-
Die Erfindung betrifft ein Turbinengehäuse für eine Turbine eines Abgasturboladers gemäß dem Oberbegriff vom Patentanspruch 1.
-
Derartige Turbinengehäuse für Turbinen von Abgasturboladern sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Ein solcher Abgasturbolader kommt beispielsweise bei einer Verbrennungskraftmaschine zum Einsatz, um wenigstens einen beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine mit verdichteter Luft zu versorgen. Hierzu umfasst der Abgasturbolader einen Verdichter zum Verdichten der Luft sowie eine Turbine, mittels der Verdichter antreibbar ist. Die Turbine ist dabei von Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbar, sodass in dem Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden kann.
-
Die Turbine umfasst dabei ein Turbinengehäuse, welches einen Aufnahmebereich für ein Turbinenrad der Turbine aufweist. Das Turbinengehäuse umfasst ferner wenigstens zwei von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbare und sich in Umfangsrichtung des Aufnahmebereichs über dessen Umfang erstreckende Fluten, welche sich beispielsweise in Umfangsrichtung des Aufnahmebereiches über dessen Umfang zumindest im Wesentlichen spiralförmig erstrecken. Daher werden die Fluten auch als Spiralkanäle bezeichnet. Jeweilige Enden beziehungsweise Abschlüsse der Fluten sind in Umfangsrichtung des Aufnahmebereichs durch jeweilige Zungen des Turbinengehäuses gebildet. Beispielsweise sind die jeweiligen Fluten über jeweilige Zuführbereiche mit dem Abgas versorgbar, sodass das Abgas über den jeweiligen Zuführbereich in die jeweilige Flut strömt. Dabei erstrecken sich die Fluten ausgehend von dem jeweiligen Zuführbereich in Umfangsrichtung des Aufnahmebereichs über dessen Umfang und enden über die Zungen des Turbinengehäuses, sodass die jeweiligen Fluten beispielsweise am jeweiligen Zuführbereich beginnen, sich in Umfangsrichtung des Aufnahmebereichs über dessen Umfang erstrecken und über die Zungen enden, sodass die Zungen jeweilige Endbereiche der Fluten bilden.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Turbinengehäuse der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders robuster Betrieb realisierbar ist.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Turbinengehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
-
Um ein Turbinengehäuse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders robuster Betrieb realisierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zungen in Umfangsrichtung des Aufnahmebereichs um einen Winkel zueinander versetzt sind, welcher zwischen 3 und 9 Grad liegt. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es durch Pulsationen des Abgases, insbesondere dessen Strömung, üblicherweise zu Anregungen von Laufradschaufeln des Turbinenrads kommen kann. Aus diesen Anregungen können Schäden resultieren. Dadurch kann es im schlimmsten Fall zum Ausfall des Abgasturboladers kommen.
-
Durch die versetzte Anordnung der Zungen, insbesondere ihrer jeweiligen Spitzen, kann eine besonders vorteilhafte mechanische Festigkeit realisiert werden, sodass insbesondere die Anregung der Laufradschaufeln im Vergleich zu herkömmlichen Turbinengehäusen besonders gering gehalten werden. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit, dass es zu Schäden des Turbinenrads kommt, reduziert werden. Daraus resultiert eine Erhöhung der Lebensdauer des Turbinenrads, sodass der Abgasturbolader besonders robust betrieben werden kann. Die versetzte Anordnung der Zungen, insbesondere ihrer Spitzen, wird auch als Zungenversatz bezeichnet. Dabei wurde weiter gefunden, dass sich durch diesen Zungenversatz ein besonders effizienter und somit wirkungsgradgünstiger Betrieb der Turbine realisieren lässt.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. 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.
-
Die Zeichnung zeigt in:
-
1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines Turbinengehäuses für eine Turbine eines Abgasturboladers, mit einem Aufnahmebereich für ein Turbinenrad, und mit wenigstens zwei von Abgas durchströmbaren und sich in Umfangsrichtung des Aufnahmebereichs über dessen Umfang erstreckenden Fluten, deren jeweilige Enden in Umfangsrichtung des Aufnahmebereiches durch jeweilige Zungen des Turbinengehäuses gebildet sind, wobei die Zungen in Umfangsrichtung des Aufnahmebereichs um einen Winkel zueinander versetzt sind, welcher zwischen 3 und 9 Grad liegt;
-
2 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht des Turbinengehäuses;
-
3 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht des Turbinengehäuses; und
-
4 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht des Turbinengehäuses.
-
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Turbinengehäuse für eine Turbine eines Abgasturboladers. Der Abgasturbolader kommt beispielsweise bei einer Verbrennungskraftmaschine zum Einsatz, mittels welcher ein Kraftfahrzeug wie beispielsweise ein Kraftwagen antreibbar ist. Beispielsweise ist die Verbrennungskraftmaschine als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und umfasst wenigstens einen Brennraum, welcher als Zylinder ausgebildet ist. Dem Zylinder werden Luft und Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, zugeführt, sodass im Zylinder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch entsteht. Dieses Kraftstoff-Luft-Gemisch wird verbrannt, woraus Abgas der Verbrennungskraftmaschine resultiert. Das Abgas kann aus dem Zylinder aus- und in einen Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine einströmen, sodass das Abgas mittels des Abgastrakts von dem Zylinder abgeführt wird. Die Turbine des Abgasturboladers ist in dem Abgastrakt angeordnet und dadurch von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbar.
-
Dabei weist das Turbinengehäuse 10 einen in 1 ausschnittsweise erkennbaren Aufnahmebereich 12 auf, in welchem ein in den Figuren nicht gezeigtes Turbinenrad der Turbine zumindest teilweise aufnehmbar beziehungsweise aufgenommen ist. Das Turbinenrad ist um eine Drehachse relativ zu dem Turbinengehäuse 10 drehbar. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, kann das Abgas das Turbinengehäuse 10 durchströmen und wird mittels des Turbinengehäuses 10 in den Aufnahmebereich 12 und somit zu dem Turbinenrad geführt, sodass das Abgas das Turbinenrad anströmen und in der Folge antreiben kann. Die Turbine ist beispielsweise als Radialturbine ausgebildet. Der Abgasturbolader umfasst ferner einen Verdichter, mittels welchem die dem Zylinder zuzuführende Luft verdichtet wird. Dabei ist der Verdichter von der Turbine antreibbar, sodass die im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden kann.
-
Aus 1 und 2 ist erkennbar, dass das Turbinengehäuse 10 zwei von Abgas durchströmbare Fluten 14 und 16 aufweist, welche sich in Umfangsrichtung des Aufnahmebereichs 12 über dessen Umfang zumindest im Wesentlichen spiralförmig erstrecken. Somit sind die Fluten 14 und 16 als sogenannte Spiralkanäle ausgebildet, über welche das die Spiralkanäle durchströmende Abgas in den Aufnahmebereich 12 und somit zu dem Turbinenrad geführt wird. Aus 1 und 2 ist besonders gut erkennbar, dass die Fluten 14 und 16 über jeweilige Zuführbereiche 18 mit dem Abgas versorgbar sind, sodass das die jeweiligen Zuführbereiche 18 durchströmende Abgas über die Zuführbereiche 18 den jeweiligen Fluten 14 und 16 zugeführt wird. Somit münden die insbesondere fluidisch getrennten Zuführbereiche 18 in die Spiralkanäle (Fluten 14 und 16). Die Fluten 14 und 16 sind durch eine in axialer Richtung der Turbine zwischen den Fluten 14 und 16 angeordnete Trennwand 20 des Turbinengehäuses 10 in axialer Richtung voneinander getrennt. Die axiale Richtung der Turbine fällt mit der axialen Richtung des Turbinenrads und des Turbinengehäuses 10 zusammen. Die Trennwand 20 ist auch in axialer Richtung zwischen den Zuführbereichen 18 angeordnet, sodass auch die Zuführbereiche 18 mittels der Trennwand 20, insbesondere in axialer Richtung, voneinander getrennt sind.
-
In radialer Richtung zum Aufnahmebereich 12 beziehungsweise Turbinenrad hin münden die Fluten 14 und 16 beispielsweise in eine den Fluten 14 und 16 gemeinsame Düse, welche sich in radialer Richtung der Turbine nach innen hin an die Fluten 14 und 16 anschließt. Die radiale Richtung der Turbine fällt mit der radialen Richtung des Turbinenrads und des Turbinengehäuses 10 zusammen. Das die Fluten 14 und 16 durchströmende Abgas kann somit aus den Fluten 14 und 16 aus- und in die Düse einströmen, wobei das Abgas von der Düse in den Aufnahmebereich 12 strömen kann. Somit werden die Fluten 14 und 16 mittels der Düse zusammengeführt.
-
Des Weiteren ist aus 1 bis 3 erkennbar, dass jeweilige Enden 22 und 24 der Fluten 14 und 16 durch jeweilige Zungen 26 und 28 des Turbinengehäuses 10 gebildet sind. Mit anderen Worten erstrecken sich die jeweiligen Fluten 14 und 16 ausgehend von dem jeweiligen Zuführbereich 18 in Umfangsrichtung des Aufnahmebereichs 12 über dessen Umfang und enden über die Zungen 26 und 28, sodass durch die Zungen 26 und 28 jeweilige, zungenförmige Endbereiche der Fluten 14 und 16 gebildet sind. Mit anderen Worten beginnen die Fluten 14 und 16 beispielsweise an dem jeweiligen Zuführbereich 18 und enden über die Zungen 26 und 28, insbesondere an jeweiligen Spitzen 30 und 32 der Zungen 26 und 28. Insbesondere sind die zuvor genannten, jeweiligen Endbereiche der Fluten 14 und 16 in radialer Richtung nach außen hin durch die Zungen 26 und 28 begrenzt, sodass beispielsweise die jeweiligen Fluten 14 und 16 in radialer Richtung nach außen von den jeweiligen Zuführbereichen 18 durch die jeweiligen Zungen 26 und 28 getrennt sind.
-
Um nun einen besonders robusten sowie gleichzeitig wirkungsgradgünstigen Betrieb der Turbinen und zumindest des Abgasturboladers insgesamt zu realisieren, sind – wie aus 4 erkennbar ist – die Zungen 26 und 28 in Umfangsrichtung des Aufnahmebereichs 12 um einen Winkel α zueinander versetzt, wobei der Winkel α zwischen drei Grad (3°) und neun Grad (9°) liegt. Mit anderen Worten gilt:
9° ≥ α ≥ 3°.
-
Durch diese versetzte Anordnung der Zungen 26 und 28 kann eine vorteilhafte mechanische Festigkeit realisiert werden, sodass übermäßige Anregungen von Laufradschaufeln des Turbinenrads vermieden werden können. Dadurch kann beispielsweise die Wahrscheinlichkeit, dass es zu Schäden des Turbinenrads kommt, besonders gering gehalten werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Turbinengehäuse
- 12
- Aufnahmebereich
- 14
- Flut
- 16
- Flut
- 18
- Zuführbereich
- 20
- Trennwand
- 22
- Ende
- 24
- Ende
- 26
- Zunge
- 28
- Zunge
- 30
- Spitze
- 32
- Spitze
- α
- Winkel
