DE102020113799A1 - VALVE ARRANGEMENT - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zum Steuern einer Bypassöffnung in einem Turbinengehäuse. Die Ventilanordnung umfasst einen Hebelarm und einen Ventilkörper mit einem Ventilteller. Der Ventilkörper und der Hebelarm sind aneinander fixiert. Die Dichtungsschale umfasst weiterhin eine ringförmige Dichtlippe die in radialer Richtung außerhalb des Ventiltellers angeordnet ist.The invention relates to a valve arrangement for controlling a bypass opening in a turbine housing. The valve arrangement comprises a lever arm and a valve body with a valve disk. The valve body and the lever arm are fixed to one another. The sealing shell furthermore comprises an annular sealing lip which is arranged in the radial direction outside the valve disk.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zum Steuern einer Bypassöffnung in einem Turbinengehäuse. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Turbine und eine Aufladevorrichtung mit einer entsprechenden Ventilanordnung.The present invention relates to a valve arrangement for controlling a bypass opening in a turbine housing. In particular, the present invention relates to a turbine and a supercharging device with a corresponding valve arrangement.
Hintergrundbackground
Immer mehr Fahrzeuge der neueren Generation werden mit Aufladevorrichtungen ausgestattet, um die Anforderungsziele und gesetzlichen Auflagen zu erreichen. Bei der Entwicklung von Aufladevorrichtung gilt es sowohl die einzelnen Komponenten als auch das System als Ganzes bezüglich ihrer Zuverlässigkeit und Effizienz zu optimieren.More and more vehicles of the newer generation are being equipped with charging devices in order to meet the requirements and legal requirements. When developing charging devices, it is important to optimize both the individual components and the system as a whole with regard to their reliability and efficiency.
Bekannte Abgasturbolader weisen eine Turbine mit einem Turbinenrad auf, die vom Abgasstrom des Verbrennungsmotors angetrieben wird. Ein Verdichter mit einem Verdichterrad, das mit dem Turbinenrad auf einer gemeinsamen Welle angeordnet ist, verdichtet die für den Motor angesaugte Frischluft. Dadurch wird die Luft- bzw. Sauerstoffmenge, die der Motor zur Verbrennung zur Verfügung hat, erhöht. Dies führt wiederum zu einer Leistungssteigerung des Verbrennungsmotors. Bei bestimmten Betriebszuständen kann es gewünscht sein die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase oder den Abgasvolumenstrom selbst zu erhöhen oder zu reduzieren. Im Stand der Technik sind diesbezüglich insbesondere variable Turbinengeometrien und/oder Ventilanordnungen mit einem Bypassventil bekannt (auch „Wastegate“ oder Abgas-Ventil), die bei bestimmen Betriebszuständen einen Teil des Abgases an dem Turbinenrad vorbeileiten.Known exhaust gas turbochargers have a turbine with a turbine wheel, which is driven by the exhaust gas flow from the internal combustion engine. A compressor with a compressor wheel, which is arranged on a common shaft with the turbine wheel, compresses the fresh air drawn in for the engine. This increases the amount of air or oxygen that the engine has available for combustion. This in turn leads to an increase in the performance of the internal combustion engine. In certain operating states it may be desirable to increase or reduce the flow rate of the exhaust gases or the exhaust gas volume flow itself. In this regard, variable turbine geometries and / or valve arrangements with a bypass valve are known in the prior art (also known as “wastegate” or exhaust gas valve), which divert part of the exhaust gas past the turbine wheel in certain operating states.
Nachteilig an bekannten Bypassventilen sind impulsbedingtes Klappern und Vibrationen (NVH) zwischen dem Bypassventil und dem Ventilsitz. Dies führt häufig zu Verschleiß und sorgt zusammen mit Belagsaufbau sowie thermisch bedingten Deformationen des Bypassventils und/oder des Ventilsitzes zu Undichtigkeiten an der Bypassöffnung zwischen dem Bypassventil und dem Ventilsitz im geschlossenen Zustand.Disadvantages of known bypass valves are pulse-related rattling and vibrations (NVH) between the bypass valve and the valve seat. This often leads to wear and tear and, together with the build-up of the lining and thermally induced deformations of the bypass valve and / or the valve seat, leads to leaks at the bypass opening between the bypass valve and the valve seat when closed.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine optimierte Ventilanordnung zum Steuern einer Bypassöffnung in einem Turbinengehäuse, die die oben genannten Nachteile des NVH und der thermischen Deformationen überkommt oder zumindest reduziert, bereitzustellen.The object of the present invention is to provide an optimized valve arrangement for controlling a bypass opening in a turbine housing, which overcomes or at least reduces the above-mentioned disadvantages of NVH and thermal deformations.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zum Steuern einer Bypassöffnung in einem Turbinengehäuse nach Anspruch 1. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Turbine und eine Aufladevorrichtung mit einer entsprechenden Ventilanordnung nach den Ansprüchen 14 und 15.The present invention relates to a valve arrangement for controlling a bypass opening in a turbine housing according to claim 1. In particular, the present invention relates to a turbine and a supercharging device with a corresponding valve arrangement according to
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zum Steuern einer Bypassöffnung in einem Turbinengehäuse. Die Ventilanordnung umfasst einen Hebelarm und einen Ventilkörper mit einem Ventilteller. Der Ventilkörper und der Hebelarm sind aneinander fixiert. Die Ventilanordnung ist gekennzeichnet durch eine Dichtungsschale mit einer ringförmigen Dichtlippe, wobei die ringförmige Dichtlippe in radialer Richtung außerhalb des Ventiltellers angeordnet ist. Diese besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Ventilanordnung ermöglicht, dass Gasimpulse durch den Ventilteller aufgenommen werden können. Durch die fixierte Anordnung an dem Hebelarm kann den Gasimpulsen eine ausreichende Gegenkraft entgegengesetzt werden. Somit lassen sich Vibrationen, insbesondere impulsbedingte Vibrationen, und Klappern (NVH: noise, vibration, and harshness) verhindern oder zumindest reduzieren. Die radial außerhalb des Ventiltellers angeordnete Dichtlippe der Dichtungsschale übernimmt dabei die Dichtungsfunktion der Ventilanordnung. Das heißt die Abdichtfunktion und die Aufnahme der Gasimpulskräfte wird von zwei unterschiedlichen Elementen übernommen. Somit kann eine gewisse funktionale Entkopplung erzielt werden, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Ventilanordnungen aus dem Stand der Technik, in denen der Ventilteller zusätzlich die Dichtfunktion übernimmt.The present invention relates to a valve arrangement for controlling a bypass opening in a turbine housing. The valve arrangement comprises a lever arm and a valve body with a valve disk. The valve body and the lever arm are fixed to one another. The valve arrangement is characterized by a sealing shell with an annular sealing lip, the annular sealing lip being arranged in the radial direction outside the valve disk. This particularly advantageous embodiment of the valve arrangement enables gas pulses to be received by the valve disk. Due to the fixed arrangement on the lever arm, the gas pulses can be counteracted with a sufficient counterforce. In this way, vibrations, in particular pulse-related vibrations, and rattling (NVH: noise, vibration, and harshness) can be prevented or at least reduced. The sealing lip of the sealing shell, which is arranged radially outside the valve disk, takes on the sealing function of the valve arrangement. This means that the sealing function and the absorption of the gas impulse forces are performed by two different elements. A certain functional decoupling can thus be achieved, in particular in comparison to conventional valve arrangements from the prior art, in which the valve disk also takes on the sealing function.
In Ausgestaltungen der Ventilanordnung, kann die Dichtungsschale relativ zum Ventilteller beweglich angeordnet sein. Diese besonders vorteilhafte Ausgestaltung ermöglicht eine flexible und betriebsgerechte Anpassung bzw. Ausrichtung der Dichtungsschale bzw. der Dichtungslippe relativ zum Ventilkörper bzw. Ventilteller. Dadurch kann die Dichtungsfunktion auch bei thermisch- und/oder Verschleiß-bedingten Deformationen und/oder Belagsbildung der Ventilanordnung verbessert werden, da die Dichtungsschale bzw. die Dichtungslippe die Deformationen bzw. die Belagsbildung zumindest in gewissem Grad ausgleichen kann.In embodiments of the valve arrangement, the sealing shell can be arranged so as to be movable relative to the valve disk. This particularly advantageous embodiment enables flexible and operationally appropriate adaptation or alignment of the sealing shell or the sealing lip relative to the valve body or valve disk. As a result, the sealing function can also be improved in the event of thermally and / or wear-related deformations and / or deposit formation of the valve arrangement, since the sealing shell or the sealing lip can compensate for the deformations or the formation of deposits at least to a certain extent.
In Ausgestaltungen der Ventilanordnung, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, kann die Dichtungsschale eine Dichtungsachse aufweisen, um welche die ringförmige Dichtlippe angeordnet ist. Die Dichtungsschale kann dabei relativ zum Ventilteller derart beweglich sein, dass die Dichtungsachse relativ zu einer Ventilachse des Ventiltellers um einen Winkel α verkippbar ist. Zusätzlich kann dabei gelten: 0° ≤ α ≤ 8°, bevorzugt 0° ≤ α ≤ 6°, und besonders bevorzugt 0° ≤ α ≤ 4°. Die Verkippbewegung ermöglicht ein Schließen der Bypassöffnung auch wenn der Ventilteller (noch) nicht parallel zu einer Ebene der Bypassöffnung ausgerichtet ist. Dies kann zum Beispiel für den Fall relevant sein, wenn sich ein Ventilsitz der Bypassöffnung (ungleichmäßig) thermisch verformt und/oder wenn sich Belag auf dem Ventilsitz bildet.In configurations of the valve arrangement which can be combined with the preceding configuration, the sealing shell can have a sealing axis around which the annular sealing lip is arranged. The sealing shell can be movable relative to the valve disk in such a way that the sealing axis is relative to a valve axis of the Valve disk can be tilted by an angle α. In addition, the following can apply: 0 ° α 8 °, preferably 0 ° α 6 °, and particularly preferably 0 ° α 4 °. The tilting movement enables the bypass opening to be closed even if the valve disk is not (yet) aligned parallel to a plane of the bypass opening. This can be relevant for the case, for example, when a valve seat of the bypass opening is thermally deformed (unevenly) and / or when a deposit forms on the valve seat.
In Ausgestaltungen der Ventilanordnung, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die Dichtungsschale ausgelegt sein, über die ringförmige Dichtlippe mit einem Ventilsitz der Bypassöffnung verschließend in Anlage gebracht zu werden. Dies bedeutet, dass bevorzugt nur die Dichtungsschale mit dem Ventilsitz in Anlage bringbar ist. Der Ventilteller sollte dabei oberhalb des Ventilsitzes und/oder radial innerhalb des Ventilsitzes angeordnet sein.In configurations of the valve arrangement that can be combined with any of the preceding configurations, the sealing shell can be designed to be brought into contact with a valve seat of the bypass opening in a closing manner via the annular sealing lip. This means that preferably only the sealing shell can be brought into contact with the valve seat. The valve disk should be arranged above the valve seat and / or radially inside the valve seat.
In Ausgestaltungen der Ventilanordnung, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die Dichtungsschale im Wesentlichen kuppelförmig ausgebildet sein. Die Dichtungsschale kann dabei eine Außenfläche, eine Innenfläche aufweisen. Weiterhin kann die Dichtungsschale eine zentrale Durchgangsbohrung aufweisen. Die Durchgangsbohrung kann dabei zwischen der Außenfläche und der Innenfläche angeordnet sein. Die Außenfläche kann dabei sphärisch ausgebildet sein. Die Innenfläche kann dabei sphärisch ausgebildet sein.In configurations of the valve arrangement which can be combined with any of the preceding configurations, the sealing shell can be designed essentially in the shape of a dome. The sealing shell can have an outer surface, an inner surface. Furthermore, the sealing shell can have a central through hole. The through hole can be arranged between the outer surface and the inner surface. The outer surface can be spherical. The inner surface can be designed spherically.
Zusätzlich zu den vorangehenden Ausgestaltungen, kann sich die Durchgangsbohrung der Dichtungsschale zwischen einer ersten Umfangskante an der Innenfläche und einer zweiten Umfangskante an der Außenfläche erstrecken. Zusätzlich kann ein erster Bohrungsdurchmesser der ersten Umfangskante größer, kleiner oder gleich groß ist wie ein zweiter Bohrungsdurchmesser der zweiten Umfangskante sein. Eine Innenwand der Durchgangsbohrung kann parallel zur Dichtungsachse ausgebildet sein. Alternativ kann die Innenwand der Durchgangsbohrung konisch in axialer Richtung nach innen verjüngend ausgebildet sein. Mit in axialer Richtung nach innen ist hier also eine Richtung von der Außenfläche zur Innenfläche hin gemeint. Alternativ kann die Innenwand der Durchgangsbohrung konisch in axialer Richtung nach außen verjüngend ausgebildet sein. Mit in axialer Richtung nach innen ist hier also eine Richtung von der Innenfläche zur Außenfläche hin gemeint.In addition to the preceding configurations, the through-hole of the sealing shell can extend between a first peripheral edge on the inner surface and a second peripheral edge on the outer surface. In addition, a first bore diameter of the first circumferential edge can be larger, smaller or the same as a second bore diameter of the second circumferential edge. An inner wall of the through hole can be formed parallel to the seal axis. Alternatively, the inner wall of the through hole can be designed to taper conically inward in the axial direction. With in the axial direction inward is here meant a direction from the outer surface to the inner surface. Alternatively, the inner wall of the through hole can be designed to taper conically outwardly in the axial direction. With in the axial direction inward is meant here a direction from the inner surface to the outer surface.
In Ausgestaltungen der Ventilanordnung, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann ein erster Kontaktbereich zwischen dem Hebelarm und der Dichtungsschale ausgebildet sein. Weiterhin kann ein zweiter Kontaktbereich zwischen dem Ventilkörper und der Dichtungsschale ausgebildet sein. Zusätzlich kann der erste Kontaktbereich von der sphärischen Außenfläche und einer ersten Gleitfläche, die am Hebelarm ausgebildet ist, gebildet werden. Der zweite Kontaktbereich kann von der sphärischen Innenfläche und einer zweiten Gleitfläche, die am Ventilteller ausgebildet ist, gebildet werden. Genauer gesagt ist die erste Gleitfläche an einem Kontaktabschnitt des Hebelarms ausgebildet. Die erste Gleitfläche ist gegenüberliegend zu der zweiten Gleitfläche angeordnet. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass die Dichtungsschale zwischen dem Hebelarm bzw. dem (ringförmigen) Kontaktbereich und dem Ventilteller angeordnet ist. Insbesondere kann die Dichtungsschale dabei axial zwischen dem Hebelarm und dem Ventilteller angeordnet sein. Alternativ formuliert, ist die Dichtungsschale zwischen der ersten Gleitfläche und der zweiten Gleitfläche angeordnet. Zusätzlich können der erste und/oder der zweite Kontaktbereich bzw. deren jeweiligen Flächen (Außenflächen und erste Gleitfläche; Innenfläche und zweite Gleitfläche) derart ausgebildet sein, dass ein flächiger Kontakt oder ein linienförmiger Kontakt vorhanden sind. Insbesondere im Fall des linienförmigen Kontakts können anstelle der ersten Gleitfläche und/oder der zweiten Gleitfläche auch alternative Strukturen zum Führen der Dichtungsschale wie beispielsweise in Umfangsrichtung umlaufende Kanten verwendet werden. Beide Ausgestaltungen haben gewisse Vorteile. Die Ausgestaltung mit linienförmig umgesetztem Kontakt hat gewisse fertigungstechnische Vorteile und unter Umständen eine geringere Reibung durch die reduzierte Kontaktfläche im ersten und/oder zweiten Kontaktbereich. Die Ausgestaltung mit flächig umgesetztem Kontakt hat ein reduziertes Verhakungs-/Verkeilungsrisiko und eine bessere Abdichtung zwischen der Dichtungsschale und dem Hebelarm bzw. Kontaktabschnitt und/oder zwischen der Dichtungsschale und dem Ventilkörper bzw. Ventilteller. Weiterhin kann die Dichtungsschale durch den flächigen Kontakt besser geführt werden.In configurations of the valve arrangement which can be combined with any of the preceding configurations, a first contact area can be formed between the lever arm and the sealing shell. Furthermore, a second contact area can be formed between the valve body and the sealing shell. In addition, the first contact area can be formed by the spherical outer surface and a first sliding surface which is formed on the lever arm. The second contact area can be formed by the spherical inner surface and a second sliding surface which is formed on the valve disk. More specifically, the first sliding surface is formed on a contact portion of the lever arm. The first sliding surface is arranged opposite the second sliding surface. In other words, this means that the sealing shell is arranged between the lever arm or the (ring-shaped) contact area and the valve disk. In particular, the sealing shell can be arranged axially between the lever arm and the valve disk. Alternatively formulated, the sealing shell is arranged between the first sliding surface and the second sliding surface. In addition, the first and / or the second contact area or their respective surfaces (outer surfaces and first sliding surface; inner surface and second sliding surface) can be designed in such a way that there is a flat contact or a linear contact. In particular in the case of linear contact, alternative structures for guiding the sealing shell, such as edges running around the circumference, can also be used instead of the first sliding surface and / or the second sliding surface. Both configurations have certain advantages. The design with linearly implemented contact has certain advantages in terms of manufacturing technology and, under certain circumstances, lower friction due to the reduced contact surface in the first and / or second contact area. The configuration with a flat contact has a reduced risk of entanglement / wedging and a better seal between the sealing shell and the lever arm or contact section and / or between the sealing shell and the valve body or valve disk. Furthermore, the sealing shell can be guided better through the flat contact.
Zusätzlich zu den vorangehenden Ausgestaltungen, kann die erste Gleitfläche komplementär zur sphärischen Außenfläche ausgestaltet sein. Zusätzlich kann die erste Gleitfläche die sphärische Außenfläche zumindest teilweise in sphärischer Richtung nach außen umgeben. Mit sphärischer Richtung ist hierbei eine Richtung zu verstehen, die vom Zentrum der Sphäre der Außenfläche ausgeht. Diese besonders vorteilhafte Ausgestaltung führt zu einem flächigen Kontakt zwischen dem Hebelarm und der Dichtungsschale. Dadurch kann die Dichtungsschale einerseits besser Gleiten durch eine bessere Führung. Andererseits kann eine bessere Dichtungswirkung zwischen dem Hebelarm und der Dichtungsschale im Betriebszustand sowie erzielt werden. Weiterhin kann ein geringes NVH, insbesondere bei teilweise geöffneter Stellung erzielt werden.In addition to the preceding configurations, the first sliding surface can be configured complementary to the spherical outer surface. In addition, the first sliding surface can at least partially surround the spherical outer surface towards the outside in a spherical direction. A spherical direction is to be understood here as a direction which starts from the center of the sphere of the outer surface. This particularly advantageous embodiment leads to a planar contact between the lever arm and the sealing shell. As a result, the sealing shell can on the one hand slide better through better guidance. On the other hand, a better sealing effect can be achieved between the lever arm and the sealing shell in the operating state as well. Farther a low NVH can be achieved, especially in the partially open position.
Alternativ oder zusätzlich zu den vorangehenden Ausgestaltungen, kann die zweite Gleitfläche komplementär zur sphärischen Innenfläche ausgestaltet sein. Zusätzlich kann die sphärische Innenfläche die zweite Gleitfläche zumindest teilweise in sphärischer Richtung nach außen umgeben. Analog zu oben, ist hier mit sphärischer Richtung wieder eine Richtung zu verstehen, die vom Zentrum der Sphäre der Innenfläche ausgeht. Diese besonders vorteilhafte Ausgestaltung führt zu einem flächigen Kontakt zwischen dem Ventilteller und der Dichtungsschale. Dadurch kann die Dichtungsschale einerseits besser Gleiten durch eine bessere Führung. Andererseits kann eine bessere Dichtungswirkung im Betriebszustand sowie ein geringes NVH, insbesondere bei teilweise geöffneter Stellung erzielt werden.As an alternative or in addition to the preceding configurations, the second sliding surface can be configured to be complementary to the spherical inner surface. In addition, the spherical inner surface can at least partially surround the second sliding surface towards the outside in a spherical direction. Analogous to the above, the spherical direction is to be understood here again as a direction that starts from the center of the sphere of the inner surface. This particularly advantageous embodiment leads to flat contact between the valve disk and the sealing shell. As a result, the sealing shell can on the one hand slide better through better guidance. On the other hand, a better sealing effect in the operating state and a low NVH can be achieved, in particular in the partially open position.
Alternativ oder zusätzlich zu den vorangehenden Ausgestaltungen, kann ein Abstand in axialer Richtung zwischen der zweiten Gleitfläche und der ersten Gleitfläche derart ausgestaltet sein, dass ein axiales Spiel zwischen dem Hebelarm, der Dichtungsschale und dem Ventilteller vorhanden ist. Das heißt die Dichtungsschale ist minimal beweglich in axialer Richtung. Dadurch wird ein Gleiten der Dichtungsschale entlang der Innenfläche und/oder entlang der Außenfläche über die erste Gleitfläche und/oder die zweite Gleitfläche ermöglicht. Das bedeutet ein Gleiten der Dichtungsschale relativ zu dem Hebelarm und dem Ventilteller ist möglich. Das axiale Spiel setzt sich zusammen aus einem ersten Spiel zwischen der ersten Gleitfläche und der sphärischen Außenfläche und einem zweiten Spiel zwischen der sphärischen Innenfläche und der zweiten Gleitfläche. Das axiale Spiel bzw. das erste und/oder zweite Spiel kann beispielsweise durch eine entsprechende Ausgestaltung des Ventilkörpers und/oder des Hebelarms und/oder der Dichtungsschale (beispielsweise eine Dicke der Dichtungsschale) eingestellt werden. Dies bedeutet, dass der erste und der zweite Kontaktbereich theoretisch mögliche Kontaktbereiche sind, aber wegen dem Spiel in dem wenigsten Betriebszuständen gleichzeitig vorhanden sind, bzw. gleichzeitig ein physischer Kontakt vorhanden ist. Beispielsweise ist in der geschlossenen Stellung der Ventilanordnung im Regelfall nur ein physischer Kontakt im ersten Kontaktbereich vorhanden.As an alternative or in addition to the preceding embodiments, a distance in the axial direction between the second sliding surface and the first sliding surface can be designed such that there is axial play between the lever arm, the sealing shell and the valve disk. This means that the sealing shell is minimally movable in the axial direction. This enables the sealing shell to slide along the inner surface and / or along the outer surface over the first sliding surface and / or the second sliding surface. This means that the sealing shell can slide relative to the lever arm and the valve disk. The axial play is composed of a first play between the first sliding surface and the spherical outer surface and a second play between the spherical inner surface and the second sliding surface. The axial play or the first and / or second play can be adjusted, for example, by a corresponding configuration of the valve body and / or the lever arm and / or the sealing shell (for example a thickness of the sealing shell). This means that the first and second contact areas are theoretically possible contact areas, but because of the play, they are present at the same time in very few operating states, or there is physical contact at the same time. For example, in the closed position of the valve arrangement, there is generally only one physical contact in the first contact area.
Alternativ oder zusätzlich zu den vorangehenden Ausgestaltungen, kann die Dichtungsschale über die Innenfläche auf dem Ventilteller abgleiten. Alternativ oder zusätzlich kann die Dichtungsschale über die Außenfläche auf dem Hebelarm abgleiten. Hierdurch kann eine relative Verstellung der Dichtungsachse zur Ventilachse umgesetzt werden. Somit kann eine sich durch thermische Deformation, verschleißbedingte Deformation oder Belagsaufbau verändernde Geometrie des Ventilsitzes der Bypassöffnung und/oder der Dichtungsschale selbst kompensiert werden.As an alternative or in addition to the preceding embodiments, the sealing shell can slide over the inner surface on the valve disk. Alternatively or additionally, the sealing shell can slide over the outer surface on the lever arm. This allows the seal axis to be adjusted relative to the valve axis. In this way, a geometry of the valve seat of the bypass opening and / or of the sealing shell itself that changes due to thermal deformation, deformation caused by wear or the build-up of deposits can be compensated.
In Ausgestaltungen der Ventilanordnung, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, können die Außenfläche und die Innenfläche durch sphärische Geometrien mit gleichem Mittelpunkt definiert sein. Dabei kann die Dichtungsschale in axialer Richtung zwischen der sphärischen Außenfläche und der sphärischen Innenfläche eine gleichmäßige Dicke aufweisen. Dabei muss die Dichtungsschale nicht zwingend überall eine gleichmäßige Dicke aufweisen, sondern bevorzugt zumindest in einem Bereich zwischen dem sphärischen Abschnitt der Innenfläche und dem sphärischen Abschnitt der Außenfläche. Die Dicke der Dichtungsschale entspricht dabei der Radiusdifferenz zwischen der Außenfläche und der Innenfläche. Die Innenfläche und die Außenfläche können dabei unterschiedliche Radien bzw. Krümmungen aber dasselbe Zentrum aufweisen. Dies bedeutet, dass die Außenfläche und die Innenfläche Teilflächen von konzentrisch angeordneten Kugelabschnitten abbilden. Mit anderen Worten ausgedrückt definieren die Außenfläche und die Innenfläche jeweils einen Abschnitt einer Kugelschale, also Flächenabschnitte der Differenzmenge konzentrischer Kugeln.In embodiments of the valve arrangement which can be combined with any of the preceding embodiments, the outer surface and the inner surface can be defined by spherical geometries with the same center. The sealing shell can have a uniform thickness in the axial direction between the spherical outer surface and the spherical inner surface. The sealing shell does not necessarily have to have a uniform thickness everywhere, but preferably at least in an area between the spherical section of the inner surface and the spherical section of the outer surface. The thickness of the sealing shell corresponds to the difference in radius between the outer surface and the inner surface. The inner surface and the outer surface can have different radii or curvatures but the same center. This means that the outer surface and the inner surface map partial surfaces of concentrically arranged spherical sections. In other words, the outer surface and the inner surface each define a section of a spherical shell, that is to say surface sections of the differential set of concentric balls.
In Ausgestaltungen der Ventilanordnung, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die ringförmige Dichtlippe eine Dichtungsfläche aufweisen. Die Dichtungsfläche kann sich zwischen einem Außendurchmesser der Dichtlippe und einem Innendurchmesser der Dichtlippe erstrecken. Folglich kann die Dichtungsfläche auch als ringförmige Dichtungsfläche bezeichnet werden. Die Dichtungsfläche ist dabei insbesondere in axialer Richtung orientiert. Alternativ, wenn der Ventilsitz geneigt ausgebildet ist (z.B. konisch oder schief), kann auch die Dichtungsfläche entsprechend komplementär ausgebildet sein.In configurations of the valve arrangement which can be combined with any of the preceding configurations, the annular sealing lip can have a sealing surface. The sealing surface can extend between an outer diameter of the sealing lip and an inner diameter of the sealing lip. Consequently, the sealing surface can also be referred to as an annular sealing surface. The sealing surface is particularly oriented in the axial direction. Alternatively, if the valve seat is inclined (e.g. conical or oblique), the sealing surface can also be designed correspondingly complementary.
In Ausgestaltungen der Ventilanordnung, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann ein Tellerdurchmesser des Ventiltellers kleiner sein als ein Innendurchmesser der Dichtlippe, so dass zwischen der Dichtlippe und dem Ventilteller ein erstes radiales Spiel vorhanden ist. Dabei sind die Dimensionen des Ventiltellers und/oder der Dichtlippe derart gewählt, dass ausreichend Spiel vorhanden ist, um eine Bewegungsfreiheit der Dichtungsschale relativ zum Ventilteller und damit ein Gleiten entlang der sphärischen Flächen zu ermöglichen.In configurations of the valve arrangement that can be combined with any of the preceding configurations, a disk diameter of the valve disk can be smaller than an inner diameter of the sealing lip, so that there is a first radial clearance between the sealing lip and the valve disk. The dimensions of the valve disk and / or the sealing lip are selected in such a way that there is sufficient play to allow freedom of movement of the sealing shell relative to the valve disk and thus sliding along the spherical surfaces.
In Ausgestaltungen der Ventilanordnung, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann der Ventilkörper weiterhin einen Ventilschaft umfassen. Der Ventilschaft kann mittig aus dem Ventilteller in axialer Richtung hervorragen und an einem ringförmigen Kontaktabschnitt des Hebelarms befestigt sein. Mittig ist dabei als mittig in radialer Richtung zu sehen, also dort, wo die Ventilachse verläuft. Der Ventilschaft ragt dabei in eine Öffnung des Kontaktabschnitts hinein und ist dort befestigt, insbesondere verschweißt, gestanzt, oder durch ein anderes geeignetes Fügeverfahren befestigt.In configurations of the valve arrangement which can be combined with any of the preceding configurations, the valve body can furthermore comprise a valve stem. The valve stem can protrude centrally from the valve disk in the axial direction and be attached to an annular contact portion of the lever arm. The center is to be seen as centered in the radial direction, i.e. where the valve axis runs. The valve stem protrudes into an opening in the contact section and is fastened there, in particular welded, punched, or fastened by another suitable joining method.
Zusätzlich zu der vorangehenden Ausgestaltung kann sich der Ventilschaft durch die Durchgangsbohrung der Dichtungsschale erstrecken. Ein minimaler Durchmesser der Durchgangsbohrung kann dabei größer sein als ein Außendurchmesser des Ventilschafts, so dass zwischen der Durchgangsbohrung und dem Ventilschaft ein zweites radiales Spiel vorhanden ist. Dabei sind die Dimensionen der Durchgangsbohrung und/oder des Ventilschafts derart gewählt, dass ausreichend Spiel vorhanden ist, um eine Bewegungsfreiheit der Dichtungsschale relativ zum Ventilteller bzw. zum Ventilschaft und damit ein Gleiten entlang der sphärischen Flächen zu ermöglichen. Die Dichtungsschale ist dabei grundsätzlich radial außerhalb des Ventilschafts angeordnet.In addition to the preceding embodiment, the valve stem can extend through the through-hole of the sealing shell. A minimum diameter of the through hole can be larger than an outer diameter of the valve stem, so that there is a second radial play between the through hole and the valve stem. The dimensions of the through hole and / or the valve stem are selected such that there is sufficient play to allow freedom of movement of the sealing shell relative to the valve disk or the valve stem and thus to slide along the spherical surfaces. The sealing shell is basically arranged radially outside the valve stem.
Alternativ oder zusätzlich zu der vorangehenden Ausgestaltung kann ein Außendurchmesser des ringförmigen Kontaktabschnitts größer sein als ein minimaler Durchmesser der Durchgangsbohrung. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung kann ein Abrutschen der Dichtungsschale verhindert werden. Mit anderen Worten ausgedrückt dient dies der Sicherung der Dichtungsschale in axialer Richtung zwischen dem Hebelarm bzw. dem Kontaktabschnitt und dem Ventilkörper bzw. dem Ventilteller.As an alternative or in addition to the preceding embodiment, an outer diameter of the annular contact section can be greater than a minimum diameter of the through hole. This advantageous configuration can prevent the sealing shell from slipping off. In other words, this serves to secure the sealing shell in the axial direction between the lever arm or the contact section and the valve body or the valve disk.
In Ausgestaltungen der Ventilanordnung, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die ringförmige Dichtungsfläche der Dichtlippe in jedem Betriebszustand der Ventilanordnung eine Tellerfläche des Ventiltellers in axialer Richtung überlappen. Dabei ist nur die ringförmige Dichtungsfläche der Dichtlippe ausgelegt ist, mit einem Ventilsitz der Bypassöffnung verschließend in Anlage gebracht zu werden.In configurations of the valve arrangement which can be combined with any of the preceding configurations, the annular sealing surface of the sealing lip can overlap a disk surface of the valve disk in the axial direction in every operating state of the valve arrangement. In this case, only the annular sealing surface of the sealing lip is designed to be brought into contact with a valve seat of the bypass opening to close it.
In Ausgestaltungen der Ventilanordnung, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann der Ventilteller eine zweite Gleitfläche aufweisen. Die zweite Gleitfläche kann sich zwischen einer radial äußeren Umlaufkante und einer radial inneren Umlaufkante erstrecken. Zusätzlich kann die radial äußere Umlaufkante einen Tellerdurchmesser und die radial innere Umlaufkante einen Außendurchmesser eines Ventilschafts definieren. Alternativ oder zusätzlich kann ein erster Abstand in axialer Richtung der Dichtungsschale zwischen der ersten Umfangskante und einer Innenkante der Dichtlippe größer ausgebildet sein, als die Summe aus einem axialen Spiel, das zwischen dem Hebelarm, der Dichtungsschale und dem Ventilteller vorhanden ist, und einem zweiten Abstand in axialer Richtung zwischen der radial inneren Umlaufkante und der radial äußeren Umlaufkante.In configurations of the valve arrangement which can be combined with any of the preceding configurations, the valve disk can have a second sliding surface. The second sliding surface can extend between a radially outer circumferential edge and a radially inner circumferential edge. In addition, the radially outer circumferential edge can define a plate diameter and the radially inner circumferential edge can define an outer diameter of a valve stem. Alternatively or additionally, a first distance in the axial direction of the sealing shell between the first peripheral edge and an inner edge of the sealing lip can be made larger than the sum of an axial play that exists between the lever arm, the sealing shell and the valve disk and a second distance in the axial direction between the radially inner circumferential edge and the radially outer circumferential edge.
In Ausgestaltungen der Ventilanordnung, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die Ventilanordnung weiterhin eine Rotationssicherung umfassen, die ein Rotieren der Dichtungsschale um die Dichtungsachse der Dichtungsschale verhindert.In embodiments of the valve arrangement which can be combined with any one of the preceding embodiments, the valve arrangement can furthermore comprise a rotation lock which prevents the sealing shell from rotating about the sealing axis of the sealing shell.
In Ausgestaltungen der Ventilanordnung, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die Ventilanordnung weiterhin ein Dämpfungselement umfassen. Das Dämpfungselement kann zwischen dem Hebelarm und der Dichtungsschale oder zwischen dem Ventilteller und der Dichtungsschale angeordnet sein.In embodiments of the valve arrangement which can be combined with any of the preceding embodiments, the valve arrangement can furthermore comprise a damping element. The damping element can be arranged between the lever arm and the sealing shell or between the valve disk and the sealing shell.
Die Erfindung umfasst weiterhin eine Turbine für einen Aufladevorrichtung. Die Turbine umfasst ein Turbinengehäuse mit einer Bypassöffnung und einem in dem Turbinengehäuse drehbar angeordneten Turbinenrad. Die Turbine ist gekennzeichnet durch eine Ventilanordnung nach irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen. Zusätzlich kann die Bypassöffnung von einem Ventilsitz umgeben sein. Die Dichtlippe kann mit dem Ventilsitz in Anlage gebracht werden, um die Bypassöffnung zu verschließen. Alternativ oder zusätzlich kann das Turbinengehäuse eine erste Volute, eine zweite Volute und eine Volutentrennwand umfassen. Dabei separiert die Volutentrennwand die erste Volute und die zweite Volute voneinander. Mit anderen Worten kann die Turbine als mehrflutige Turbine (multiscroll), insbesondere als Doppelstrom-Turbine (dual volute) oder Zwillingsstrom-Turbine (twin scroll) ausgebildet sein. Alternativ ist aber auch eine einflutige Ausgestaltung möglich. Zusätzlich kann die Bypassöffnung einen ersten Öffnungsbereich, der in die erste Volute mündet und einen zweiten Öffnungsbereich, der in die zweite Volute mündet, aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Ventilanordnung derart angeordnet sein, dass eine Rotationsachse des Hebelarms orthogonal zu einer Haupströmungsrichtung der Gase durch die Voluten und orthogonal zur Volutentrennwand angeordnet ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, um einer Veränderung des Ventilsitzes durch Belagsbildung entgegen zu wirken. Bereits ab einem geringem Öffnungsgrad der Ventilanordnung können Gase durch die entsprechende Neigung des Ventiltellers vereinfacht in Hauptströmungsrichtung aus der Bypassöffnung ausströmen - hierdurch muss der Ventilkörper geringeren Impulskräften entgegenwirken und schließlich wird die gesamte Ventilanordnung weniger belastet. Weiterhin kann eine thermisch bedingte Deformation des Ventilsitzes besser entgegengewirkt werden.The invention further comprises a turbine for a supercharger. The turbine includes a turbine housing with a bypass opening and a turbine wheel rotatably arranged in the turbine housing. The turbine is characterized by a valve arrangement according to any one of the preceding embodiments. In addition, the bypass opening can be surrounded by a valve seat. The sealing lip can be brought into contact with the valve seat in order to close the bypass opening. Alternatively or additionally, the turbine housing can include a first volute, a second volute and a volute partition. The volute partition separates the first volute and the second volute from one another. In other words, the turbine can be designed as a multi-flow turbine (multiscroll), in particular as a double-flow turbine (dual volute) or a twin-flow turbine (twin scroll). Alternatively, however, a single-flow design is also possible. In addition, the bypass opening can have a first opening area which opens into the first volute and a second opening area which opens into the second volute. Alternatively or additionally, the valve arrangement can be arranged in such a way that an axis of rotation of the lever arm is arranged orthogonally to a main flow direction of the gases through the volutes and orthogonally to the volute partition. This is particularly advantageous in order to counteract a change in the valve seat due to the formation of deposits. From a small degree of opening of the valve arrangement, gases can flow out of the bypass opening in a simplified manner in the main flow direction due to the corresponding inclination of the valve disk - this means that the valve body has to counteract lower impulse forces and ultimately the entire valve arrangement is less stressed. Furthermore, a thermally induced deformation of the valve seat can be better counteracted.
In Ausgestaltungen der Turbine, kann ein Tellerdurchmesser des Ventiltellers im Wesentlichen gleich groß wie ein Durchmesser der Bypassöffnung ausgebildet ist. Das heißt die Tellerfläche kann die Bypassöffnung im Wesentlichen überdecken. Dabei sind insbesondere Abweichungen zu einer minimal kleineren oder einer minimal größeren Tellerfläche möglich. Eine minimal größere Tellerfläche ist insbesondere dahingehend bevorzugt, da hier ein Großteil der Impulse von dem Ventilteller aufgenommen werden können. Allerdings sollte die Tellerfläche auch nicht wesentlich größer als die Bypassöffnung gewählt werden, um ausreichend Bewegungsspielraum für die Dichtungsschale und ausreichend Raum für die Dichtlippe bzw. die Dichtungsfläche auf dem Ventilsitz bereitzustellen.In configurations of the turbine, a disk diameter of the valve disk can be designed to be essentially the same as a diameter of the bypass opening. This means that the plate surface can essentially cover the bypass opening. In particular, deviations from a minimally smaller or a minimally larger plate surface are possible. A minimally larger plate area is particularly preferred because a large part of the pulses can be absorbed by the valve plate here. However, the plate surface should not be chosen to be significantly larger than the bypass opening in order to provide sufficient room for movement for the sealing shell and sufficient space for the sealing lip or the sealing surface on the valve seat.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Aufladevorrichtung mit einem Verdichter. Die Aufladevorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Turbine nach irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen. Die Turbine ist mit dem Verdichter rotatorisch gekoppelt. Zusätzlich kann die Aufladevorrichtung weiterhin einen Elektromotor umfassen, der mit dem Verdichter rotatorisch gekoppelt ist.The invention also relates to a charging device with a compressor. The charging device is characterized by a turbine according to any one of the preceding embodiments. The turbine is rotationally coupled to the compressor. In addition, the charging device can furthermore comprise an electric motor which is rotationally coupled to the compressor.
FigurenlisteFigure list
-
1 zeigt eine Seitenschnittansicht der Ventilanordnung;1 Figure 3 shows a side sectional view of the valve assembly; -
2A-2B zeigen die Seitenschnittansicht aus der1 in Gegenüberstellung zu einer Seitenschnittansicht einer deformierten bzw. verzogenen Ventilanordnung (Deformation gepunktet dargestellt);2A-2B show the side sectional view from the1 in comparison to a side sectional view of a deformed or warped valve arrangement (deformation shown in dotted lines); -
3 zeigen eine Seitenschnittansicht der Ventilanordnung mit Rotationssicherung;3 show a side sectional view of the anti-rotation valve assembly; -
4 zeigt eine Seitenschnittansicht der Ventilanordnung mit einem Dämpfungselement;4th Figure 3 shows a side sectional view of the valve assembly with a damping element; -
5A-5B zeigen isometrische Explosionsdarstellungen einer Ventilanordnung mit Rotationssicherung von oben und von unten;5A-5B show exploded isometric views of a valve assembly with rotation lock from above and from below; -
6 zeigt eine um 90° zu den vorangehenden Figuren gedrehte Seitenschnittansicht der Ventilanordnung mit einem zweiflutigen Turbinengehäuse;6th shows a side sectional view of the valve arrangement with a double-flow turbine housing rotated by 90 ° with respect to the preceding figures; -
7 zeigt eine Aufladevorrichtung mit einer Turbine und der Ventilanordnung.7th shows a supercharger with a turbine and the valve assembly.
Ausführliche BeschreibungDetailed description
Im Kontext dieser Anmeldung beziehen sich die Ausdrücke axial bzw. axiale Richtung
Die Dichtungsschale
Wie der
Das heißt die ringförmige Dichtlippe
Wie in
In beiden Fällen ist der Tellerdurchmesser
Wie in den
Wie insbesondere in
Wie in der
Wie bereits erwähnt ist ein Abstand in axialer Richtung
Durch das Vorhandensein des axialen Spiels
Mit anderen Worten ausgedrückt heißt das, dass die Dichtungsschale
Alle Figuren (siehe bspw.
Ein Außendurchmesser (siehe halber Außendurchmesser, also Radius
Wie bereits erwähnt weist der Ventilteller
Wie den
Die
Die Erfindung umfasst weiterhin eine Aufladevorrichtung
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer mehrflutigen Turbine mit einer ersten Volute
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- VentilanordnungValve arrangement
- 1212
- Erster KontaktbereichFirst contact area
- 1414th
- Zweiter KontaktbereichSecond contact area
- αα
- Winkel zwischen Dichtungsachse und VentilachseAngle between seal axis and valve axis
- 22, 22'22, 22 '
- Axiale Richtung (Ventilteller/Dichtungsschale)Axial direction (valve disc / sealing cup)
- 24, 24'24, 24 '
- Radiale Richtung (Ventilteller/Dichtungsschale)Radial direction (valve disc / sealing cup)
- 26, 26'26, 26 '
- Umfangsrichtung (Ventilteller/Dichtungsschale)Circumferential direction (valve disc / sealing shell)
- 3030th
- AufladevorrichtungCharging device
- 4040
- Turbineturbine
- 5050
- Verdichtercompressor
- 100100
- VentilkörperValve body
- 110110
- VentiltellerValve disc
- 112112
- Äußere UmlaufkanteOuter circumferential edge
- 112a112a
- TellerdurchmesserPlate diameter
- 113113
- Innere UmlaufkanteInner circumferential edge
- 114114
- Zweite GleitflächeSecond sliding surface
- 116116
- TellerflächePlate surface
- 120120
- VentilschaftValve stem
- 122122
- VentilachseValve axis
- 124124
- Außendurchmesser VentilschaftOutside diameter valve stem
- 200200
- HebelarmLever arm
- 202202
- RotationsachseAxis of rotation
- 204204
- Spindelspindle
- 210210
- KontaktabschnittContact section
- 212212
- Erste GleitflächeFirst sliding surface
- 214214
- Außendurchmesser KontaktabschnittOutside diameter of contact section
- 216216
- Öffnungopening
- 300300
- DichtungsschaleSealing shell
- 302302
- DichtungsachseSeal axis
- 310310
- DichtlippeSealing lip
- 312312
- DichtungsflächeSealing surface
- 314314
- Innenkante der DichtlippeInner edge of the sealing lip
- 314a314a
- Innendurchmesser der DichtlippeInner diameter of the sealing lip
- 316316
- Außenkante der DichtlippeOuter edge of the sealing lip
- 316a316a
- Außendurchmesser der DichtlippeOutside diameter of the sealing lip
- 318318
- Erstes radiales SpielFirst radial play
- 322322
- AußenflächeExterior surface
- 323323
- Dicke der DichtungsschaleThickness of the sealing shell
- 324324
- InnenflächeInner surface
- 326326
- Axiales SpielAxial play
- 330330
- DurchgangsbohrungThrough hole
- 332332
- Erste UmfangskanteFirst peripheral edge
- 332a332a
- Erster BohrungsdurchmesserFirst hole diameter
- 334334
- Zweite UmfangskanteSecond peripheral edge
- 334a334a
- Zweiter BohrungsdurchmesserSecond hole diameter
- 336336
- Zweites radiales SpielSecond radial clearance
- 342342
- Erster AbstandFirst distance
- 344344
- Zweiter AbstandSecond distance
- 350350
- DämpfungselementDamping element
- 360360
- Rotationssicherung?Rotation lock?
- 400400
- TurbinengehäuseTurbine housing
- 412412
- Erste VoluteFirst volute
- 413413
- VolutentrennwandVolute partition
- 414414
- Zweite VoluteSecond volute
- 420420
- BypassöffnungBypass opening
- 421421
- VentilsitzValve seat
- 422422
- Erster ÖffnungsbereichFirst opening area
- 424424
- Zweiter ÖffnungsbereichSecond opening area
- 426426
- Durchmesser BypassöffnungBypass opening diameter
Obwohl die vorliegende Erfindung oben beschrieben wurde und in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, sollte verstanden werden, dass die Erfindung alternativ auch entsprechend der folgenden Ausführungsformen definiert werden kann:
- 1. Ventilanordnung (
10 ) zum Steuern einer Bypassöffnung (420 ) in einem Turbinengehäuse (400 ) umfassend:- einen Ventilkörper (
100 ) mit einem Ventilteller (110 ), - einen Hebelarm (
200 ), - wobei der Ventilkörper (
100 ) und der Hebelarm (200 ) aneinander fixiert sind, - gekennzeichnet durch
- eine Dichtungsschale (
300 ) mit einer ringförmigen Dichtlippe (310 ), wobei die ringförmige Dichtlippe (310 ) in radialer Richtung (24 ) außerhalb des Ventiltellers (110 ) angeordnet ist.
- einen Ventilkörper (
- 2. Ventilanordnung (
10 ) nach Ausführungsform 1, wobei die Dichtungsschale (300 ) relativ zum Ventilteller (110 ) beweglich angeordnet ist. - 3. Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der Ausführungsformen 1oder 2, wobei die Dichtungsschale (300 ) eine Dichtungsachse (302 ) aufweist, um welche die ringförmige Dichtlippe (310 ) angeordnet ist, und wobei die Dichtungsschale (300 ) relativ zum Ventilteller (110 ) derart beweglich ist, dass die Dichtungsachse (302 ) relativ zu einer Ventilachse (122 ) des Ventiltellers (110 ) um einen Winkel (α) verkippbar ist, und optional, wobei 0° ≤ (α) ≤ 8°, bevorzugt 0° ≤ (α) ≤ 6°, und besonders bevorzugt 0° ≤ (α) ≤ 4° gilt. - 4. Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, wobei die Dichtungsschale (300 ) ausgelegt ist, über die ringförmige Dichtlippe (310 ) mit einem Ventilsitz (421 ) der Bypassöffnung (420 ) verschließend in Anlage gebracht zu werden. - 5. Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, wobei die Dichtungsschale (300 ) im Wesentlichen kuppelförmig ausgebildet ist und eine Außenfläche (322 ), die sphärisch ausgebildet ist, eine Innenfläche (324 ), die sphärisch ausgebildet ist, und eine zentrale Durchgangsbohrung (330 ) zwischen der Außenfläche (322 ) und der Innenfläche (324 ) aufweist. - 6. Ventilanordnung (
10 ) nach Ausführungsform 5, wobei sich die Durchgangsbohrung (330 ) zwischen einer ersten Umfangskante (332 ) an der Innenfläche (324 ) und einer zweiten Umfangskante (334 ) an der Außenfläche (322 ) erstreckt, und optional, wobei ein erster Bohrungsdurchmesser (332a ) der ersten Umfangskante (332 ) größer, kleiner oder gleich groß ist wie ein zweiter Bohrungsdurchmesser (334a ) der zweiten Umfangskante (334 ). - 7. Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, wobei ein erster Kontaktbereich (12 ) zwischen dem Hebelarm (200 ) und der Dichtungsschale (300 ) und ein zweiter Kontaktbereich (14 ) zwischen dem Ventilkörper (100 ) und der Dichtungsschale (300 ) ausgebildet ist. - 8. Ventilanordnung (
10 ) nach Ausführungsform 7, wenn abhängig von irgendeiner der Ausführungsformen 5 oder 6, wobei der erste Kontaktbereich (12 ) von der sphärischen Außenfläche (322 ) und einer ersten Gleitfläche (212 ), die am Hebelarm (200 ) ausgebildet ist, gebildet wird und, wobei der zweite Kontaktbereich (14 ) von der sphärischen Innenfläche (324 ) und einer zweiten Gleitfläche (114 ), die am Ventilteller (110 ) ausgebildet ist, gebildet wird. - 9. Ventilanordnung (
10 ) nach Ausführungsform 8, wobei die erste Gleitfläche (212 ) komplementär zur sphärischen Außenfläche (322 ) ausgestaltet ist und diese zumindest teilweise umgibt. - 10. Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der Ausführungsformen 8 oder 9, wobei die zweite Gleitfläche (114 ) komplementär zur sphärischen Innenfläche (324 ) ausgestaltet ist und zumindest teilweise von dieser umgeben wird. - 11. Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der Ausführungsformen 8bis 10, wobei ein Abstand in axialer Richtung (22 ) zwischen der zweiten Gleitfläche (114 ) und der ersten Gleitfläche (212 ) derart ausgestaltet ist, dass ein axiales Spiel (326 ) zwischen dem Hebelarm (200 ), der Dichtungsschale (300 ) und dem Ventilteller (110 ) vorhanden ist. - 12. Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, wenn abhängig von Ausführungsform 5, wobei die Dichtungsschale (300 ) über die Innenfläche (324 ) auf dem Ventilteller (110 ) abgleiten kann und/oder, wobei die Dichtungsschale (300 ) über die Außenfläche (322 ) auf dem Hebelarm (200 ) abgleiten kann. - 13. Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, wenn abhängig von Ausführungsform 5, wobei die Außenfläche (322 ) und die Innenfläche (324 ) durch sphärische Geometrien mit gleichem Mittelpunkt definiert sind, und optional, so dass die Dichtungsschale (300 ) in axialer Richtung (22' ) zwischen der Außenfläche (322 ) und der Innenfläche (324 ) eine gleichmäßige Dicke (323 ) aufweist. - 14. Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, wobei die ringförmige Dichtlippe (310 ) eine Dichtungsfläche (312 ) aufweist, die sich zwischen einem Außendurchmesser (316a ) der Dichtlippe (310 ) und einem Innendurchmesser (314a ) der Dichtlippe (310 ) erstreckt. - 15. Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, wobei ein Tellerdurchmesser (112a ) des Ventiltellers (110 ) kleiner ist als ein Innendurchmesser (314a ) der Dichtlippe (310 ), so dass zwischen der Dichtlippe (310 ) und dem Ventilteller (110 ) ein erstes radiales Spiel (318 ) vorhanden ist. - 16. Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, wobei der Ventilkörper (100 ) weiterhin einen Ventilschaft (120 ) umfasst, der mittig aus dem Ventilteller (110 ) in axialer Richtung (22 ) hervorragt und an einem ringförmigen Kontaktabschnitt (210 ) des Hebelarms (200 ) befestigt ist. - 17. Ventilanordnung (
10 ) nach Ausführungsform 16, wenn abhängig von Ausführungsform 5, wobei sich der Ventilschaft (120 ) durch die Durchgangsbohrung (330 ) erstreckt und wobei ein minimaler Durchmesser der Durchgangsbohrung (330 ) größer ist als ein Außendurchmesser (124 ) des Ventilschafts (120 ), so dass zwischen der Durchgangsbohrung (330 ) und dem Ventilschaft (120 ) ein zweites radiales Spiel (336 ) vorhanden ist. - 18. Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, wobei die Dichtungsschale (300 ) zwischen dem Hebelarm (200 ) und dem Ventilteller (110 ) angeordnet ist, und optional, wenn abhängig von Ausführungsform 16, wobei die Dichtungsschale (300 ) zwischen dem ringförmigen Kontaktabschnitt (210 ) und dem Ventilteller (110 ) angeordnet ist. - 19. Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der Ausführungsformen 16 bis 18, wenn abhängig von Ausführungsform 5, wobei ein Außendurchmesser (214 ) des ringförmigen Kontaktabschnitts (210 ) größer ist als ein minimaler Durchmesser der Durchgangsbohrung (330 ). - 20. Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, wenn abhängigvon Ausführungsform 14 , wobei die ringförmige Dichtungsfläche (312 ) in jedem Betriebszustand der Ventilanordnung (10 ) eine Tellerfläche (116 ) des Ventiltellers (110 ) in axialer Richtung (22 ) überlappt, so dass nur die ringförmige Dichtungsfläche (312 ) der Dichtlippe (310 ) ausgelegt ist, mit einem Ventilsitz (421 ) der Bypassöffnung (420 ) verschließend in Anlage gebracht zu werden. - 21. Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, wobei der Ventilteller (110 ) eine zweite Gleitfläche (114 ) aufweist, die sich zwischen einer radial äußeren Umlaufkante (112 ) und einer radial inneren Umlaufkante (113 ) erstreckt. - 22. Ventilanordnung (
10 ) nach Ausführungsform 21, wobei die radial äußere Umlaufkante (112 ) einen Tellerdurchmesser (112a ) definiert und wobei die radial innere Umlaufkante (113 ) einen Außendurchmesser (124 ) eines Ventilschafts (120 ) definiert. - 23. Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der Ausführungsformen 21oder 22, wenn abhängig von Ausführungsform 6, wobei ein erster Abstand (342 ) in axialer Richtung (22' ) zwischen der ersten Umfangskante (332 ) und einer Innenkante (314 ) der Dichtlippe (310 ) größer ausgebildet ist, als die Summe aus einem axialen Spiel (326 ), das zwischen dem Hebelarm (200 ), der Dichtungsschale (300 ) und dem Ventilteller (110 ) vorhanden ist, und einem zweiten Abstand (344 ) in axialer Richtung (22 ) zwischen der radial inneren Umlaufkante (113 ) und der radial äußeren Umlaufkante (112 ). - 24. Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, weiterhin umfassend eine Rotationssicherung (360 ), die ein Rotieren der Dichtungsschale (300 ) um die Dichtungsachse (302 ) der Dichtungsschale (300 ) verhindert. - 25. Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, weiterhin umfassend ein Dämpfungselement (350 ), das zwischen dem Hebelarm (200 ) und der Dichtungsschale (300 ) oder zwischen dem Ventilteller (110 ) und der Dichtungsschale (300 ) angeordnet ist. - 26. Turbine (
40 ) für einen Aufladevorrichtung (30 ) umfassend:- ein Turbinengehäuse (
400 ) mit einer Bypassöffnung (420 ), - einem in dem Turbinengehäuse (
400 ) drehbar angeordneten Turbinenrad (42 ), - gekennzeichnet durch eine Ventilanordnung (
10 ) nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen.
- ein Turbinengehäuse (
- 27. Turbine (
40 )nach Ausführungsform 26 , wobei die Bypassöffnung (420 ) von einem Ventilsitz (421 ) umgeben ist, mit dem die Dichtlippe (310 ) in Anlage bringbar ist, um die Bypassöffnung (420 ) zu verschließen. - 28. Turbine (
40 ) nach irgendeiner der Ausführungsformen26 oder27 , wobei das Turbinengehäuse (400 ) eine erste Volute (412 ), eine zweite Volute (414 ) und eine Volutentrennwand (413 ) umfasst, die die erste Volute (412 ) und die zweite Volute (414 ) voneinander separiert. - 29. Turbine (
40 ) nach Ausführungsform 28, wobei die Bypassöffnung (420 ) einen ersten Öffnungsbereich (422 ), der in die erste Volute (412 ) mündet und einen zweiten Öffnungsbereich (424 ), der in die zweite Volute (414 ) mündet, aufweist. - 30. Turbine (
40 ) nach irgendeiner der Ausführungsformen 28 oder 29, wobei die Ventilanordnung (10 ) derart angeordnet ist, dass eine Rotationsachse (202 ) des Hebelarms (200 ) orthogonal zu einer Haupströmungsrichtung der Gase durch die Voluten (412 ,414 ) und orthogonal zur Volutentrennwand (413 ) angeordnet ist. - 31. Turbine (
40 ) nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, wobei ein Tellerdurchmesser (112a ) des Ventiltellers (110 ) im Wesentlichen gleich groß wie ein Durchmesser (426 ) der Bypassöffnung (420 ) ausgebildet ist. - 32. Aufladevorrichtung (
30 ) umfassend:- einen Verdichter (
50 ), - gekennzeichnet durch eine Turbine (
40 ) nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, die mit dem Verdichter (50 ) rotatorisch gekoppelt ist und optional, wobei die Aufladevorrichtung weiterhin einen Elektromotor umfasst, der mit dem Verdichter (50 ) rotatorisch gekoppelt ist.
- einen Verdichter (
- 1. Valve arrangement (
10 ) to control a bypass opening (420 ) in a turbine housing (400 ) full:- a valve body (
100 ) with a valve disc (110 ), - a lever arm (
200 ), - where the valve body (
100 ) and the lever arm (200 ) are fixed to each other, - marked by
- a sealing shell (
300 ) with an annular sealing lip (310 ), whereby the annular sealing lip (310 ) in radial direction (24 ) outside the valve disc (110 ) is arranged.
- a valve body (
- 2. Valve arrangement (
10 ) according to embodiment 1, wherein the sealing shell (300 ) relative to the valve disc (110 ) is movably arranged. - 3. Valve arrangement (
10 ) according to any one ofembodiments 1 or 2, wherein the sealing shell (300 ) a seal axis (302 ) around which the annular sealing lip (310 ) is arranged, and wherein the sealing shell (300 ) relative to the valve disc (110 ) is movable in such a way that the seal axis (302 ) relative to a valve axis (122 ) of the valve disc (110 ) is tiltable by an angle (α), and optionally, where 0 ° (α) 8 °, preferably 0 ° (α) 6 °, and particularly preferably 0 ° (α) 4 °. - 4. Valve arrangement (
10 ) according to any one of the preceding embodiments, wherein the sealing shell (300 ) is designed over the annular sealing lip (310 ) with a valve seat (421 ) the bypass opening (420 ) to be brought into the plant with sealing. - 5. Valve arrangement (
10 ) according to any one of the preceding embodiments, wherein the sealing shell (300 ) is essentially dome-shaped and has an outer surface (322 ), which is spherical, an inner surface (324 ), which is spherical, and a central through hole (330 ) between the outer surface (322 ) and the inner surface (324 ) having. - 6. Valve arrangement (
10 ) according to embodiment 5, wherein the through hole (330 ) between a first peripheral edge (332 ) on the inner surface (324 ) and a second peripheral edge (334 ) on the outer surface (322 ), and optionally, where a first bore diameter (332a ) of the first peripheral edge (332 ) is larger, smaller or the same size as a second hole diameter (334a ) of the second peripheral edge (334 ). - 7. Valve arrangement (
10 ) according to any one of the preceding embodiments, wherein a first contact area (12th ) between the lever arm (200 ) and the sealing shell (300 ) and a second contact area (14th ) between the valve body (100 ) and the sealing shell (300 ) is trained. - 8. Valve arrangement (
10 ) according to embodiment 7, when dependent on any of embodiments 5 or 6, wherein the first contact area (12th ) from the spherical outer surface (322 ) and a first sliding surface (212 ) on the lever arm (200 ) is formed, is formed and, wherein the second contact area (14th ) from the spherical inner surface (324 ) and a second sliding surface (114 ) on the valve disc (110 ) is formed, is formed. - 9. Valve arrangement (
10 ) according to embodiment 8, wherein the first sliding surface (212 ) complementary to the spherical outer surface (322 ) is designed and this at least partially surrounds. - 10. Valve arrangement (
10 ) according to any of the embodiments 8 or 9, wherein the second sliding surface (114 ) complementary to the spherical inner surface (324 ) is designed and is at least partially surrounded by this. - 11. Valve arrangement (
10 ) according to any of the embodiments 8 to 10, wherein a distance in the axial direction (22nd ) between the second sliding surface (114 ) and the first sliding surface (212 ) is designed in such a way that an axial play (326 ) between the lever arm (200 ), the sealing shell (300 ) and the valve disc (110 ) is available. - 12. Valve arrangement (
10 ) according to any of the preceding embodiments, if dependent on embodiment 5, wherein the sealing shell (300 ) over the inner surface (324 ) on the valve disc (110 ) can slide off and / or, whereby the sealing shell (300 ) over the outer surface (322 ) on the lever arm (200 ) can slide. - 13. Valve arrangement (
10 ) according to any of the preceding embodiments when dependent on embodiment 5, wherein the outer surface (322 ) and the inner surface (324 ) are defined by spherical geometries with the same center point, and optionally, so that the sealing shell (300 ) in the axial direction (22 ' ) between the outer surface (322 ) and the inner surface (324 ) a uniform thickness (323 ) having. - 14. Valve arrangement (
10 ) according to any of the preceding embodiments, wherein the annular sealing lip (310 ) a sealing surface (312 ), which is between an outer diameter (316a ) the sealing lip (310 ) and an inner diameter (314a ) the sealing lip (310 ) extends. - 15. Valve arrangement (
10 ) according to any one of the preceding embodiments, wherein a plate diameter (112a ) of the valve disc (110 ) is smaller than an inner diameter (314a ) the sealing lip (310 ) so that between the sealing lip (310 ) and the valve disc (110 ) a first radial clearance (318 ) is available. - 16. Valve arrangement (
10 ) according to any one of the preceding embodiments, wherein the valve body (100 ) furthermore a valve stem (120 ), which comes from the center of the valve disc (110 ) in the axial direction (22nd ) protrudes and at an annular contact section (210 ) of the lever arm (200 ) is attached. - 17. Valve arrangement (
10 ) according to embodiment 16, if dependent on embodiment 5, wherein the valve stem (120 ) through the through hole (330 ) extends and where a minimum diameter of the through hole (330 ) is larger than an outer diameter (124 ) of the valve stem (120 ) so that between the through hole (330 ) and the valve stem (120 ) a second radial clearance (336 ) is available. - 18. Valve arrangement (
10 ) according to any one of the preceding embodiments, wherein the sealing shell (300 ) between the lever arm (200 ) and the valve disc (110 ) is arranged, and optionally, if dependent on embodiment 16, wherein the sealing shell (300 ) between the annular contact section (210 ) and the valve disc (110 ) is arranged. - 19. Valve arrangement (
10 ) according to any of the embodiments 16 to 18, when dependent on embodiment 5, wherein an outer diameter (214 ) of the annular contact section (210 ) is larger than a minimum diameter of the through hole (330 ). - 20. Valve arrangement (
10 ) according to any of the preceding embodiments, if dependent on the embodiment14th , where the annular sealing surface (312 ) in every operating state of the valve arrangement (10 ) a plate surface (116 ) of the valve disc (110 ) in the axial direction (22nd ) overlaps so that only the annular sealing surface (312 ) the sealing lip (310 ) is designed with a valve seat (421 ) the bypass opening (420 ) to be brought into the plant with sealing. - 21. Valve arrangement (
10 ) according to any of the preceding embodiments, wherein the valve disk (110 ) a second sliding surface (114 ), which extends between a radially outer peripheral edge (112 ) and a radially inner peripheral edge (113 ) extends. - 22. Valve arrangement (
10 ) according to embodiment 21, wherein the radially outer peripheral edge (112 ) a plate diameter (112a ) and where the radially inner circumferential edge (113 ) an outside diameter (124 ) of a valve stem (120 ) Are defined. - 23. Valve arrangement (
10 ) according to any of theembodiments 21 or 22, when dependent on embodiment 6, wherein a first distance (342 ) in the axial direction (22 ' ) between the first peripheral edge (332 ) and an inner edge (314 ) the sealing lip (310 ) is larger than the sum of an axial play (326 ) between the lever arm (200 ), the sealing shell (300 ) and the valve disc (110 ) is present, and a second distance (344 ) in the axial direction (22nd ) between the radially inner circumferential edge (113 ) and the radially outer peripheral edge (112 ). - 24. Valve arrangement (
10 ) according to any one of the preceding embodiments, further comprising a rotation lock (360 ) that cause the sealing shell to rotate (300 ) around the seal axis (302 ) the sealing shell (300 ) prevented. - 25. Valve arrangement (
10 ) according to any of the preceding embodiments, further comprising a damping element (350 ) between the lever arm (200 ) and the sealing shell (300 ) or between the valve disc (110 ) and the sealing shell (300 ) is arranged. - 26. Turbine (
40 ) for a charger (30th ) full:- a turbine housing (
400 ) with a bypass opening (420 ), - one in the turbine housing (
400 ) rotatably arranged turbine wheel (42 ), - characterized by a valve arrangement (
10 ) according to any of the preceding embodiments.
- a turbine housing (
- 27. Turbine (
40 ) according to embodiment26th , where the bypass opening (420 ) from a valve seat (421 ) is surrounded with which the sealing lip (310 ) can be brought into contact with the bypass opening (420 ) to close. - 28. Turbine (
40 ) according to any of the embodiments26th or27 , where the turbine housing (400 ) a first volute (412 ), a second volute (414 ) and a volute partition (413 ) which includes the first volute (412 ) and the second volute (414 ) separated from each other. - 29. Turbine (
40 ) according to embodiment 28, wherein the bypass opening (420 ) a first opening area (422 ), which is in the first volute (412 ) opens and a second opening area (424 ), which is in the second volute (414 ) opens. - 30. Turbine (
40 ) according to any of the embodiments 28 or 29, wherein the valve arrangement (10 ) is arranged in such a way that an axis of rotation (202 ) of the lever arm (200 ) orthogonal to a main flow direction of the gases through the volutes (412 ,414 ) and orthogonal to the volute partition (413 ) is arranged. - 31. Turbine (
40 ) according to any one of the preceding embodiments, wherein a plate diameter (112a ) of the valve disc (110 ) essentially the same size as a diameter (426 ) the bypass opening (420 ) is trained. - 32. Charger (
30th ) full:- a compressor (
50 ), - characterized by a turbine (
40 ) according to any of the preceding embodiments which are associated with the compressor (50 ) is rotationally coupled and optionally, wherein the charging device further comprises an electric motor which is connected to the compressor (50 ) is rotationally coupled.
- a compressor (
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102019115029 | 2019-06-04 | ||
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020123178A1 (en) | 2020-09-04 | 2022-03-10 | Ihi Charging Systems International Gmbh | Valve device of an exhaust gas guide section of an exhaust gas turbocharger and exhaust gas guide section of an exhaust gas turbocharger |
-
2020
- 2020-05-22 DE DE102020113799.0A patent/DE102020113799A1/en active Pending
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DE102020123178A1 (en) | 2020-09-04 | 2022-03-10 | Ihi Charging Systems International Gmbh | Valve device of an exhaust gas guide section of an exhaust gas turbocharger and exhaust gas guide section of an exhaust gas turbocharger |
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