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Die Erfindung betrifft einen verstellbaren Leitapparat für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Abgasführungsabschnitt für einen Abgasturbolader gemäß Anspruch 11 sowie einen Abgasturbolader gemäß Anspruch 12.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2008 000 776 A1 offenbart einen verstellbaren Leitapparat für eine Turbine eines Abgasturboladers. Mit Hilfe des verstellbaren Leitapparates ist eine Anströmung eines Turbinenrades des Abgasturboladers von aus einer Brennkraftmaschine austretenden Abgasen konditionierbar. Der Leitapparat weist hierzu eine Anzahl verstellbarer Leitschaufeln auf, welche in einem Düsenkanal im Abgasführungsabschnitt, stromauf einer Radkammer im Abgasführungsabschnitt, in welcher das Turbinenrad drehbar aufgenommen ist, positioniert sind. Der Leitapparat weist einen Lagerring mit einer Mehrzahl von Leitschaufeln auf, wobei die Leitschaufeln am Lagerring mit Hilfe von Leitschaufelwellen drehbar gelagert sind. Dem Lagerring gegenüberliegend ist ein Deckring ausgebildet, an welchen die Leitschaufeln angrenzend positioniert sind. Zur Verringerung von Spaltverlusten, welche eine Reduzierung eines Turboladerwirkungsgrades zur Folge haben, sind der Lagerring und der Deckring zueinander axial und/oder radial verlagerbar.
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Die Bauteile des verstellbaren Leitapparates sind bei einer insbesondere im Betrieb einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug aufgrund der immer wieder wechselnden thermischen Beaufschlagung des Abgasführungsabschnitts durch immer wieder wechselnde Lastzustände der Brennkraftmaschine wechselnden Temperaturen unterworfen, welche zu Ausdehnungsänderungen führen. Somit kann es im Betrieb zu einem Verklemmen der Leitschaufeln kommen, so dass ein Ausfall des Abgasturboladers möglich ist.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde einen verstellbaren Leitapparat bereitzustellen, welcher sich durch ein hohes Maß an Betriebssicherheit auszeichnet, die mit Hilfe einfacher Maßnahmen herbeizuführen ist. Des Weiteren ist es eine Aufgabe der Erfindung einen Abgasführungsabschnitt bereitzustellen, welcher eine ebenfalls erhöhte Betriebssicherheit aufweist, sowie einen Abgasturbolader mit einem deutlich verbesserten Wirkungsgrad auszubilden.
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Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines verstellbaren Leitapparates für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie mit einem Abgasführungsabschnitt für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und mit einem Abgasturbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßer verstellbarer Leitapparat für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers, umfasst einen Deckring, einen Lagerring sowie eine Mehrzahl von Leitschaufeln, wobei die Leitschaufeln am Lagerring mit Hilfe von Leitschaufelwellen drehbar gelagert zwischen dem Lagerring und dem Deckring positioniert sind. Zur Herbeiführung der Drehbewegung der Leitschaufeln ist eine Stellvorrichtung ausgebildet. Der Deckring und/oder der Lagerring sind relativ zueinander verlagerbar, wobei ein zwischen einer ersten Deckringfläche des Deckrings und einer ersten Lagerringfläche des Lagerrings ausgebildeter Abstand veränderbar ist. Die Verlagerung des Deckrings und/oder des Lagerrings relativ zueinander ist in Abhängigkeit einer Schaufelbewegung der Leitschaufeln herbeiführbar.
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Der Vorteil ist eine simultane Bewegung des Deckrings und/oder Lagerrings mit der Bewegung der Leitschaufeln. Durch eine Veränderung der Leitschaufelposition ist ein zwischen dem Deckring und dem Lagerring ausgebildeter Durchströmkanal in seinem Strömungsquerschnitt veränderbar. Das bedeutet, dass ein diesen Durchströmkanal durchströmendes Fluid, insbesondere ein Abgas einer Brennkraftmaschine, hinsichtlich seines thermodynamischen Zustandes geändert auf ein Turbinenrad, welches vom Leitapparat umfasst angeordnet ist, strömt. Somit kann mithilfe des Leitapparates auch eine geringe Abgasmenge eine zum Betrieb des Abgasturboladers ausreichende Drehzahl des Turbinenrades erwirken. Die Veränderung des Strömungsquerschnitts erfolgt im Allgemeinen stufenlos durch eine rotatorische Bewegung der Leitschaufeln. Sofern nun die Bewegung des Deckrings in Abhängigkeit der Leitschaufelbewegung erfolgt, bedeutet dies, dass ein zur Bewegung der Leitschaufeln notwendiger Bewegungsspalt, im Weiteren als Spalt bezeichnet, ausgebildet wird. Somit ist die Möglichkeit einer Verklemmung der Leitschaufeln reduziert und damit die Betriebssicherheit herbeigeführt.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass der Spalt zwischen den Leitschaufeln und dem Deckring und/oder dem Lagerring in Abhängigkeit der Leitschaufelposition ausgebildet ist. Mit anderen Worten bedeutet das, dass ein maximal großer Spalt bei maximal geöffnetem Durchströmkanal und ein minimaler Spalt, welcher gegen Null geht, bei minimal geöffnetem Durchströmkanal erzielbar ist. Somit ist auf einfache Weise die Bewegbarkeit der Leitschaufeln in Abhängigkeit von einer den Leitapparat durchströmenden Abgasmenge realisiert.
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Bei einem maximal geöffneten Durchströmkanal, welcher üblicherweise im Volllastbetrieb der mit dem den verstellbaren Leitapparat aufweisenden Abgasturbolader verbundenen Brennkraftmaschine eingestellt ist, ist eine Gefahr des Verklemmens aufgrund der im Gegensatz zu niedrigeren Lastbereichen hohen Abgastemperaturen und den damit verbundenen Ausdehnungen des Deckrings, Lagerrings und der Leitschaufeln besonders hoch. Daher ist es in diesem Betriebsbereich erforderlich, dass ein maximal großer Spalt vorliegt.
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Bei einem minimal geöffneten Durchströmkanal, insbesondere bei einem nahezu vollständig geschlossenen Durchströmkanal, ist es notwendig den Spalt so klein wie möglich auszubilden, idealerweise den Spalt zu schließen. Damit ergibt sich die Möglichkeit einen bestmöglichen Wirkungsgrad des Abgasturboladers auch bei niedrigen Lasten zu erzielen.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen verstellbaren Leitapparates ist der Abstand zwischen einem maximalen Abstand und einem minimalen Abstand stufenlos veränderbar.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Verlagerung des Deckrings und/oder des Lagerrings relativ zueinander mechanisch initiierbar. Insbesondere eine durch des Abgas herbeigeführte Temperaturerhöhung der vom Abgas durchtrömten Bauteile, sowie deren Leitfähigkeit eines Wärmetransports an benachbarte Bauteile, könnte elektronische und/oder elektrische Komponenten in ihrer Betriebssicherheit beeinflussen, da diese Komponenten gegenüber hohen und häufig wechselnden Temperaturen störanfällig sind. Somit ist es vorteilhaft die Verlagerung mechanisch herbeizuführen.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine der Leitschaufeln zur Herbeiführung der Verlagerung ausgebildet ist. Dadurch ist eine simultane Verlagerung des Deckrings mit der Bewegung der Leitschaufeln gesichert.
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Sofern die Verlagerung mittels einer bajonettartig ausgebildeten Verbindung zwischen zumindest dem Deckring und einer Leitschaufel herbeiführbar ist, ist eine einfache mechanische Verbindung zwischen dem Deckring und der Leitschaufel, welche zur Herbeiführung der Verlagerung ausgebildet ist, realisiert.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist die Leitschaufel zur Herbeiführung der bajonettartigen Verbindung eine Leitschaufelwelle auf, welche sich entlang einer Wellenachse der Leitschaufelwelle über eine zweite Deckringfläche, welche von der ersten Deckringfläche abgewandt ausgebildet ist, hinaus durch eine Deckringöffnung erstreckt, und an ihrem vom Lagerring abgewandt ausgebildeten Ende ein Eingriffelement zur Herstellung eines Formschlusses mit dem Deckring aufweist. Der Vorteil ist, dass die zur Herbeiführung der Verbindung ausgebildete Leitschaufel gleichzeitig als Abstandshalter zur Sicherung des Abstandes zwischen dem Deckring und dem Lagerring genutzt werden kann. Somit entfallen üblicherweise ausgebildete Abstandselemente, welche zwischen dem Deckring und dem Lagerring angeordnet sind.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen verstellbaren Leitapparates ist an der zweiten Deckringfläche eine sich über eine Länge erstreckende Ausnehmung ausgebildet, in die das Eingriffelement anordenbar ist. Damit kann die Verlagerung bzw. die Abstandsänderung begrenzt werden. Die Verlagerung ist nur möglich, sofern sich das Eingriffelement in der Ausnehmung befindet. Je nach Länge der Ausnehmung kann dann die Verlagerung über einen größeren oder kleineren Betriebsbereich herbeigeführt werden.
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Sofern insbesondere die Ausnehmung entlang ihrer Länge eine veränderbare Tiefe aufweist, kann der Spalt, welcher abhängig von der Tiefe herstellbar ist, über einen größeren oder kleineren Betriebsbereich in seiner Größe verändert werden.
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Eine einfache stufenlose Verlagerung ist realisiert, sofern die Ausnehmung rampenartig ausgebildet ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen verstellbaren Leitapparates weist die Leitschaufel an ihrer der ersten Deckringfläche zugewandt ausgebildeten Leitschaufelfläche ein Dichtelement zur Abdichtung der Deckringöffnung auf. Somit ist eine weitere Steigerung des Wirkungsgrades des Abgasturboladers möglich.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Abgasführungsabschnitt für einen Abgasturbolader, welcher ein in einer Radkammer des Abgasführungsabschnitts drehbar aufgenommenes Turbinenrad, aufweist. Der Abgasführungsabschnitt umfasst den verstellbaren Leitapparat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Leitschaufeln des verstellbaren Leitapparats in einem Düsenkanal des Abgasführungsabschnitts stromauf der Radkammer positioniert sind. Aufgrund der Möglichkeit der Verlagerung des Deckrings und/oder des Lagerrings kann sich der Deckring und/oder der Lagerring den im Betrieb auftretenden Temperaturen angepasst ausdehnen, so dass ein Verklemmen der Leitschaufeln vermieden und die Betriebssicherheit herbeigeführt ist.
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Insbesondere zeichnet sich ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader mit einem erfindungsgemäßen Abgasführungsabschnitt durch eine ausgeprägte Betriebssicherheit und einen verbesserten Wirkungsgrad aus, wodurch ein Versagen des Abgasturboladers weitestgehend reduziert ist. Dies wiederum führt zu einer insbesondere in Verbindung mit einer in Fahrzeugen vorgesehenen Brennkraftmaschine Reduzierung von Abgasemissionen, da ein verbessertes Betriebsverhalten des Abgasturboladers ausgebildet ist und somit eine optimierte Abstimmung zwischen dem Abgasturbolader und der Brennkraftmaschine herbeiführbar ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es zeigen:
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1 in einer perspektivischen Ansicht einen erfindungsgemäßen verstellbaren Leitapparat in einem ersten Betriebszustand,
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2 in einer perspektivischen Ansicht den verstellbaren Leitapparat gem. 1 ohne Deckring,
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3 in einer Draufsicht einen Ausschnitt des verstellbaren Leitapparates gem. 1,
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4 in einer perspektivischen Ansicht den verstellbaren Leitapparat in einem zweiten Betriebszustand,
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5 in einer perspektivischen Ansicht den verstellbaren Leitapparat gem. 4 ohne Deckring,
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6 in einer Draufsicht einen Ausschnitt des verstellbaren Leitapparates gem. 4,
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7 in einer ersten perspektivischen Ansicht eine Steuerleitschaufel und eine Leitschaufel des erfindungsgemäßen verstellbaren Leitapparates,
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8 in einer zweiten perspektivischen Ansicht die Steuerleitschaufel und die Leitschaufel gem. 7,
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9 in einer Draufsicht die Steuerleitschaufel und die Leitschaufel gem. 7,
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10 in einer Ansicht von unten die Steuerleitschaufel und die Leitschaufel gem. 7,
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11 in einem Ausschnitt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Leitapparates im ersten Betriebszustand,
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12 in einem Ausschnitt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Leitapparates im zweiten Betriebszustand,
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13 in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Leitapparates im ersten Betriebszustand,
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14 in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Leitapparates in einem weiteren Betriebszustand,
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15 in einem Längsschnitt durch eine erste Schnittebene einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Leitapparates im ersten Betriebszustand,
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16 in einem Längsschnitt durch eine zweite Schnittebene einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Leitapparates im ersten Betriebszustand,
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17 in einem Längsschnitt durch die zweite Schnittebene einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Leitapparates im zweiten Betriebszustand,
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18 in einer Detailansicht den Leitapparat gem. 15,
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19 in einer Detailansicht den Leitapparat gem. 16, und
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20 in einer Detailansicht den Leitapparat gem. 17.
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Ein erfindungsgemäßer verstellbarer Leitapparat 1 ist gem. 1 aufgebaut. Der erfindungsgemäße verstellbare Leitapparat 1 ist in einem nicht näher dargestellten durchströmbaren Abgasführungsabschnitt eines nicht näher dargestellten Abgasturboladers aufgenommen. Der Abgasturbolader ist in einem nicht näher dargestellten Abgastrakt einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine, bei der es sich um einen Ottomotor oder einen Dieselmotor handelt, platziert. Der Abgasturbolader weist weiterhin einen nicht näher dargestellten durchströmbaren Luftführungsabschnitt und einen nicht näher dargestellten Lagerabschnitt auf, welcher in einem nicht näher dargestellten Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
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Der Abgasturbolader umfasst ein nicht näher dargestelltes Laufzeug, mit einem nicht näher dargestellten Verdichterrad zum Ansaugen und Verdichten von Verbrennungsluft, einem nicht näher dargestellten Turbinenrad zur Expansion von Abgas. Das Verdichterrad ist mit dem Turbinenrad drehfest mittels einer nicht näher dargestellten Welle verbunden. Die Welle ist im Lagerabschnitt drehbar gelagert.
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Zur Einströmung des Abgases in den Abgasführungsabschnitt ist ein nicht näher dargestellter Eintrittskanal im Abgasführungsabschnitt ausgebildet. Der Eintrittskanal dient einer Konditionierung des Abgases, welches im Betrieb der Brennkraftmaschine das Turbinenrad in eine rotierende Bewegung versetzt. Mit Hilfe der Welle wird das Verdichterrad ebenfalls in Rotation versetzt, so dass es Verbrennungsluft ansaugt und verdichtet.
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Stromab des Eintrittskanals und stromauf einer nicht näher dargestellten Radkammer, in welcher das Turbinenrad drehbar aufgenommen ist, ist der verstellbare Leitapparat 1 im Abgasführungsabschnitt positioniert.
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Seine Aufgabe ist es sowohl bei niedrigen Lasten und niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine als auch bei hohen Lasten und hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine einen größtmöglichen Abgasturboladerwirkungsgrad des Abgasturboladers zu erzielen.
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Der verstellbare Leitapparat 1, im Weiteren als Leitapparat bezeichnet, ist das Turbinenrad ringförmig umfassbar ausgebildet und weist einen Lagerring 2 zur Aufnahme von Leitschaufeln 3 auf, welche zur Strömungskonditionierung vorgesehen sind. Die Leitschaufeln 3 sind am Lagerring 2 drehbar gelagert.
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Der Lagerring 2 ist im Abgasführungsabschnitt so positioniert, dass die Leitschaufeln 3 im Düsenkanal angeordnet sind. Dem Lagerring 2 gegenüberliegend positioniert ist ein Deckring 4, welcher zur Betriebssicherheit und zur vereinfachten Montage des Leitapparates 1 ausgebildet ist.
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Der Vorteil des Deckringes 4 gegenüber einem verstellbaren Leitapparat 1 ohne Deckring ist, dass der Deckring 4 aus dem gleichen Material mit den gleichen Ausdehnungskoeffizienten ausbildbar ist wie der Lagerring 2. Dies bedeutet, dass bei im Betrieb des Abgasturboladers auftretenden Temperaturschwankungen die gleichen Ausdehnungen zu erwarten sind, so dass die zwischen dem Lagerring 2 und dem Deckring 4 aufgenommenen Leitschaufeln 3 ohne Verklemmen bewegbar sind.
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Zur drehbaren Lagerung der Leitschaufeln 3 am Lagerring 2 ist je Leitschaufel 3 eine Leitschaufelwelle 5 vorgesehen, welche mit der Leitschaufel 3 drehfest verbunden ist und welche am Lagerring 2 drehbar gelagert aufgenommen ist.
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Zur Verdrehung der Leitschaufelwelle 5 und somit der Leitschaufel 3 weist die Leitschaufelwelle 5 an ihrem von der Leitschaufel 3 abgewandt angeordneten Ende einen nicht näher dargestellten Verstellhebel auf, welcher mit der Leitschaufelwelle 5 ebenfalls drehfest verbunden ist.
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Die Drehbewegung der Leitschaufeln 3 wird mit Hilfe einer Stellvorrichtung 22 herbeigeführt, welche in 15 dargestellt ist. Der Lagerring 2 ist zur vereinfachten Montage des Leitapparates 1 an einem Stützring 6 des Leitapparates 1 aufgenommen, wobei dieser zwischen den Abgasführungsabschnitt und den Lagerabschnitt geklemmt werden kann. Ebenso sind andere Aufnahmeweisen des Leitapparates 1 im Abgasführungsabschnitt denkbar.
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Im Lagerring 2 sind den Lagerring 2 vollständig durchdringende Lageröffnungen 7 zur Lagerung der Leitschaufelwellen 5 ausgebildet. Die Leitschaufeln 3 sind einseitig gelagert, d. h. sie sind ausschließlich im Lagerring 2 verdrehbar aufgenommen. Somit erstreckt sich die Leitschaufelwelle 5 über eine erste Seitenfläche 8 der Leitschaufel 3 hebelformartig hinaus, wobei die erste Seitenfläche 8 einer ersten Lagerringfläche 10 des Lagerrings 2 gegenüberliegend angeordnet ist. Eine zweite Seitenfläche 9 der Leitschaufel 3 ist einer ersten Deckringfläche 11 des Deckrings 4 gegenüberliegend positioniert.
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Zwischen der ersten Lagerringfläche 10 und der ersten Deckringsfläche 11 ist ein Abstand 12 ausgebildet, welcher veränderbar ist. Mit anderen Worten, sind der Deckring 4 und der Lagerring 2 zueinander verlagerbar, d. h. relativ zueinander positionierbar, somit nicht unbewegbar im Abgasführungsabschnitt aufgenommen. Die Verlagerung des Deckrings 4 relativ zum Lagerring 2 ist in Abhängigkeit einer Schaufelbewegung der Leitschaufeln 3 herbeizuführen.
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Zur Herbeiführung der Verlagerung des Deckrings 4 ist eine Lagevorrichtung 13 ausgebildet, mit deren Hilfe, mechanisch die Verlagerung herbeigeführt werden kann.
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Die Lagevorrichtung 13 umfasst ein Eingriffelement 14 an zumindest einer der Leitschaufeln 3 und eine Ausnehmung 15, welche am Deckring 4 zum Eingriff des Eingriffelements 14 ausgebildet ist.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen drei Leitschaufeln 3 jeweils ein Eingriffelement 14 auf, wobei diese Leitschaufeln 3 im Weiteren als Steuerleitschaufel bezeichnet sind. Idealerweise sind die drei Steuerleitschaufeln 16 beabstandet voneinander angeordnet, wobei zwischen Wellenachsen 17 der Leitschaufelwellen 5 der Steuerleitschaufeln 16 ein virtuelles Dreieck aufspannbar ist.
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Die Lagevorrichtung 13 umfasst eine bajonettartig ausgebildete Verbindung zwischen dem Deckring 4 und der Steuerleitschaufel 16. Zur Herbeiführung der bajonettartigen Verbindung weist die Steuerleitschaufel 16 das an ihrer zweiten Seitenfläche 9 unbewegbar, mit anderen Worten drehfest aufgenommene Eingriffelement 14 auf. Aufgrund der drehfesten Aufnahme des Eingriffelements 14 wird bei einer Schaufelverstellung der Leitschaufeln 3 auch das Eingriffelement 14 bewegt.
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Die Schaufelverstellung der Leitschaufeln 3 erfolgt mithilfe der Stellvorrichtung 22, s. 15. Die Stellvorrichtung 22 umfasst einen Drehring 23, welcher Öffnungen 24 aufweist, in denen die von der Leitschaufel 3 abgewandt ausgebildeten Enden 25 der Leitschaufelwellen 5 aufgenommen sind. Wird dieser Drehring 23, welcher üblicherweise koaxial mit dem Lagerring 2 und dem Deckring 4 angeordnet ist, bewegt, mit anderen Worten entlang einer nicht näher dargestellten Längsachse des Leitapparates 1 verdreht, ergibt sich eine Rotations- bzw. Schwenkbewegung der Leitschaufeln 3.
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In dem in 15 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Deckring 4 in Form eines Konturrings ausgebildet.
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Das Eingriffelement 14 ist hakenartig ausgestaltet, s. insbesondere 7 bis 10, in welchen die Steuerleitschaufel 16 und die Leitschaufel 3 gegenübergestellt sind. An der zweiten Seitenfläche 9 ist ein in virtueller Verlängerung der Leitschaufelwelle 5 ausgebildeter Elementarm 18 unbewegbar aufgenommen. An einem von der zweiten Seitenfläche 9 abgewandt ausgebildeten Armende 19 des Elementarms 18 ist ein Eingriffszapfen 20 ausgestaltet. Der Eingriffzapfen 20 ist an seiner der zweiten Seitenfläche 9 zugewandt ausgebildeten Unterseite 21 konvex ausgestaltet. Die Ausnehmung 15 der Lagevorrichtung 13 ist an einer zweiten Deckringfläche 26 des Deckrings 4 ausgebildet, dem Eingriffzapfen 20 zugewandt. Zur Positionierung des Eingriffelements 14 bzw. des Eingriffzapfens 20 an der zweiten Deckringfläche 26, weist der Deckring 4 eine Deckringöffnung 27 auf, welche den Deckring 4 vollständig über seine Wandstärke 28 durchdringend ausgebildet ist.
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In einer Montage des Leitapparates 1 wird das Eingriffelement 14 durch die Deckringöffnung 27 gesteckt, so dass die Unterseite 21 der zweiten Deckringfläche 26 gegenüberliegend positioniert ist.
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Da das Eingriffelement 14 zur vereinfachten Montage durch den Deckring 4 gesteckt wird, weist die Deckringöffnung 27 einen ersten Querschnitt 29 auf, welcher einem zweiten Querschnitt 30 des Eingriffelements 14 im Bereich des Eingriffzapfen 20 entspricht, wobei der erste Querschnitt 29 einen nicht näher dargestellten Bewegungsspalt aufweist, so dass der erste Querschnitt 29 um diesen Bewegungsspalt größer ist als der zweite Querschnitt 30.
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Da allerdings die Deckringöffnung 27 im Betrieb des Leitapparates 1 einen nicht vom Eingriffelement 14 abgedeckten Bereich aufweist, welcher durchströmbar ist, ist an der Steuerleitschaufel 16 ein Dichtelement 31 an der zweiten Seitenfläche 9 ausgebildet, welches teller- bzw. scheibenartig geformt ist.
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Im Betrieb des Leitapparates 1 sind die Leitschaufeln 3 und die Steuerleitschaufeln 16 zwischen einer ersten Extremposition, welche in einem ersten Betriebszustand eingestellt ist, und einer zweiten Extremposition, welche in einem zweiten Betriebszustand eingestellt ist, variabel verstellbar.
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In den 1 bis 3 ist der Leitapparat 1 im ersten Betriebszustand dargestellt, wobei dieser Betriebszustand ein geschlossener Zustand des Leitapparates 1 ist. Das heißt, ein zwischen dem Lagerring 2 und dem Deckring 4 ausgebildeter Durchströmkanal 32 ist geschlossen.
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In den 4 bis 6 ist der Leitapparat 1 im zweiten Betriebszustand dargestellt, wobei dieser Betriebszustand ein vollständig geöffneter Zustand des Leitapparates 1 ist. Das heißt, ein zwischen dem Lagerring 2 und dem Deckring 4 ausgebildeter Durchströmkanal 32 ist maximal geöffnet.
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In den 11 und 12 ist der Leitapparat 1 in einem Ausschnitt in einer Seitenansicht dargestellt, wobei 11 den Leitapparat 1 im ersten Betriebszustand zeigt, wohingegen er in 12 im zweiten Betriebszustand dargestellt ist. Der Vorteil der Lagevorrichtung 13 ist, dass ein nahezu vollständig geschlossener Durchströmkanal 32 realisierbar ist.
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Wie in 12 dargestellt ist zwischen dem Deckring 4 und der zweiten Seitenfläche 9 ein Spalt 33 ausgebildet. Eine Spaltbreite des Spaltes 33 entspricht einer maximalen Tiefe der Ausnehmung 15.
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Die 13 und 14 zeigen in einer perspektivischen Ansicht die Lagevorrichtung 13 im Leitapparat 1. Die Ausnehmung 15 weist über ihre Länge 34 eine veränderbare Tiefe auf. Die Ausnehmung 15 ist rampenartig ausgebildet, so dass eine stufenlose Einstellung des Spaltes 33 möglich ist.
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Die Ausnehmung 15 ist bogenförmig ausgeführt. Der Vorteil ist, dass zur Bewegung des Deckrings 4 die rotatorische Schaufelbewegung auf einfache Weise mit Hilfe des Eingriffelements 14 genutzt werden kann.
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In den 15 bis 20 sind zusätzlich Schnittansichten des erfindungsgemäßen Leitapparates 1 in den beiden Extrempositionen dargestellt.
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Mit dem erfindungsgemäßen Leitapparat 1 kann auf einfache und schere Weise eine Verlagerung des Deckrings 4 herbeigeführt werden. Der Spalt 33 ist im ersten Betriebszustand vollständig geschlossen. Somit ist ein vollständig geschlossener Durchströmkanal 32 ausgebildet. Sobald eine Verstellung der Leitschaufeln 3 und der Steuerleitschaufeln 16 mittels der Stellvorrichtung 22 in einen anderen Betriebszustand initiiert wird, löst dies eine Rotationsbewegung der Leitschaufeln 3 und der Steuerleitschaufeln 16 aus. Das Eingriffelement 14 übt die gleiche Rotationsbewegung aus, wobei der Eingriffzapfen 20 in der Ausnehmung 15 seine Position ändert.
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Aufgrund der sich rampenartig ausgebildeten Tiefe der Ausnehmung 15 und des Eingriffelements 14 wird der Deckring 4 entsprechend der Position des Eingriffzapfens 20 in seiner Relativlage zum Lagerring 2 verlagert. Sofern der Eingriffzapfen 20 einen tiefsten Punkt der Ausnehmung 15 erreicht hat, ist der Spalt 33 maximal ausgebildet, wobei der Abstand 12 am größten ist.
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Durch die Positionsänderung des Eingriffelements 14 in der Ausnehmung 15 erfolgt eine Zwangsbewegung des Deckrings 4.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008000776 A1 [0002]
