DE102016013346A1 - Turbinengehäuse für eine Turbine eines Abgasturboladers - Google Patents

Turbinengehäuse für eine Turbine eines Abgasturboladers Download PDF

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    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
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    • 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
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Turbinengehäuse (12) für eine Turbine (12) eines Abgasturboladers, mit einem Aufnahmebereich (14), in welchem ein einen Radeintritt (21) aufweisendes Turbinenrad (16) um eine Drehachse (18) relativ zu dem Turbinengehäuse (12) drehbar aufnehmbar ist, und mit wenigstens einem von Abgas durchströmbaren Spiralkanal (22), dessen Ende (24) durch eine Zungenendkante (26) einer Gehäusezunge (25) des Turbinengehäuses (12) gebildet ist, die Zungenendkante (26) zumindest einen Längenbereich (28) aufweist, welcher mit der abgewickelten Umfangsrichtung (20) des Radeintritts (21) einen Winkel (α) einschließt, dessen Betrag in einem Bereich von einschließlich 5 Grad bis einschließlich 85 Grad liegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Turbinengehäuse für eine Turbine eines Abgasturboladers gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 beziehungsweise 6.
  • Ein solches Turbinengehäuse für eine Turbine eines Abgasturboladers ist beispielsweise bereits der DE 10 2007 048 666 A1 als bekannt zu entnehmen. Das Turbinengehäuse weist einen Aufnahmebereich auf, in welchem ein einen Radeintritt aufweisendes Turbinenrad der Turbine um eine Drehachse relativ zu dem Turbinengehäuse drehbar aufnehmbar beziehungsweise aufgenommen ist. Außerdem weist das Turbinengehäuse wenigstens einen von Abgas durchströmbaren Spiralkanal auf, dessen Ende durch eine Zungenendkante einer Gehäusezunge des Turbinengehäuses gebildet ist. Mit anderen Worten endet der Spiralkanal an der Zungenendkante der durch das Turbinengehäuse gebildeten Gehäusezunge. Der Spiralkanal ist ein von dem Abgas durchströmbarer Kanal, welcher sich in Umfangsrichtung des Turbinenrads über dessen Umfang zumindest im Wesentlichen spiralförmig erstreckt. Während eines Betriebs der Turbine wird der Spiralkanal genutzt, um das beispielsweise von einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, bereitgestellte Abgas zu dem Aufnahmebereich und somit zu dem Turbinenrad zu führen, wobei das den Spiralkanal durchströmende Abgas beispielsweise zumindest in radialer Richtung aus dem Spiralkanal aus- und in den Aufnahmebereich einströmen kann, sodass das Abgas das Turbinenrad anströmt und dadurch antreibt. Dabei wird das Turbinenrad über seinen Radeintritt von dem Abgas angeströmt.
  • Ferner ist zumindest ein, das Ende des Spiralkanals umfassender Endbereich des Spiralkanals in radialer Richtung nach außen hin durch die Gehäusezunge, welche auch einfach als Zunge bezeichnet wird, begrenzt, wobei die Gehäusezunge in Umfangsrichtung des Aufnahmebereichs beziehungsweise des Turbinenrads an der Zungenendkante endet. Dabei ragt die Gehäusezunge beispielsweise in einen Einlassbereich ein, über welchen das Abgas in den Spiralkanal eingeleitet wird. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Turbinengehäuse der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders hohe Robustheit der Turbine realisiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Turbinengehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Turbinengehäuse mit dem Merkmalen des Patentanspruchs 6 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 eine besonders hohe Robustheit der beispielsweise als Radialturbine ausgebildeten Turbine realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zungenendkante zumindest einen Längenbereich aufweist, welcher mit der abgewickelten Umfangsrichtung des Radeintritts einen Winkel einschließt, dessen Betrag in einem Bereich von einschließlich 5 Grad bis einschließlich 85 Grad liegt. Mit anderen Worten wird das Turbinengehäuse bei abgewickelter Umfangsrichtung, welche bei dem tatsächlichen Turbinengehäuse kreisförmig ist, betrachtet. Bei Abwicklung der Umfangsrichtung ist diese, insbesondere in einer Ebene, eine Gerade Wird dann beispielsweise die Zungenendkante beziehungsweise ihr Längenbereich in diese Ebene projiziert, so schließt zumindest der Längenbereich der Zungenendkante mit der abgewickelten und dadurch als Gerade verlaufenden Umfangsrichtung den genannten Winkel ein. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Zungenendkante zumindest überwiegend, insbesondere vollständig, den genannten Winkel mit der abgewickelten Umfangsrichtung einschließt. Die radiale Richtung der Turbine beziehungsweise des Turbinenrads verläuft senkrecht zur axialen Richtung der Turbine beziehungsweise des Turbinenrads, wobei die axiale Richtung mit der Drehachse des Turbinenrads zusammenfällt. Somit verläuft die radiale Richtung senkrecht zur Drehachse.
  • Die Erfindung geht insbesondere davon aus, dass bei der Entwicklung von Turbinen, insbesondere Radialturbinen, zu gewährleisten ist, dass das Turbinenrad, insbesondere dessen Laufradschaufeln, während eines Resonanzfalls keinen Schaden nehmen. Dabei sind Resonanzfälle bei transient betriebenen Strömungsmaschinen üblicherweise unvermeidbar und werden mit steigendem Drehzahlniveau respektive mit sinkender Erregerordnung kritischer. Üblicherweise ist es vorgesehen, eine hinreichende Robustheit gegenüber Resonanzfällen dadurch zu realisieren, dass ein in radialer Richtung verlaufender Abstand zwischen der auch als Spiralzunge bezeichneten Gehäusezunge und dem Turbinenrad, insbesondere dessen Laufradschaufeln, besonders groß ausgestaltet wird und/oder dass die Eigenfrequenz des Turbinenrads besonders hoch ausgestaltet wird, um kritische Resonanzdrehzahlen aus dem Arbeitsbereich der Turbine zu schieben. Diese Maßnahmen bringen jedoch Nachteile mit sich, da aus einem sehr großen, in radialer Richtung verlaufenden Abstand zwischen der Gehäusezunge und dem Turbinenrad ein hoher Bauraumbedarf und ein hohes Gewicht der Turbine und somit des Abgasturboladers insgesamt resultieren. Ferner werden die Turbinendurchsatzcharakteristik sowie die Turbinenwirkungsgradcharakteristik negativ beeinflusst, insbesondere bei Erhöhung der Eigenfrequenz beispielsweise durch eine Reduzierung der Schaufellänge beziehungsweise bei einer Aufdickung der Laufradschaufel. Wünschenswert ist es üblicherweise, die Gehäusezunge in radialer Richtung besonders nahe an dem Turbinenrad anzuordnen und somit den radialen Abstand zwischen der Gehäusezunge und dem Turbinenrad besonders gering zu halten, um dadurch einen hohen Wirkungsgrad zu realisieren. Üblicherweise ist es dabei Ziel, dass die Gehäusezunge Anfang und Ende des Spiralkanals möglichst dicht über dem auch als Laufrad bezeichneten Turbinenrad trennt, sodass das Abgas beispielsweise bis zum Ende der Gehäusezunge bis auf etwaig austretende Spaltströme vollständig aus dem Spiralkanal in Laufradkanäle des Turbinenrads einströmen kann.
  • Es wurde gefunden, dass eine besonders hohe Robustheit der Turbine geschaffen werden kann, ohne unerwünschte Beeinträchtigungen des Turbinendurchsatzes und des Wirkungsgrads der Turbine hinnehmen zu müssen, indem die Zungenendkante auf die beschriebene Weise ausgestaltet beziehungsweise bezüglich der abgewickelten Umfangsrichtung angeordnet wird. Dabei liegt der Erfindung insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass die Zungenendkante bei herkömmlichen Turbinen üblicherweise parallel zur Drehachse verläuft und somit mit der radialen Richtung beziehungsweise mit der abgewickelten Umfangsrichtung einen Winkel von 90 Grad einschließt. Erfindungsgemäß ist es nun jedoch vorgesehen, dass die Zungenendkante, welche bei herkömmlichen Turbinengehäusen parallel zur Drehachse verlaufen, gekippt wird, sodass die Zungenendkante den beschriebenen Winkel einschließt. Im Vergleich zu herkömmlichen Turbinengehäusen kann dadurch eine Designänderung realisiert werden, insbesondere im Bereich des Endes beziehungsweise der Spitze der Zunge, wodurch es möglich ist, die Anregung, die die Laufradschaufeln beim Passieren der Gehäusezunge erfahren, besonders gering zu halten. Durch entsprechende Ausgestaltung beziehungsweise Anordnung der Gehäusezunge kann der Anregungsbereich zwischen der Gehäusezunge und dem Turbinenrad, insbesondere dessen Laufradschaufeln, in Umfangsrichtung vergrößert werden, was die Stärke der Anregung beziehungsweise des Impulses verglichen mit herkömmlichen Turbinengehäusen reduziert. Mit anderen Worten kann bei einer Turbine mit dem erfindungsgemäßen Turbinengehäuse im Vergleich zu herkömmlichen Turbinen die Schaufelschwingungsbelastung reduziert werden, da der Anregungsmechanismus zwischen Stator und Rotor durch das im Vergleich zu herkömmlichen Radialturbinen geänderte Design der Gehäusezunge verringert wird. Die Erfindung ist dabei besonders vorteilhaft verwendbar bei einflutigen Turbinen, insbesondere bei einflutigen Radialturbinen.
  • Um ein Turbinengehäuse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders hohe Robustheit der beispielsweise als Radialturbine ausgebildeten Turbine realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zungenendkante zumindest einen ersten Längenbereich aufweist, der zwischen zwei schräg oder senkrecht zu dem ersten Längenbereich verlaufenden weiteren Längenbereichen angeordnet ist, wobei einer der weiteren Längenbereiche eine in axialer Richtung verlaufende erste Erstreckung und der andere der weiteren Längenbereiche eine in axialer Richtung verlaufende zweite Erstreckung aufweist, und wobei das Verhältnis der ersten Erstreckung zu der zweiten Erstreckung in einem Bereich von einschließlich 0,2 bis einschließlich 0,8 liegt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Mit anderen Worten ist es bei dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass die Zungenendkante zumindest im Wesentlichen stufenförmig ausgebildet ist.
  • Zur Erfindung gehört auch eine Turbine, insbesondere eine Radialturbine, für einen Abgasturbolader, mit einem erfindungsgemäßen Turbinengehäuse. Insbesondere umfasst die erfindungsgemäße Turbine das Turbinenrad, welches in dem Aufnahmebereich zumindest teilweise angeordnet ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Turbinengehäuses sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Turbine anzusehen und umgekehrt.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele 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 erfindungsgemäßen Turbinengehäuses für eine Turbine eines Abgasturboladers;
    • 2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines Turbinengehäuses für eine Turbine eines Abgasturboladers, wobei 2 der Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung dient;
    • 3a-c jeweils ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer jeweiligen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Turbinengehäuses;
    • 4 ein Diagramm zum Veranschaulichen des der Erfindung zugrundeliegenden Wirkmechanismus; und
    • 5 eine schematische Darstellung der Umfangsrichtung eines Radeintritts eines Turbinenrads der Turbine.
  • In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht eine mit 10 bezeichnete und beispielsweise als Radialturbine ausgebildete Turbine für einen Abgasturbolader, welcher beispielsweise bei einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, zum Einsatz kommt. Dabei ist das Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar. Der Abgasturbolader umfasst einen in einem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine angeordneten Verdichter und die Turbine 10, mittels welcher der Verdichter antreibbar ist. Beispielsweise ist der Verdichter als Radialverdichter ausgebildet. Der Ansaugtrakt ist von Luft durchströmbar, welche mittels des Ansaugtrakts in wenigstens einen beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine geführt wird. Dem Brennraum werden die Luft und ein Kraftstoff, insbesondere ein flüssiger Kraftstoff, zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine zugeführt, sodass in dem Brennraum ein Kraftstoff-Luft-Gemisch entsteht, welches verbrannt wird. Daraus resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine, welche einen von dem Abgas durchströmbaren Abgastrakt aufweist. Mittels des Abgastrakts wird das Abgas aus dem Brennraum von diesem abgeführt. Dabei ist die Turbine 10 in dem Abgastrakt angeordnet. Durch Antreiben des Verdichters wird die den Ansaugtrakt durchströmende Luft verdichtet. Da hierfür der Verdichter von der Turbine 10 und die Turbine 10 von dem Abgas antrieben wird, kann im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden.
  • Die Turbine 10 umfasst ein Turbinengehäuse 12, welches von dem Abgas durchströmbar ist. Das Turbinengehäuse 12 weist einen Aufnahmebereich 14 auf, in welchem ein Turbinenrad 16 der Turbine 10 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, aufnehmbar beziehungsweise aufgenommen ist. Bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel umfasst die Turbine 10 das als Radialturbinenrad ausgebildete Turbinenrad 16, welches in dem Aufnahmebereich 14 aufgenommen und um eine Drehachse 18 relativ zu dem Turbinengehäuse 12 drehbar ist. Die Drehachse 18 fällt dabei mit der axialen Richtung der Turbine 10 beziehungsweise des Turbinenrads 16 zusammen. Senkrecht zur axialen Richtung verläuft die radiale Richtung des Turbinenrads 16 beziehungsweise der Turbine 10, wobei die radiale Richtung senkrecht zur Drehachse 18 und somit senkrecht zur axialen Richtung verläuft.
  • Das Turbinenrad 16 wird auch als Laufrad bezeichnet und weist eine in den Fig. nicht näher dargestellte Beschaufelung auf, welche auch als Laufradbeschaufelung bezeichnet wird und eine Mehrzahl von Schaufeln aufweist. Die jeweilige Schaufel wird auch als Laufradschaufel bezeichnet. Die Laufradschaufeln sind in Umfangsrichtung des Turbinenrads 16 voneinander beabstandet, sodass zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung des Turbinenrads 16 direkt aufeinanderfolgenden Laufradschaufeln wenigstens ein Laufradkanal gebildet ist. Der jeweilige Laufradkanal ist dabei von dem Abgas durchströmbar.
  • Während eines Betriebs der Turbine 10 strömt das Abgas beispielsweise das Turbinenrad 16 zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung an, wird mittels des Turbinenrads 16 umgeleitet und strömt das Turbinenrad 16 beispielsweise zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung ab. Dabei weist das Turbinenrad 16 einen Radeintritt 21 auf, über welchen das Abgas das Turbinenrad 16 anströmt
  • Aus 1 ist besonders gut erkennbar, dass das Turbinengehäuse 12 wenigstens einen von Abgas durchströmbaren Spiralkanal 22 aufweist, welcher auch als Volute oder Volutenspirale bezeichnet wird. Der Spiralkanal 22 ist ein von dem Abgas durchströmbarer Kanal, welcher sich in Umfangsrichtung des Turbinenrads 16 über dessen Umfang zumindest im Wesentlichen spiralförmig erstreckt. Das Abgas kann den Spiralkanal 22 durchströmen und wird mittels des Spiralkanals 22, insbesondere über einen Einlassbereich, in den Aufnahmebereich 14 und somit zu dem Turbinenrad 16 geleitet, sodass das den Spiralkanal 22 durchströmende Abgas, insbesondere über den Einlassbereich, aus dem Spiralkanal 22 aus- und in den Aufnahmebereich 14 einströmen kann. Dadurch strömt das Abgas das Turbinenrad 16 an, wodurch das Abgas das Turbinenrad 16 antreibt.
  • Das Turbinenrad 16 ist Bestandteil eines Rotors des Abgasturboladers, wobei der Rotor auch eine Welle und ein Verdichterrad des Verdichters umfasst. Dabei sind das Turbinenrad 16 und das Verdichterrad drehfest mit der Welle verbunden, sodass das Verdichterrad über die Welle von dem Turbinenrad 16 antreibbar ist. Dadurch kann mittels des Verdichterrads die den Ansaugtrakt durchströmende Luft verdichtet werden. In 1 ist ferner die abgewickelte Umfangsrichtung des Radeintritts 21 mit 20 bezeichnet. In 5 ist die gedachte Umfangsrichtung 20 bandförmig dargestellt, wobei die gedachte Umfangsrichtung des Radeinritts 21 tatsächlich kreisrund ist. Bei Abwicklung der Umfangsrichtung 20 wird diese - wie in 1 durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist - zu einer Geraden, welche beispielsweise in einer gedachten Ebene verläuft.
  • Vorliegend ist die Turbine 10 als einflutige Radialturbine ausgebildet, welche beispielsweise genau einen Spiralkanal 22 aufweist, dessen Ende 24 durch eine Zungenendkante 26 beziehungsweise 26' einer Gehäusezunge 25 des Turbinengehäuses 12 gebildet ist. Ferner kann die Turbine 10 als zweiflutige oder mehrflutige Turbine ausgebildet sein. Insbesondere kann die Turbine als Mixflow-Turbine und/oder als Varioturbine ausgebildet sein. In 1 und 2 ist mit 26' die Zungenendkante bezeichnet, welche bei herkömmlichen beziehungsweise konventionellen Turbinen zum Einsatz kommt. Aus 1 und 2 ist erkennbar, dass die konventionelle Zungenendkante 26' mit der abgewickelten Umfangsrichtung 20 des Radeintritts 21 einen Winkel von 90 Grad einschließt, sodass die herkömmliche Zungenendkante 26' zumindest im Wesentlichen parallel zur Drehachse 18 und somit senkrecht zur abgewickelten Umfangsrichtung Richtung verläuft.
  • Mit 26 ist die Zungenendkante bezeichnet, welche gegenüber der konventionellen Zungenendkante 26' derart verbessert ist, dass eine höhere Robustheit der Turbine 10 gegenüber Schwingungen realisiert werden kann. Mit anderen Worten, um nun eine besonders hohe Robustheit der Turbine 10 auf besonders einfache Weise realisieren zu können, weist die Zungenendkante 26 zumindest einen Längenbereich 28 auf, welcher mit der abgewickelten Umfangsrichtung 20 des Radeintritts 21 einen Winkel α einschließt, dessen Betrag in einem Bereich von einschließlich 5 Grad bis einschließlich 85 Grad liegt. Dabei zeigt 3a eine erste Ausführungsform, bei welcher der Winkel α beispielsweise positiv ist. 3b zeigt eine zweite Ausführungsform, bei welcher der Winkel α beispielsweise negativ ist. Im Vergleich zur Zungenendkante 26' ist die Zungenendkante 26 zumindest in dem Längenbereich 28 um den Winkel α geneigt, welcher in einem Bereich von einschließlich +5 Grad bis einschließlich +85 Grad beziehungsweise von einschließlich -5 Grad bis einschließlich -85 Grad liegt. Die Zungenendkante 26 beziehungsweise 26' wird auch als Zungenvorderkante bezeichnet, über welche beispielsweise das den Spiralkanal 22 durchströmende Abgas von der Gehäusezunge 25 abströmt.
  • 3c zeigt eine dritte Ausführungsform der Turbine 10, welche als eigene Ausführungsform beziehungsweise als eigener Aspekt angesehen werden kann. Bei der dritten Ausführungsform ist der Längenbereich 28 zwischen zwei schräg oder senkrecht zu dem Längenbereich 28 verlaufenden weiteren Längenbereichen 30 und 32 angeordnet, wobei der Längenbereich 30 eine in axialer Richtung verlaufende erste Erstreckung a und der weitere Längenbereich 32 eine in axialer Richtung verlaufende zweite Erstreckung b aufweist. Durch die Längenbereiche 28, 30 und 32 ist eine Stufe mit einem Stufen- beziehungsweise Teilungsverhältnis a b
    Figure DE102016013346A1_0001
    gebildet. Die Stufe weist dabei eine in axialer Richtung verlaufende Stufenhöhe auf, welche die Summe aus dem Erstreckungen a und b ist. Somit ist a b
    Figure DE102016013346A1_0002
    das Teilungsverhältnis der Stufenhöhe. Ferner erstreckt sich bei der in 3 gezeigten dritten Ausführungsform der Längenbereich 28 in Drehrichtung des Turbinenrads 16 über einen Umfangswinkel β, welcher in einem Bereich von einschließlich 5 Grad bis einschließlich 45 Grad liegt. Mit anderen Worten ist der Winkel β ein Umfangswinkel, über welchen sich der Längenbereich 28 in Drehbeziehungsweise Rotationsrichtung des Turbinenrads 16 erstreckt.
  • Durch die in 1 und 3a-c gezeigten Ausführungsformen der Zungenendkante 26 kann die Schaufelschwingungsbelastung besonders gering gehalten werden. Dies beruht auf einem Wirkmechanismus, welcher anhand eines in 4 veranschaulichten Diagramms veranschaulicht ist. Auf der Abszisse 34 des Diagramms ist der Umfangswinkel der Zungenendkante 26, insbesondere des Längenbereichs 28, aufgetragen, wobei auf der Ordinate 36 des Diagramms eine Interaktion beziehungsweise der Grad einer Interaktion aufgetragen ist, zu welcher es kommt, wenn während eines Betriebs der Turbine 10 die jeweilige Laufradschaufel die Gehäusezunge 25 und somit die Zungenendkante 26 beziehungsweise 26' passiert. Je höher beziehungsweise ausgeprägter die Interaktion zwischen der jeweiligen Laufradschaufel und der Gehäusezunge 25 ist, desto höher ist die auf die jeweilige Laufradschaufel wirkende Belastung, insbesondere Schwingungsbelastung.
  • Ein in das in 4 gezeigte Diagramm eingetragener Verlauf 38 veranschaulicht die Interaktion zwischen der jeweiligen Laufradschaufel und der in 2 gezeigten und die Zungenendkante 26' aufweisenden Gehäusezunge 25. Ein Verlauf 40 veranschaulicht die Interaktion zwischen der Gehäusezunge 25 und dem Turbinenrad 16 beziehungsweise der jeweiligen Laufradschaufel, wenn der Winkel α +60 Grad beträgt. Ferner veranschaulicht ein Verlauf 42 die Interaktion zwischen dem Turbinenrad 16 beziehungsweise der jeweiligen Laufradschaufel und der Gehäusezunge 25, wenn der Winkel α +30 Grad beträgt. Aus 4 ist somit erkennbar, dass durch die in 1 und 3a-c gezeigte Ausgestaltung der Zungenendkante 26 die auf die jeweilige Laufradschaufel und somit auf das Turbinenrad 16 insgesamt wirkende Schwingungsbelastung gering gehalten werden kann, sodass eine besonders hohe Robustheit der Turbine 10 geschaffen werden kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Radialturbine
    12
    Turbinengehäuse
    14
    Aufnahmebereich
    16
    Turbinenrad
    18
    Drehachse
    21
    Radeintritt
    20
    abgewickelte Umfangsrichtung
    22
    Spiralkanal
    24
    Ende
    25
    Gehäusezunge
    26, 26'
    Zungenendkante
    28
    Längenbereich
    30
    weiterer Längenbereich
    32
    weiterer Längenbereich
    34
    Abszisse
    36
    Ordinate
    38
    Verlauf
    40
    Verlauf
    42
    Verlauf
    a
    Erstreckung
    b
    Erstreckung
    α
    Winkel
    β
    Umfangswinkel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007048666 A1 [0002]

Claims (8)

  1. Turbinengehäuse (12) für eine Turbine (12) eines Abgasturboladers, mit einem Aufnahmebereich (14), in welchem ein einen Radeintritt (21) aufweisendes Turbinenrad (16) um eine Drehachse (18) relativ zu dem Turbinengehäuse (12) drehbar aufnehmbar ist, und mit wenigstens einem von Abgas durchströmbaren Spiralkanal (22), dessen Ende (24) durch eine Zungenendkante (26) einer Gehäusezunge (25) des Turbinengehäuses (12) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zungenendkante (26) zumindest einen Längenbereich (28) aufweist, welcher mit der abgewickelten Umfangsrichtung (20) des Radeintritts (21) einen Winkel (α) einschließt, dessen Betrag in einem Bereich von einschließlich 5 Grad bis einschließlich 85 Grad liegt.
  2. Turbinengehäuse (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Längenbereich (28) zwischen zwei schräg oder senkrecht zu dem Längenbereich (28) verlaufenden weiteren Längenbereichen (30, 32) angeordnet ist.
  3. Turbinengehäuse (12) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer der weiteren Längenbereiche (30, 32) eine in axialer Richtung verlaufende erste Erstreckung (a) und der andere der weiteren Längenbereiche (30, 32) eine in axialer Richtung verlaufende zweite Erstreckung (b) aufweist, wobei das Verhältnis der ersten Erstreckung (a) zu der zweiten Erstreckung (b) in einem Bereich von einschließlich 0,2 bis einschließlich 0,8 liegt.
  4. Turbinengehäuse (12) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Längenbereich (28) in Drehrichtung des Turbinenrads über einen Umfangswinkel (β) erstreckt, welcher in einem Bereich von einschließlich 5 Grad bis einschließlich 45 Grad liegt.
  5. Turbinengehäuse (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des Winkels (a) in einem Bereich von einschließlich 25 Grad bis einschließlich 65 Grad liegt.
  6. Turbinengehäuse (12) für eine Turbine (12) eines Abgasturboladers, mit einem Aufnahmebereich (14), in welchem ein Turbinenrad (16) um eine Drehachse (18) relativ zu dem Turbinengehäuse (12) drehbar aufnehmbar ist, und mit wenigstens einem von Abgas durchströmbaren Spiralkanal (22), dessen Ende (24) durch eine Zungenendkante (26) einer Gehäusezunge (25) des Turbinengehäuses (12) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zungenendkante (26) zumindest einen ersten Längenbereich (28) aufweist, der zwischen zwei schräg oder senkrecht zu dem ersten Längenbereich (28) verlaufenden weiteren Längenbereichen (30, 32) angeordnet ist, wobei einer der weiteren Längenbereiche (30, 32) eine in axialer Richtung verlaufende erste Erstreckung (a) und der andere der weiteren Längenbereiche (30, 32) eine in axialer Richtung verlaufende zweite Erstreckung (b) aufweist, und wobei das Verhältnis der ersten Erstreckung (a) zu der zweiten Erstreckung (b) in einem Bereich von einschließlich 0,2 bis einschließlich 0,8 liegt.
  7. Turbinengehäuse (12) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Längenbereich (28) in Drehrichtung des Turbinenrads über einen Umfangswinkel (β) erstreckt, welcher in einem Bereich von einschließlich 5 Grad bis einschließlich 45 Grad liegt.
  8. Turbine (10) für einen Abgasturbolader, mit einem Turbinengehäuse (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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