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Die Erfindung betrifft eine Turbinenanordnung für einen Abgasturbolader.
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Eine solche Turbinenanordnung für einen Abgasturbolader weist ein Lagergehäuse und eine in dem Lagergehäuse gelagerte Drehachse auf. Auf der Drehachse ist ein Turbinenrad drehfest befestigt. Die Turbinenanordnung weist ferner ein Turbinengehäuse auf, in welchem das Turbinenrad angeordnet ist und welches das Turbinenrad in Umfangsrichtung umgreift. Das Turbinengehäuse weist einen Zuströmpfad auf, um dem Turbinenrad ein Gas, insbesondere ein heißes Abgas einer Brennkraftmaschine, über diesen Zuströmpfad zuzuführen. Üblicherweise ist ein solcher Zuströmpfad zumindest abschnittsweise spiralförmig ausgebildet und radial außerhalb des Turbinenrads derart angeordnet, dass der Zuströmpfad das Turbinenrad umgreift. Zum Abströmen des Gases weist das Turbinengehäuse einen Abströmpfad auf, welcher sich üblicherweise ausgehend von dem Turbinenrad in axialer Richtung bis zu einer Abströmöffnung erstreckt.
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Die Turbinenanordnung weist außerdem einen konzentrisch zur Drehachse angeordneten Düsenring mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten Düsen auf, welcher dazu vorgesehen und eingerichtet ist, ein Strömungsverhalten des zuströmenden Abgases zu beeinflussen und das zuströmende Gas über die Düsen auf das Turbinenrad zu leiten. Der Düsenring ist dabei in einem - in Strömungsrichtung gesehen - hinteren Abschnitt des Zuströmpfads in geringem Abstand, insbesondere im Wesentlichen unmittelbar beabstandet, zu dem Turbinenrad angeordnet. Dieser hintere Abschnitt des Zuströmpfads umgreift daher das Turbinenrad unmittelbar und führt das über den spiralförmigen Abschnitt zuströmende Gas nach radial innen auf das Turbinenrad. Somit umgreift auch der darin angeordnete Düsenring das Turbinenrad in Umfangsrichtung, sodass das zuströmende Gas von allen Seiten über den Düsenring auf das Turbinenrad geleitet wird und dieses beim Durchströmen in Rotation versetzt.
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Zur Vermeidung von Verwirbelungen und/oder Leckagen in dem Zuströmpfad ist der Düsenring gegenüber dem Turbinengehäuse mittels eines Dichtrings abgedichtet. Der Dichtring ist also zwischen Düsenring und Turbinengehäuse angeordnet, sodass an dieser Stelle Leckagen vermieden sind.
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Zudem ist bekannt, den Düsenring passgenau in einer Düsenringaufnahme einzusetzen, sodass aufgrund der Passgenauigkeit zum einen eine Dichtung geschaffen und zum anderen der Düsenring in dem Turbinengehäuse befestigt ist.
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Zur Befestigung des Düsenrings ist dieser üblicherweise zusammen mit dem Turbinengehäuse an dem Lagergehäuse befestigt, insbesondere angeflanscht.
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Der Zuströmpfad, insbesondere dessen spiralförmiger Abschnitt, ist nicht rotationssymmetrisch zur Drehachse ausgebildet. Stattdessen ändert sich der Querschnitt des Zuströmpfads in Umfangsrichtung um das Turbinenrad und um die Drehachse, um ein Strömungsverhalten der zuströmenden Abgasluft zu verbessern. Zudem kühlt sich die in dem Zuströmpfad geführte Abgasluft in Umfangsrichtung um das Turbinenrad ab. Dies führt insgesamt sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung zu einer inhomogenen Wärmeverteilung in dem Turbinengehäuse ist. Dies wiederum verursacht einen insbesondere ungleichmäßigen Verzug des Turbinengehäuses und eine verringerte Dichtwirkung von Dichtungselementen, insbesondere des Dichtrings, in dem Turbinengehäuse. Zudem verkantet der insbesondere passgenau eingesetzte Düsenring aufgrund des Gehäuseverzugs oftmals in seiner eingesetzten Position insbesondere in der Düsenringaufnahme, sodass ein Austausch des Düsenrings bei einem Defekt und bei Wartungsarbeiten erschwert ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Turbinenanordnung zu schaffen, bei welcher die genannten Nachteile vermieden sind.
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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.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Turbinenanordnung für einen Abgasturbolader geschaffen wird, wobei die Turbinenanordnung ein Lagergehäuse, eine in dem Lagergehäuse gelagerte Drehachse, ein um die Drehachse drehbares Turbinenrad, ein Düsenringelement und ein Turbinengehäuse aufweist, wobei das Turbinengehäuse das Turbinenrad in Umfangsrichtung umgreift und einen Zuströmkanal und einen zwischen Zuströmkanal und Turbinenrad angeordneten Zwischenkanal aufweist, wobei das Düsenringelement in dem Zwischenkanal angeordnet ist und auf einer dem Lagergehäuse in axialer Richtung abgewandten Seite des Zwischenkanals an dem Turbinengehäuse befestigt ist. Hierdurch ist ein Austauschen des Düsenringelements insbesondere nach einem Gehäuseverzug vereinfacht und eine zusätzliche Befestigung auf der dem Lagergehäuse zugewandten Seite ist vermieden. Zudem ist hierdurch ein Verkanten des Düsenringelements vermieden und eine zuverlässige Abdichtung geschaffen.
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Der Abgasturbolader ist hierbei insbesondere als Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine ausgebildet.
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Eine axiale Richtung 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. Unter einer zur Drehachse senkrechte Fläche wird eine Fläche verstanden, auf welcher die Drehachse als Flächennormale senkrecht steht.
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Unter einem Zuströmkanal wird hier ein Abschnitt eines Zuströmpfads innerhalb des Turbinengehäuses verstanden. Der Zuströmkanal weist vorzugsweise eine Zuströmöffnung des Zuströmpfads auf, über welche ein dem Turbinenrad zuzuführendes Gas, insbesondere ein Abgas einer Brennkraftmaschine, zuführbar ist. Der Zuströmpfad weist in Strömungsrichtung eines zuströmenden Gases hinter dem Zuströmkanal den Zwischenkanal auf. Vorzugsweise besteht der gesamte Zuströmpfad des Turbinengehäuses aus dem Zuströmkanal und dem Zwischenkanal. Der Zuströmkanal ist dabei vorzugsweise zumindest abschnittsweise spiralförmig ausgebildet und umgreift das Turbinenrad in einem ersten radialen Abstand zu der Drehachse. Der Zwischenkanal ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet und greift das Turbinenrad in einem zweiten radialen Abstand zu der Drehachse, wobei der zweite radiale Abstand kleiner ist als der erste radiale Abstand. Der Zwischenkanal ist also sowohl strömungstechnisch als auch in radialer Richtung zwischen Turbinenrad und Zuströmkanal angeordnet.
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Unter einem Düsenringelement wird hier insbesondere ein Element eines Düsenrings, insbesondere der gesamte Düsenring verstanden. Dieser weist zumindest eine Düsenöffnung, insbesondere eine Mehrzahl von Düsenöffnungen auf, wobei die Düsenöffnungen in Umfangsrichtung um die Drehachse insbesondere ringförmig verteilt sind und - in einem ordnungsgemäßen Betriebszustand der Turbinenanordnung - von dem zuströmenden Gas in einer Ebene senkrecht zur Drehachse, insbesondere in radialer Richtung, durchströmt werden.
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Das Turbinenrad wird zumindest in einem hinteren Axialabschnitt des Turbinenrads vorzugsweise unmittelbar von dem Turbinengehäuse umgriffen, sodass in dem hinteren Axialabschnitt des Turbinenrads ein seitliches Umströmen des Turbinenrads durch das Abgas radial außerhalb des Turbinenrads vermieden ist. In dem hinteren Axialabschnitt wird also ein Durchströmen des Turbinenrads durch das Abgas aufgrund des eng an dem Turbinenrad anliegenden Turbinengehäuses herbeigeführt.
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In einem vorderen Axialabschnitt des Turbinenrads, welcher - insbesondere in Strömungsrichtung gesehen vor dem hinteren Axialabschnitt angeordnet ist - grenzt das Turbinenrad in radialer Richtung an den Zwischenkanal des Zuströmpfads an. Der Zwischenkanal bildet also einen Übergangsbereich zwischen Zuströmkanal und Turbinenrad aus. Der Zuströmkanal ist insbesondere ausschließlich über den Zwischenkanal mit dem Turbinenrad verbunden.
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Unter einem Lagergehäuse wird hier das Gehäuse verstanden, in welchem die Drehachse drehbar gelagert ist. Vorzugsweise weist das Lagergehäuse an seiner dem Turbinenrad zugewandten Stirnseite einer thermischen Reflektor auf, welcher vorgesehen und eingerichtet ist, um von dem heißen Abgas abstrahlende Wärmestrahlung zu reflektieren und hierdurch ein Inneres des Lagergehäuses und insbesondere ein an der Drehachse gegenüberliegend befestigtes Verdichterrad und/oder Verdichtergehäuse, also eine Verdichteranordnung des Abgasturboladers, von der von dem Abgas abstrahlenden Wärmestrahlung zu isolieren.
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Das Lagergehäuse ist insbesondere in einer radial äußeren Position des Lagergehäuses und insbesondere symmetrisch um die Drehachse an dem Turbinengehäuse befestigt, insbesondere angeflanscht. Für den Fall, dass das Lagergehäuse einen separat ausgebildeten thermischen Reflektor aufweist, ist dieser vorzugsweise zusammen mit dem Lagergehäuse an dem Turbinengehäuse befestigt.
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Der insbesondere ringförmig ausgebildete Zwischenkanal weist vorzugsweise in axialer Richtung zwei Seiten auf. Eine erste Seite des Zwischenkanals ist dabei eine dem Lagergehäuse zugewandte Seite des Zwischenkanals, welche näher an dem Zwischenkanal angeordnet ist als die dem Lagergehäuse abgewandte Seite. Die dem Lagergehäuse abgewandte Seite stellt also eine zweite Seite des Zwischenkanals dar.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Düsenringelement zur Befestigung an dem Turbinengehäuse mit diesem über eine Schraubverbindung verschraubt ist. Hierdurch ist ein einfaches Verbindungsmittel geschaffen, welches insbesondere axiale Kräfte effizient aufbringt, um das Düsenringelement in Position zu halten.
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Die Schraubverbindung ist im Folgenden auch als erste Schraubverbindung bezeichnet.
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Vorzugsweise ist die erste Schraubverbindung als achsparallele Schraubverbindung ausgebildet, welche zumindest eine insbesondere achsparallele Schraube aufweist. Diese achsparallele Schraube ist somit parallel zu der Drehachse ausgerichtet und greift bevorzugt durch eine Durchführung des Turbinengehäuses hindurch, um so das Düsenringelement gegen das Turbinengehäuse zu ziehen. Dadurch sind die erforderlichen Haltekräfte effizient aufbringbar und das Turbinengehäuse ist insgesamt, insbesondere in axialer Richtung, stabil.
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Ferner bevorzugt ist das Lagergehäuse nicht mittels der ersten Schraubverbindung an dem Turbinengehäuse befestigt. Vielmehr ist hierfür eine zweite Schraubverbindung vorgesehen. Dadurch sind eine Montage und ein Austausch des Düsenringelements vereinfacht.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass - zumindest auf der dem Lagergehäuse in axialer Richtung abgewandten Seite des Zwischenkanals - zwischen einer Stirnfläche des Düsenringelements und einer der Stirnfläche gegenüberliegende Anlagefläche des Turbinengehäuses eine Flachdichtung geschaffen ist. Somit ist an dieser Stelle eine zuverlässige und hitzebeständige Abdichtung geschaffen, wobei zum einen ein Dichtring vermieden ist und zum anderen ein Verkanten vermieden ist. Somit ist die Dichtung insgesamt weniger anfällig für einen Verzug des Gehäuses. Insbesondere kann hierdurch auch auf eine passgenaue Fertigung des Dichtrings verzichtet werden.
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Die Anlagefläche erstreckt sich hier vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse und bildet zusammen mit der Stirnfläche, welche parallel zu der Anlagefläche ausgerichtet und dem Lagergehäuse abgewandt ist, die Flachdichtung aus. Die Flachdichtung ist also durch zwei dicht aneinander liegende Flächen - die Stirnfläche des Düsenringelements und die Anlagefläche des Turbinengehäuses - geschaffen, wobei beide Flächen und somit auch die Flachdichtung vorzugsweise ringförmig und konzentrisch zur Drehachse das Turbinenrad umgreifen. Somit ist auf der dem Lagergehäuse abgewandten Seite in jede radiale Richtung eine zuverlässige und hitzebeständige Abdichtung zwischen Düsenringelement und Turbinengehäuse geschaffen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Abdichtung zwischen Düsenringelement und Turbinengehäuse auf einer gegenüberliegenden Seite des Zwischenkanals, welche der dem Lagergehäuse abgewandten Seite des Zwischenkanals gegenüberliegt und vorzugsweise der ersten Seite entspricht, ein insbesondere als Dichtring ausgebildetes Dichtungselement angeordnet ist. Hierdurch ist auf beiden Seiten des Zwischenkanals eine zuverlässige Abdichtung geschaffen. Die somit geschaffene Abdichtung bleibt insbesondere auch bei einem Verzug des Gehäuses erhalten, insbesondere wenn - im ordnungsmäßen Betriebszustand der Turbinenanordnung - die Hitzeverteilung auf der ersten Seite des Zwischenkanals homogener als auf der zweiten Seite des Zwischenkanals ausgebildet ist. Zudem ist hierdurch ein einfacher Austausch des Düsenringelements insbesondere des Düsenrings möglich.
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Alternativ oder zusätzlich ist ein weiteres Dichtungselement zwischen dem Düsenringelement und dem Lagergehäuse, insbesondere einem thermischen Reflektor des Lagergehäuses angeordnet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Turbinengehäuse eine in Richtung des Zwischenkanals offene Aussparung auf der dem Lagergehäuse abgewandten Seite des Zwischenkanals aufweist, wobei die Aussparung die Anlagefläche des Turbinengehäuses aufweist, und wobei das Düsenringelement - zumindest in einer Richtung parallel zu der Anlagefläche - mit Spiel in der Aussparung angeordnet ist. Hierdurch ist ein Verkanten des Düsenringelements insbesondere nach einem Gehäuseverzug vermieden, wobei das Düsenringelement sicher in Position gehalten ist. Ferner ist ein Austauschen und/oder Reinigen des Düsenringelements vereinfacht.
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Zwischen dem Düsenringelement und der Aussparung ist somit vorzugsweise in radialer Richtung nach innen und nach außen eine Spielpassung geschaffen. Besonders bevorzugt ist in jeder - insbesondere radialen - Richtung parallel zu der Anlagefläche eine Spielpassung zwischen Turbinengehäuse und Düsenringelement ausgebildet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Wandungsabschnitt des Turbinengehäuses, welcher auf einer dem Lagergehäuse zugewandten Seite des Zuströmpfads angeordnet ist, in radialer Richtung eine konvexe Form aufweist. Hierdurch ist das Strömungsverhalten und die Hitzebeständigkeit der Abdichtung verbessert. Insbesondere ist hierdurch eine Hitzebelastung des Dichtungselements, insbesondere des Dichtrings, reduziert, sodass die Dichtungswirkung des Dichtungselements wenig oder gar nicht beeinträchtigt ist, wenn ein heißes Abgas durch das Turbinengehäuse strömt.
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Vorzugsweise ist die konvexe Form im Bereich des Zuströmkanals strömungstechnisch vor dem Zwischenkanal in einem spiralförmigen Abschnitt des Zuströmkanals angeordnet. Dabei ist die konvexe Form in Strömungsrichtung des zuströmenden Gases vor dem Düsenleitring und bevorzugt in radialer Richtung außerhalb des in dem Zwischenkanal angeordneten Düsenleitrings angeordnet. Besonders bevorzugt ist die konvexe Form in einer Wandung des Zwischen- und/oder Zuströmkanals in radialer Richtung im Wesentlichen unmittelbar angrenzend zu dem Düsenleitring ausgebildet.
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Vorzugsweise ist die konvexe Form zwischen einer insbesondere zur Drehachse senkrechten Fläche, welche besonders bevorzugt unmittelbar in radialer Richtung nach innen an das Düsenringelement angrenzt, und einer gegenüber dieser Fläche - entgegen der Strömungsrichtung beziehungsweise in radialer Richtung nach außen betrachtet - in Richtung des Lagergehäuses abfallenden Fläche angeordnet. Dadurch ist in Strömungsrichtung vor dem Zwischenkanal, also für ein zuströmendes Abgas von radial außen nach radial innen eine Rampe geschaffen, welche den insbesondere heißen Luftstrom von dem Dichtungselement weglenkt.
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Die konvexe Form ist dabei als insbesondere stetige Kurve ausgebildet. Alternativ oder zusätzliche weist die konvexe Form eine Unstetigkeitsstelle auf, an welcher zwei aneinandergrenzende Flächen des Wandungsabschnitts einen Knick ausbilden, wobei ein Außenwinkel des Knicks größer als 180° ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Turbinengehäuse eine Abströmöffnung aufweist, die in radialer Richtung von einem inneren Wandabschnitt begrenzt ist, der das Turbinenrad unmittelbar umgreift, wobei das Turbinengehäuse eine abströmseitig offene Einsatzaussparung aufweist, die radial nach innen zu der Drehachse hin von dem inneren Wandabschnitt begrenzt ist, wobei in der Einsatzaussparung ein Berstring angeordnet ist, wobei eine Schraube der insbesondere ersten Schraubverbindung eine Durchführung des Berstrings durchgreift und wobei der Berstring durch die Schraubverbindung insbesondere in axialer Richtung an dem Turbinengehäuse gehalten ist. Damit ist ein Berstschutz geschaffen, welcher im Fall eines Berstens des Turbinengehäuses eine Beschädigung von weiteren Bauteilen und/oder eine Verletzung von Menschen vermeidet. Zudem ist ein einfaches Austauschen und Warten des Berstrings gegeben, wobei insbesondere zum Austauschen des Düsenringelements und des Berstrings die gleiche Schraubverbindung betätigt werden muss, sodass das Austauschen von Düsenringelement und Berstring besonders einfach und schnell durchführbar ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Turbinenanordnung ein Stützgehäuseteil aufweist, dass axial an der Abströmöffnung angeordnet ist und eine Stützstruktur aufweist, die eingerichtet und angeordnet ist, um den Berstring in axialer Richtung abzustützen. Hierdurch ist eine zusätzliche Sicherung geschaffen, die im Fall eines Berstens weitere Beschädigung der Umgebung vermeidet.
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Die Stützstruktur umfasst dabei vorzugsweise eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung um die Drehachse verteilten Rippen, welche sich überwiegend in axialer Richtung erstrecken. Das Stützgehäuseteil wird dabei vorzugsweise über eine dritte Schraubverbindung an dem Turbinengehäuse befestigt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stützgehäuseteil in radialer Richtung mit Spiel zum Turbinengehäuse in dem Turbinengehäuse angeordnet ist. Hierdurch ist ein Verkanten des Stützgehäuseteils in dem Turbinengehäuse vermieden.
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Dabei ist die Spielpassung vorzugsweise an jeder Stelle zwischen Stützgehäuseteil und Turbinengehäuse vorgesehen.
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Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Es ist möglich, dass die Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens oder eines Nutzfahrzeugs eingerichtet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb, Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Turbinenanordnung für einen Abgasturbolader, und
- 2 eine perspektivische Darstellung eines Stützgehäuse teils der in 1 dargestellten Turbinenanordnung.
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1 zeigt eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Turbinenanordnung 1 für einen Abgasturbolader 3. Die Turbinenanordnung 1 umfasst ein Lagergehäuse 5 und eine in dem Lagergehäuse 5 gelagerte Drehachse 7. Zudem weist die Turbinenanordnung 1 ein um die Drehachse 7 drehbares Turbinenrad 9, ein Düsenringelement 11 und ein Turbinengehäuse 13 auf, welches das Turbinenrad 9 in Umfangsrichtung umgreift.
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Ferner zeigt 1 einen Zuströmpfad 15 mit einem Zuströmkanal 17 und einem Zwischenkanal 19. Der Zwischenkanal 19 ist dabei in radialer Richtung zwischen Zuströmkanal 17 und dem Turbinenrad 9 angeordnet.
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Das Düsenringelement 11, welches hier insbesondere als Düsenringelement ringförmig und konzentrisch zur Drehachse 7 das Turbinenrad 9 umgreift, ist in dem Zwischenkanal 19 angeordnet. Das Düsenringelement 11 ist dabei auf einer dem Lagergehäuse 5 in axialer Richtung abgewandten, zweiten Seite 21 des Zwischenkanals 19 an dem Turbinengehäuse 13 befestigt. Zur Befestigung ist insbesondere eine Schraubverbindung 23 vorgesehen, welche eine achsparallele Schraube 25 aufweist. Dabei greift ein vorderes, erstes Ende der Schraube 25 in axialer Richtung in ein Gewinde 27 des Düsenringelements 11 ein und hält dieses so an dem Turbinengehäuse 13 fest.
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Mit einem dieser ersten Seite der Schraube 25 abgewandten Ende stützt sich die Schraube 25 über einen Schraubenkopf 29 zumindest mittelbar gegenüber dem Turbinengehäuse 13 ab, sodass die Schraube 25 das Düsenringelement 11 insbesondere in axialer Richtung formschlüssig festhält und eine Stirnfläche 31 des Düsenringelements gegen eine dem Düsenringelement 11 gegenüberliegende Anlagefläche 29 des Turbinengehäuses zieht. Dadurch ist zwischen der Anlagefläche 29 des Turbinengehäuses und der Stirnfläche 31 des Düsenringelements 11 eine Flachdichtung ausgebildet.
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Auf einer der zweiten Seite 21 gegenüberliegenden Seite des Zwischenkanals 19, also einer dem Lagergehäuse zugewandten, ersten Seite 33, ist zur Abdichtung zwischen dem Düsenringelement 11 und dem Turbinengehäuse 13 ein Dichtungselement 35 angeordnet, welches hier als Dichtring ausgebildet ist und konzentrisch zur Drehachse 7 das Turbinenrad 9 - gemeinsam mit dem Düsenringelement - ringförmig umgreift. Somit ist auf beiden Seiten des Zwischenkanals eine gute Abdichtung zwischen dem Düsenringelement 11 und dem Turbinengehäuse 13 geschaffen, sodass im Betrieb der Turbinenanordnung das das Turbinengehäuse 13 durchströmende Gas durch die - in axialer Richtung gesehen - mittig ausgebildeten Düsen 37 des Düsenringelements 11 und in Strömungsrichtung dahinter auf das Turbinenrad 9 geleitet wird.
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Vorzugsweise weist die Turbinenanordnung 1 eine Mehrzahl von ersten Schraubverbindungen 23 auf, welche in Umfangsrichtung um die Drehachse 7 insbesondere gleichmäßig beabstandet zueinander angeordnet sind, sodass das Düsenringelement 11 in Umfangsrichtung um die Drehachse 7 gleichmäßig an dem Turbinengehäuse 13 gehalten ist.
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Mittels einer zweiten Schraubverbindung 39 ist das Turbinengehäuse 13 an dem Lagergehäuse 5 befestigt, wobei die zweite Schraubverbindung 39 eine zweite Schraube 41 aufweist, welche das Lagergehäuse 5 und einen thermischen Reflektor 43 des Lagergehäuses durchgreift und in ein zweites Gewinde 44 des Turbinengehäuses 13 eingreift. Vorzugsweise ist auch eine Mehrzahl von diesen zweiten Schraubverbindungen 39 vorgesehen und in Umfangsrichtung um die Drehachse 7 insbesondere gleichmäßig beabstandet zueinander ringförmig verteilt. Somit ist eine gleichmäßige Anlage und eine sichere Befestigung des Turbinengehäuses 13 an dem Lagergehäuse 5 geschaffen.
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Wie in 1 erkennbar, ist das Düsenringelement 11 auf der dem Lagergehäuse in axialer Richtung abgewandten, zweiten Seite 21 des Zwischenkanals 19 in einer Aussparung 45 des Turbinengehäuses 13 angeordnet. Dabei ist vorzugsweise in radialer Richtung und besonders bevorzugt auch in Umfangsrichtung eine Spielpassung zwischen dem Düsenringelement 11 und dem Turbinengehäuse 13 ausgebildet. Das Düsenringelement 11 ist also mit Spiel, also in einem kleinen Abstand zu dem Turbinengehäuse 13 in radialer Richtung und in Umfangsrichtung gesehen, in der Aussparung 45 angeordnet und wird darin insbesondere durch die Schraube 25 kraftschlüssig in radialer Richtung und in Umfangsrichtung und formschlüssig in axialer Richtung gehalten.
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Auf der gegenüberliegenden ersten Seite 33, also der dem Lagergehäuse 5 zugewandten, ersten Seite 33, ist das Düsenringelement 11 in radialer Richtung zwischen dem Turbinengehäuse 13 und einem insbesondere ringförmig ausgebildeten Vorsprung 47 des thermischen Reflektors 43 vorzugsweise mit Spiel angeordnet. Hierdurch ist das Düsenringelement 11 auf der ersten Seite 33 in radialer Richtung gegenüber großen Verlagerungen fixiert, wobei die Gefahr eines Verkantens jedoch vermieden ist.
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Da die thermische Belastung insbesondere auf der dem Lagergehäuse 5 abgewandten, zweiten Seite 21 und davon ausgehend weiter in axialer Richtung relativ zur ersten Seite 33 größer ist, ist durch die hier dargestellte Turbinenanordnung eine hitzebeständiger Abdichtung geschaffen und eine thermische Belastung des Dichtungselements 35, welches auf der dem Lagergehäuse 5 zugewandten, ersten Seite 33 angeordnet ist, ist insbesondere im Betrieb der Turbinenanordnung 1 als Teil des Abgasturboladers 3 einer Brennkraftmaschine reduziert.
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Ferner zeigt 1 einen Wandungsabschnitt 49 des Turbinengehäuses 13, welcher als konvexe Form 50 eine Unstetigkeitsstelle 51 aufweist. In radialer Richtung gesehen ist somit als konvexe Form eine rampenförmige Struktur 53 geschaffen, sodass ein von radial außen nach radial innen strömendes Gas von dem Dichtungselement 35 weggeführt wird.
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Ferner weist die Turbinenanordnung 1, insbesondere das Turbinengehäuse 13 eine Abströmöffnung 55 auf. Die Abströmöffnung 55 ist in radialer Richtung von einem inneren Wandabschnitt 57 begrenzt, wobei der innere Wandabschnitt 57 das Turbinenrad 9 unmittelbar umgreift. Dadurch ist abströmseitig eine offene Einsatzaussparung 59 des Turbinengehäuses 13 ausgebildet, in welcher ein Berstring 61 angeordnet ist. Der Berstring 61 ist in dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel mehrteilig, insbesondere dreiteilig ausgebildet, sodass für die drei Teile des Berstrings 61 - in Abhängigkeit von den jeweiligen Anforderungen in den Bereichen des Berstrings - unterschiedliche Materialien gewählt werden können.
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Die erste Schraubverbindung 23 durchgreift in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel auch den Berstring 61, sodass sich die erste Schraube 25 über den Schraubenkopf 28 mittelbar an dem Turbinengehäuse 13 und unmittelbar an dem Berstring 61 abstützt und den Berstring 61 somit zusammen mit dem Düsenringelement 11 an dem Turbinengehäuse 13 befestigt. Somit kann auf einfache Weise und schnell der Berstring 61 und das Düsenringelement 11 gleichzeitig ausgewechselt werden.
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Zudem weist die Turbinenanordnung 1 ein Stützgehäuseteil 63 auf, welches in 2 in perspektivische Darstellung gezeigt ist. Das Stützgehäuseteil 63 ist axial an der Abströmöffnung 55 und konzentrisch zu der Drehachse 7 angeordnet. Zudem weist das Stützgehäuseteil 63 eine Stützstruktur 65 auf, welche eingerichtet und angeordnet ist, um den Berstring 61 in axialer Richtung insbesondere in dem Falle eines Berstens abzustützen.
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Wie in 2 gut erkennbar, umfasst die Stützstruktur 65 eine Mehrzahl von Rippen 67, welche in Umfangsrichtung um die Drehachse 7 insbesondere gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet sind. Diese stellen eine zusätzliche Sicherung des Berstrings 61 dar und stützen diesen - insbesondere im Fall eines Berstens - in axialer Richtung.
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Das Stützgehäuseteil 63 ist in radialer Richtung mit Spiel zum Turbinengehäuse 13 in dem Turbinengehäuse 13 angeordnet. Somit ist ein Verkanten des Stützgehäuseteils 63 in dem Turbinengehäuse 13 vermieden. Die Spielpassung ist dabei vorzugsweise in allen Bereichen vorgesehen und ausgebildet, in welchen das Stützgehäuse Teil 63 in radialer Richtung an das Turbinengehäuse 13 angrenzt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Spielpassung insbesondere in dem Bereich einer in axialer Richtung hervorstehenden Schulter 67 des Turbinengehäuses 13, insbesondere also in einem Grenzbereich 69 zwischen der Schulter 67 und dem Stützgehäuse Teil 63, vorgesehen.
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Zur weiteren Verbesserung der Sicherheit der Turbinenanordnung 1 ist in 1 zudem ein zusätzlicher Berstschutz 71 dargestellt, welcher das Turbinengehäuse 13 und insbesondere dessen spiralförmigen Abschnitt des Zuströmpfads 14 umgreift. Hierdurch werden insbesondere Splitter, welche bei einem Bersten der Turbinenanordnung 1 entstehen können, abgefangen.
