DE102020213709A1 - Turbine arrangement for an exhaust gas turbocharger - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbinen-Anordnung (1) für einen Abgasturbolader (2), mit einem um eine Drehachse (A) drehbaren Turbinenrad (3), und mit einem Turbinengehäuse (5), welches das Turbinenrad (3) in Umfangsrichtung umgreift, wobei das Turbinengehäuse (5) eine Abströmöffnung (7) aufweist, die in radialer Richtung von einem inneren Wandabschnitt (9) begrenzt ist, der das Turbinenrad (3) unmittelbar umgreift, wobei das Turbinengehäuse (5) eine abströmseitig offene Einsatzaussparung (11) aufweist, die radial nach innen zu der Drehachse (A) hin von dem inneren Wandabschnitt (9) begrenzt ist, und wobei in der Einsatzaussparung (11) ein Berstring (13) angeordnet ist, wobei die Turbinen-Anordnung (1) ein Stützgehäuseteil (39) aufweist, das axial an der Abströmöffnung (7) angeordnet ist und eine Stützstruktur (41) aufweist, die eingerichtet und angeordnet ist, um den Berstring (13) in axialer Richtung abzustützen.The invention relates to a turbine arrangement (1) for an exhaust gas turbocharger (2), with a turbine wheel (3) which can be rotated about an axis of rotation (A), and with a turbine housing (5) which surrounds the turbine wheel (3) in the circumferential direction the turbine housing (5) has an outflow opening (7) which is delimited in the radial direction by an inner wall section (9) which directly encompasses the turbine wheel (3), the turbine housing (5) having an insert recess (11) which is open on the outflow side, which is delimited radially inwards towards the axis of rotation (A) by the inner wall section (9), and wherein a bursting ring (13) is arranged in the insert recess (11), the turbine arrangement (1) having a support housing part (39) which is arranged axially on the outflow opening (7) and has a support structure (41) which is set up and arranged to support the bursting ring (13) in the axial direction.

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbinen-Anordnung für einen Abgasturbolader.The invention relates to a turbine arrangement for an exhaust gas turbocharger.

Eine solche Turbinen-Anordnung weist ein um eine Drehachse drehbares Turbinenrad sowie ein Turbinengehäuse auf, welches das Turbinenrad in Umfangsrichtung umgreift. Das Turbinengehäuse weist eine Abströmöffnung auf, die in radialer Richtung von einem inneren Wandabschnitt begrenzt ist, der das Turbinenrad unmittelbar umgreift. Das Turbinenrad ist im Betrieb der Turbinen-Anordnung hohen Temperaturen des Abgases einer Brennkraftmaschine ausgesetzt, wobei es mit hoher Drehzahl um die Drehachse rotiert. Die entsprechenden thermischen und mechanischen Belastungen können dazu führen, dass das Turbinenrad von der Drehachse gelöst oder auf andere Weise beschädigt wird, insbesondere birst. Teile, insbesondere Splitter des Turbinenrads können dann das Turbinengehäuse durchschlagen und schwere Schäden an weiteren Bauteilen und/oder schwerste Verletzungen bei Personen hervorrufen. Um dies zu vermeiden ist typischerweise bei solchen Turbinen-Anordnungen eine Bersthaube außen um das Turbinengehäuse herum angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist im Inneren des Turbinengehäuses, insbesondere im Übergangsbereich zwischen dem Turbinenrad und einer einströmseitigen Turbinenspirale, ein Berstring angeordnet. Die entsprechende Bauweise ist kompliziert, teuer und - insbesondere bei Verwendung einer äußeren Bersthaube - bauraumintensiv. Hinzu kommt, dass eine solche, großvolumige Turbinen-Anordnung schwer zu montieren ist.Such a turbine arrangement has a turbine wheel that can be rotated about an axis of rotation and a turbine housing that surrounds the turbine wheel in the circumferential direction. The turbine housing has an outflow opening which is delimited in the radial direction by an inner wall section which directly surrounds the turbine wheel. During operation of the turbine arrangement, the turbine wheel is exposed to the high temperatures of the exhaust gas from an internal combustion engine, rotating about the axis of rotation at high speed. The corresponding thermal and mechanical loads can lead to the turbine wheel becoming detached from the axis of rotation or being damaged in some other way, in particular bursting. Parts, in particular fragments of the turbine wheel, can then penetrate the turbine housing and cause serious damage to other components and/or very serious injuries to people. In order to avoid this, a bursting hood is typically arranged around the outside of the turbine housing in such turbine arrangements. Alternatively or additionally, a bursting ring is arranged inside the turbine housing, in particular in the transition area between the turbine wheel and an inflow-side turbine spiral. The corresponding design is complicated, expensive and—particularly when using an outer bursting hood—takes up a lot of space. In addition, such a large-volume turbine arrangement is difficult to assemble.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Turbinen-Anordnung zu schaffen, bei welcher die genannten Nachteile nicht auftreten.The invention is based on the object of creating a turbine arrangement in which the disadvantages mentioned do not occur.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.The object is achieved by providing the present technical teaching, in particular the teaching of the independent claims and the embodiments disclosed in the dependent claims and the description.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem das Turbinengehäuse eine abströmseitig offene Einsatzaussparung aufweist, die radial nach innen zu der Drehachse hin durch den inneren Wandabschnitt begrenzt ist, wobei in der Einsatzaussparung ein Berstring angeordnet ist. Die Turbinen-Anordnung weist ein Stützgehäuseteil auf, das axial an der Abströmöffnung angeordnet ist. Das Stützgehäuseteil weist eine Stützstruktur auf, die eingerichtet und angeordnet ist, um den Berstring in axialer Richtung abzustützen. Durch das Stützgehäuseteil und insbesondere die Stützstruktur wird der Berstring im Schadensfall stabilisiert und insbesondere gegen Bewegungen in Axialrichtung abgestützt, vorzugsweise zusätzlich verstärkt. Insbesondere wird bevorzugt der Haltering durch das Stützgehäuseteil, insbesondere durch die Stützstruktur, in Axialrichtung gehalten, insbesondere abgestützt. Der Berstring ist in großer Nähe zu dem Turbinenrad angeordnet, wodurch er eine geringere Umfangslänge aufweist als bekannte, radial weiter außen positionierte Berstringe, sodass er besonders stabil ausgebildet ist. Außerdem baut er klein und bauraumsparend, wodurch selbst dann noch Kosten gespart werden können, wenn der Berstring zumindest bereichsweise aus einem vergleichsweise teuren, hochstabilen Material gebildet ist. Aufgrund des sehr stabilen, günstig zu dem Turbinenrad positionierten und durch das Stützgehäuseteil stabilisierten Berstrings kann in vorteilhafter Weise eine außen an dem Turbinengehäuse befestigte Bersthaube entfallen, sodass die Turbinen-Anordnung kleiner, leichter, weniger komplex und kostengünstiger baut. In vorteilhafter Weise kann auch ein in einem Abgasströmungsbereich zwischen dem Turbinenrad und einer einströmseitigen Turbinenspirale angeordneter Berstring entfallen. Durch die hier vorgeschlagene Anordnung und Stabilisierung des Berstrings wird das Turbinengehäuse vorteilhaft stabilisiert, und das Risiko einer Beschädigung umgebender Bauteile sowie der Verletzung von Personen durch die Zerstörung des Turbinenrads wird verringert; vorzugsweise werden solche Schadensfälle vermieden.The object is achieved in particular in that the turbine housing has an insert recess which is open on the outflow side and which is delimited radially inward towards the axis of rotation by the inner wall section, with a bursting ring being arranged in the insert recess. The turbine assembly includes a support housing portion axially disposed at the discharge port. The support shell includes a support structure configured and arranged to axially support the burst ring. The support housing part and in particular the support structure stabilize the bursting ring in the event of damage and in particular support it against movements in the axial direction, preferably additionally reinforce it. In particular, the retaining ring is preferably held, in particular supported, in the axial direction by the support housing part, in particular by the support structure. The bursting ring is arranged in close proximity to the turbine wheel, as a result of which it has a smaller circumferential length than known bursting rings which are positioned radially further outwards, so that it is of particularly stable design. In addition, it is small and space-saving, which means that costs can be saved even if the bursting ring is made of a comparatively expensive, highly stable material, at least in some areas. Due to the very stable bursting ring, positioned favorably to the turbine wheel and stabilized by the support housing part, a bursting hood attached to the outside of the turbine housing can advantageously be omitted, so that the turbine arrangement is smaller, lighter, less complex and less expensive. Advantageously, a bursting ring arranged in an exhaust gas flow area between the turbine wheel and an inflow-side turbine spiral can also be omitted. The arrangement and stabilization of the bursting ring proposed here advantageously stabilizes the turbine housing, and the risk of damage to surrounding components and of injury to persons as a result of the destruction of the turbine wheel is reduced; such cases of damage are preferably avoided.

Eine Axialrichtung ist insbesondere eine Richtung, die sich entlang der Drehachse oder parallel zu der Drehachse erstreckt. Die Umfangsrichtung umgreift die Drehachse konzentrisch. Eine radiale Richtung steht senkrecht auf der Drehachse.An axial direction is in particular a direction that extends along the axis of rotation or parallel to the axis of rotation. The circumferential direction encompasses the axis of rotation concentrically. A radial direction is perpendicular to the axis of rotation.

Unter einer Abströmseite des Turbinengehäuses wird eine bereichsweise in axialer Richtung offene Seite verstanden, durch welche Abgas zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung aus dem Turbinengehäuse ausströmen kann. Das Abgas strömt die Turbine vorzugsweise umfangsseitig und radial durch eine einströmseitige Turbinenspirale an. Während die Abgasströmung das Turbinenrad durchströmt und in Rotation um die Drehachse versetzt, wird sie vorzugsweise radial umgelenkt, und das Abgas strömt in axialer Richtung von dem Turbinenrad ab.An outflow side of the turbine housing is understood to mean a side that is open in some areas in the axial direction, through which exhaust gas can flow out of the turbine housing at least essentially in the axial direction. The exhaust gas preferably flows onto the turbine circumferentially and radially through an inflow-side turbine spiral. While the exhaust gas flow flows through the turbine wheel and is set in rotation about the axis of rotation, it is preferably deflected radially and the exhaust gas flows out of the turbine wheel in the axial direction.

Die Einsatzaussparung ist also insbesondere eine axial offene Einsatzaussparung, die sich zu der Seite hin öffnet, auf der auch das Turbinengehäuse abströmseitig offen ausgebildet ist. Insbesondere umgreift die Einsatzaussparung eine abströmseitige Öffnung des Turbinengehäuses in Umfangsrichtung.The insert recess is therefore in particular an axially open insert recess which opens towards the side on which the turbine housing is also designed to be open on the outflow side. In particular, the insert recess surrounds an outflow-side opening of the turbine housing in the circumferential direction.

Der innere Wandabschnitt trennt vorzugsweise in radialer Richtung die abströmseitige Öffnung des Turbinengehäuses von der Einsatzaussparung.The inner wall section preferably radially separates the downstream opening of the turbine housing from the insert recess.

Der Berstring ist vorzugsweise axial von der Abströmseite her in die Einsatzaussparung eingebracht, insbesondere eingesteckt. In radialer Richtung trennt dabei der innere Wandabschnitt die Abströmöffnung des Turbinengehäuses von dem Berstring.The bursting ring is preferably introduced axially from the outflow side into the insert recess, in particular inserted. The inner wall section separates the outflow opening of the turbine housing from the bursting ring in the radial direction.

Der Berstring ist insbesondere als in Umfangsrichtung geschlossener Ring ausgebildet.The bursting ring is designed in particular as a ring that is closed in the circumferential direction.

Vorzugsweise ist der Berstring als massiver Gussring ausgebildet. Auf diese Weise ist er besonders stabil.The bursting ring is preferably designed as a solid cast ring. In this way it is particularly stable.

In bevorzugter Ausgestaltung kann durch die stabilisierende Wirkung des Stützgehäuseteils eine Schraubverbindung zwischen dem Berstring und dem Turbinengehäuse einfacher und/oder kostengünstiger, insbesondere aus kostengünstigeren Materialien, und/oder mit einer geringeren Anzahl an Schrauben, ausgeführt sein.In a preferred embodiment, the stabilizing effect of the support housing part allows a screw connection between the bursting ring and the turbine housing to be simpler and/or more economical, in particular made of less expensive materials and/or with a smaller number of screws.

Insbesondere wirkt die Stützstruktur bevorzugt wie eine - zusätzliche - Mehrzahl von Schrauben, die den Berstring axial halten, sodass die noch vorgesehenen Schrauben zur Halterung des Berstrings schwächer ausgebildet sein können, oder die Anzahl der den Berstring haltenden Schrauben reduziert werden kann. Selbstverständlich kann auch die Art und Anzahl der den Berstring haltenden Schrauben unverändert und insbesondere mit hoher Stabilität ausgebildet bleiben, wobei sich dann die zusätzliche Stützwirkung des Stützgehäuseteils und insbesondere der Stützstruktur zusätzlich vorteilhaft auswirkt.In particular, the support structure preferably acts like an—additional—plurality of screws that hold the bursting ring axially, so that the screws still provided for holding the bursting ring can be made weaker, or the number of screws holding the bursting ring can be reduced. Of course, the type and number of screws holding the bursting ring can also remain unchanged and in particular be designed with high stability, the additional supporting effect of the support housing part and in particular the support structure then having an additional advantageous effect.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stützgehäuseteil an dem inneren Wandabschnitt anliegt. Insbesondere stützt sich das Stützgehäuseteil bevorzugt stirnseitig an dem inneren Wandabschnitt, insbesondere an einer abströmseitigen Stirnseite des inneren Wandabschnitts, ab. Auf diese Weise schließt das Stützgehäuseteil vorteilhaft unmittelbar an den inneren Wandabschnitt des Turbinengehäuses an. Eine Trennstelle zwischen dem Turbinengehäuse einerseits und dem Stützgehäuseteil andererseits ist vorzugsweise axial unmittelbar im Bereich des abströmseitigen Endes des Turbinenrads angeordnet. Dabei kann vorteilhaft das Stützgehäuseteil wie ein verkürzter Konturring ausgestaltet sein. Da das Stützgehäuseteil selbst das Turbinenrad nicht umgreift, kann dieses aus einem kostengünstigeren Material hergestellt sein als das Turbinengehäuse.According to a development of the invention, it is provided that the support housing part bears against the inner wall section. In particular, the support housing part is preferably supported on the front side on the inner wall section, in particular on a downstream front side of the inner wall section. In this way, the support housing part advantageously directly adjoins the inner wall section of the turbine housing. A separation point between the turbine housing on the one hand and the support housing part on the other hand is preferably arranged axially directly in the region of the outflow end of the turbine wheel. In this case, the support housing part can advantageously be designed like a shortened contour ring. Since the support housing part itself does not enclose the turbine wheel, it can be made from a less expensive material than the turbine housing.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stützstruktur in einem Abstand zu dem Berstring angeordnet ist. Insbesondere ist die Stützstruktur bevorzugt in einem axialen Abstand zu dem Berstring angeordnet. In diesem Fall kann der Berstring sich axial um eine gewisse Strecke verlagern, bevor er durch das Stützgehäuseteil und insbesondere die Stützstruktur im Schadensfall abgestützt wird. Er kann somit kinetische Energie des Turbinenrads aufnehmen, die dann wiederum durch das Stützgehäuseteil abgefangen wird.According to a development of the invention, it is provided that the support structure is arranged at a distance from the bursting ring. In particular, the support structure is preferably arranged at an axial distance from the rupture ring. In this case, the rupture ring can move axially a certain distance before it is supported by the support housing part and in particular the support structure in the event of damage. It can thus absorb the kinetic energy of the turbine wheel, which in turn is intercepted by the support housing part.

Alternativ ist es möglich, dass die Stützstruktur an dem Berstring anliegt. Besonders bevorzugt liegt die Stützstruktur unmittelbar an dem Berstring an. Besonders bevorzugt ist die Stützstruktur an den Berstring angepresst. Auf diese Weise wird im Schadensfall Energie von dem Turbinenrad unmittelbar über den Berstring in das Stützgehäuseteil eingeleitet, ohne dass sich der Berstring in Axialrichtung verlagern kann. Der Berstring wird besonders sicher und stabil durch die Stützstruktur gehalten.Alternatively, it is possible for the support structure to rest against the bursting ring. The support structure is particularly preferably in direct contact with the bursting ring. The support structure is particularly preferably pressed onto the bursting ring. In this way, in the event of damage, energy from the turbine wheel is introduced directly via the bursting ring into the support housing part, without the bursting ring being able to shift in the axial direction. The bursting ring is held particularly securely and stably by the support structure.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stützgehäuseteil ringförmig ausgebildet ist, wobei es einen axialen Stützwandabschnitt aufweist, der an dem inneren Wandabschnitt anliegt. Der axiale Stützwandabschnitt dient insbesondere zur Durchleitung von Abgas, welches von dem Turbinenrad abströmt, also von dem Turbinenrad her kommt. Der Stützwandabschnitt ist bevorzugt konisch ausgebildet, insbesondere weist er bevorzugt die Form eines trunkierten Konus auf. Insbesondere weist der Stützwandabschnitt bevorzugt eine Diffusorgeometrie auf. Vorzugsweise ist der Stützwandabschnitt als Diffusor ausgebildet. According to a development of the invention, it is provided that the support housing part is ring-shaped, with it having an axial support wall section which bears against the inner wall section. The axial support wall section is used in particular for conducting exhaust gas which flows out of the turbine wheel, ie comes from the turbine wheel. The support wall section is preferably of conical design, in particular it preferably has the shape of a truncated cone. In particular, the support wall section preferably has a diffuser geometry. The support wall section is preferably designed as a diffuser.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stützstruktur eine Mehrzahl von radialen Stützrippen aufweist. Somit kann das Stützgehäuseteil insgesamt leicht und zugleich stabil bauen. Insbesondere bedarf es keiner großen Wandstärke für den Stützwandabschnitt, wenn das Stützgehäuseteil durch die radialen Stützrippen als Stützstruktur stabilisiert wird. Zugleich wirken die radialen Stützrippen axial stützend - insbesondere wie Schrauben - auf den Berstring und stützen diesen effektiv in Axialrichtung ab.According to a development of the invention, it is provided that the support structure has a plurality of radial support ribs. Thus, the support housing part can be built light and stable at the same time. In particular, there is no need for a large wall thickness for the support wall section if the support housing part is stabilized by the radial support ribs as a support structure. At the same time, the radial support ribs have an axially supporting effect—in particular like screws—on the bursting ring and effectively support it in the axial direction.

Die Stützrippen sind bevorzugt an dem Stützwandabschnitt radial außen, insbesondere in Form radialer Vorsprünge, angeordnet. Sie erstrecken sich bevorzugt an dem Stützwandabschnitt in axialer Richtung, vorzugsweise entlang des gesamten Stützwandabschnitts, insbesondere über eine gesamte axiale Länge des Stützwandabschnitts. Vorzugsweise sind die Stützrippen in Umfangsrichtung voneinander beabstandet. Insbesondere ist es möglich, dass die radialen Stützrippen gleichmäßig entlang des Umfangs an dem Stützwandabschnitt radial außen verteilt angeordnet sind, insbesondere in gleichen Winkelabständen voneinander.The support ribs are preferably arranged radially on the outside on the support wall section, in particular in the form of radial projections. They preferably extend on the support wall section in the axial direction, preferably along the entire support wall section, in particular over an entire axial length of the support wall section. The support ribs are preferably spaced apart from one another in the circumferential direction. In particular, it is possible for the radial support ribs to be distributed uniformly along the circumference of the support wall section radially on the outside, in particular at equal angular distances from one another.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stützgehäuseteil als Zwischenstück zwischen dem Turbinengehäuse und einem Abströmgehäuse ausgebildet ist. Das Stützgehäuseteil kann so zum einen in vorteilhafter Weise einen Abstand zwischen dem Turbinengehäuse und dem Abströmgehäuse überbrücken und zugleich zum anderen in vorteilhafter Weise den Berstring stützen. Vorzugsweise ist das Abströmgehäuse an dem Turbinengehäuse befestigt, entweder unmittelbar oder mittelbar über das Stützgehäuseteil. Besonders bevorzugt ist das Abströmgehäuse an das Turbinengehäuse angeschraubt. Ist das Abströmgehäuse unmittelbar an dem Turbinengehäuse befestigt, ist das Stützgehäuseteil vorzugsweise zwischen dem Abströmgehäuse einerseits und dem Turbinengehäuse andererseits eingespannt. In bevorzugter Ausgestaltung bedarf es dann keiner separaten Befestigung des Stützgehäuseteils an dem Turbinengehäuse und/oder dem Abströmgehäuse. Vielmehr wird dieses sicher und fest zwischen dem Abströmgehäuse und dem Turbinengehäuse gehalten. Dabei ist es möglich, dass Schrauben, mit denen das Abströmgehäuse an das Turbinengehäuse geschraubt ist, das Stützgehäuseteil durchgreifen, wobei die Schrauben insbesondere Bohrungen an einem Befestigungsflansch des Stützgehäuseteils durchgreifen. Auch ist es möglich, dass zur Befestigung des Abströmgehäuses an dem Turbinengehäuse vorgesehene Stehbolzen oder dergleichen, insbesondere Gewindestifte, das Stützgehäuseteil durchgreifen, wobei sie insbesondere Bohrungen an einem Befestigungsflansch des Stützgehäuseteils durchgreifen. According to a further development of the invention it is provided that the support housing part as Zwi schenstück is formed between the turbine housing and an outflow housing. The support housing part can thus advantageously bridge a distance between the turbine housing and the outflow housing on the one hand and at the same time advantageously support the bursting ring on the other. Preferably, the exhaust casing is attached to the turbine casing, either directly or indirectly via the support casing. The outflow housing is particularly preferably screwed onto the turbine housing. If the outflow housing is fastened directly to the turbine housing, the support housing part is preferably clamped between the outflow housing on the one hand and the turbine housing on the other. In a preferred embodiment, there is then no need for a separate attachment of the support housing part to the turbine housing and/or the outflow housing. Rather, this is held securely and firmly between the outflow housing and the turbine housing. It is possible for screws, with which the outflow housing is screwed to the turbine housing, to pass through the support housing part, with the screws especially passing through bores on a fastening flange of the support housing part. It is also possible for stud bolts or the like, in particular grub screws, provided to fasten the outflow housing to the turbine housing to pass through the support housing part, in particular passing through bores on a fastening flange of the support housing part.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist das Stützgehäuseteil bevorzugt als Teil eines Abströmgehäuses ausgebildet. Insbesondere kann das Stützgehäuseteil also integral mit dem Abströmgehäuse ausgebildet sein, insbesondere einstückig, vorzugsweise materialeinheitlich.According to another embodiment, the support housing part is preferably designed as part of an outflow housing. In particular, the support housing part can therefore be formed integrally with the outflow housing, in particular in one piece, preferably of the same material.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stützgehäuseteil axial unmittelbar an das Turbinenrad anschließt. Wie bereits zuvor ausgeführt, ist auf diese Weise das Stützgehäuseteil zum einen günstig mit Blick auf den Berstring positioniert, zum anderen vor einer direkten Beaufschlagung von Bruchstücken des Turbinenrads zumindest weitgehend geschützt, sodass das Stützgehäuseteil aus einem vergleichsweise kostengünstigen Material gefertigt sein kann.According to a development of the invention, it is provided that the support housing part is axially directly connected to the turbine wheel. As already explained above, the support housing part is in this way positioned favorably with a view of the bursting ring and is at least largely protected from direct impact by fragments of the turbine wheel, so that the support housing part can be made of a comparatively inexpensive material.

Vorzugsweise weist das Stützgehäuseteil austenitisches Gusseisen, insbesondere mit einem Massenanteil von Nickel von mehr als 20 %, insbesondere Ni-Resist, auf oder besteht aus austenitischem Gusseisen mit einem Massenanteil von Nickel von mehr als 20 %, insbesondere aus Ni-Resist. Alternativ ist es möglich, dass das Stützgehäuseteil legierten ferritischen Sphäroguss aufweist, wobei bevorzugt Kohlenstoff hauptsächlich in Form von kugeligen Graphitpartikeln vorliegt, wobei vorzugsweise das Gusseisen mit Silizium und Molybdän legiert ist. Ein solcher Werkstoff wird auch als SIMO oder SiMo bezeichnet. Das Silizium dient dabei insbesondere der Ausbildung einer schützenden Oxidationsschicht, wobei des Molybdän insbesondere dazu dient, die mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen zu verbessern. Vorzugsweise besteht das Stützgehäuseteil aus SIMO.The supporting housing part preferably has austenitic cast iron, in particular with a nickel mass fraction of more than 20%, in particular Ni-Resist, or consists of austenitic cast iron with a mass fraction of nickel of more than 20%, in particular Ni-Resist. Alternatively, it is possible for the support housing part to have alloyed ferritic nodular cast iron, with carbon preferably being present mainly in the form of spherical graphite particles, with the cast iron preferably being alloyed with silicon and molybdenum. Such a material is also referred to as SIMO or SiMo. The silicon serves in particular to form a protective oxidation layer, with the molybdenum serving in particular to improve the mechanical properties at elevated temperatures. Preferably, the support shell is made of SIMO.

Das Stützgehäuseteil ermöglicht im Schadensfall insbesondere eine Krafteinleitung und Kraftweiterleitung in massive, schwerere Bauteile wie einen stromabwärts des Stützgehäuseteils folgenden Abgaskrümmer. Schrauben, mit denen der Berstring bevorzugt an dem Turbinengehäuse befestigt ist, brauchen durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Stützgehäuseteils im Idealfall lediglich noch eine Berstschutzfixierung bereitzustellen.In the event of damage, the support housing part enables force to be introduced and transmitted in particular to massive, heavier components such as an exhaust manifold that follows downstream of the support housing part. Screws, with which the bursting ring is preferably fastened to the turbine housing, ideally only need to provide a bursting protection fixation due to the advantageous configuration of the support housing part.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einsatzaussparung radial außerhalb des Berstrings einen Leerraum aufweist, der den Berstring in Umfangsrichtung, vorzugsweise ringförmig, umgreift. Insbesondere umgreift der Leerraum den Berstring bevorzugt entlang einer geschlossenen Umfangslinie. In radialer Richtung schließt sich also - in Axialrichtung gesehen zumindest über einen bestimmten Abschnitt - an den Berstring nach radial außen hin nicht zugleich wiederum eine Wandung des Turbinengehäuses an, sondern zwischen einer nächstgelegenen, äußeren Wandung, die die Einsatzaussparung nach radial außen begrenzt einerseits und dem Berstring andererseits ist der Leerraum angeordnet. Auf diese Weise wird ein Deformationsraum für den Berstring bereitgestellt, in den Bruchstücke des Turbinenrads und/oder des Berstrings eindringen können, wodurch der radial äußere Bereich des Turbinengehäuses geschont wird und weitere Energie abgebaut werden kann. Weiterhin schützt der so gebildete Deformationsraum einen radial äußeren Wandabschnitt des Turbinengehäuses vor einem Aufbrechen.According to a development of the invention, it is provided that the insert recess has an empty space radially outside of the bursting ring, which surrounds the bursting ring in the circumferential direction, preferably in a ring shape. In particular, the empty space preferably encompasses the rupture ring along a closed perimeter. In the radial direction - viewed in the axial direction at least over a certain section - the bursting ring is not at the same time adjoined by a wall of the turbine housing radially outwards, but rather between a closest, outer wall, which delimits the insert recess radially outwards on the one hand and the Burst ring on the other hand, the void is arranged. In this way, a deformation space is provided for the bursting ring, into which fragments of the turbine wheel and/or the bursting ring can penetrate, as a result of which the radially outer area of the turbine housing is protected and further energy can be dissipated. Furthermore, the deformation space formed in this way protects a radially outer wall section of the turbine housing from breaking open.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einsatzaussparung radial außen von einem Schneckenwandabschnitt des Turbinengehäuses begrenzt ist. Dieser Schneckenwandabschnitt bildet dabei insbesondere die zuvor erwähnte äußere Wandung, wobei zwischen dem Schneckenwandabschnitt einerseits und dem Berstring andererseits in radialer Richtung zumindest bereichsweise der radiale Leerraum angeordnet ist. Der Schneckenwandabschnitt ist mit dem inneren Wandabschnitt über einen Übergangsabschnitt verbunden. Der Übergangsabschnitt begrenzt dabei die Einsatzaussparung in axialer Richtung. Das Turbinengehäuse ist auf diese Weise sowohl einfach als auch stabil ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Schneckenwandabschnitt mit dem inneren Wandabschnitt und dem Übergangsabschnitt einstückig, vorzugsweise materialeinheitlich, ausgebildet. Der Übergangsabschnitt bildet - in Axialrichtung gesehen - insbesondere einen Boden der Einsatzaussparung, welcher der abströmseitigen Öffnung der Einsatzaussparung axial gegenüberliegend angeordnet ist. In bevorzugter Ausgestaltung ist in dem Übergangsabschnitt seinerseits wiederum eine axiale Vertiefung ausgebildet, in welche der Berstring eingreift. Der Berstring kann sich so insbesondere weit axial in das Turbinengehäuse hinein erstrecken, insbesondere mindestens bis zu dem Schwerpunkt des Turbinenrads.According to a development of the invention, it is provided that the insert recess is delimited radially on the outside by a worm wall section of the turbine housing. This screw wall section forms in particular the aforementioned outer wall, the radial empty space being arranged at least in regions between the screw wall section on the one hand and the bursting ring on the other hand. The screw wall section is connected to the inner wall section via a transition section. The transition section delimits the insert recess in the axial direction. In this way, the turbine housing is designed to be both simple and stable. The screw wall section with the inner wall section is particularly preferred section and the transition section in one piece, preferably of the same material. The transition section forms—seen in the axial direction—in particular a bottom of the insert recess, which is arranged axially opposite the outflow-side opening of the insert recess. In a preferred embodiment, an axial depression is in turn formed in the transition section, into which the bursting ring engages. The bursting ring can thus in particular extend far axially into the turbine housing, in particular at least as far as the center of gravity of the turbine wheel.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Übergangsabschnitt eine Aufdickung aufweist. Der Übergangsabschnitt weist also keine homogene Wandstärke auf, sondern ist bereichsweise - insbesondere in einem Bereich, in dem er in den Schneckenwandabschnitt ausläuft - aufgedickt, also dicker oder stärker ausgebildet als an anderer Stelle, insbesondere dicker oder stärker als in einem Bodenbereich der Einsatzaussparung - gegebenenfalls bis auf den Bereich, in dem die axiale Vertiefung angeordnet ist, in welche der Berstring eingreift. Die Aufdickung dient in vorteilhafter Weise als Opfermaterial, sowie als zusätzlicher, inhärenter, einstückig mit dem Turbinengehäuse ausgebildeter Berstring. Insbesondere umgreift die Aufdickung das Turbinenrad bevorzugt ringförmig, insbesondere entlang einer geschlossenen Umfangslinie.According to a development of the invention, it is provided that the transition section has a thickened area. The transition section therefore does not have a homogeneous wall thickness, but is thickened in some areas - especially in an area where it runs out into the screw wall section - i.e. thicker or thicker than elsewhere, in particular thicker or thicker than in a bottom area of the insert recess - possibly except for the area in which the axial depression is arranged, in which the bursting ring engages. The thickening advantageously serves as a sacrificial material, as well as an additional, inherent rupture ring formed in one piece with the turbine housing. In particular, the thickened portion encompasses the turbine wheel, preferably in the form of a ring, in particular along a closed peripheral line.

Die Aufdickung ist insbesondere im Bereich eines Übergangs des Übergangsabschnitts in den Schneckenwandabschnitt vorgesehen, insbesondere in dem Bereich, in dem der Übergangsabschnitt den Boden der Einsatzaussparung bildet.The thickening is provided in particular in the area of a transition of the transition section into the screw wall section, in particular in the area in which the transition section forms the base of the insert recess.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schneckenwandabschnitt zumindest bereichsweise eine Ausdünnung aufweist. Der Schneckenwandabschnitt weist also keine homogene Wandstärke auf, sondern ist bereichsweise - insbesondere in einem Bereich, der unmittelbar an die Aufdickung des Übergangsabschnitts anschließt - ausgedünnt, also dünner oder schwächer ausgebildet als an anderer Stelle. Die Ausdünnung dient insbesondere als Sollbruchstelle, wo der Schneckenwandabschnitt im Schadensfall gezielt beschädigt werden, insbesondere brechen oder reißen darf, wodurch zusätzlich Energie absorbiert wird. Dadurch wird Energie insbesondere möglichst weit radial innen in dem Turbinengehäuse dissipiert, sodass ein radial äußerer Wandabschnitt des Turbinengehäuses, der auch als Außenwandung bezeichnet wird, mechanisch entlastet wird. Hierdurch wird das mit dem Bersten des Turbinenrads einhergehende Risiko minimiert oder dessen Folgen werden begrenzt. Die Ausdünnung erstreckt sich bevorzugt ringförmig in Umfangsrichtung um die Einsatzaussparung, insbesondere um den Leerraum.According to a development of the invention, it is provided that the screw wall section has a thinning at least in certain areas. The screw wall section therefore does not have a homogeneous wall thickness, but is thinned out in some areas--particularly in an area which directly adjoins the thickening of the transition section--ie it is thinner or weaker than elsewhere. The thinning serves in particular as a predetermined breaking point, where the screw wall section can be specifically damaged in the event of damage, in particular breaking or tearing, as a result of which additional energy is absorbed. As a result, energy is dissipated as far as possible radially inside in the turbine housing, so that a radially outer wall section of the turbine housing, which is also referred to as the outer wall, is mechanically relieved. This minimizes the risk associated with the bursting of the turbine wheel or limits its consequences. The thinning preferably extends annularly in the circumferential direction around the insert recess, in particular around the empty space.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Turbinen-Anordnung radial außerhalb des Turbinengehäuses keinen Berstschutz aufweist. Insbesondere ist die Turbinen-Anordnung radial außerhalb des Turbinengehäuses frei von einem Berstschutz, insbesondere frei von einer Bersthaube oder einem Schutzblech. Auf diese Weise ist die Turbinen-Anordnung besonders bauraumsparend, einfach und kostengünstig aufgebaut. Auf einen externen Berstschutz, insbesondere eine Bersthaube außerhalb des Turbinengehäuses, kann vorteilhaft verzichtet werden, da die Turbinen-Anordnung durch die hier vorgeschlagene Anordnung, Ausgestaltung und/oder Stabilisierung des Berstrings hinreichend geschützt ist.According to a development of the invention, it is provided that the turbine arrangement has no burst protection radially outside of the turbine housing. In particular, the turbine arrangement radially outside of the turbine housing is free of bursting protection, in particular free of a bursting hood or a protective plate. In this way, the turbine arrangement is constructed in a particularly space-saving, simple and cost-effective manner. External bursting protection, in particular a bursting hood outside the turbine housing, can advantageously be dispensed with, since the turbine arrangement is adequately protected by the arrangement, configuration and/or stabilization of the bursting ring proposed here.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Turbinengehäuse eine Abgasleitschnecke bildet oder aufweist, wobei zumindest ein Innenlängsschnitt der Abgasleitschnecke eine in axialer Richtung langgestreckte, vorzugsweise elliptische Form aufweist. Insbesondere weist eine Innenwandung der Abgasleitschnecke bevorzugt - im Längsschnitt gesehen - eine in Axialrichtung langgestreckte, bevorzugt elliptische Form auf. Hierdurch ist die Abgasleitschnecke in Axialrichtung verbreitert und weist besonders gute Eintaucheigenschaften für Splitter des Turbinenrads auf, sodass hier besonders viel Energie absorbiert werden kann, ohne dass die Abgasleitschnecke zerstört wird oder nach außen hin ausbricht oder reißt. Gerade in Verbindung mit der als Sollbruchstelle wirkenden Ausdünnung des Schneckenwandabschnitts ergibt sich so eine besonders hohe Stabilität des Turbinengehäuses, wobei dessen Material im Schadensfall gezielt bis zu der Sollbruchstelle aufgebraucht wird, wobei ein weiteres Aufreißen bis zur Außenwandung verhindert wird. In Kombination mit dem als Deformationsraum ausgebildeten Leerraum wird ein Aufbrechen der Außenwandung wirksam verhindert.According to a development of the invention, it is provided that the turbine housing forms or has an exhaust gas guide screw, wherein at least one internal longitudinal section of the exhaust gas guide screw has an axially elongated, preferably elliptical shape. In particular, an inner wall of the exhaust gas guide screw preferably has—seen in longitudinal section—a shape that is elongated, preferably elliptical, in the axial direction. As a result, the exhaust gas guide screw is widened in the axial direction and has particularly good immersion properties for fragments of the turbine wheel, so that a particularly large amount of energy can be absorbed here without the exhaust gas guide screw being destroyed or breaking out or tearing outwards. Particularly in connection with the thinning of the screw wall section acting as a predetermined breaking point, this results in a particularly high stability of the turbine housing, with its material being used up to the predetermined breaking point in a targeted manner in the event of damage, with further tearing up to the outer wall being prevented. In combination with the empty space designed as a deformation space, the outer wall is effectively prevented from breaking open.

Die Abgasleitschnecke ist insbesondere die bereits beschriebene einströmseitige Turbinenspirale.The exhaust gas guide screw is, in particular, the turbine spiral on the inflow side, which has already been described.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Berstring wenigstens ein ringförmiges Berstringteil und einen Haltering aufweist. Somit weist der Berstring verschiedene Bereiche auf, die in Hinblick auf ihre Funktionalität hin optimiert sein können. Das ringförmige Berstringteil ist dabei insbesondere radial außerhalb des Turbinenrads angeordnet und dient unmittelbar als Berstschutz, wobei der Haltering zumindest primär dazu dient, den Berstring mechanisch zu halten und vorzugsweise an dem Turbinengehäuse zu fixieren. Insbesondere ist das Berstringteil durch den Haltering in der Einsatzaussparung gehalten. Der Haltering ist vorzugsweise mittels Schrauben an dem Turbinengehäuse befestigt.According to a development of the invention, it is provided that the bursting ring has at least one ring-shaped bursting ring part and a retaining ring. The bursting ring thus has different areas that can be optimized with regard to their functionality. The ring-shaped bursting ring part is in particular arranged radially outside of the turbine wheel and serves directly as bursting protection, the retaining ring serving at least primarily to hold the bursting ring mechanically and preferably to fix it on the turbine housing. In particular, the rupture ring part is through the retaining ring in held in the insert recess. The retaining ring is preferably attached to the turbine housing by means of screws.

Insbesondere erstreckt sich das Berstringteil bevorzugt im Wesentlichen in axialer Richtung, vorzugsweise in axialer Richtung, wobei sich der Haltering ausgehend von einem abströmseitigen Ende des Berstringteils im Wesentlichen senkrecht, vorzugsweise senkrecht zu diesem radial nach außen erstreckt. Vorzugsweise liegt der Haltering stirnseitig an dem Turbinengehäuse an und ist dort bevorzugt mit diesem verschraubt.In particular, the bursting ring part preferably extends essentially in the axial direction, preferably in the axial direction, with the retaining ring extending radially outwards, starting from a downstream end of the bursting ring part, essentially perpendicularly, preferably perpendicularly, thereto. The retaining ring preferably rests on the face side of the turbine housing and is preferably screwed to it there.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Berstringteil und der Haltering miteinander einteilig, insbesondere einstückig ausgebildet sind. Auf diese Weise kann der Berstring insgesamt besonders stabil gefertigt sein. Gleichwohl ist es möglich, dass das Berstringteil und der Haltering verschiedene Materialien aufweisen, die in geeigneter Weise einteilig oder einstückig miteinander verbunden sind, beispielsweise miteinander vergossen, oder in anderer geeigneter Weise. Alternativ ist es möglich, dass das Berstringteil und der Haltering mehrteilig ausgebildet sind. Auf diese Weise ist es insbesondere möglich, das Berstringteil und den Haltering unabhängig voneinander zu fertigen, insbesondere aus verschiedenen Materialien, wobei sie nachträglich miteinander verbunden werden können, beispielsweise durch Löten, Hartlöten, Schweißen, oder in anderer geeigneter Weise.According to a development of the invention, it is provided that the bursting ring part and the retaining ring are designed in one piece, in particular in one piece. In this way, the bursting ring can be made particularly stable overall. It is nevertheless possible for the bursting ring part and the retaining ring to have different materials which are connected to one another in a suitable manner in one piece or in one piece, for example cast together, or in another suitable manner. Alternatively, it is possible for the bursting ring part and the retaining ring to have a multi-part design. In this way it is possible in particular to manufacture the bursting ring part and the retaining ring independently of one another, in particular from different materials, in which case they can be subsequently connected to one another, for example by soldering, brazing, welding or in some other suitable manner.

Es ist auch möglich, dass der Berstring zwei ringförmige Berstringteile aufweist, die insbesondere konzentrisch zueinander, insbesondere in radialer Richtung versetzt, vorzugsweise einander unmittelbar berührend, angeordnet sind. Ein äußeres Berstringteil der beiden Berstringteile weist dabei einen größeren Durchmesser auf als ein inneres Berstringteil, wobei das äußere Berstringteil das innere Berstringteil umgreift. Dabei ist es möglich, dass das äußere Berstringteil in Axialrichtung gesehen kürzer ausgebildet ist als das innere Berstringteil. Der Haltering ist bevorzugt mehrteilig mit den Berstringteilen ausgebildet und besonders bevorzugt nicht mit diesem verbunden. Vielmehr liegt er in montiertem Zustand lediglich fest an den Berstringteilen an und drängt diese in die Einsatzaussparung, wobei er sie dort vorzugsweise fest, insbesondere unter mechanischer Spannung, hält.It is also possible for the bursting ring to have two ring-shaped bursting ring parts which are arranged in particular concentrically to one another, in particular offset in the radial direction, preferably directly touching one another. An outer bursting ring part of the two bursting ring parts has a larger diameter than an inner bursting ring part, with the outer bursting ring part encompassing the inner bursting ring part. It is possible for the outer bursting ring part to be shorter than the inner bursting ring part, viewed in the axial direction. The retaining ring is preferably designed in several parts with the bursting ring parts and is particularly preferably not connected to it. Rather, in the mounted state, it only rests firmly against the bursting ring parts and forces them into the insert recess, preferably holding them there, in particular under mechanical tension.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Berstringteil ein erstes Material aufweist, wobei der Haltering ein zweites Material aufweist. Das erste Material ist dabei von dem zweiten Material verschieden. Insbesondere weist das erste Material eine höhere Temperaturbeständigkeit auf als das zweite Material. Auf diese Weise kann das im Schadensfall stärker belastete Berstringteil aus einem stabileren, teureren Material gefertigt sind, während das weniger stark mechanisch belastete zweite Material kostengünstiger sein kann. Insbesondere dient das Berstringteil dem Rückhalt von Primärbruchstücken, wobei es vorteilhaft hochstabil ausgebildet ist. Der Haltering dient insbesondere auch dem Rückhalt von Sekundärbruchstücken, die beispielsweise durch die Primärbruchstücke aus dem Turbinengehäuse und/oder dem Berstringteil herausgeschlagen werden. Diese weisen eine geringere kinetische Energie auf als die Primärbruchstücke, sodass der Haltering aus einem weniger stabilen, kostengünstigeren Material gefertigt sein kann als das Berstringteil.According to a development of the invention, it is provided that the at least one bursting ring part has a first material, with the retaining ring having a second material. The first material is different from the second material. In particular, the first material has a higher temperature resistance than the second material. In this way, the bursting ring part, which is subject to greater stress in the event of damage, can be made from a more stable, more expensive material, while the second material, which is subject to less mechanical stress, can be more cost-effective. In particular, the bursting ring part is used to retain primary fragments, and it is advantageously designed to be highly stable. The retaining ring also serves in particular to retain secondary fragments which are knocked out of the turbine housing and/or the bursting ring part, for example by the primary fragments. These have a lower kinetic energy than the primary fragments, so that the retaining ring can be made of a less stable, less expensive material than the bursting ring part.

Vorzugsweise weist das erste Material eine Nickelbasislegierung, insbesondere Nickel-Chrom-Legierung, vorzugsweise eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung, vorzugsweise Inconel, besonders bevorzugt Inconel 625, auf, oder besteht aus einer solchen Legierung. Vorzugsweise weist das zweite Material Stahl auf, insbesondere X6CrNiMoTi17-12-2; vorzugsweise besteht das zweite Material aus Stahl, insbesondere X6CrNiMoTi17-12-2.The first material preferably has a nickel-based alloy, in particular a nickel-chromium alloy, preferably a nickel-chromium-iron alloy, preferably Inconel, particularly preferably Inconel 625, or consists of such an alloy. The second material preferably includes steel, in particular X6CrNiMoTi17-12-2; the second material preferably consists of steel, in particular X6CrNiMoTi17-12-2.

In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Stützstruktur - vorzugsweise unmittelbar - an dem wenigstens einen Berstringteil, vorzugsweise an beiden Berstringteilen, anliegt. Alternativ ist es aber bevorzugt auch möglich, dass die Stützstruktur an dem Haltering anliegt. In diesem Fall kann sie den Haltering unmittelbar, und das wenigstens eine Berstringteil vermittelt über den Haltering, abstützen.In a preferred embodiment, it is provided that the supporting structure rests—preferably directly—on the at least one bursting ring part, preferably on both bursting ring parts. Alternatively, however, it is preferably also possible for the support structure to bear against the retaining ring. In this case, it can support the retaining ring directly, and the at least one bursting ring part mediated via the retaining ring.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der Berstring in Umfangsrichtung um das Turbinenrad herum und in axialer Richtung zumindest bis zu einem Schwerpunkt des Turbinenrads erstreckt. Auf diese Weise ist der Berstring - in radialer Richtung - besonders nah an dem Turbinenrad und bezüglich des Schwerpunkts des Turbinenrads günstig relativ zu dem Turbinenrad angeordnet, sodass er im Zerstörungsfall viel Energie von dem Turbinenrad beziehungsweise von Splittern des Turbinenrads aufnehmen kann.According to a development of the invention, it is provided that the bursting ring extends in the circumferential direction around the turbine wheel and in the axial direction at least as far as a center of gravity of the turbine wheel. In this way, the bursting ring--in the radial direction--is particularly close to the turbine wheel and relative to the turbine wheel with respect to the center of gravity of the turbine wheel, so that it can absorb a lot of energy from the turbine wheel or from fragments of the turbine wheel in the event of destruction.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

  • 1 eine Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Turbinen-Anordnung für einen Abgasturbolader, und
  • 2 eine Detaildarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Turbinen-Anordnung.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. show:
  • 1 a representation of a first exemplary embodiment of a turbine arrangement for an exhaust gas turbocharger, and
  • 2 a detailed representation of a second exemplary embodiment of the turbine arrangement.

1 zeigt eine Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Turbinen-Anordnung 1 für einen Abgasturbolader 2. Dabei ist bei a) eine Längsschnitt-Darstellung der gesamten Turbinen-Anordnung 1 gezeigt, bei b) eine vergrößerte Detailansicht des bei a) mit einem schwarz umrandeten Kasten markierten Details. 1 shows a representation of a first exemplary embodiment of a turbine arrangement 1 for an exhaust gas turbocharger 2. A longitudinal section representation of the entire turbine arrangement 1 is shown at a) and an enlarged detail at b). View of the detail marked in a) with a black box.

Die Turbinen-Anordnung 1 weist ein um eine Drehachse A drehbares, insbesondere drehbar gelagertes Turbinenrad 3 auf, sowie ein Turbinengehäuse 5, welches das Turbinenrad 3 in Umfangsrichtung umgreift. Eine Axialrichtung erstreckt sich hier entlang der Drehachse A. Eine radiale Richtung steht senkrecht auf der Drehachse A, und eine Umfangsrichtung umgreift die Drehachse A konzentrisch.The turbine arrangement 1 has a turbine wheel 3 that is rotatable, in particular rotatably mounted, about an axis of rotation A, and a turbine housing 5 that surrounds the turbine wheel 3 in the circumferential direction. An axial direction extends here along the axis of rotation A. A radial direction is perpendicular to the axis of rotation A, and a circumferential direction encompasses the axis of rotation A concentrically.

Das Turbinengehäuse 5 weist eine Abströmöffnung 7 auf, die in radialer Richtung von einem inneren Wandabschnitt 9 begrenzt ist. Dieser innere Wandabschnitt 9 umgreift das Turbinenrad 3 unmittelbar in Umfangsrichtung, insbesondere entlang einer geschlossenen Umfangslinie. Das Turbinengehäuse 5 weist eine abströmseitig, das heißt zu der Abströmöffnung 7 hin, offene Einsatzaussparung 11 auf, die sich insbesondere von der Abströmseite, das heißt der Seite der Abströmöffnung 7 her, in Axialrichtung in das Turbinengehäuse 5 hinein erstreckt. Die Einsatzaussparung 11 wird dabei radial nach innen zu der Drehachse A hin durch den inneren Wandabschnitt 9 begrenzt. Vorzugsweise erstreckt sich die Einsatzaussparung 11 in Umfangsrichtung, insbesondere entlang einer geschlossenen Umfangslinie, insbesondere ringförmig, um den inneren Wandabschnitt 9 und damit zugleich um das Turbinenrad 3.The turbine housing 5 has an outflow opening 7 which is delimited in the radial direction by an inner wall section 9 . This inner wall section 9 surrounds the turbine wheel 3 directly in the circumferential direction, in particular along a closed circumferential line. The turbine housing 5 has an insert recess 11 open on the outflow side, ie towards the outflow opening 7 , which extends in particular from the outflow side, ie the side of the outflow opening 7 , in the axial direction into the turbine housing 5 . The insert recess 11 is delimited radially inwards towards the axis of rotation A by the inner wall section 9 . The insert recess 11 preferably extends in the circumferential direction, in particular along a closed circumferential line, in particular in a ring shape, around the inner wall section 9 and thus at the same time around the turbine wheel 3.

In der Einsatzaussparung 11 ist ein Berstring 13 angeordnet, der sich in Umfangsrichtung um das Turbinenrad 3 herum und in axialer Richtung zumindest bis zu einem Schwerpunkt 15 des Turbinenrads 3, der bei b) dargestellt ist, erstreckt. Der Berstring 13 ist vorzugsweise als in Umfangsrichtung geschlossener Ring ausgebildet, vorzugsweise als massiver Gussring. Besonders bevorzugt ist der Berstring 13 in Axialrichtung gesehen - von der Abströmöffnung 7 her - in die Einsatzaussparung 11 eingesteckt.A bursting ring 13 is arranged in the insert recess 11 and extends in the circumferential direction around the turbine wheel 3 and in the axial direction at least up to a center of gravity 15 of the turbine wheel 3, which is shown at b). The bursting ring 13 is preferably designed as a ring that is closed in the circumferential direction, preferably as a solid cast ring. The bursting ring 13 is particularly preferably inserted into the insert recess 11 as seen in the axial direction—from the outflow opening 7 .

Durch die hier vorgeschlagene Anordnung des Berstrings 13 in großer radialer Nähe zu dem Turbinenrad 3 und mit seiner axialen Erstreckung bis zumindest zu dem Schwerpunkt 15 hin kann ein besonders effektiver Berstschutz für die Turbinen-Anordnung 1 bereitgestellt werden.The arrangement of the bursting ring 13 proposed here in close radial proximity to the turbine wheel 3 and with its axial extension at least as far as the center of gravity 15 can provide particularly effective bursting protection for the turbine arrangement 1 .

Die Einsatzaussparung 11 weist radial außen von dem Berstring 13, das heißt in einem größeren radialen Abstand zu der Drehachse A, als es der Position des Berstrings 13 entspricht, also radial außerhalb des Berstrings 13, einen Leerraum 17 auf, der den Berstring 13 - insbesondere ringförmig - in Umfangsrichtung umgreift. Insbesondere erstreckt sich der Leerraum 17 entlang einer geschlossenen Umfangslinie um den Berstring 13. Somit wird eine Deformationskammer bereitgestellt, in die hinein sich der Berstring 13 im Schadensfall deformieren kann, und/oder in die Bruchstücke des Berstrings 13 im Schadensfall eindringen können. Dies trägt zum Schutz einer Außenwandung des Turbinengehäuses 5 sowie zu deren mechanischer Entlastung bei.The insert recess 11 has an empty space 17 radially on the outside of the bursting ring 13, i.e. at a greater radial distance from the axis of rotation A than corresponds to the position of the bursting ring 13, i.e. radially outside of the bursting ring 13 annular - embraces in the circumferential direction. In particular, the empty space 17 extends along a closed peripheral line around the bursting ring 13. A deformation chamber is thus provided into which the bursting ring 13 can deform in the event of damage and/or into which fragments of the bursting ring 13 can penetrate in the event of damage. This contributes to the protection of an outer wall of the turbine housing 5 and to its mechanical relief.

Die Einsatzaussparung 11 ist radial nach außen, das heißt zu größeren Radien ausgehend von der Drehachse A hin gesehen, von einem Schneckenwandabschnitt 19 des Turbinengehäuses 5 begrenzt, der mit dem inneren Wandabschnitt 9 über einen Übergangsabschnitt 21, insbesondere einstückig, verbunden ist. Der Übergangsabschnitt 21 begrenzt dabei die Einsatzaussparung 11 in axialer Richtung auf einer der Abströmöffnung 7 gegenüberliegenden Seite. Insbesondere bildet der Übergangsabschnitt 21 einen Boden, welcher der abströmseitigen Öffnung der Einsatzaussparung 11 in Axialrichtung gegenüberliegend angeordnet ist.The insert recess 11 is delimited radially outwards, that is to say towards larger radii starting from the axis of rotation A, by a screw wall section 19 of the turbine housing 5 which is connected to the inner wall section 9 via a transition section 21, in particular in one piece. The transition section 21 delimits the insert recess 11 in the axial direction on a side opposite the outflow opening 7 . In particular, the transition section 21 forms a bottom which is arranged opposite the downstream opening of the insert recess 11 in the axial direction.

Insbesondere weist der Übergangsabschnitt 21 eine Aufdickung 23 auf. Diese stellt in vorteilhafter Weise Opfermaterial für den Schadensfall bereit, sodass auch an dieser Stelle, noch im Inneren des Turbinengehäuses 5, in einem radialen Abstand zu einer Außenwandung desselben möglichst viel Energie aufgenommen und dissipiert werden kann, was wiederum die Außenwandung mechanisch entlastet. Die Aufdickung umgreift vorzugsweise das Turbinenrad 3 ringförmig, das heißt sie erstreckt sich entlang einer geschlossenen Umfangslinie.In particular, the transition section 21 has a thickened area 23 . This advantageously provides sacrificial material in the event of damage, so that as much energy as possible can be absorbed and dissipated at this point, still inside the turbine housing 5, at a radial distance from an outer wall of the same, which in turn relieves the outer wall mechanically. The thickened portion preferably encompasses the turbine wheel 3 in a ring shape, that is to say it extends along a closed peripheral line.

Vorzugsweise weist der Schneckenwandabschnitt 19 zumindest bereichsweise - insbesondere in Umfangsrichtung gesehen - eine Ausdünnung 25 auf. Diese Ausdünnung 25 dient als Sollbruchstelle, insbesondere als Sollbruchstelle zwischen dem Berstring 13 und der Außenwandung des Turbinengehäuses 5, wobei der Schneckenwandabschnitt 19 im Bereich der Ausdünnung 25 im Schadensfall gezielt beschädigt werden, insbesondere aufreißen kann, um Energie möglichst weit radial innen in dem Turbinengehäuse 5 zu dissipieren und so die Außenwandung mechanisch zu entlasten, und das mit dem Bersten des Turbinenrads 3 einhergehende Risiko zu minimieren oder dessen Folgen zu begrenzen.The screw wall section 19 preferably has a thinning 25 at least in certain areas--in particular when viewed in the circumferential direction. This thinning 25 serves as a predetermined breaking point, in particular as a predetermined breaking point between the bursting ring 13 and the outer wall of the turbine housing 5, with the screw wall section 19 in the region of the thinning 25 being damaged in a targeted manner in the event of damage, in particular tearing open, in order to release energy as far radially inward as possible in the turbine housing 5 to dissipate and thus to mechanically relieve the outer wall, and to minimize the risk associated with the bursting of the turbine wheel 3 or to limit its consequences.

Es ist möglich, dass sich die Ausdünnung 25 ringförmig, insbesondere entlang einer geschlossenen Umfangslinie, um das Turbinenrad 3 herum erstreckt. Es ist aber auch möglich, dass die Ausdünnung 25 sich nur bereichsweise entlang einer Umfangslinie erstreckt.It is possible for thinning 25 to extend annularly, in particular along a closed peripheral line, around turbine wheel 3 . However, it is also possible for the thinning 25 to extend only in certain areas along a peripheral line.

Insbesondere durch die zuvor beschriebenen Maßnahmen, insbesondere die Ausgestaltung und Anordnung des Berstrings 13 sowie die Ausgestaltung und Anordnung des Schneckenwandabschnitts 19, ganz besonders durch diese Maßnahmen in Kombination miteinander, kann in vorteilhafter Weise bei der hier vorgeschlagenen Turbinen-Anordnung 1 auf einen radial außerhalb des Turbinengehäuses 5 angeordneten Berstschutz verzichtet werden. Insbesondere kann auf ein außerhalb des Turbinengehäuses 5 angeordnetes Schutzblech verzichtet werden. Entsprechend weist bevorzugt die Turbinen-Anordnung 1 radial außerhalb des Turbinengehäuses 5 keinen Berstschutz, insbesondere kein Schutzblech auf. Die Turbinen-Anordnung 1 ist daher kleiner, leichter, einfacher und kostengünstiger aufgebaut, als herkömmliche Turbinen-Anordnungen mit externem Berstschutz.In particular by the measures described above, in particular the design and arrangement of the bursting ring 13 and the design Due to the design and arrangement of the screw wall section 19, especially through these measures in combination with one another, a bursting protection arranged radially outside of the turbine housing 5 can advantageously be dispensed with in the turbine arrangement 1 proposed here. In particular, a protective plate arranged outside of the turbine housing 5 can be dispensed with. Accordingly, the turbine arrangement 1 preferably has no burst protection radially outside of the turbine housing 5, in particular no protective plate. The turbine arrangement 1 is therefore constructed smaller, lighter, simpler and more cost-effectively than conventional turbine arrangements with external bursting protection.

Das Turbinengehäuse 5 weist bevorzugt eine Abgasleitschnecke 27 auf. Dabei weist zumindest ein Innenlängsschnitt der Abgasleitschnecke 27 eine in Axialrichtung langgestreckte, bevorzugt elliptische Form auf. Dies ist besonders gut in der Detaildarstellung gemäß b) zu erkennen. Dabei weicht der innere Querschnitt der Abgasleitschnecke 27 stark von einer Kreisform ab und ist insbesondere in Axialrichtung gesehen gedehnt, sodass die elliptische Querschnittsform resultiert. Insbesondere weist eine Innenwandfläche 29 der Abgasleitschnecke 27 bevorzugt die in Axialrichtung langgestreckte, insbesondere elliptische Form auf. Dies verlängert eine Eintauchlänge von Bruchstücken insbesondere des im Berstfall aufbrechenden Berstrings 13 in den Spiralraum der Abgasleitschnecke 27, sodass auch hierdurch, insbesondere durch den in Axialrichtung zusätzlich bereitgestellten Raum, eine Entlastung der Außenwandung des Turbinengehäuses 5 gegeben ist.The turbine housing 5 preferably has an exhaust gas guide screw 27 . At least one inner longitudinal section of the exhaust gas guide screw 27 has an elongated, preferably elliptical shape in the axial direction. This can be seen particularly well in the detailed representation according to b). The inner cross-section of the exhaust-gas guide screw 27 deviates greatly from a circular shape and is stretched, in particular when viewed in the axial direction, resulting in the elliptical cross-sectional shape. In particular, an inner wall surface 29 of the exhaust gas guide screw 27 preferably has the shape that is elongated, in particular elliptical, in the axial direction. This extends the immersion length of fragments, in particular of the bursting ring 13 that breaks open in the event of bursting, into the spiral space of the exhaust gas guide screw 27, so that this also relieves the load on the outer wall of the turbine housing 5, in particular due to the additional space provided in the axial direction.

Der Berstring weist - wie insbesondere bei b) erkennbar - wenigstens ein ringförmiges Berstringteil 33, bei dem hier dargestellten, ersten Ausführungsbeispiel genau ein ringförmiges Berstringteil 33, und einen Haltering 35 auf. Das Berstringteil 33 ist dabei insbesondere durch den Haltering 35 in der Einsatzaussparung 11 gehalten. Der Haltering 35 ist bevorzugt mittels Schrauben 37 an dem Turbinengehäuse 5 befestigt, insbesondere angeschraubt. Die Einteilung oder Aufteilung des Berstrings 13 in das Berstringteil 33 einerseits und den Haltering 35 andererseits erlaubt eine Optimierung der Eigenschaften der verschiedenen Bereiche des Berstrings 13 mit Blick auf deren spezifische Funktion. So dient das Berstringteil 33 in erster Linie dem Berstschutz der Turbinen-Anordnung 1, wobei der Haltering 35 in erster Linie der Positionierung und mechanischen Halterung des Berstringteils 33 dient.The bursting ring has--as can be seen in b) in particular--at least one ring-shaped bursting ring part 33, in the first exemplary embodiment shown here precisely one ring-shaped bursting ring part 33, and a retaining ring 35. The bursting ring part 33 is held in the insert recess 11 in particular by the retaining ring 35 . The retaining ring 35 is preferably fastened, in particular screwed, to the turbine housing 5 by means of screws 37 . The division or division of the bursting ring 13 into the bursting ring part 33 on the one hand and the retaining ring 35 on the other hand allows the properties of the various areas of the bursting ring 13 to be optimized with regard to their specific function. The bursting ring part 33 serves primarily to protect the turbine arrangement 1 from bursting, with the retaining ring 35 primarily serving to position and mechanically hold the bursting ring part 33 .

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind das Berstringteil 33 und der Haltering 35 miteinander einteilig ausgebildet. Bevorzugt weisen sie allerdings voneinander verschiedene Materialien auf. Insbesondere können sie durch die jeweilige Materialwahl auf ihre verschiedenen Funktionen abgestimmt sein.According to a preferred embodiment, the rupture ring part 33 and the retaining ring 35 are formed in one piece with one another. However, they preferably have different materials from one another. In particular, they can be matched to their various functions by the choice of material.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist es möglich, dass das wenigstens eine Berstringteil 33 und der Haltering 35 mehrteilig ausgebildet sind. Auch in diesem Fall ist es selbstverständlich möglich, verschiedene Materialien einerseits für das Berstringteil 33 und andererseits für den Haltering 35 auszuwählen und dabei die Materialwahl insbesondere auf die verschiedenen Funktionen dieser Teile zu optimieren.According to another preferred embodiment, it is possible for the at least one bursting ring part 33 and the retaining ring 35 to be designed in multiple parts. In this case, too, it is of course possible to select different materials for the bursting ring part 33 on the one hand and for the retaining ring 35 on the other hand and to optimize the choice of material in particular for the different functions of these parts.

Besonders bevorzugt weist das Berstringteil 33 ein erstes Material auf, wobei der Haltering 35 ein zweites Material aufweist, wobei das erste Material von dem zweiten Material verschieden ist, und wobei das erste Material eine höhere Temperaturbeständigkeit aufweist als das zweite Material. Insbesondere kann das erste Material eine korrosionsbeständige Nickelbasislegierung, insbesondere mit Nickel als Hauptkomponente und Chrom als wichtigste Nebenkomponente, sein. Zusätzlich kann die Nickelbasislegierung wenigstens eines der folgenden Elemente aufweisen: Eisen, Molybdän, Niob, Kobalt, Mangan, Kupfer, Aluminium, Titan, Silizium, Kohlenstoff, Schwefel, Phosphor und Bor. Insbesondere kann das erste Material Inconel sein. Das Berstringteil 33 kann das erste Material aufweisen oder aus dem ersten Material bestehen.More preferably, the rupture ring portion 33 comprises a first material, the retaining ring 35 comprises a second material, the first material being different than the second material, and the first material having a higher temperature resistance than the second material. In particular, the first material can be a corrosion-resistant nickel-based alloy, in particular with nickel as the main component and chromium as the most important secondary component. In addition, the nickel-based alloy can have at least one of the following elements: iron, molybdenum, niobium, cobalt, manganese, copper, aluminum, titanium, silicon, carbon, sulfur, phosphorus and boron. In particular, the first material can be Inconel. The rupture ring portion 33 may include the first material or may be made of the first material.

Das zweite Material kann in bevorzugter Ausgestaltung ein Stahl, insbesondere ein Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl sein. Insbesondere kann der Haltering 35 das zweite Material aufweisen oder aus dem zweiten Material bestehen.In a preferred embodiment, the second material can be a steel, in particular a chromium-nickel-molybdenum steel. In particular, the retaining ring 35 can have the second material or consist of the second material.

Insbesondere kann das zweite Material kostengünstiger sein als das erste Material. Somit kann vorteilhafterweise der Teil des Berstrings 13, nämlich das Berstringteil 33, der höhere mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt ist, aus einem besonders beständigen, hochwertigen Material gebildet sein, während der geringeren thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzte Haltering 35 aus kostengünstigerem, weniger beständigem Material gebildet sein kann. Dies spart insgesamt Kosten in Zusammenhang mit der Ausgestaltung der Turbinen-Anordnung 1.In particular, the second material can be less expensive than the first material. Thus, the part of the bursting ring 13, namely the bursting ring part 33, which is exposed to higher mechanical and thermal loads can advantageously be formed from a particularly durable, high-quality material, while the retaining ring 35 exposed to lower thermal and mechanical loads is formed from less expensive, less durable material can be. This saves overall costs in connection with the design of the turbine arrangement 1.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Turbinen-Anordnung 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. In 2 ist bei a) eine Detailansicht im Längsschnitt des zweiten Ausführungsbeispiels der Turbinen-Anordnung 1 mit Ansichten weiterer Elemente dargestellt. Bei b) ist eine nochmals vergrößerte Detailansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der Turbinen-Anordnung 1 dargestellt. 2 1 shows a schematic representation of a second exemplary embodiment of a turbine arrangement 1. Identical and functionally identical elements are provided with the same reference symbols, so that reference is made to the previous description. In 2 a) shows a detailed view in longitudinal section of the second exemplary embodiment of the turbine arrangement 1 with views of further elements. At b) there is one more times enlarged detail view of the second embodiment of the turbine assembly 1 is shown.

Die Turbinen-Anordnung 1 weist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Stützgehäuseteil 39 auf, das axial an der Abströmöffnung 7 angeordnet ist, wobei es insbesondere unmittelbar an die Abströmöffnung 7 anschließt. Es weist eine Stützstruktur 41 auf, die eingerichtet und angeordnet ist, um den Berstring 13 in axialer Richtung abzustützen. Auf diese Weise wird der Berstring 13 zusätzlich gegen eine Bewegung in axialer Richtung, insbesondere im Berst- oder Schadensfall, verstärkt. Die Schraubverbindung mittels der Schrauben 37 kann dann kostengünstiger ausgeführt sein, oder es findet zumindest eine Verringerung der Axialbewegung statt. Insbesondere können weniger Schrauben 37, und/oder günstigere Schrauben 37, insbesondere aus einem günstigeren Material, verwendet werden. Gegebenenfalls können zusätzlich oder alternativ auch kleinere Schrauben 37 verwendet werden.In the second exemplary embodiment, the turbine arrangement 1 has a support housing part 39 which is arranged axially on the outflow opening 7 , in particular directly adjoining the outflow opening 7 . It has a support structure 41 which is set up and arranged to support the rupture ring 13 in the axial direction. In this way, the bursting ring 13 is additionally reinforced against movement in the axial direction, particularly in the event of bursting or damage. The screw connection by means of the screws 37 can then be implemented more cost-effectively, or there is at least a reduction in the axial movement. In particular, fewer screws 37 and/or cheaper screws 37, in particular made of a cheaper material, can be used. If necessary, smaller screws 37 can also be used in addition or as an alternative.

Das Stützgehäuseteil 39 liegt bevorzugt an dem inneren Wandabschnitt 9 an.The support housing part 39 is preferably in contact with the inner wall section 9 .

Die Stützstruktur 41 ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung in einem axialen Abstand zu dem Berstring 13 angeordnet. Der Berstring 13 kann somit im Schadensfall um die Strecke des axialen Abstands verlagert werden, bevor er an der Stützstruktur 41 anschlägt und durch diese abgestützt und damit vor einer weiteren Bewegung in axialer Richtung bewahrt wird.According to a preferred embodiment, the support structure 41 is arranged at an axial distance from the bursting ring 13 . In the event of damage, the bursting ring 13 can thus be displaced by the distance of the axial distance before it strikes and is supported by the support structure 41 and is thus prevented from further movement in the axial direction.

Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die Stützstruktur 41 an dem Berstring 13 an. Vorzugsweise liegt die Stützstruktur 41 dabei unmittelbar an dem Berstring 13, insbesondere an dem Haltering 35, an. Somit kann die Stützstruktur 41 in vorteilhafter Weise eine Axialbewegung des Berstrings 13 verhindern. Insbesondere kann auch im Normalbetrieb, außerhalb eines Schadensfalls, die Stützstruktur 41 den Berstring 13, insbesondere den Haltering 35, stützen und halten, sodass sie wie zusätzliche Schrauben wirken kann, wodurch es in besonders vorteilhafter Weise möglich ist, die Schrauben 37 in geringerer Zahl, kostengünstiger und/oder kleiner auszugestalten.According to another preferred exemplary embodiment, the support structure 41 bears against the bursting ring 13 . The support structure 41 preferably rests directly on the bursting ring 13 , in particular on the retaining ring 35 . Thus, the support structure 41 can advantageously prevent an axial movement of the rupture ring 13 . In particular, the support structure 41 can also support and hold the bursting ring 13, in particular the retaining ring 35, in normal operation, outside of a case of damage, so that it can act like additional screws, which makes it possible in a particularly advantageous manner to use the screws 37 in a smaller number, to design cheaper and/or smaller.

Das Stützgehäuseteil 39 ist bevorzugt ringförmig ausgebildet und weist einen axialen Stützwandabschnitt 43 auf, der an dem inneren Wandabschnitt 9 anliegt. Der axiale Stützwandabschnitt ist bevorzugt konisch, insbesondere als trunkierter Konus, ausgebildet. Insbesondere weist er bevorzugt eine Diffusorgeometrie für das von dem Turbinenrad 3 abströmende Abgas auf.The support housing part 39 is preferably ring-shaped and has an axial support wall section 43 which bears against the inner wall section 9 . The axial support wall section is preferably conical, in particular as a truncated cone. In particular, it preferably has a diffuser geometry for the exhaust gas flowing out of the turbine wheel 3 .

Die Stützstruktur 41 weist vorzugsweise eine Mehrzahl von radialen Stützrippen 44 auf, von denen der besseren Übersichtlichkeit wegen hier nicht alle mit dem entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind. Die Stützrippen 44 sind vorzugsweise in Umfangsrichtung voneinander beabstandet an dem Stützwandabschnitt 43 radial außen angeordnet. Insbesondere erstrecken sie sich an dem Stützwandabschnitt 43 in axialer Richtung. Die Stützrippen 44 sind besonders gut bei der separaten, verkleinerten Darstellung des gesamten Stützgehäuseteils 39 rechts von der schematischen Querschnittsansicht in 2a) zu erkennen.The support structure 41 preferably has a plurality of radial support ribs 44, not all of which are identified here with the corresponding reference numerals for the sake of better clarity. The support ribs 44 are preferably arranged at a distance from one another in the circumferential direction on the support wall section 43 radially on the outside. In particular, they extend in the axial direction on the support wall section 43 . The support ribs 44 are particularly good in the separate, reduced representation of the entire support housing part 39 to the right of the schematic cross-sectional view in FIG 2a) to recognize.

Das Stützgehäuseteil 39 ist bevorzugt als Zwischenstück zwischen dem Turbinengehäuse 5 und einem Abströmgehäuse 45 ausgebildet. Das Abströmgehäuse 45 ist dabei auch als gesamtes Teil separat ganz rechts in 2a) verkleinert neben dem Stützgehäuseteil 39 dargestellt. Vorzugsweise ist das Abströmgehäuse 45 an dem Turbinengehäuse 5 befestigt, insbesondere an das Turbinengehäuse 5 angeschraubt. Dabei ist es möglich, dass das Stützgehäuseteil 39 fest und insbesondere gasdicht zwischen das Turbinengehäuse 5 einerseits und das Abströmgehäuse 45 andererseits geklemmt ist.The support housing part 39 is preferably designed as an intermediate piece between the turbine housing 5 and an outflow housing 45 . The outflow housing 45 is also separate as an entire part on the far right 2a) shown in reduced form next to the support housing part 39 . The outflow housing 45 is preferably fastened to the turbine housing 5 , in particular screwed onto the turbine housing 5 . It is possible for the support housing part 39 to be clamped firmly and in particular in a gas-tight manner between the turbine housing 5 on the one hand and the outflow housing 45 on the other.

Vorzugsweise schließt das Stützgehäuseteil 39 axial unmittelbar an das Turbinenrad 3 an. Auf diese Weise kann insbesondere eine Trennstelle zwischen dem Turbinengehäuse 5 und dem Stützgehäuseteil 39 und damit zugleich dem Abströmgehäuse 45 - wobei letztlich das Stützgehäuseteil 39 als Teil einer Abströmgehäuseanordnung aus dem Abströmgehäuse 45 und dem Stützgehäuseteil 39 aufgefasst werden kann - unmittelbar hinter dem Turbinenrad 3 angeordnet sein, wobei sie wie ein verkürzter Konturring gestaltet ist.The support housing part 39 preferably adjoins the turbine wheel 3 axially directly. In this way, in particular, a separation point between the turbine housing 5 and the support housing part 39 and thus at the same time the outflow housing 45 - in the end the support housing part 39 can be understood as part of an outflow housing arrangement made up of the outflow housing 45 and the support housing part 39 - can be arranged directly behind the turbine wheel 3 , where it is designed like a shortened contour ring.

Weiterhin erlaubt die hier vorgeschlagene Ausgestaltung und insbesondere Aufteilung eine Ausbildung des Stützgehäuseteils 39 aus einem kostengünstigeren Material als das Turbinengehäuse 5. Besonders bevorzugt ist das Stützgehäuseteil 39 aus einem austenitischen Gusseisen, insbesondere mit einem Nickelgehalt von mehr als 20 %, insbesondere aus Ni-Resist, gebildet. Alternativ ist es möglich, dass das Stützgehäuseteil 39 ein Gusseisenwerkstoff aufweist oder aus einem Gusseisenwerkstoff besteht. Insbesondere kommt als Material ein legierter ferritischer Sphäroguss infrage, bei dem der Kohlenstoff hauptsächlich in Form von kugeligen Graphitpartikeln vorliegt, und der mit Silizium zur Ausbildung einer schützenden Oxidationsschicht und mit Molybdän zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen legiert ist, insbesondere SiMo-Gusseisen.Furthermore, the configuration proposed here and in particular the division allows the supporting housing part 39 to be made from a more economical material than the turbine housing 5. The supporting housing part 39 is particularly preferably made from an austenitic cast iron, in particular with a nickel content of more than 20%, in particular from Ni-Resist. educated. Alternatively, it is possible for the support housing part 39 to have a cast iron material or to consist of a cast iron material. A particularly suitable material is an alloyed ferritic nodular cast iron, in which the carbon is mainly present in the form of spherical graphite particles, and which is alloyed with silicon to form a protective oxidation layer and with molybdenum to improve the mechanical properties at elevated temperatures, in particular SiMo cast iron.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel weist der Berstring 13 zwei ringförmige Berstringteile 33 auf, nämlich ein erstes ringförmiges Berstringteil 33.1 und ein zweites ringförmiges Berstringteil 33.2, die konzentrisch zueinander, quasi ineinander geschachtelt angeordnet sind, wobei das zweite Berstringteil 33.2 einen größeren Radius aufweist als das erste Berstringteil 33.1 und das erste Berstringteil 33.1 entlang einer geschlossenen Umfangslinie umgreift. Vorzugsweise liegen dabei die beiden Berstringteile 33.1, 33.2 in radialer Richtung unmittelbar aneinander an. Der Berstring 13 ist außerdem bevorzugt mehrteilig ausgebildet, wobei hier der Haltering 35 als separates Teil ausgebildet ist, welches stirnseitig an den Berstringteilen 33.1, 33.2 anliegt und diese in axialer Richtung in die Einsatzaussparung 11 drängt und dort hält.In the second exemplary embodiment, the bursting ring 13 has two ring-shaped bursting ring parts 33, namely a first ring-shaped bursting ring part 33.1 and a second ring-shaped bursting ring part 33.2, which are arranged concentrically to one another, nested as it were, with the second bursting ring part 33.2 having a larger radius than the first bursting ring part 33.1 and the first rupture ring part 33.1 embraces along a closed peripheral line. The two bursting ring parts 33.1, 33.2 are preferably in direct contact with one another in the radial direction. The bursting ring 13 is also preferably designed in several parts, with the retaining ring 35 being designed as a separate part here, which rests on the front side of the bursting ring parts 33.1, 33.2 and pushes them in the axial direction into the insert recess 11 and holds them there.

Demgegenüber ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 bevorzugt der Haltering 35 einteilig mit dem ringförmigen Berstringteil 33 ausgebildet.In contrast, in accordance with the first embodiment 1 the retaining ring 35 is preferably formed in one piece with the annular bursting ring part 33 .

Claims (10)

Turbinen-Anordnung (1) für einen Abgasturbolader (2), mit - einem um eine Drehachse (A) drehbaren Turbinenrad (3), und mit - einem Turbinengehäuse (5), welches das Turbinenrad (3) in Umfangsrichtung umgreift, wobei - das Turbinengehäuse (5) eine Abströmöffnung (7) aufweist, die - in radialer Richtung von einem inneren Wandabschnitt (9) begrenzt ist, der das Turbinenrad (3) unmittelbar umgreift, wobei - das Turbinengehäuse (5) eine abströmseitig offene Einsatzaussparung (11) aufweist, die radial nach innen zu der Drehachse (A) hin von dem inneren Wandabschnitt (9) begrenzt ist, und wobei - in der Einsatzaussparung (11) ein Berstring (13) angeordnet ist, wobei - die Turbinen-Anordung (1) ein Stützgehäuseteil (39) aufweist, das axial an der Abströmöffnung (7) angeordnet ist und eine Stützstruktur (41) aufweist, die eingerichtet und angeordnet ist, um den Berstring (13) in axialer Richtung abzustützen.Turbine arrangement (1) for an exhaust gas turbocharger (2), with - A turbine wheel (3) rotatable about an axis of rotation (A), and with - A turbine housing (5) which surrounds the turbine wheel (3) in the circumferential direction, wherein - The turbine housing (5) has a discharge opening (7) which - Is delimited in the radial direction by an inner wall section (9) which surrounds the turbine wheel (3) directly, wherein - the turbine housing (5) has an insert recess (11) which is open on the outflow side and which is delimited radially inwards towards the axis of rotation (A) by the inner wall section (9), and wherein - In the insert recess (11) a bursting ring (13) is arranged, wherein - the turbine arrangement (1) has a support housing part (39) which is arranged axially on the outflow opening (7) and has a support structure (41) which is set up and arranged to support the rupture ring (13) in the axial direction. Turbinen-Anordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützgehäuseteil (39) an dem inneren Wandabschnitt (9) anliegt.Turbine arrangement (1) after claim 1 , characterized in that the support housing part (39) rests against the inner wall section (9). Turbinen-Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (41) a) in einem Abstand zu dem Berstring (13) angeordnet ist, oder b) an dem Berstring (13) anliegt.Turbine arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the support structure (41) a) is arranged at a distance from the bursting ring (13), or b) rests against the bursting ring (13). Turbinen-Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützgehäuseteil (39) ringförmig ausgebildet ist, mit einem axialen Stützwandabschnitt (43), der an dem inneren Wandabschnitt (9) anliegt.Turbine arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the support housing part (39) is ring-shaped with an axial support wall section (43) which bears against the inner wall section (9). Turbinen-Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (41) eine Mehrzahl von radialen Stützrippen (44) aufweist.Turbine arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the support structure (41) has a plurality of radial support ribs (44). Turbinen-Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützgehäuseteil (39) als a) Zwischenstück zwischen dem Turbinengehäuse (5) und einem Abströmgehäuse (45), oder b) Teil eines Abströmgehäuses (45) ausgebildet ist.Turbine arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the support housing part (39) is designed as a) an intermediate piece between the turbine housing (5) and an outflow housing (45), or b) part of an outflow housing (45). Turbinen-Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützgehäuseteil (39) axial unmittelbar an das Turbinenrad (3) anschließt.Turbine arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the support housing part (39) is axially directly adjacent to the turbine wheel (3). Turbinen-Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Berstring (13) wenigstens ein ringförmiges Berstringteil (33) und einen Haltering (35) aufweist.Turbine arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the bursting ring (13) has at least one annular bursting ring part (33) and a retaining ring (35). Turbinen-Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine ringförmige Berstringteil (33) und der Haltering (35) einteilig oder mehrteilig ausgebildet sind.Turbine arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one annular bursting ring part (33) and the retaining ring (35) are designed in one piece or in several pieces. Turbinen-Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Berstring (13) in Umfangsrichtung um das Turbinenrad (3) herum und in axialer Richtung zumindest bis zu einem Schwerpunkt (15) des Turbinenrads (3) erstreckt.Turbine arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the bursting ring (13) extends in the circumferential direction around the turbine wheel (3) and in the axial direction at least up to a center of gravity (15) of the turbine wheel (3).
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DE19640654A1 (en) 1996-10-02 1998-04-09 Asea Brown Boveri Burst protection device for radial turbines of turbochargers

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