mit einem Verdichter und einer Radialturbine;
  • 2: ein Detail des Turboladers im Bereich der Radialturbine;
  • 3: ein weiteres Detail des Turboladers im Bereich der Radialturbine zusammen mit Verschutzungen;
  • 4: eine Ansicht des Turbinenzuströmgehäuses der Radialturbine in axialer Blickrichtung; und
  • 5 ein Einsatzstück der Radialturbine in perspektivischer Alleindarstellung.
  • 1 zeigt Details eines Turboladers 10, der eine als Radialturbine ausgebildete Turbine 11 und einen als Radialverdichter ausgebildeten Verdichter 12 umfasst.
  • Von dem als Radialverdichter ausgebildeten Verdichter 12 ist ein Verdichterrotor 13 mit einer Welle 14 und Laufschaufeln 15 gezeigt. Ferner ist von dem als Radialverdichter ausgebildeten Verdichter 12 ein Verdichterspiralgehäuse 16, welches als Abströmgehäuse fungiert, sowie ein Ansauggehäuse 17, welches als Zuströmgehäuse fungiert, gezeigt. An dem als Abströmgehäuse dienenden Verdichterspiralgehäuse 16 ist ein Einsatzstück 18 des Verdichters 12 montiert, welches radial außen angrenzend an die Laufschaufeln 15 des Verdichterrotors 13 einen Strömungskanal des Verdichters 12 abschnittsweise begrenzt.
  • Von der als Radialturbine ausgebildeten Turbine 11 ist ein Turbinenrotor 19 gezeigt, der Laufschaufeln 20 und eine Welle 21 umfasst. Die Welle 14 des Verdichterrotors 13 und die Welle 21 des Turbinenrotors 19 sind miteinander gekoppelt, wobei diese Wellen 14, 21 in einem sogenannten Lagergehäuse 22 gelagert sind.
  • Von der als Radialturbine ausgebildeten Turbine 11 ist weiterhin ein Turbinengehäuse gezeigt, welches ein Turbinenzuströmgehäuse 23 und ein Turbinenabströmgehäuse 24 umfasst. Das Turbinenzuströmgehäuse 23 ist spiralartig bzw. schneckengehäuseartig konturiert und stellt einen Zuströmkanal 25 der Radialturbine 11 bereit.
  • An dem Turbinenzuströmgehäuse 23 des Turbinengehäuses der Radialturbine 11 ist ein Einsatzstück 26 montiert, wobei dieses Einsatzstück 26 radial außen angrenzend an die äußeren Enden der Laufschaufeln 20 des Turbinenrotors 19 einen Strömungskanal der Radialturbine 11 im Bereich der Laufschaufeln 20 abschnittsweise begrenzt.
  • 3 zeigt einen Ausschnitt aus dem Abgasturbolader 10 im Bereich der Turbine 11, wobei in 3 sowohl das Turbinenzuströmgehäuse 23 als auch das Turbinenabströmgehäuse 24 jeweils von Verschutzungen 27, 28 umgeben sind. Ferner zeigt 3 eine Verschutzung 29 im Bereich des Verdichterspiralgehäuses 16.
  • Die Verschutzungen 27, 28 des Turbinengehäuses der Radialturbine 11 lassen im Bereich des Turbinenzuströmgehäuses 23 einen Zuströmflansch 30 und im Bereich des Turbinenabströmgehäuses 24 einen Abströmflansch 31 frei.
  • Wie bereits ausgeführt, ist das Turbinenzuströmgehäuse bei einer Radialturbine 11 spiralartig bzw. schneckengehäuseartig konturiert, wobei sich ausgehend vom Zuströmflansch 30 des Turbinenzuströmgehäuses 23 der Zuströmkanal 25 des Zuströmgehäuses 23 erstreckt, und zwar spiralartig bzw. schneckengehäuseartig in Umfangsrichtung umlaufend um den Turbinenrotor 19 und damit die Laufschaufeln 20 des Turbinenrotors 19.
  • Dieser Zuströmkanal 25 des Turbinenzuströmgehäuses 23 verfügt über ein in Durchströmungsrichtung desselben gesehen an den Zuströmflansch 30 angrenzendes, mit demselben strömungsseitig gekoppeltes, stromabwärtiges Ende 33 sowie über ein in Durchströmungsrichtung des Zuströmkanals 25 gesehen stromabwärtiges Ende 34. Ausgehend von dem stromaufwärtigen Ende 33 des Zuströmkanals 25 in Richtung auf das stromabwärtige Ende 34 desselben verringert sich der Strömungsquerschnitt des Zuströmkanals 25.
  • Im Betrieb unterliegt das Turbinenzuströmgehäuse 23 über seine Umfangserstreckung gesehen einer unterschiedlichen Verformung. Damit verringert sich bei aus dem Stand der Technik bekannten Radialturbinen auch ein Radialspalt zwischen radial äußeren Enden der Laufschaufeln 20 des Turbinenrotors 19 und dem am Turbinenzuströmgehäuse 23 montierten Einsatzstück 26 in Umfangsrichtung gesehen unterschiedlich.
  • Um nun an solchen Abschnitten der Umfangserstreckung des Einsatzstücks 26 des Turbinenzustromgehäuses 23, an welchem sich im Betrieb der Radialspalt zwischen dem Einsatzstück 26 und den Laufschaufeln 20 an sich stärker verringert, ein Einlaufen der Laufschaufeln 20 in das Einsatzstück 26 zu verhindern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine den Strömungskanal begrenzende Wandung 35 des Einsatzstücks 26 an einem definierten Umfangsabschnitt 36 unter abschnittsweiser Vergrößerung des bei stillstehendem Turbinenrotor 13 nominalen Radialspalts zwischen den Laufschaufeln 20 und dem Einsatzstück 26 nach radial außen gezogen ist, um in diesem Umfangsabschnitt sich während des Betriebs ausbildende stärkere Verformung des Turbinengehäuses, nämlich des Turbinenzuströmgehäuses 23, zu kompensieren und so in diesem Umfangsabschnitt ein Einlaufen der Laufschaufeln 20 des Turbinenrotors 19 in das Einsatzstück 26 zu verhindern. Außerhalb dieses Umfangsabschnitts 36, in dem eine geringere Gefahr des Einlaufens der Turbinenschaufeln 20 in das Einsatzstück 26 besteht, ist das Einsatzstück 26 an seiner den Strömungskanal begrenzenden Wandung 35 nicht nach radial außen gezogen, um einen hohen Wirkungsgrad der Radialturbine zu gewährleisten.
  • Der Umfangsabschnitt 36 des Einsatzstücks 26, in dem die Wandung 35 des Einsatzstücks 26 gegenüber den anderen Umfangsabschnitten desselben unter Vergrößerung des nominalen Radialspalts zwischen den Laufschaufeln 20 und dem Einsatzstück 26 nach radial außen gezogen ist, weist eine Umfangserstreckung von 120° ± 40°, insbesondere eine Umfangserstreckung von 120° ± 30°, bevorzugt von 120° ± 20°, besonders bevorzugt von 120° ± 10°, auf.
  • Beim nominalen Radialspalt zwischen den Laufschaufeln 20 und dem Einsatzstück 26 der Radialturbine 11 handelt es sich um den Radialspalt bei stillstehendem Turbinenrotor 13 und abgekühlter Radialturbine 11. Im Betrieb bei rotierendem Turbinenrotor 13, insbesondere während der Aufheizphase und der Abkühlphase der Radialturbine 11, verändert sich dieser Spalt in Umfangsrichtung des Einsatzstücks 26 gesehen ungleichförmig. Durch die definierte Konturierung der Wandung 35 des Einsatzstücks 26 im Umfangsabschnitt 36 wird sichergestellt, dass im Betrieb bei rotierendem Turbinenrotor 13, insbesondere während der Aufheizphase und der Abkühlphase der Radialturbine 11, der Radialspalt zwischen den Laufschaufeln 20 und dem Einsatzstück 26 der Radialturbine 11 in Umfangsrichtung des Einsatzstücks 26 gesehen gleichförmig ist. Hierdurch wird ein Einlaufen der Laufschaufeln in das Einsatzstück 26 bei hohem Wirkungsgrad der Radialturbine 11 verhindert.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in einer Umfangserstreckung von in etwa 120° das Turbinenzuströmgehäuse 23 sowie das am Turbinenzuströmgehäuse 23 montierte Einsatzstück 26 im Betrieb einer anderen Verformung unterliegen als in anderen Umfangsabschnitten derselben, und zwar dergestalt, dass in diesem Umfangsabschnitt 36 ein Einlaufen der Laufschaufeln 20 des Turbinenrotors 19 in das Einsatzstück 26 wahrscheinlicher ist, sodass erfindungsgemäß in diesem Umfangsabschnitt 36 die radial innere Wandung 35 des Einsatzstücks 26 nach radial außen gezogen ist.
  • 4 visualisiert die exakte Positionierung bzw. Ausrichtung desjenigen Umfangsabschnitts 36 des Einsatzstücks 26, an welchem die radial innere Wandung 35 desselben nach radial außen gezogen ist. So zeigt 4, das der Umfangsabschnitt 36 durch zwei Enden 37, 38 begrenzt ist. Ein erstes Ende 37 fällt vorzugsweise mit dem stromaufwärtigen Ende 33 oder dem stromabwärtigen Ende 34 des Zuströmkanals 25 des Turbinenzuströmgehäuses 23 zusammen, wobei das stromaufwärtige Ende 33 des Zustromkanals 25 in Durchströmungsrichtung 32 des Zuströmkanals 25 gesehen an den Zuströmflansch 30 des Turbinenzuströmgehäuses 23 angrenzt. Der Umfangsabschnitt 36 mit der nach radial außen gezogenen Wandung 35 des Einsatzstücks 26 erstreckt sich ausgehend von seinem ersten Ende 37 in Richtung auf sein zweites Ende 38, und zwar in Durchströmungsrichtung 32 des Zuströmkanals 25 gesehen entgegen der Durchströmungsrichtung 32 desselben.
  • Der Umfangsabschnitt 36 des Einsatzstücks 26, an welchem die radial innere Wandung 35 nach radial außen gezogen ist, verläuft demnach über einen Umfangsabschnitt des Zuströmkanals 25, der in Durchströmungsrichtung 32 des Zuströmkanals 25 gesehen hinten liegt, als dem stromabwärtigen Ende 34 des Zuströmkanals 25 zugewandt ist.
  • Gemäß 4 verläuft eine Längsmittelachse 40 des Zuströmflanschs 30 in der Projektion senkrecht zu einer Längsmittelachse 41 des Einsatzstücks 26.
  • 4 visualisiert weiterhin einen Anschlussflansch 39 des Turbinenzuströmgehäuses, an welchem das Turbinenabströmgehäuse 24 angreift.
  • Die erfindungsgemäße Radialturbine 11 kommt vorzugsweise in dem in 1 gezeigten Turbolader 10 zum Einsatz, der einen Radialverdichter 12 umfasst.
  • Die Erfindung betrifft nicht nur die Radialturbine 11 sowie den die Radialturbine 11 umfassenden Turbolader 10, sondern weiterhin das Einsatzstück 26 als solches, mit dem bereits im Feld verbaute Radialturbinen 11 bzw. Turbolader 10 nachgerüstet werden können. Durch Austausch eines bestehenden Einsatzstücks mit dem erfindungsgemäßen Einsatzstück 26 kann demnach eine konventionelle, im Feld verbaute Radialturbine 11 in eine erfindungsgemäße Radialturbine 11 umgerüstet bzw. umgebaut werden.
  • Wie bereits ausgeführt, ist die Wandung 35 des Einsatzstücks 26 in dem Umfangsabschnitt 36 nach radial außen gezogen. Hierdurch wird der strömungsrelevante Radius der radial inneren Wand 35 im Umfangsabschnitt 36 vergrößert. Diese Vergrößerung kann über die gesamte Umfangserstreckung 36 konstant sein, im Unterschied hierzu ist es jedoch auch möglich, dass sich diese Vergrößerung des strömungsrelevanten Radius über den Umfangsbereich 36 ändert.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Vergrößerung des Radius und damit das nach radial außen Ziehen der Wandung 35 ausgehend von den Enden 37, 38 des Umfangsabschnitts 36 in Richtung auf seine Mitte zunächst kontinuierlich zunimmt und dann einen mittleren Bereich des Umfangsabschnitts 36 konstant bleibt.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Turbolader
    11
    Turbine
    12
    Verdichter
    13
    Verdichterrotor
    14
    Welle
    15
    Laufschaufel
    16
    Verdichterabströmgehäuse
    17
    Verdichterzuströmgehäuse
    18
    Einsatzstück
    19
    Turbinenrotor
    20
    Laufschaufel
    21
    Welle
    22
    Lagergehäuse
    23
    Turbinenzuströmgehäuse
    24
    Turbinenabströmgehäuse
    25
    Zuströmkanal
    26
    Einsatzstück
    27
    Verschutzung
    28
    Verschutzung
    29
    Verschutzung
    30
    Flansch
    31
    Flansch
    32
    Durchströmungsrichtung
    33
    Ende
    34
    Ende
    35
    Wandung
    36
    Umfangsabschnitt
    37
    Ende
    38
    Ende
    39
    Anschlussflansch
    40
    Längsmittelachse
    41
    Längsmittelachse

Claims (10)

  1. Radialturbine (11) für einen Turbolader, mit einem Turbinengehäuse und einem Turbinenrotor (19), wobei das Turbinengehäuse ein Turbinenzuströmgehäuse (23), ein Turbinenabströmgehäuse (24) und ein am Turbinenzuströmgehäuse (23) montiertes Einsatzstück (26) aufweist, wobei das Einsatzstück (26) radial außen an Laufschaufeln (20) des Turbinenrotors (19) angrenzt und einen Strömungskanal der Radialturbine im Bereich der Laufschaufeln (20) abschnittsweise begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Strömungskanal begrenzende Wandung (35) des Einsatzstücks (26) an einem definierten Umfangsabschnitt (36) unter abschnittsweiser Vergrößerung eines bei stillstehendem Turbinenrotor nominalen Radialspalts zwischen den Laufschaufeln (20) und dem Einsatzstück (26) nach radial außen gezogen ist.
  2. Radialturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangsabschnitt (36), in dem die Wandung (35) des Einsatzstücks (26) unter abschnittsweiser Vergrößerung des nominalen Radialspalts zwischen den Laufschaufeln (20) und dem Einsatzstück (26) nach radial außen gezogen ist, eine Umfangserstreckung von 120° ± 40° aufweist.
  3. Radialturbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangsabschnitt (36), in dem die Wandung (35) des Einsatzstücks (26) unter abschnittsweiser Vergrößerung des nominalen Radialspalts zwischen den Laufschaufeln (20) und dem Einsatzstück (26) nach radial außen gezogen ist, eine Umfangserstreckung von 120° ± 30°, bevorzugt von 120° ± 20°, besonders bevorzugt von 120° ± 10°, aufweist.
  4. Radialturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenzuströmgehäuse (23) einen Zuströmflansch (30) und einen schneckengehäuseartig bzw. spiralartig in Umfangsrichtung umlaufenden Zuströmkanal (25) aufweist, wobei der Zuströmkanal (25) in Durchströmungsrichtung desselben gesehen ein an den Zuströmflansch (30) angrenzendes, stromaufwärtiges Ende (33) und ein in Durchströmungsrichtung desselben gesehen stromabwärtiges Ende (34) aufweist, und wobei der Umfangsabschnitt (36), in dem die Wandung (35) des Einsatzstücks (26) unter Vergrößerung des nominalen Radialspalts zwischen den Laufschaufeln (20) und dem Einsatzstück (26) nach radial außen gezogen ist, an einem ersten Ende (37) durch das stromaufwärtige Ende (33) des Zuströmkanals (25) begrenzt ist und sich ausgehend von diesem ersten Ende (37) bezogen auf die Durchströmungsrichtung des Zuströmkanals entgegen der Durchströmungsrichtung des Zuströmkanals (25) in Richtung auf ein zweites Ende (38) erstreckt.
  5. Radialturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenzuströmgehäuse (23) einen Zuströmflansch (30) und einen schneckengehäuseartig in Umfangsrichtung umlaufenden Zuströmkanal (25) aufweist, wobei der Zuströmkanal (25) in Durchströmungsrichtung desselben gesehen ein an den Zuströmflansch (30) angrenzendes, stromaufwärtiges Ende (33) und ein in Durchströmungsrichtung desselben gesehen stromabwärtiges Ende (34) aufweist, und wobei der Umfangsabschnitt (36), in dem die Wandung (35) des Einsatzstücks (26) unter Vergrößerung des nominalen Radialspalts zwischen den Laufschaufeln (20) und dem Einsatzstück (26) nach radial außen gezogen ist, an einem ersten Ende (37) durch das stromabwärtige Ende (34) des Zuströmkanals (25) begrenzt ist und sich ausgehend von diesem ersten Ende (37) bezogen auf die Durchströmungsrichtung des Zuströmkanals (25) entgegen der Durchströmungsrichtung des Zuströmkanals (25) in Richtung auf ein zweites Ende (38) erstreckt.
  6. Radialturbine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsmittelachse (40) des Zuströmflanschs (30) in der Projektion senkrecht zu einer Längsmittelachse (41) des Einsatzstücks (26) verläuft.
  7. Turbolader (10) mit einem Verdichter (12) und einer Radialturbine (11), wobei der Verdichter (12) ein Verdichtergehäuse (16, 17) und einen Verdichterrotor (13) und die Radialturbine (11) ein Turbinengehäuse (23, 24) und einen Turbinenrotor (19) umfasst, wobei der Verdichterrotor (13) und der Turbinenrotor (19) über in einem Lagergehäuse (22) gelagerte Wellen (14, 21) gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialturbine (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.
  8. Turbolader nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (12) als Radialverdichter ausgebildet ist.
  9. Einsatzstück (26) eines Turbinenzuströmgehäuses (23) einer Radialturbine, wobei das Einsatzstück (26) radial außen einen Strömungskanal abschnittsweise begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Strömungskanal begrenzende Wandung (35) des Einsatzstücks (26) an einem definiertem Umfangsabschnitt (36) nach radial außen gezogen ist.
  10. Einsatzstück nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangsabschnitt (36), in dem die Wandung (35) des Einsatzstücks (26) nach radial außen gezogen ist, eine Umfangserstreckung von 120° ± 40°, insbesondere von 120° ± 30°, bevorzugt von 120° ± 20°, besonders bevorzugt von 120° ± 10°, aufweist.
DE102015016486.4A 2015-12-17 2015-12-17 Radialturbine, Turbolader und Einsatzstück für ein Turbinengehäuse der Radialturbine Pending DE102015016486A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015016486.4A DE102015016486A1 (de) 2015-12-17 2015-12-17 Radialturbine, Turbolader und Einsatzstück für ein Turbinengehäuse der Radialturbine
CH01123/16A CH711975B1 (de) 2015-12-17 2016-08-30 Radialturbine, Turbolader und Einsatzstück für eine Radialturbine.
JP2016208464A JP6877952B2 (ja) 2015-12-17 2016-10-25 ラジアルタービン、ターボチャージャー及びラジアルタービンのタービンハウジングのためのインサート部品
KR1020160164986A KR20170072791A (ko) 2015-12-17 2016-12-06 래디얼 터빈, 터보차저 및 래디얼 터빈의 터빈 하우징용 삽입 부재
CN201611166127.6A CN106968723B (zh) 2015-12-17 2016-12-16 径向涡轮机、涡轮增压器和径向涡轮机涡轮机壳体的插入件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015016486.4A DE102015016486A1 (de) 2015-12-17 2015-12-17 Radialturbine, Turbolader und Einsatzstück für ein Turbinengehäuse der Radialturbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015016486A1 true DE102015016486A1 (de) 2017-06-22

Family

ID=58993427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015016486.4A Pending DE102015016486A1 (de) 2015-12-17 2015-12-17 Radialturbine, Turbolader und Einsatzstück für ein Turbinengehäuse der Radialturbine

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6877952B2 (de)
KR (1) KR20170072791A (de)
CN (1) CN106968723B (de)
CH (1) CH711975B1 (de)
DE (1) DE102015016486A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017127628A1 (de) * 2017-11-22 2019-05-23 Man Energy Solutions Se Turbine und Turbolader
DE102018105827A1 (de) * 2018-03-14 2019-09-19 Man Energy Solutions Se Verschalung eines Turboladers und Turbolader
DE102018107264A1 (de) * 2018-03-27 2019-10-02 Man Energy Solutions Se Radialverdichter und Turbolader
CN111365085A (zh) * 2020-04-10 2020-07-03 无锡康明斯涡轮增压技术有限公司 涡轮增压器涡壳

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008000849A1 (de) * 2008-03-27 2009-10-01 Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug
DE102010000222A1 (de) * 2009-01-29 2010-08-05 Avl List Gmbh Abgasturbine für einen Abgasturbolader
DE102009007735A1 (de) * 2009-02-05 2010-08-12 Daimler Ag Turbinengehäuse für einen Abgasturbolader eines Antriebsaggregats und Verfahren zum Herstellen eines Turbinengehäuses
DE102010064047A1 (de) * 2010-12-23 2012-06-28 Man Diesel & Turbo Se Strömungsmaschine
US20140000256A1 (en) * 2011-02-09 2014-01-02 Daimler Ag Turbine for an exhaust gas turbocharger and exhaust gas turbocharger having such a turbine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008000849A1 (de) * 2008-03-27 2009-10-01 Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug
DE102010000222A1 (de) * 2009-01-29 2010-08-05 Avl List Gmbh Abgasturbine für einen Abgasturbolader
DE102009007735A1 (de) * 2009-02-05 2010-08-12 Daimler Ag Turbinengehäuse für einen Abgasturbolader eines Antriebsaggregats und Verfahren zum Herstellen eines Turbinengehäuses
DE102010064047A1 (de) * 2010-12-23 2012-06-28 Man Diesel & Turbo Se Strömungsmaschine
US20140000256A1 (en) * 2011-02-09 2014-01-02 Daimler Ag Turbine for an exhaust gas turbocharger and exhaust gas turbocharger having such a turbine

Also Published As

Publication number Publication date
CN106968723A (zh) 2017-07-21
CN106968723B (zh) 2020-01-10
JP6877952B2 (ja) 2021-05-26
JP2017110631A (ja) 2017-06-22
CH711975A2 (de) 2017-06-30
KR20170072791A (ko) 2017-06-27
CH711975B1 (de) 2020-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2024606B1 (de) Ringförmiger strömungskanal für eine in axialrichtung von einem hauptstrom durchströmbare strömungsmaschine
DE102015016486A1 (de) Radialturbine, Turbolader und Einsatzstück für ein Turbinengehäuse der Radialturbine
EP3408503B1 (de) Strömungsmaschine mit beschaufeltem diffusor
EP2993357A2 (de) Radialverdichterstufe
DE102015219556A1 (de) Diffusor für Radialverdichter, Radialverdichter und Turbomaschine mit Radialverdichter
DE102008013542A1 (de) Strömungsarbeitsmaschine mit mehrstromiger Rotoranordnung
DE102014012764A1 (de) Radialverdichterstufe
EP3008292B1 (de) Abgasturbolader mit einem radial-axial-turbinenrad
DE102010046714A1 (de) Dampfturbine mit Entlastungsnut am Rotor
DE1960479B2 (de) Gasturbinen-geblaesetriebwerk
DE102007050916A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Zusammenbau von Gasturbinen-Triebwerken
EP2611992B1 (de) Gehäuseseitige struktur einer turbomaschine
CH714650B1 (de) Radialverdichter.
DE102004050739B4 (de) Turbomaschine, insbesondere Gasturbine
EP3298285B1 (de) Leitschaufel für einen diffusor eines radialverdichters
EP1673519B1 (de) Dichtungsanordnung für eine gasturbine
EP2572108B1 (de) Zentrifugalverdichter
EP3581760B1 (de) Schaufelblatt für eine thermische strömungsmaschine
EP1731711A1 (de) Übergang zwischen Brennkammer und Turbineneinheit, Hitzeschild und Turbinenleitschaufel für eine Gasturbine
EP3865711A1 (de) Ventilator mit abdeckscheibe an der rotorglocke
EP3225783B1 (de) Einlaufbelag für eine äussere luftdichtung einer strömungsmaschine
DE102012207727B4 (de) Radialverdichter
EP1503084B1 (de) Gebläse
EP3572622B1 (de) Turbinenzwischengehäuse mit spezifisch ausgebildeter ringraumkontur
EP3760871A1 (de) Diffusor für eine strömungsmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: MAN ENERGY SOLUTIONS SE, DE

Free format text: FORMER OWNER: MAN DIESEL & TURBO SE, 86153 AUGSBURG, DE

R084 Declaration of willingness to licence
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication