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Die Erfindung betrifft einen Radialverdichter (30) mit einem Irisblendenmechanismus für eine Aufladevorrichtung eines Verbrennungsmotors. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Aufladevorrichtung mit einem Radialverdichter und eine Lamelle für den Irisblendenmechanismus des Radialverdichters.
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Aufladevorrichtungen werden vermehrt zur Leistungssteigerung bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren eingesetzt. Dies geschieht immer häufiger mit dem Ziel, den Verbrennungsmotor bei gleicher oder gar gesteigerter Leistung in Baugröße und Gewicht zu reduzieren und gleichzeitig den Verbrauch und somit den CO2-Ausstoß, im Hinblick auf immer strenger werdende gesetzliche Vorgaben diesbezüglich, zu verringern. Das Wirkprinzip besteht darin, den Druck im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors zu erhöhen und so eine bessere Befüllung eines Brennraumes des Verbrennungsmotors mit Luft-Sauerstoff zu bewirken. Somit kann mehr Treibstoff, wie Benzin oder Diesel, pro Verbrennungsvorgang umgesetzt werden, also die Leistung des Verbrennungsmotors erhöht werden.
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Ein spezielles Beispiel einer solchen Aufladevorrichtung ist ein Abgasturbolader, der die im Abgasstrom enthaltene Energie nutzt, um den Druck im Ansaugtrakt zu erzeugen. Dazu weist der Abgasturbolader eine im Abgastrakt des Verbrennungsmotors angeordnete Abgasturbine, einen im Ansaugtrakt angeordneten Radialverdichter und ein dazwischen angeordnetes Läuferlager auf. Die Abgasturbine weist ein Turbinengehäuse und ein darin angeordnetes, durch den Abgasmassenstrom angetriebenes Turbinenlaufrad auf. Der Radialverdichter weist ein Verdichtergehäuse und ein darin angeordnetes, einen Ladedruck aufbauendes Verdichterlaufrad auf. Das Turbinenlaufrad und das Verdichterlaufrad sind auf den sich gegenüberliegenden Enden einer gemeinsamen Welle, der sogenannten Läuferwelle, drehfest angeordnet und bilden so den sogenannten Turboladerläufer. Die Läuferwelle erstreckt sich axial zwischen Turbinenlaufrad und Verdichterlaufrad durch das zwischen Abgasturbine und Radialverdichter angeordnete Läuferlager und ist in diesem, in Bezug auf die Läuferwellenachse, radial und axial drehgelagert. Gemäß diesem Aufbau treibt das vom Abgasmassenstrom angetriebene Turbinenlaufrad über die Läuferwelle das Verdichterlaufrad an, wodurch der Druck im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors, bezogen auf den Luftmassenstrom hinter dem Radialverdichter, erhöht und dadurch eine bessere Befüllung des Brennraumes mit Luft-Sauerstoff bewirkt wird.
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Alternativ kann bei einer solchen Auf ladevorrichtung zum Antrieb des Radialverdichters statt einer Abgasturbine auch zum Beispiel eine elektromotorische Antriebseinheit eingesetzt werden. Eine solche Aufladevorrichtung wird auch als sogenannter E-Booster oder E-Lader bezeichnet.
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Der Radialverdichter ist in seinem Betriebsverhalten charakterisiert durch ein sogenanntes Verdichterkennfeld, das den Druckaufbau über den Massendurchsatz für verschiedene Verdichterdrehzahlen oder Umfangsgeschwindigkeiten beschreibt. Ein stabiles und nutzbares Kennfeld des Radialverdichters wird begrenzt durch die sogenannte Pumpgrenze hin zu niedrigen Durchsätzen, durch die sogenannte Stopfgrenze hin zu höheren Durchsätzen, und strukturmechanisch durch die maximale Drehzahlgrenze. Beim Anpassen eines Abgasturboladers an einen Verbrennungsmotor wird ein Radialverdichter mit für den Verbrennungsmotor möglichst günstigem Verdichterkennfeld ausgewählt. Hierbei sollten folgende Voraussetzungen erfüllt sein:
- - Eine Motorvolllastlinie soll komplett innerhalb des nutzbaren Verdichterkennfeldes liegen;
- - vom Fahrzeughersteller geforderte Mindestabstände zu den Kennfeldgrenzen sollen eingehalten werden;
- - maximale Verdichterwirkungsgrade sollen bei Nennlast und in einem Bereich eines unteren Eckdrehmomentes des Verbrennungsmotors vorliegen; und
- - das Verdichterlaufrad soll ein minimales Trägheitsmoment haben.
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Die gleichzeitige Erfüllung aller genannten Voraussetzungen wäre mit einem herkömmlichen Radialverdichter ohne Zusatzmaßnahmen nur eingeschränkt möglich. Beispielsweise würden sich folgende Zielkonflikte durch gegenläufige Trends ergeben:
- - Reduktion des Trägheitsmoments des Radialverdichters und Maximierung der Kennfeldbreite und des Spitzenwirkungsgrades,
- - Reduktion des Spülens im Bereich des unteren Eckdrehmoments und Maximierung der spezifischen Nennleistung,
- - Verbesserung des Ansprechverhaltens und Erhöhung der spezifischen Nennleistung des Verbrennungsmotors.
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Die genannten Zielkonflikte könnten durch ein Verdichter-Design gelöst werden, das ein breites Kennfeld bei minimalem Trägheitsmoment sowie maximale Wirkungsgrade auf der Volllastlinie des Motors aufweist.
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Neben den genannten stationären Anforderungen muss auch bei transienten Betriebszuständen, zum Beispiel bei einem schnellen Lastabwurf des Verbrennungsmotors, ein stabiles Betriebsverhalten des Verdichters gewährleistet sein. Dies heißt, dass bei einem Radialverdichter auch bei einer plötzlichen Abnahme des geförderten Verdichtermassenstroms das schädliche sogenannte Verdichterpumpen vermieden werden muss.
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Mit Einschränkung auf den Verdichtereinlass eines Radialverdichters ist die oben genannte Lösung bisher durch Zusatzmaßnahmen, wie einem verstellbaren Schaufel-Vorleitapparat, Maßnahmen zur Reduktion eines Einlassquerschnitts des Radialverdichters oder einem festen Rezirkulationskanal, auch bekannt als Ported Shroud bzw. kennfeldstabilisierende Maßnahme, erreicht worden. Bei den variablen Lösungen wird die Verbreiterung des nutzbaren Arbeitsbereiches des Radialverdichters durch aktives Verschieben des Kennfeldes erreicht. So wird bei Motorbetrieb mit niedrigen Drehzahlen und Durchsätzen das Verdichterkennfeld „nach links“, hin zu niedrigen Massenströmen, verschoben, während im Motorbetrieb bei hohen Drehzahlen und Durchsätzen das Verdichterkennfeld nicht oder „nach rechts“, hin zu höheren Masseströmen, verschoben wird.
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Der Schaufel-Vorleitapparat verschiebt durch die Einstellung von Schaufelwinkeln und Induktion eines Vordralls in beziehungsweise gegen die Verdichterlaufraddrehrichtung das gesamte Verdichterkennfeld hin zu kleineren beziehungsweise größeren Durchsätzen. Der erforderliche Verstellmechanismus und der Vorleitapparat selbst stellen jedoch eine filigrane, komplizierte und teure Lösung dar.
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Die Maßnahmen mit Verengung des Verdichtereinlasses durch Querschnittsreduktion verschieben das Verdichterkennfeld hin zu kleineren Durchsätzen, in dem der Einlassquerschnitt durch Schließen der Konstruktion unmittelbar vor dem Verdichter verkleinert wird. Im geöffneten Zustand geben die Maßnahmen möglichst den gesamten Einlassquerschnitt wieder frei und beeinflussen beziehungsweise verschieben so das Kennfeld nicht oder nur marginal. Mögliche, derartige Lösungen sind beispielsweise in der
US 2016/265424 A1 oder der
DE 10 2011 121 996 A1 beschrieben.
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Zur Vermeidung des Verdichterpumpens bei einem schnellen Lastabwurf wird gewöhnlich ein sogenanntes Schubumluft-Ventil eingesetzt, das im Falle der plötzlichen Abnahme des Ladeluftmassenstroms durch den Verbrennungsmotor einen Bypass vom Verdichterauslass zum Verdichtereinlass öffnet und so den Radialverdichter im stabilen Kennfeldbereich rechts von der Pumpgrenze hält. Eine Kombination aus aktiven Maßnahmen, wie dem variablen Vorleitapparat und dem Schubumluft-Ventil ist denkbar, aber unüblich.
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Eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Konzept für einen Radialverdichter für eine Aufladevorrichtung eines Verbrennungsmotors anzugeben, welches zu einem verlässlichen Betrieb der Aufladevorrichtung bei gleichzeitig erweitertem Kennfeldbereich beiträgt. Weiterhin soll eine Lamelle für einen Irisblendenmechanismus des Radialverdichters zur Verfügung gestellt werden, die das vorgenannte Konzept für den Radialverdichter ermöglicht. Eine weitere Aufgabe besteht darin eine Aufladevorrichtung für einen Verbrennungsmotor anzugeben, mit der die Vorteile des Erfindungsgemäßen Radialverdichters im Betrieb des Verbrennungsmotors realisiert werden können.
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Es wird ein Radialverdichter für eine Aufladevorrichtung eines Verbrennungsmotors offenbart. Der Radialverdichter weist ein in einem Verdichtergehäuse angeordnetes Verdichterlaufrad auf, welches drehfest auf einer drehbar gelagerten Läuferwelle angeordnet ist. Der Radialverdichter weist weiter einen Luftzuführkanal auf, der zum Leiten eines Luftmassenstroms auf das Verdichterlaufrad ausgebildet ist. Stromaufwärts vor dem Verdichterlaufrad ist ein Irisblendenmechanismus angeordnet, der ausgebildet ist, eine Blendenöffnung zumindest teilweise zu schließen oder zu öffnen, sodass ein Strömungsquerschnitt für den Luftmassenstrom, etwa ein Querschnitt des Luftzuführkanals, zum Anströmen des Verdichterlaufrades zumindest über einen Teilbereich variabel einstellbar ist. Der Irisblendenmechanismus weist mehrere Lamellen auf, wobei jede Lamelle einen Lamellengrundkörper aufweist, der einen Innenrandabschnitt zum Begrenzen der Blendenöffnung aufweist. Der Innenrandabschnitt jeder Lamelle weist auf einer dem Verdichterlaufrad abgewandten Seite eine Innenkante auf, die nicht scharfkantig ausgebildet ist.
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In einem Ausführungsbeispiel des Radialverdichters ist ein variabler Irisblendenmechanismus vorgesehen, der typischerweise im Luftzuführkanal direkt vor dem Verdichtereinlass zur Kennfeldverschiebung angeordnet ist. Der Irisblendenmechanismus kann auch als Irisblende oder Irisdrossel bezeichnet werden und hat die Aufgabe, den Einlassmassenstrom des Radialverdichters zumindest über einen Teilbereich hinweg einzustellen. Die Irisdrossel wirkt dabei wie eine Art Maskierung eines äußeren Bereichs des Verdichtereinlasses. Bei zunehmender Drosselung, das heißt Querschnittsverengung, übernimmt die Irisdrossel quasi die Aufgabe eines Schubumluft-Ventils, da sie ein Verdichterpumpen des Radialverdichters unterbinden kann. Dadurch ist es möglich, den Betriebsbereich des Radialverdichters aktiv zu beeinflussen und zusätzlich den Radialverdichter bei einem plötzlichen Lastabwurf des Motors in einem stabilen Betriebspunkt zu halten.
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Der Luftzuführkanal ist an dem Radialverdichter ausgebildet. Beispielsweise ist der Luftzuführkanal zumindest teilweise durch das Verdichtergehäuse, den Irisblendenmechanismus, einen Ansaugstutzen und/oder andere Komponenten des Radialverdichters ausgebildet.
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Der Irisblendenmechanismus weist in einem Ausführungsbeispiel mehrere, durch Drehung zueinander verschiebbare Lamellen auf, die einander teilweise überlappend über den Umfang des Luftzuführkanals, konzentrisch zur Mittelachse des Luftzuführkanals bzw. des Verdichtereinlasses, angeordnet sind. Jede Lamelle ist um einen jeweiligen, vorzugsweise in einem Randbereich der Lamelle angeordneten, Drehpunkt drehbar an einem feststehenden Lagerteil gelagert und steht mit einem Betätigungselement, das vorzugsweise in einem dem Drehpunkt gegenüberliegenden Randbereich der Lamelle angeordnet ist, mit einem bewegbar gelagerten Verstellring in Wirkverbindung.
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Das Lagerteil ist beispielsweise ein im Bereich des Luftzuführkanals festgelegter Lagerring, ein separates Gehäuse des Irisblendenmechanismus, Teil des Verdichtergehäuses des Turboladers oder mehrteilig ausgebildet, etwa durch einen Teil des Verdichtergehäuses und ein separates zusätzliches Gehäuseteil. Das Lagerteil ist dabei ringförmig ausgebildet oder hat einen ringförmigen Abschnitt. Das Lagerteil kann auch ein feststehendes Gehäuseelement sein.
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Der Verstellring ist bei diesem Ausführungsbeispiel konzentrisch zu dem Lagerteil angeordnet und um die gemeinsame Mittelachse, die gleichzeitig die Mittelachse des Luftzuführkanals bzw. des Verdichtereinlasses bildet, drehbar. Die Lamellen werden über den Verstellring synchronisiert und gemeinsam bewegt. Durch Drehung des Verstellrings um seine Mittelachse wird mittels des Betätigungselements auch die Drehung der Lamellen um ihren jeweiligen Drehpunkt ausgelöst. Bei einer Drehung der Lamellen parallel zur Drehachse des Verdichterlaufrades schwenken die Lamellen radial nach innen und führen so zu einer gewünschten Verengung des Strömungsquerschnittes direkt vor dem Verdichterlaufrad. Der Verstellring selbst wird beispielsweise über einen Aktuator angesteuert und bewegt. Der Aktuator kann ein elektrisch oder pneumatisch betriebener Steller sein.
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Jede Lamelle hat einen im Wesentlichen plattenförmigen, flachen Lamellengrundkörper, der für die Abschirmung des Luftmassenstroms und somit der Einstellung der Blendenöffnung dient. Der Lamellengrundkörper erstreckt sich dabei beispielsweise in einer Haupterstreckungsebene nach Art eines Kreisringsegments über einen Teil eines Kreisbogens, bei über den Kreisbogen gleichbleibender oder sich verändernder Ringbreite sowie Wandstärke. Weiterhin weist jede Lamelle bzw. jeder Lamellengrundkörper einen Innenrandabschnitt auf, der die Blendenöffnung der Irisblende im Betrieb begrenzt.
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Der Irisblendenmechanismus muss dabei eine ausreichende Festigkeit und Robustheit aufweisen, um in einem bestimmungsgemäßen Betrieb des Turboladers der anströmenden Luft, die vom Verdichter angesaugt wird, im Wesentlichen ohne Eigenverformung zu widerstehen. Die Lamellen sind hierzu so dick ausgeführt, also mit einer so großen Wandstärke ausgeführt, dass sie sich während des Betriebs des Turboladers nicht verbiegen können und somit eine ausreichende Steifigkeit besitzen. Mit Hinblick auf eine besonders strömungsgünstige Ausführung ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Lamellen auf ihrer stromaufwärts gelegenen Seite, also auf der vom Verdichterlaufrad bzw. vom Verdichtereinlass abgewandten Seite ihres jeweiligen Innenrandabschnittes, eine Innenkante aufweisen, die nicht scharfkantig ausgebildet ist. Dadurch wird eine strömungsgünstige Umströmung des Innenrandabschnittes der Lamellen und somit eine verlustarme Anströmung des Verdichterlaufrades bewirkt. Es verbessert sich also die Durchströmung der Irisblende. Darüber hinaus wirkt sich eine solche Gestaltung der Innenkante günstig auf eine eventuelle Geräuschentwicklung bei der Umströmung des Innenrandabschnittes der jeweiligen Lamelle aus.
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Unter einer nicht scharfkantigen Ausbildung ist zu verstehen, dass ein jeweiliger Übergang zwischen den, den Innenrandabschnitt einer jeweiligen Lamelle begrenzenden, die betreffende Innenkante bildenden Grenzflächen zueinander, jeweils einem Winkel größer 90° aufweist (gemessen auf der Innenseite der Lamelle).
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Um dies zu erreichen kann die betreffende, Innenkante eine Verrundung, insbesondere einen Radius; eine Fase; eine Fasenabfolge, also eine Abfolge mehrerer Fasen in direkter Abfolge oder dergleichen aufweisen.
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Im Vergleich zu Lamellen mit scharfen Kanten auf der der Strömung zugewandten Seite des Innenrandabschnittes kommt es zu keinen beziehungsweise nur geringen Strömungsablösungen und damit verbundenen Strömungsturbulenzen an dieser Stelle, also direkt am Blendeneingang, die mit Verlusten und dadurch Einbußen hinsichtlich einer Leistungsfähigkeit des Systems einhergehen würden. Dies reduziert oder verhindert gleichzeitig den sogenannten „Vena-Contracta-Effekt“. Dieser besagt, dass sich durch die Strömungsablösungen, etwa bei scharfen Kanten, der effektive Strömungsquerschnitt einer Blende gegenüber dem konstruktiven Blendenquerschnitt reduziert. Dadurch wäre der tatsächliche Massenstrom durch die Irisblende bei sonst gleichen Bedingungen geringer als ein theoretischer, auf Grundlage der geometrischen Fläche der Blendenöffnung berechneter Massenstrom.
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Grundsätzlich beruht die Kennfeldverschiebung mittels des Irisblendenmechanismus auf einer Androsselung des Verdichters. Folglich steigt die Kennfeldverschiebung mit einer geringeren Blendenöffnung. Je weiter die Blendenöffnung geschlossen wird, desto weiter kann das Kennfeld verschoben werden. Aufgrund des geringeren Effektiv-Strömungsquerschnitts wird die Kennfeldverschiebung durch den Vena-Contracta-Effekt verstärkt. Demzufolge wäre infolge einer naheliegenden Vermutung davon auszugehen, dass die Eliminierung dieses Effekts aufgrund der beschriebenen Ausbildung der Innenkante neben der gewünschten Reduktion der Leistungsverluste nachteilig auch zu einer Verminderung der Kennfeldverschiebung führen würde.
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Es wurde jedoch erkannt, dass neben der vorteilhaften Reduktion der Verluste keine oder kaum Auswirkungen auf die Kennfeldverschiebung festgestellt werden konnten, trotz eines nicht mehr oder nahezu nicht mehr vorhandenen Vena-Contracta-Effekts. Somit steigt die Leistungsfähigkeit des Systems aufgrund der unterdrückten Strömungsablösungen, ohne Einbußen hinsichtlich der gewünschten Verschiebung des Verdichterkennfeldes hinnehmen zu müssen. Dadurch wird in dem durch die Kennfeldverschiebung gewonnenen Kennfeldbereich insgesamt der Verdichterwirkungsgrad erhöht.
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Mit Vorteil wird zudem auch eine Verbesserung des akustischen Verhaltens des Systems, etwa hinsichtlich der hör- und/oder spürbaren Schwingungen in Kraftfahrzeugen (kurz NVH, englisch: noise, vibration, harshness), erreicht, da Turbulenz- und Rezirkulationsgebiete, die typischerweise durch die Strömungsablösungen entstehen, Druckschwankungen induzieren und somit eine Schallquelle darstellen würden. Mittels der beschriebenen nicht scharfkantigen Ausbildung der strömungszugewandten Innenkante der Lamelle werden derartige Wirbel, Turbulenzen und Rezirkulationen unterdrückt, so dass folglich auch eine Lärmquelle eliminiert und das akustische Verhalten des Systems verbessert wird.
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Zusammengefasst trägt das beschriebene Konzept zu gesteigerten Effizienz des Radialverdichters bei. Auch wird dazu beigetragen, die eingangs genannten Zielkonflikte zu lösen.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die auf der dem Verdichterlaufrad abgewandten Seite der Lamelle angeordnete Innenkante eine Verrundung auf oder ist durch eine Verrundung gebildet. Mit anderen Worten ist ein kontinuierlicher Übergang vorgesehen. Durch die Ausbildung als Verrundung werden die eingangs genannten Vorteile und Funktionen ermöglicht. Insbesondere kann die Verrundung durch einen Radius gebildet sein. Insbesondere konnte ein besonders positiver Effekt ab einer Radiusgröße von 0,5 mm erreicht werden. Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die Wandstärke der Lamelle bzw. des Lamellengrundkörpers zumindest so groß ist wie der gewählte Radius der Verrundung. Weiterhin bieten sich Radiusgrößen und entsprechende mindest-Wandstärken der Lamellen von 0,75mm, 1,0 mm, 1,25 mm, 1,5 mm, 2, 0mm oder auch größer an. Optional können auch zwei oder mehr unterschiedliche Radien entlang des Kantenverlaufs vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Radius nicht konstant ausgebildet sein, etwa eine Krümmungsänderung aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die dem Verdichterlaufrad abgewandten Seite der Innenkante eine Fase auf oder ist durch eine Fase gebildet. Bei einer Fase handelt es sich um eine abgeschrägte Fläche an der Kante, die den Übergang zwischen zwei Haupt-Begrenzungsflächen des entsprechenden Körpers bildet. Mittels der Fase wird also eine scharfe Innenkante des Lamellengrundkörpers „gebrochen“. Beispielsweise handelt es sich um eine 45°-Fase, wobei der Winkel angegeben ist, um den die Fasenfläche gegenüber dem Verlauf der jeweiligen Haupt-Begrenzungsfläche geneigt ist. Stehen also die beiden Haupt-Begrenzungsflächen senkrecht zueinander, schließen also einen Winkel von 90° ein, so ist die Fasenfläche einer 45°-Fase jeweils um 45° zur jeweils angrenzenden Haupt-Begrenzungsfläche geneigt angeordnet.
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Alternativ kann die dem Verdichterlaufrad abgewandten Seite der Innenkante des Lamellengrundkörpers auch durch eine Fasenabfolge gebildet sein. Darunter ist ein Polygonzug oder eine Aneinanderreihung mehrerer zueinander winklig angeordneter Fasen zu verstehen.
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Die Ausbildung als Fase oder Fasenabfolge ermöglicht im Wesentlichen dieselben Vorteile und Funktionen wie eingangs genannt. Auch bei diesen Ausführungsformen gilt die obige Dickenangabe für die Lamelle beziehungsweise den Lamellengrundkörper. Darüber hinaus ist eine solche Fase oder auch eine Fasenabfolge in einfacher Weise herzustellen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist eine Dicke des Lamellengrundkörpers, also dessen Wandstärke, größer als eine für den Betrieb des Turboladers strukturmechanisch notwendige Wandstärke. Mit anderen Worten sind die Lamellen dicker ausgeführt als für den Betrieb des Turboladers notwendig. Wie eingangs genannt müssen die Lamellen eine ausreichende Steifigkeit und somit Dicke bzw. Wandstärke haben, um im Betrieb des Turboladers nicht zu versagen. Beispielsweise kann die Wandstärke der Lamelle in Abhängigkeit von einem gewünschten Radius einer Verrundung der Innenkante gewählt werden, die größer ist als eine strukturmechanisch notwendige Wandstärke. Dadurch, dass die Wandstärke der Lamellen größer als eine notwendige Wandstärke gewählt ist, kann die Verrundung, Fase oder Fasenabfolge an der Innenkante auch größer ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann ein größerer Radius oder eine sich über einen größeren Bereich erstreckende Fase bezogen auf die Axialrichtung des Radialverdichters, vorgegeben durch die Drehachse des Verdichterlaufrades, vorgesehen werden. Dadurch wird eine weitere Verbesserung der Strömungsführung erreicht.
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Gemäß einer Ausführungsform ist jede Lamelle durch Stanzen, Nibbeln, Schmieden, Prägen oder ein Gießverfahren hergestellt. Derartige Verfahren sind besonders vorteilhafte Fertigungsverfahren für die Lamellen. Bei derartigen Verfahren entsteht die strömungsgünstige Form der stromaufgerichteten Seite der Lamellen ohne zweiten Bearbeitungsschnitt und ist somit besonders kostengünstig. Es eignen sich auch weitere, andere Herstellungstechnologien, bei denen die Lamellen in einem Bearbeitungsschritt ohne nachfolgenden zweiten Schritt gefertigt werden können.
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In diesem Zusammenhang ist somit auch ein Herstellungsverfahren einer Lamelle für einen Irisblendenmechanismus offenbart. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Lamellengrundkörper inklusive der Abflachung wie eines Radius aus einem Lamellenhalbzeug in einem Bearbeitungsprozessschritt, etwa dem vorgenannten Stanzen, gefertigt wird.
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Des Weiteren wird eine Lamelle für einen Irisblendenmechanismus eines Radialverdichters, wie vorausgehend beschrieben, offenbart. Die Lamelle weist einen Lamellengrundkörper auf, der einen Innenrandabschnitt zum Begrenzen einer Blendenöffnung des Irisblendenmechanismus aufweist. Der Innenrandabschnitt weist - in einem betriebsgemäß montierten Zustand - auf einer dem Verdichterlaufrad des Radialverdichters abgewandten Seite eine Innenkante auf, die nicht scharfkantig ausgebildet ist.
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Die Lamelle kann vorteilhaft in einem Radialverdichter, wie vorausgehend beschrieben eingesetzt werden und ermöglicht im Wesentlichen die vorgenannten Vorteile und Funktionen.
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Die erfindungsgemäße Aufladevorrichtung für einen Verbrennungsmotor weist einen Radialverdichter auf, wie vorausgehend beschrieben. Dabei kann die Aufladevorrichtung entweder als Abgasturbolader ausgebildet sein, bei dem das Verdichterlaufrad des Radialverdichters mittels einer im Abgasstrom des Verbrennungsmotors angeordneten Abgasturbine angetrieben wird, oder als ein elektromotorisch betriebener Lader ausgebildet sein, bei dem das Verdichterlaufrad des Radialverdichters mittels eines elektromechanischen Antriebs, insbesondere eines Elektromotors, angetrieben wird. Weiterhin kann die Aufladevorrichtung alternativ zu den zuvor genannten Ausführungen auch als ein über eine mechanische Kopplung mit der Brennkraftmaschine betriebener Lader ausgebildet sein. Eine solche Kopplung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Radialverdichter kann beispielsweise mittels eines Zwischengetriebes erfolgen, das einerseits mit einer rotierenden Welle der Brennkraftmaschine und andererseits mit der Läuferwelle des Radialverdichters in Wirkverbindung steht.
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Weitere Vorteile und Funktionen sind in der nachfolgenden, ausführlichen Beschreibung von Ausführungsbeispielen offenbart.
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Die Ausführungsbeispiele werden unter Zuhilfenahme der angehängten Figuren nachfolgend beschrieben. Gleichartige oder gleichwirkende Elemente sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In den Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Schnittansicht einer Aufladevorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Radialverdichter,
- 2A bis 2C schematisch vereinfachte Darstellungen eines Ausführungsbeispiels eines Irisblendenmechanismus in Draufsicht aus axialer Richtung in drei verschiedenen Betriebszuständen,
- 3 eine perspektivische Ansicht einer Ausführung einer erfindungsgemäßen Lamelle des Irisblendenmechanismus,
- 4 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht einer Ausführung eines Radialverdichters mit einem Irisblendenmechanismus,
- 5 eine schematische Detailansicht des Innenrandabschnitts einer Lamelle des Irisblendenmechanismus des Radialverdichters gemäß 4, gemäß dem Stand der Technik
- 6 eine weitere schematische Detailansicht des Innenrandabschnitts einer Lamelle des Irisblendenmechanismus des Radialverdichters gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 7 eine weitere schematische Detailansicht des Innenrandabschnitts einer Lamelle des Irisblendenmechanismus des Radialverdichters gemäß einem weiterem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- 8 eine schematische Teilschnittansicht einer erfindungsgemäßen Lamelle des Irisblendenmechanismus gemäß 6 mit Stanzwerkzeug in einem Fertigungsschritt bei der Herstellung der Lamelle.
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1 zeigt eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Aufladevorrichtung 1. Die Aufladevorrichtung 1 weist eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Radialverdichters 30, ein Läuferlager 40 und eine Antriebseinheit 20 auf. Der Radialverdichter 30 weist ein in einem Verdichtergehäuse 31 angeordnetes Verdichterlaufrad 13 mit einer Laufradbeschaufelung 131 auf, welches drehfest auf einer drehbar in einem Lagergehäuse 41 des Läuferlagers 40 gelagerten Läuferwelle 14 angeordnet ist und so den sogenannten Laderläufer 10 bildet. Der Laderläufer 10 rotiert im Betrieb um eine Läuferdrehachse 15 der Läuferwelle 14. Die Läuferdrehachse 15 bildet gleichzeitig die Laderachse 2 bzw. die Verdichterachse (die zusammen auch einfach als Längsachse der Aufladevorrichtung bezeichnet werden können), ist durch die eingezeichnete Mittellinie dargestellt und kennzeichnet die axiale Ausrichtung der Aufladevorrichtung 1. Der Laderläufer 10 ist mit seiner Läuferwelle 14 mittels zweier Radiallager 42 und einer Axiallagerscheibe 43 in einem Lagergehäuse 41, die zusammen eine Ausführung des Läuferlagers 40 bilden, gelagert. Sowohl die Radiallager 42 als auch die Axiallagerscheibe 43 werden hier über Ölversorgungskanäle 44 eines Ölanschlusses 45 mit Schmiermittel versorgt.
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Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist eine Aufladevorrichtung 1, wie in 1 dargestellt, einen mehrteiligen Aufbau auf. Dabei sind ein Gehäuse der Antriebseinheit 20, ein im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors anordenbares Verdichtergehäuse 31 und ein zwischen dem Gehäuse der Antriebseinheit 20 und Verdichtergehäuse 31 vorgesehenes Läuferlager 401 bezüglich der gemeinsamen Laderachse 2 nebeneinander angeordnet und montagetechnisch miteinander verbunden. Dabei sind durchaus auch alternative Anordnungen und Konfigurationen von Antriebseinheit 20 und Lageranordnung 40 möglich. Eine weitere Baueinheit der Aufladevorrichtung 1 stellt der Laderläufer 10 dar, der zumindest die Läuferwelle 14 und das in dem Verdichtergehäuse 31 angeordnete Verdichterlaufrad 13 aufweist.
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Weiterhin weist der Radialverdichter 30 einen an das Verdichtergehäuse 31 anschließenden, den Verdichtereinlass 36a ausbildenden Luftzuführkanal 36 zum Leiten eines Luftmassenstroms LM auf das Verdichterlaufrad 13 auf, der einen Saugrohr-Anschlussstutzen 37 zum Anschluss an das Luft-Saugsystem (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors aufweist und in Richtung der Laderachse 2 auf das axiale Ende des Verdichterlaufrades 13 zu verläuft. Über diesen Luftzuführkanal 36 wird der Luftmassenstrom LM vom Verdichterlaufrad 13 aus dem Luft-Saugsystem angesaugt und auf das Verdichterlaufrad 13 geleitet. Der Luftzuführkanal 36 kann auch ein Teil eines Ansaugstutzens sein und somit nicht Teil des Verdichtergehäuses 31 sondern schließt beispielsweise an den am Verdichtergehäuse 31 ausgebildeten Verdichtereinlass 36a an. Der Irisblendenmechanismus 50 ist dabei im Luftzuführkanal 36 festgelegt und/oder bildet einen Teilbereich des Luftzuführkanals 36 unmittelbar vor dem Verdichtereinlass 36a des Verdichtergehäuses 31.
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Weiterhin weist das Verdichtergehäuse 31 in der Regel einen, ringförmig um die Laderachse 2 und das Verdichterlaufrad 13 angeordneten, sich schneckenförmig vom Verdichterlaufrad 13 weg erweiternden Spiralkanal 32, eine sogenannte Verdichterflute, auf. Dieser Spiralkanal 32 weist eine zumindest über einen Teil des Innenumfanges verlaufende Spaltöffnung mit definierter Spaltbreite, den sogenannten Diffusor 35, auf, der in radialer Richtung vom Außenumfang des Verdichterlaufrades 13 weg gerichtet in den Spiralkanal 32 hinein verläuft und durch den der Luftmassenstrom LM vom Verdichterlaufrad 13 weg unter erhöhtem Druck in den Spiralkanal 32 strömt. Der Spiralkanal 32 dient dabei also zur Aufnahme und Abfuhr des vom Verdichterlaufrad 13 abströmenden und durch den Diffusor 35 austretenden verdichteten Luftmassenstroms LM. Der Spiralkanal 32 weist weiterhin einen tangential nach außen gerichteten Luftabführkanal 33 mit einem Verteiler-Anschlussstutzen 34 zum Anschluss an ein Luft-Verteilerrohr (nicht dargestellt) eines Verbrennungsmotors auf. Durch den Luftabführkanal 33 wird der Luftmassenstrom LM unter erhöhtem Druck in das Luft-Verteilerrohr des Verbrennungsmotors geleitet.
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Die Antriebseinheit 20 ist in 1 nicht weiter detailliert und kann sowohl als Abgasturbine als auch als elektromotorische Antriebseinheit oder auch als eine mechanische Kopplung mit der Brennkraftmaschine, z. B. als Zwischengetriebe, das das mit einer rotierenden Welle der Brennkraftmaschine in Wirkverbindung steht, ausgeführt sein, was die Aufladevorrichtung 1 im einen Fall zu einem Abgasturbolader und im anderen Fall zu einem elektromotorisch betriebenen Lader auch als E-Booster oder E-Kompressor bezeichnet oder zu einem mechanischen Lader, macht. Im Falle eines Abgasturboladers wäre gegenüber des Verdichterlaufrades 13 beispielsweise ein Turbinenlaufrad vorgesehen, welches ebenfalls auf der Läuferwelle 14 drehfest angeordnet wäre und von einem Abgasmassenstrom angetrieben würde.
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Im Luftmassenstrom LM stromaufwärts vor dem Verdichterlaufrad 13 ist der Irisblendenmechanismus 50 zusätzlich oder alternativ zu einem Schubumluft-Ventil im Luftzuführkanal 36 unmittelbar vor einem Verdichtereinlass 36a (auch Verdichtereinlass) angeordnet und/oder bildet zumindest einen Teilbereich des Luftzuführkanals 36 unmittelbar vor dem Verdichtereinlass 36a des Verdichtergehäuses 31 und somit in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Eintrittskanten 132 der Laufradbeschaufelung 131.
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Der Irisblendenmechanismus 50 ist dazu ausgebildet, eine Blendenöffnung 55 zumindest teilweise zu schließen oder zu öffnen, so dass ein Strömungsquerschnitt für den Luftmassenstrom LM zum Anströmen des Verdichterlaufrades 13 zumindest über einen Teilbereich des Strömungsquerschnittes variabel einstellbar ist. Der Irisblendenmechanismus 50 ermöglicht so eine Kennfeldverschiebung für den Radialverdichter 30, in dem dieser als variable Einlassdrossel für das Verdichterlaufrad 13 wirkt.
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Der Irisblendenmechanismus 50 weist beispielsweise einen im Luftzuführkanal 36 konzentrisch zum Verdichtereinlass 36a festgelegten Lagerring 51, einen konzentrisch dazu angeordneten um ein gemeinsames Zentrum drehbaren Verstellring 53 mit einem Stellhebel 53a und mehrere um einen jeweiligen Drehpunkt im Lagerring 51 drehbar gelagerte Lamellen 52 auf. Die Lamellen 52, wie beispielsweise in einem Ausführungsbeispiel in 3 dargestellt, weisen jeweils einen plattenförmigen Lamellengrundkörper 56 und ein stift- oder zapfenförmiges Betätigungselement 57 (hier nicht erkennbar), welches zur Betätigung der jeweiligen Lamelle 52 ausgebildet ist, und ein beispielsweise ebenfalls stift- oder zapfenförmiges Lagerelement 57a, zur Drehlagerung der jeweiligen Lamelle 52 an dem genannten Lagerring 51 als Bestandteile der jeweiligen Lamelle 52 auf.
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Die 2a bis 2c zeigen schematisch eine Ausführung eines Irisblendenmechanismus 50 für einen erfindungsgemäßen Radialverdichter 30 in drei verschiedenen Betriebszuständen. Der Irisblendenmechanismus 50 weist einen stationären, feststehenden (ortsfesten) Lagerring 51 auf (hier, zur Sichtbarmachung der Lamellen nicht dargestellt). Der Lagerring 51 kann, wie in 1 dargestellt, durch ein separates Bauteil dargestellt werden, das im umgebenden Gehäuse, zum Beispiel des Luftzuführkanals 36 festgelegt ist. Alternativ kann der Lagerring 51 auch direkt im umgebenden Gehäuse und einstückig mit diesem ausgebildet sein. So kann der Lagerring 51 auch direkt am Verdichtereinlass 36a des Verdichtergehäuses 31 ausgebildet sein. Alternativ kann auch ein separates Gehäuse für den Irisblendenmechanismus 50 vorgesehen werden, so dass der Irisblendenmechanismus 50 als separate, vormontierbare Funktionseinheit am Verdichtergehäuse 31 oder im Luftzuführkanal 36 angebracht werden kann.
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Auf dem Lagerring 51 sind in diesem Beispiel drei Lamellen 52 um ein jeweiliges Lagerelement 57a (nur in 2A bezeichnet) drehbar gelagert. Dazu weist der Lagerring 51 für jede Lamelle 52 eine zugeordnete Drehlagerstelle auf an der die jeweilige Lamelle 52 mit ihrem Lagerelement 57a drehgelagert ist.
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Jede Lamelle 52 weist ein Betätigungselement 57 (in den 2a, 2b und 3c nur gestichelt erkennbar und nur in 2C bezeichnet) zur Betätigung durch einen Verstellring 53 auf, wobei das Lagerelement 57a in einem dem Betätigungselement 57 gegenüberliegenden Endbereich der jeweiligen Lamelle 52 angeordnet ist.
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Als Lagerelement 57a kann beispielsweise ein stift- oder zapfenförmige Element auf der jeweiligen Lamelle 52 vorgesehen sein, mit dem die jeweilige Lamelle 52 in einer in dem Lagerring 51 vorgesehenen, die Lagerstelle bildenden Bohrung oder Vertiefung gelagert ist.
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Der Irisblendenmechanismus 50 weist weiterhin einen konzentrisch zum Lagerring 51 angeordneten, um das gemeinsame Zentrum drehbar gelagerten Verstellring 53 auf, der in 2A durch die Lamellen 52 verdeckt und nur an seinem Stellhebel 53a erkennbar ist. Im Beispiel der 2A bis 2C weist der Verstellring 53 drei Nuten 54 (in den 2A bis 2C nur gestrichelt angedeutet, da weitgehend von den Lamellen verdeckt) zur geführten Betätigung der Lamellen 52 auf. Dabei ist für jede Lamelle 52 je eine schräg in Bezug zur radialen Richtung des Verstellrings 53 verlaufende Nut 54 vorgesehen, in die das Betätigungselement 57 der jeweiligen Lamelle 52 eingreift und darin geführt wird. So werden durch Drehung des Verstellrings 53 die Lamellen 52 synchronisiert bewegt. Der Verstellring 53 ist beispielsweise an seinem Außenumfang am oder im Gehäuse des Irisblendenmechanismus 50 bzw. in einem im Verdichtergehäuse 31 oder dem Luftzuführkanal 36 dafür ausgebildeten Gehäuseteil gelagert.
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Durch Betätigung des Verstellrings 53, also durch Drehung um das mit dem Lagerring 51 gemeinsame Zentrum, werden die Betätigungselemente 57 der Lamellen 52 durch die schräg verlaufenden Nuten 54 radial nach innen geführt und so die Lamellen 52 um die jeweilige Lagerstelle ebenfalls nach radial innen geschwenkt und verengen so eine Blendenöffnung 55 des Irisblendenmechanismus 50. 2A zeigt dabei die Blendenöffnung 55 mit einer maximalen Öffnungsweite, 2B zeigt die Blendenöffnung 55 mit einer verringerten Öffnungsweite und 2C zeigt die Blendenöffnung 55 mit einer minimalen Öffnungsweite. Diese Darstellungen zeigen somit den durch teilweises Schließen oder Öffnen des Irisblendenmechanismus 50 variabel verstellbaren Teilbereich des Strömungsquerschnittes für dieses Ausführungsbeispiel auf. Der Irisblendenmechanismus 50 wirkt also als variable Einlassdrossel und ermöglicht so, wie eingangs erwähnt, eine vorteilhafte Kennfeldverschiebung für den Radialverdichter 30.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführung einer erfindungsgemäßen Lamelle 52, die beispielsweise in dem anhand der 2A bis 2C beschriebenen Irisblendenmechanismus 50 verbaut ist. Bei der Lamelle 52 handelt es sich im Wesentlichen um ein flaches, plattenförmiges Element. Die Lamelle 52 hat also einen plattenförmigen Lamellengrundkörper 56, der gemäß 3 bogenförmig ausgebildet ist. Der Lamellengrundkörper 56 stellt im Wesentlichen das Element dar, welches für die Androsselung des Verdichterlaufrades 12 zuständig ist. In ihren sich gegenüberliegenden Endbereichen hat die Lamelle 52 je ein Betätigungselement 57 und ein Lagerelement 57a, die auf gegenüberliegenden Seiten der Lamelle 52 zur Zusammenwirkung mit dem Verstellring 53 beziehungsweise dem Lagerring 51 ausgebildet sind. Die Lamelle 52 hat einen Innenrandabschnitt 58, der in einem bestimmungsgemäß montierten Zustand der Lamelle 52 in dem Irisblendenmechanismus des Radialverdichters die Blendenöffnung 55 begrenzt (siehe 2B und 2C). Der Lamellengrundkörper 56 hat eine Wandstärke 59 (auch Dicke), die derart ausgebildet bzw. bemessen ist, dass eine ausreichende Steifigkeit für den Einsatz in dem Irisblendenmechanismus 50 des Radialverdichter 30 gegeben und ein Verbiegen unter normalen Betriebsbedingungen verhindert ist. Erkennbar ist auch die am Innenrandabschnitt 58 ausgebildete Innenkante 60, die nicht scharfkantig ausgebildet ist und in diesem Beispiel eine Fase 63 zur Strömungsführung aufweist.
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4 zeigt in eine vereinfachte schematische Teilschnittansicht des Radialverdichters 30 im Bereich des Verdichtereinlasses 36a. In einem Meridionalschnitt ist der Außenumriss des Verdichterlaufrades 13 mit seiner Radnabe 13a und der Laufradbeschaufelung 131 dargestellt. Dabei ist eine Eintrittskante 132 der Laufradschaufeln erkennbar, die in unmittelbarer Nachbarschaft zum Verdichtereinlass 36a angeordnet sind. Schematisch vereinfacht ist auch der Irisblendenmechanismus 50, hier reduziert auf die Lamellenanordnung, im Schnitt dargestellt. Der Irisblendenmechanismus 50 ist hier im Luftzuführkanal 36 unmittelbar vor, also stromaufwärts des Verdichtereinlasses 36a angeordnet. Die Lamellen 52 begrenzen mit ihrem Innenrandabschnitt 58 die Blendenöffnung 55 auf einen Strömungsquerschnitt SQ. Die Innenkante 60 der Lamellen ist hier, auf der dem Verdichterlaufrad 13 abgewandten Seite, also auf der im Luftmassenstrom stromaufwärts liegenden Seite, mit einer Verrundung 62, insbesondere einem Radius ausgeführt.
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5 zeigt eine vergrößerte Detailansicht Z der Innenkante 60 einer Lamelle 52 weitgehend gemäß der 4, jedoch entgegen dem Erfindungsgegenstand, mit einer scharfkantigen Ausbildung der Innenkante 60. Jede Lamelle 52 hat einen Innenrandabschnitt 58, der eine Innenkante 60 aufweist, die dem Verdichterlaufrad 13 abgewandt ist. In der Ausgestaltung gemäß 5 ist die Innenkante 60 scharfkantig ausgebildet, wodurch es zu störenden Strömungsablösungen, Rezirkulations- und Turbulenz-Ausbildungen 61 (durch die beispielhaften Strömungspfeile des Luftmassenstroms LM angedeutet) kommt. Derartige Strömungsablösungen, Rezirkulationen und Turbulenzen 61 verursachen Verluste und beeinträchtigen die Leistungsfähigkeit des Systems.
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Zudem wird bei einer bestimmten Blendenöffnung 55 der konstruktive Strömungsquerschnitt SQ auf einen effektiven Strömungsquerschnitt SQeff der Blende reduziert, wobei dieses Phänomen wie eingangs erwähnt als Vena-Contracta-Effekt bekannt ist.
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6 zeigt eine vergrößerte Detailansicht Z der Innenkante 60 einer Lamelle 52 wie in 4, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Gegensatz zur vorher beschriebenen Ausgestaltung gemäß 5 sind die auf einer dem Verdichterlaufrad 13 abgewandten Seite der Lamelle 52 liegenden Innenkanten 60 der Lamellen 52 nicht scharfkantig ausgebildet und weisen eine Verrundung 62 in Form eines Radius auf. Ein solcher Radius an der Innenkante der Lamelle weist beispielsweise eine Größe im Bereich der Wandstärke 59 der Lamelle 52 oder kleiner der Wandstärke auf. In verschiedenen Beispielen liegt die Wandstärke 59 der Lamelle 52 in einem Bereich von 0,5 mm bis 2mm. Ist der Radius der Verrundung 62 gleich oder kleiner als die jeweilige Wandstärke 59 der Lamelle 52, so ist eine Umlenkung des Luftstromes LM in eine zu der Laderachse 2 parallele Richtung an der dem Verdichterlaufrad 13 zugewandten Innenkante der Lamelle 52 abgeschlossen und es kommt zu keiner weiteren Einschnürung des Strömungsquerschnittes SQ stromabwärts der Blendenöffnung 55, so dass der effektive Stömungsquerschnitt SQeff dem durch die Blendenöffnung 55 gegebenen Strömungsquerschnitt SQ entspricht . Auf diese Weise werden die eingangs genannten Vorteile und Funktionen auf besonders effektive Weise erzielt.
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Da es sich andererseits als weiter vorteilhaft erwiesen hat, die Verrundung, insbesondere einen Radius, möglichst groß zu bemessen, um ein vorzeitiges Abreißen der Luftströmung zu vermeiden, kann es von Vorteil sein auch die Wandstärke 59 der Lamelle 52 größer zu wählen als dies für die erforderliche Stabilität strukturmechanisch notwendig wäre.
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7 zeigt eine weitere vergrößerte Detailansicht Z der Innenkante 60 einer Lamelle 52, weitgehend wie in 4, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Abwandlung zur vorher beschriebenen Ausgestaltung gemäß 6 sind die auf der dem Verdichterlaufrad 13 abgewandten Seite der Lamelle 52 liegenden Innenkanten 60 der Lamellen 52 in Form einer Fase 63 mit einem Fasenwinkel FW ausgebildet. Der Fasenwinkel FW bezieht sich hier auf die Abweichung der Fase von der auf die Laderachse 2 senkrecht stehenden Haupterstreckungsebene der Lamelle 52 bzw. des Lamellengrundkörpers 56. Durch die Anbringung einer Fase 63 ergeben sich zwei, jeweils eine Fasenkante 63a ausbildende Flächenübergänge. Um Strömungsablösungen zu vermeiden sollten diese Fasenkanten 63a jeweils einen möglichst sanften Richtungswechsel der Luftmassenströmung vorgeben. Wird der Übergangswinkel einer Fasenkante 63a verkleinert vergrößert sich dadurch gleichzeitig der Übergangswinkel der jeweils anderen Fasenkante 63a und dadurch die Neigung zur Strömungsablösung an dieser Stelle. Dies lässt es vorteilhaft erscheinen den Fasenwinkel FW in einem Bereich von 45° zu wählen, da dadurch ein gemeinsames Minimum der Übergangswinkel der Fasenkanten 63a erzielt wird. Dabei sollte die Fase 63 so dimensioniert sein, dass sie sich nicht über die gesamte Wandstärke 59 der Lamelle erstreckt damit an dem Innenrandabschnitt 58 der Lamelle 52 noch ein sich in Richtung der Laderachse 2 also der Hauptströmungsrichtung des Luftmassenstromes LM erstreckender Rand stehen bleibt, an den sich die Luftmassenströmung LM anlegen kann.
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Da es sich andererseits auch hier als weiter vorteilhaft erwiesen hat, die Fase 63 möglichst groß zu bemessen, um eine Beruhigung der Luftströmung und somit ein vorzeitiges Abreißen der Luftströmung zu vermeiden, kann es von Vorteil sein auch hier die Wandstärke 59 der Lamelle 52 größer zu wählen als dies für die erforderliche Stabilität strukturmechanisch notwendig wäre.
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So werden auch durch Anordnung einer Fase die eingangs genannten Vorteilen und Funktionen erzielt.
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In weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispielen ist anstelle einer einzelnen Fase eine Fasenabfolge ausgebildet, das heißt ein Polygonzug. Es sind also mehrere Fasenabschnitte mit unterschiedlichen Fasenwinkeln FW aneinander gereiht. Dadurch können die Übergangswinkel der einzelnen Fasenkanten kleiner gewählt werden. Was einen weicheren Richtungswechsel der Luftmassenströmung ermöglicht und so vorteilhaft zur Vermeidung von vorzeitigen Strömungsabrissen beiträgt.
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8 zeigt eine schematische Teilschnittansicht einer erfindungsgemäßen Lamelle 52 des Irisblendenmechanismus 50 gemäß 6 mit Stanzwerkzeug 64 in einem Fertigungsschritt bei der Herstellung der Lamelle. Um eine entsprechende Innenkante 60 herzustellen, die nicht scharfkantig ausgebildet ist, beispielsweise wie hier in Form eines Radius 62, wird ein Stanzwerkzeug 64 mit entsprechender Negativform zur Formgebung verwendet. Der Lamellengrundkörper der Lamelle 52 kann somit mit der strömungsgünstig, nicht scharfkantig ausgebildeten Innenkante 60 in einem Bearbeitungsschritt ohne notwendigen weiteren Bearbeitungsschritt besonders kostengünstig hergestellt werden. Dazu wird die Lamelle 52 mittels des Stanzwerkzeugs 64 in einem Arbeitsschritt aus einem ebenen Blech-Halbzeug gestanzt und die entsprechende Innenkante gleichzeitig so umgeformt, dass die betreffende Innenkante 60 nicht scharfkantig ausgebildet ist. Dies stellt eine besonders kostengünstige Möglichkeit der Herstellung der erfindungsgemäßen Lamellen dar.
Es sind alternativ jedoch, wie eingangs genannt, auch andere Herstellungsverfahren denkbar, die in einem Bearbeitungsschritt die endgültige Form des Lamellengrundkörpers 56 fertigen lassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2016265424 A1 [0011]
- DE 102011121996 A1 [0011]
