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Die Erfindung betrifft einen Luftführungsabschnitt für einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie einen Abgasturbolader gemäß Patentanspruch 17.
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Luftführungsabschnitte für Abgasturbolader, die einen veränderbaren Eintrittsquerschnitt stromauf eines Verdichterrades des Luftführungsabschnitts aufweisen, sind bekannt. Diese veränderbaren Eintrittsquerschnitte dienen einer so genannten kennfeldstabilisierenden Maßnahme. Das heißt mit anderen Worten, dass eine Verschiebung einer Pumpgrenze des Wirkkomplexes Luftführungsabschnitt und Verdichterrad herbeigeführt wird.
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Aus der Patentschrift
DE 10 2010 026 176 B4 geht ein Luftführungsabschnitt hervor, welcher in seinem Einströmkanal stromauf des Verdichterrades ein bewegbares Element aufweist, welches eine ihm zugewandt ausgebildete Stirnfläche des Verdichterrades überdeckbar ausgebildet ist, wobei die Überdeckung ausgehend von einer Kanalwandung des Einströmkanals Richtung einer Kanalmitte des Einströmkanals erfolgt.
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Eine vergleichbare Vorgehensweise zur Verringerung des Kanalquerschnitts kann der Patentschrift
DE 10 2012 011 423 B3 entnommen werden. Hier ist ein elastisches Element offenbart, dass ausgehend von der Kanalwandung sich durch Zufuhr von Druckluft in Richtung der Kanalmitte ausdehnt um so den Eintrittsquerschnitt zu reduzieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen verbesserten Luftführungsabschnitt für einen Abgasturbolader anzugeben. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde einen Abgasturbolader anzugeben, welcher sich durch einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet.
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Diese Aufgaben werden durch einen Luftführungsabschnitt für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßer Luftführungsabschnitt für einen Abgasturbolader ist durchströmbar ausgebildet. Eine Radkammer des Luftführungsabschnitts ist zur drehbaren Aufnahme eines Verdichterrades mit einer Mehrzahl von Laufradschaufeln ausgestaltet. Der Luftführungsabschnitt umfasst weiter einen Spiralkanal, welcher stromab der Radkammer im Luftführungsabschnitt ausgebildet ist. Zwischen der Radkammer und dem Spiralkanal ist ein Diffusorkanal im Luftführungsabschnitt ausgeführt. Stromauf der Radkammer ist ein Eintrittskanal mit einer Innenkontur im Luftführungsabschnitt zum Einströmen von zu verdichtendem Fluid ausgebildet, wobei im Eintrittskanal eine Querschnittsänderungseinheit zur Veränderung eines Eintrittsquerschnitts des Eintrittskanals angeordnet ist. Die Querschnittsänderungseinheit weist ein im Eintrittskanal positioniertes Wirkelement auf. Das Wirkelement weist eine Mehrzahl von Lamellen auf, die bewegbar ausgebildet sind und an einem Trägerring des Wirkelementes einenends befestigt sind, wobei die Mehrzahl von Lamellen dem Verdichterrad zugewandt angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist das Wirkelement in Form eines Axialschiebers ausgeführt, wobei bei einer axialen Verschiebung des Wirkelementes die Mehrzahl von Lamellen der Innenkontur anpassbar ausgebildet sind, wobei die Innenkontur einen sich entlang einer Längsachse des Luftführungsabschnitts in Richtung auf das Verdichterrad verjüngenden Konturquerschnitt aufweist. Der Vorteil der Erfindung liegt in einer einfachen, stabilen und kostengünstigen Herbeiführung eines veränderbaren Eintrittsquerschnitts. Das Wirkelement ist derart ausgebildet, dass es entlang der Innenkontur des Eintrittskanals, sich somit an dieser Innenkontur abstützend und orientierend, axial verschiebbar, mit anderen Worten in Form eines Axialschiebers, ist und dabei aufgrund der Mehrzahl von Lamellen, die sich an der Innenkontur anliegend orientieren können, eine Eintrittsquerschnittsänderung herbeiführen kann.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass aufgrund der bei einer axialen Bewegung des Axialschiebers ihre Gesamtkontur mit Hilfe der Innenkontur veränderbaren Mehrzahl von Lamellen eine zwingende Eintrittsquerschnittsveränderung erfolgt. Sofern der Axialschieber in Richtung des Verdichterrades verschoben wird, erfolgt eine Verjüngung des Eintrittsquerschnitts, sofern er entgegensetzt verschoben wird, kann eine Vergrößerung des Einrittsquerschnitts herbeigeführt werden.
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Der Axialschieber ist bevorzugt als ein einziges Bauteil ausgebildet, wobei die Mehrzahl von Lamellen einstückig mit dem Trägerring ausgebildet ist. Insbesondere, sofern das Wirkelement aus einem Kunststoff hergestellt ist, lässt es sich kostengünstig in einem Kunststoff-Druckgussverfahren herstellen.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts ist die Innenkontur in Richtung einer Längsachse des Luftführungsabschnitts zumindest teilweise gebogen ausgebildet. Üblicherweise sind Innenkonturen von Eintrittskanälen konisch ausgeführt. Dies ist bei einem nicht einstellbaren Eintrittsquerschnitt sinnvoll, da bereits aufgrund der konischen Ausbildung, welche sich in Richtung des Verdichterrades verjüngend ausgeführt ist, auf einfache Weise eine Steigerung einer Strömungsgeschwindigkeit herbeigeführt wird. Die gebogene Innenkontur, sie kann auch als gekrümmte Innenkontur bezeichnet werden, weist den Vorteil auf, dass bei einer Reduzierung des Eintrittsquerschnitts mit Hilfe des Wirkelementes der Eintrittsquerschnitt nur in einem geringen jedoch notwendigen Bereich, vor dem Verdichterrad stark reduziert wird, hingegen der übrige Bereich seine im weitestgehend konische Form beibehält. Die nach innen, das heißt in Richtung der Längsachse weisende Krümmung des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts ist die querschnittsverengende Wirkung des Wirkelementes bei Verschiebung desselben in Richtung des Verdichterrades unterstützend.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts weist die Mehrzahl der Lamellen eine nach außen, von der Längsachse abgewandt gerichtete Krümmung auf. Besonders vorteilhaft ist eine Kombination der zuvor beschriebenen Innenkrümmung mit der nach außen gerichteten Krümmung der Lamellen. Die Außenkrümmung würde z.B. am Ende der Lamellen für eine Strömungslenkung senkrecht zu einer Radeintrittsfläche des Verdichters sorgen, um den Strömungsübergang vom Luftführungsabschnitt zum Verdichterrad, d.h. nach der erfolgten Querschnittsverengung, möglichst frei von Verwirbelungen zu halten. Hierdurch wird der Wirkungsgrad des Verdichters positiv beeinflusst.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts weist eine einzelne Lamelle der Mehrzahl der Lamellen eine zahnformartige Lamellenkontur auf. Mit Hilfe dieser zahnformartigen Lamellenkontur lässt sich ein Aneinandergrenzen der einzelnen Lamellen bei einer Verschiebung des Wirkelementes in Richtung auf das Verdichterrad herbeiführen und ein Übereinanderlappen der Lamellen wird vermieden. Das Übereinanderlappen der einzelnen Lamellen könnte zu einer ungewollten Strömungsverwirbelung führen, die zu vermeiden ist. Insbesondere sofern die Lamellenkontur zumindest teilweise konvex ausgebildet ist, kann eine überlappungsfreie Anpassung der Mehrzahl von Lamellen bei einer Reduzierung des Eintrittsquerschnitts an die zweifach gekrümmte Innenkontur realisiert werden.
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Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts lässt sich dadurch erzielen, dass eine einzelne Lamelle der Mehrzahl von Lamellen an ihrer Innenfläche ein Strömungsleitprofil aufweist. Dieses Strömungsleitprofil ist im Gegensatz zu einer Überlappung gezielt ausgebildet und kann eine weitere Strömungsführung realisieren.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts weist die Querschnittsänderungseinheit ein Einsatzelement auf, welches im Einstrittskanal quer, insbesondere orthogonal zum Wirkelement wirkorientiert angeordnet ist. Das Einsatzelement ist zur Herbeiführung eines Dralls vorgesehen.
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Vorteilhafterweise ist das Einsatzelement eine Mehrzahl von Leitelementen aufweisend ausgebildet. Somit kann es insbesondere in einer gitterartigen Struktur ausgeführt werden, welche der Erzeugung eines Dralls dienlich ist.
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Damit eine bauraumoptimierte und kompakte Formgebung der Querschnittsänderungseinheit umfassend das Wirkelement und das Einsatzelement realisierbar ist, ist das Einsatzelement zumindest teilweise zwischen dem Wirkelement anordenbar. Beide Elemente können auch einteilig ausgeführt sein.
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Zur Verstellung, mit anderen Worten zur Positionierung des Wirkelementes und/oder des Einsatzelementes ist eine Verstelleinheit der Querschnittsänderungsvorrichtung vorgesehen. Diese Verstelleinheit kann in Abhängigkeit von Betriebspunkten des Abgasturboladers, und insbesondere in Abhängigkeit einer mit dem Abgasturbolader verbundenen Verbrennungskraftmaschine aktiviert werden, derart, dass die Querschnittsänderungseinheit in Abhängigkeit dieser Betriebspunkte eingestellt, mit anderen Worten positioniert werden kann. Die Positionierung umfasst primär eine Translation entlang der Längsachse, die auch von einer Rotation um diese Längsachse überlagert sein kann.
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Die Verstelleinheit ist pneumatisch oder hydraulisch einstellend ausgeführt, wobei insbesondere bei einer pneumatischen Beaufschlagung ein motorischer Betriebsdruck, bspw. ein Abgasgegendruck und/oder ein Ladedruck des Abgasturboladers genutzt werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts ist das Wirkelement unabhängig vom Einsatzelement positionierbar. Damit lassen sich weitere Varianten einer geeigneten Strömung herbeiführen. Das heißt mit anderen Worten, dass eine Anpassung des Eintrittsquerschnitts differenzierter ausgeführt werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts ist die Innenkontur mit Hilfe einer Konturhülse ausgebildet. Somit kann die erforderliche Innenkontur auf einfache Weise hergestellt werden, da die Konturhülse im Vergleich zu einem üblicherweise in Gussbauweise hergestellten Gehäuse des Luftführungsabschnitts sich wesentlich einfacher bearbeiten lässt aufgrund der verbesserten Handhabung. Somit kann kostengünstig die Innenfläche bearbeitet werden, damit ein Verschieben des Wirkelementes reibungsreduziert realisierbar ist.
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Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts besteht darin, dass mindestens ein Leitelement des Einsatzelements in einer Nut geführt wird, die in der Innenkontur des möglicherweise gebogenen oder konischen Eintrittskanals oder der Konturhülse geführt wird, so dass bei translatorisch-rotatorischer Bewegung des Einsatzelements im gebogenen/konischen Eintrittskanal, oder in der Konturhülse, keine radiale Positionsveränderung des Leitelements erfolgt, während eine Veränderung des Profils in Umfangsrichtung möglich wäre. Diese Ausführung mit mindestens einer Nut kann dazu dienen, eine radiale Positionierung der Mehrzahl der Leitelemente auszuschließen oder gezielt einzustellen während die Querschnittsänderungseinheit und damit deren Mehrzahl von Lamellen translatorisch und/oder rotatorisch positioniert werden. Die Funktionen Drallerzeugung, insbesondere mit Hilfe der Mehrzahl von Leitelementen, und Querschnittsverengung, insbesondere mit Hilfe der Mehrzahl von Lamellen, können so gegenläufig, je nach Positionierung des Luftführungsabschnittes, aktiviert bzw. deaktiviert werden.
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Insgesamt weist der erfindungsgemäße Luftführungsabschnitt die wie vorstehend erläutert ausgebildete Querschnittsänderungseinheit auf, welche grundsätzlich aufgrund ihres einfachen Aufbaus kostengünstig hergestellt werden kann. Insbesondere weist die Querschnittsänderungseinheit des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts den Vorteil auf, dass auch bei möglicherweise im Fluid vorliegenden Partikeln aufgrund von bspw. einer Abgasrückführung und/oder einer Kurbelgehäuseentlüftung in den Eintrittskanal ein Verklemmen des Wirkelementes nahezu eliminiert ist.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen Abgasturbolader, aufweisend einen durchströmbaren Abgasführungsabschnitt und einen durchströmbaren Luftführungsabschnitt. Im Abgasführungsabschnitt ist ein Turbinenrad in einer Radkammer des Abgasführungsabschnitts drehbar aufgenommen. Im Luftführungsabschnitt ist ein Verdichterrad in einer Radkammer des Luftführungsabschnitts ebenfalls drehbar aufgenommen, wobei das Turbinenrad mit dem Verdichterrad drehfest verbunden ist. Erfindungsgemäß ist der Luftführungsabschnitt nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet. Der erfindungsgemäße Luftführungsabschnitt führt im Vergleich zum Stand der Technik zu einer Verschiebung der Pumpgrenze des Abgasturboladers, so dass eine Steigerung hin zu kleineren Massenströmen durch den Luftführungsabschnitt möglich ist. Insgesamt steigert sich im Bereich der kleinen Massenströme der Wirkungsgrad des Abgasturboladers, und es kann demzufolge eine Reduzierung von verbrennungskraftmaschinenspezifischen Emissionen einer in Verbindung mit dem Abgasturbolader stehenden Verbrennungskraftmaschine sowie des Kraftstoffverbrauchs herbeigeführt werden, mit allen vorstehend genannten Vorteilen des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts.
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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 der Figur 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.
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Es zeigen:
- 1 in einem perspektivischen Halbschnitt einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader mit einem Einlasskanal in einer vollständig geschlossenen Position einer Querschnittsänderungseinheit in einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 in einer Seitenansicht die Querschnittsänderungseinheit gem. 1,
- 3 in einer Prinzipdarstellung einen Ausschnitt der Querschnittsänderungseinheit eines zweiten Ausführungsbeispiels in einer geschlossenen Position,
- 4 in einer Seitenansicht die Querschnittsänderungseinheit gem. 3, und
- 5 in einem Ausschnitt die Querschnittsänderungseinheit gem. 3.
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Ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader 1, welcher durchströmbar ausgebildet ist, ist in 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel illustriert. Der Abgasturbolader 1 weist einen Luftführungsabschnitt 2 auf, der in einem Ansaugstrang einer nicht näher dargestellten Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, wobei es sich bei der Verbrennungskraftmaschine um einen Ottomotor oder einen Dieselmotor handelt. Der Abgasturbolader 1 umfasst weiterhin einen durchströmbaren Abgasführungsabschnitt 3 und einen Lagerabschnitt 4, wobei der Lagerabschnitt 4 zwischen dem Luftführungsabschnitt 2 und dem Abgasführungsabschnitt 3 angeordnet ist.
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Der Abgasturbolader 1 besitzt ein Laufzeug 5, welches ein Verdichterrad 6 zum Ansaugen und Verdichten von Verbrennungsluft, ein Turbinenrad 7 zur Expansion von Abgas sowie eine das Verdichterrad 6 mit dem Turbinenrad 7 drehfest verbindende Welle 8 aufweist. Die Welle 8 ist im Lagerabschnitt 4 des Abgasturboladers 1 drehbar gelagert, welcher zwischen dem Luftführungsabschnitt 2 und dem Abgasführungsabschnitt 3 positioniert ist.
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Zur Beaufschlagung des Turbinenrades 7 mit Abgas weist der Abgasführungsabschnitt 3 einen Spiralkanal 9 und einen stromauf des Spiralkanals 9 im Abgasführungsabschnitt 3 ausgebildeten Eintrittskanal 10 auf, welcher durchströmbar mit der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist. Der Eintrittskanal 10 dient einer Konditionierung des Abgases, welches im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine das Turbinenrad 7 in eine rotierende Bewegung versetzt. Mit Hilfe der Welle 8 wird das Verdichterrad 6 ebenfalls in Rotation versetzt, so dass es Verbrennungsluft ansaugt und verdichtet.
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Das Verdichterrad 6 ist in einer Radkammer 11 des Luftführungsabschnitts 2 um seine Drehachse 12 drehbar aufgenommen und weist an einer Nabe 13 eine Mehrzahl von Laufradschaufeln 14 auf. Die Drehachse 12 ist koaxial mit einer Längsachse 37 des Luftführungsabschnitts 2 ausgebildet.
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Stromab der Radkammer 11 ist ein ringförmiger weiterer Spiralkanal 15 die Radkammer 11 umfassend ausgebildet, wobei zwischen dem Spiralkanal 15 und der Radkammer 11 ein Diffusorkanal 16 zur weiteren Konditionierung des vom Verdichterrad 6 angesaugten und verdichteten Fluids ausgestaltet ist. Stromauf der Radkammer 11 weist der Luftführungsabschnitt 2 einen weiteren Eintrittskanal 17 auf, über den das zu verdichtende Fluid einströmen kann.
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Im weiteren Eintrittskanal 17 ist eine Querschnittsänderungseinheit 18 zur Veränderung eines Eintrittsquerschnitts 19 des weiteren Eintrittskanals 17 angeordnet. Die Querschnittsänderungseinheit 18 umfasst ein Wirkelement 20 und eine das Wirkelement 20 bewegbare Verstelleinheit 21.
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Das Wirkelement 20, welches als Axialschieber ausgeführt ist, ist hohlzylinderformartig ausgebildet und weist einen axial verstellbaren ersten Elementabschnitt 22 und einen axial und radial verstellbaren zweiten Elementabschnitt 23 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Wirkelement 20 einstückig ausgeführt.
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Der erste Elementabschnitt 22, welcher von der Radkammer 11 abgewandt angeordnet ist, ist in Form eines Ringes ausgeführt. An seiner der Radkammer 11 zugewandt ausgebildeten Ringfläche 24 ist der zweite Elementabschnitt 23 angeordnet, welcher eine der Radkammer 11 zugewandt ausgebildete Mehrzahl von Lamellen 25 besitzt, die radial verstellbar ausgeführt sind. Das heißt mit anderen Worten, dass die Mehrzahl von Lamellen 25 ihre radiale Position ändern kann. In Abhängigkeit einer Positionierung des Wirkelementes 20 liegt die Mehrzahl von Lamellen 25 entweder in ihrer radial äußersten Position oder in ihrer radial innersten Position oder in einer Position zwischen den beiden genannten Positionen.
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In der radial innersten Position, einer so genannten Schließposition der Querschnittsänderungseinheit 18, sind die einzelnen Lamellen 25' aneinander anliegend ausgeführt. In der radial äußersten Position, einer so genannten Öffnungsposition der Querschnittsänderungseinheit 18, ist zwischen den einzelnen Lamellen 25' ein Spalt 26 ausgebildet.
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Die Querschnittsänderungseinheit 18 umfasst weiterhin eine Konturhülse 27, welche im Eintrittskanal 10 unbewegbar aufgenommen ist und entlang derer, in axialer Richtung entlang der Drehachse 12, das Wirkelement 20 bewegbar ist. Die Konturhülse 27 weist einen sich in Richtung der Radkammer 11 reduzierenden Hülsenquerschnitt HQ auf. Die Konturhülse 27 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. Ebenso könnte sie jedoch auch aus einem Kunststoff ausgebildet sein. Auch könnte die Konturhülse 27 gitterformartig oder Längsstreben aufweisend ausgebildet sein. Das heißt mit anderen Worten, dass die Konturhülse 27 nur abschnittsweise über ihrem Umfang ausgestaltet sein kann, wobei sie zur Realisierung einer gesicherten Querschnittsreduzierung des Eintrittsquerschnitts 19 im Bereich der einzelnen Lamellen 25' auszubilden ist. Das heißt mit anderen Worten, dass, sofern die Konturhülse 27 bspw. aus Längsstreben bestehend ausgebildet ist, diese bspw. jeweils zentral zu den gegenüberliegenden Lamellen angeordnet sind, derart, dass die jeweilige Lamelle 25' gesichert entlang der ihr zugeordneten Längsstrebe geführt werden kann.
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Die Konturhülse 27 ist zur Ausbildung einer Innenkontur 33 des weiteren Eintrittskanals 17 vorgesehen, wobei die Innenkontur 33 in Richtung auf das Verdichterrad 6 einen sich verjüngenden Konturquerschnitt KQ aufweist. Da die Innenkontur 33 im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit Hilfe der Konturhülse 27 herbeigeführt ist, entspricht der Hülsenquerschnitt HQ dem Konturquerschnitt KQ. Ebenso könnte bei einer entsprechenden Formgebung der Innenkontur 33 des weiteren Eintrittskanals 17 die Konturhülse 27 entfallen. Allerdings könnte dies unter Umständen zu einem erhöhten Fertigungsaufwand des Luftführungsabschnitts 2 führen.
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Die Innenkontur 33 ist in Richtung der Längsachse 37 des Luftführungsabschnitts 2 zumindest teilweise gebogen, oder mit anderen Worten gekrümmt, ausgeführt, wobei die Krümmung dem Verdichterrad 6 gegenüberliegend ausgebildet ist.
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Das Wirkelement 20 ist zumindest in seinem zweiten Elementabschnitt 23 elastisch ausgebildet und ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel vollständig aus einem Kunststoff hergestellt. Sofern das Wirkelement 20, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel einteilig ausgeführt ist, weist der Kunststoff eine Stabilität auf, die sowohl in der Schließposition als auch in der Öffnungsposition eine Formstabilität des Wirkelementes 20 in seiner aktuellen Position sichert. An dieser Stelle sei erwähnt, dass das Wirkelement 20 nicht nur in zwei Positionen, der Schließposition, in der ein kleinster Strömungsquerschnitt stromauf des Verdichterrades 6 im weiteren Eintrittskanal 17 ausgebildet ist, sowie der Öffnungsposition, in der ein größter Strömungsquerschnitt stromauf des Verdichterrades 6 im weiteren Eintrittskanal 17 bereitgestellt ist, sondern in zahlreiche Zwischenpositionen zwischen der Schließposition und der Öffnungsposition eingestellt werden kann.
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Ebenso könnte der erste Elementabschnitt 22 aus einem vom zweiten Elementabschnitt 23 unterschiedlichen Material ausgeführt sein. Vorteilhaft wäre zum Beispiel eine metallische Ausführung des ersten Elementabschnitts 22 mit einer besonders bevorzugt polierten, der Konturhülse 27 zugewandt ausgebildeten Oberfläche 34, damit eine reibungsreduzierte Bewegung des Wirkelementes 20 an der Konturhülse 27 herbeigeführt werden könnte. Auch könnte die Konturhülse 27 insbesondere in den vom Wirkelement 20 aufgrund dessen Bewegung berührenden Flächen eine entsprechend reibungsarme Oberfläche, mit anderen Worten eine sehr geringe Oberflächenrauheit aufweisen. Somit kann ein reibungsarmes Gleiten und Verschieben des Wirkelementes 20 herbeigeführt werden.
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In 2 ist das Wirkelement 20 in einer Seitenansicht dargestellt. Die Mehrzahl von Lamellen 25 weisen eine zahnformartige Lamellenkontur 35 auf, wobei aneinander angrenzende Seitenflächen der einzelnen Lamellen 25' leicht konvex gebogen ausgeführt sind. Somit kann auf einfache Weise eine zweifach gekrümmte Flächenkontur, eine sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung gekrümmt, im weiteren Eintrittskanal 17 stromauf des Verdichterrades 6 erlangt werden.
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Die Verstelleinheit 21 ist zur Positionierung des Wirkelementes 20 ausgebildet. Grundsätzlich kann sie dazu ausgestaltet sein das Wirkelement 20 durch Rotation und/oder Translation in eine entsprechende, den Eintrittsquerschnitt 19 reduzierende oder vollständig öffnende Position zu bringen. Dies kann hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist sie pneumatisch zu betätigen, wobei über einen Anschluss 38 der Verstelleinheit 21 Druckluft zugeführt werden kann. Die Verstelleinheit 21 weist ein nicht näher dargestelltes Spannelement auf, welches mit dem Wirkelement 20 vorteilhaft unmittelbar verbunden ist. Das Spannelement drückt in einer Grundposition der Verstelleinheit 21 vorteilhaft das Wirkelement 20 mit Hilfe seiner Vorspannung entweder in die Schließposition oder in die Öffnungsposition. Abhängig von der Grundposition ist der Anschluss 38 ausgebildet und das Wirkelement 20 beaufschlagbar mit Hilfe der Druckluft aufweisend einen Überdruck oder einen Unterdruck.
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In den 3 und 4 ist das Wirkelement 20 eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts 2 ein zur insbesondere Drallerzeugung ausgebildetes Einsatzelement 28 aufweisend ausgeführt. Das Wirkelement 20 und das Einsatzelement 28 können als einteiliges Bauteil oder als zwei separate Komponenten ausgeführt werden. Das Einsatzelement 28 ist in seiner Wirkrichtung quer, insbesondere orthogonal zu der Mehrzahl von Lamellen 25 ausgeführt. Es umfasst eine Mehrzahl von Leitelementen 29, die sowohl zusammen mit dem Wirkelement 20 die bevorzugte axiale Bewegung des Wirkelementes 20 zur Veränderung des Hülsenquerschnitts HQ aufweisen, als auch eine Positionsänderung in radialer Richtung aufweisen. Das heißt mit anderen Worten, dass die Mehrzahl von Leitelementen 29 aufgrund ihrer radialen Positionsänderung in den Eintrittsquerschnitt 19 hineinragend positioniert werden können.
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Die Mehrzahl von Leitelementen 29 kann auch teilweise oder mehrheitlich oder sämtlich in nicht näher dargestellten Nuten des weiteren Eintrittskanals 17, welche auch in der Konturhülse 27 ausgebildet sein können, geführt werden, so dass bei der translatorischen Bewegung des Wirkelements 20 die radiale Position der mitbewegten Leitelemente 29' unverändert bleibt. In diesem Fall ist eine gebogene Nut in der Lage das Profil der entsprechenden Leitelemente 29' je nach axialer Position zu verändern.
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Ebenso sind sie auch aus dem Eintrittsquerschnitt 19 entfernt positionierbar, wie mit Hilfe von Bewegungspfeilen 36 angedeutet ist. Durch eine Ausführung mit Nuten kann z.B. in der geschlossenen Position des Wirkelementes 20 die strömungsbeeinflussende Funktion der Leitelemente 29' unterbunden werden, indem diese von den radial nach innen deformierten Lamellen 25' verdeckt werden. Sind die Leitelemente 29' z.B. als Drallerzeuger ausgebildet, würde die Drallerzeugung in der geschlossenen Position deaktiviert, in der geöffneten, mit nach außen zurückweichenden Lamellen 25' aktiviert. Die Mehrzahl von Leitelementen 29 ist plattenförmig und/oder schaufelförmig ausgebildet.
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Die Mehrzahl von Leitelementen 29 kann der Anzahl von Spalten 26 entsprechen, derart, dass in den Spalten 26, somit zwischen jeweils zwei benachbarten Lamellen 25', ein einzelnes Leitelement 29' angeordnet ist. Ebenso könnte das Einsatzelement 28 auch eine geringere Anzahl an einzelnen Leitelementen 29' aufweisen, als Spalte 26 ausgebildet sind.
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In einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Luftführungsabschnitts 2 ist die Mehrzahl von Lamellen 25 an ihrer der Strömung im weiteren Eintrittskanal 17 zugewandt ausgebildeten Innenfläche 31 strömungsprofiliert ausgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass die Innenfläche 31 nicht eben ausgeführt ist, sondern ein Strömungsleitprofil 30 bspw. in Form von Rillen und/oder Erhebungen aufweist. Eine von der Innenfläche 31 abgewandt ausgebildete Außenfläche 32 der Mehrzahl von Lamellen 25 ist bevorzugt zur reibungsarmen Bewegung des Wirkelementes 20 eben ausgeführt.
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In einem weiteren, nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel, weist die Mehrzahl von Lamellen 25 an ihrem dem Verdichterrad 6 zugewandt ausgebildeten Endbereich eine relativ zur Längsachse 37 konkave Wölbung auf, damit das in Richtung auf das Verdichterrad 6 strömende Fluid, bzw. das angesaugte Fluid keinen Strömungsabriss erfährt, sondern quasi eine tangentiale Führung auf das Verdichterrad 6 mit Hilfe des Wirkelementes 20 erhält.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010026176 B4 [0003]
- DE 102012011423 B3 [0004]
