DE10307028B3 - Anordnung zur Überführung der Abgase eines Verbrennungsmotors in eine Abgasleitung - Google Patents
Anordnung zur Überführung der Abgase eines Verbrennungsmotors in eine Abgasleitung Download PDFInfo
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Abstract
Die Anordnung (1) weist eine unmittelbar am Motorblock (5) eines Verbrennungsmotors (3) festlegbare Flanschplatte (6) mit einer der Zylinderanzahl entsprechenden Anzahl von in Reihe angeordneten Durchgangsöffnungen (7) und ein aus drei quer aneinander gesetzten Schalenelementen (8, 9, 10) aus Stahlblech gebildetes zweiflutiges Gasführungsgehäuse (11) auf. Bei diesem sind durch ein mittleres Schalenelement (8) und zwei äußere Schalenelemente (9, 10) in die Durchgangsöffnungen (7) dicht eingreifende Gaskanäle (12-15) und umfangsseitig eines Laufrads (16) der Abgasturbine (3) eines Turboladers (4) zwei nebeneinander verlaufende, sich in Richtung zum Laufrad (16) im Querschnitt verengende Spiralkanäle (17, 18) gebildet. Ein äußeres 1. Schalenelement (9) ist umfangsseitig des Laufradlagers (20) der Abgasturbine (3) befestigt, während das äußere 2. Schalenelement (10) zusätzlich einen Mantel (22) für das Laufrad (16) und im Anschluss an den Mantel (22) einen sich koaxial zur Drehachse (23) des Laufrads (16) erstreckenden Gasauslassstutzen (24) begrenzt. Alle Schalenelemente (8, 9, 10) sind untereinander und mit der Flanschplatte (6) verschweißt. Das Gasführungsgehäuse (11) kann unter Bildung eines Luftspalts in ein Mantelgehäuse eingebettet sein.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überführung der Abgase eines mehrere Zylinder umfassenden Verbrennungsmotors über eine Abgasturbine in eine Abgasleitung.
- Abgassammler in Form von Blechkonstruktionen bilden Stand der Technik. Fachspezifisch werden diese auch als gebaute Krümmer bezeichnet. Des Weiteren zählen gebaute luftspaltisolierte Turboladergehäuse zum Stand der Technik (
DE 100 22 052 A1 ). - Darüber hinaus ist es bekannt, bei Dieselmotoren verwendete Gusskrümmer in sogenannter integrierter Bauweise herzustellen. Hierbei wird die heiße Abgase leitende Turboladerseite in einem Stück mit einem Abgassammler gegossen.
- Bei Ottomotoren wird in den meisten Fällen ein gegossenes Turboladergehäuse an einen gebauten Krümmer geflanscht.
- Ferner ist ein gebautes zweiflutiges Turboladergehäuse ohne Luftspaltisolierung für z.B. Vierzylindermotoren bekannt (
GB 1 263 932 - Aus dem vorstehend genannten Stand der Technik ergeben sich jedoch einige Probleme. So sind Integralbauteile für Dieselmotoren zwar kostengünstig und auch auf Dauer haltbar, indessen entziehen sie dem bei Dieselmotoren ohnehin "kalten" Abgas aber noch mehr Wärmeenergie, so dass die umweltbedingt geltenden Emissionsvorschriften nur mit einem zusätzlichen innenmotorischen Aufwand und erhöhten Kraftstoffverbrauch aufgrund der sogenannten Katalysator-Heizmaßnahmen erreicht werden können.
- Bei Ottomotoren sind die Abgastemperaturen so hoch, dass Turboladergehäuse aus besonders kostenintensiven hochlegierten Gusswerkstoffen gefertigt werden müssen. Diese werden dann an einen kostengünstigeren Gusskrümmer oder an gebaute Krümmer geflanscht. Dadurch ist aber ein zusätzlicher Bauraum erforderlich. Auch werden mehr Bauteile benötigt, die zwangsläufig Quellen für Undichtigkeiten sind.
- Die Abgasturbine für einen Turbolader gemäß der
DE 102 18 436 C1 weist ein von einer doppelwandigen Ummantelung umhülltes Turbinenlaufrad auf. Ein mit einem Lagergehäuse für das Turbinenlaufrad verbundener Innenmantel besteht aus zwei am radial äußeren Umfang gefügten Innenschalen. Der Innenmantel ist durch einen radial zur Drehachse verlaufenden Trennsteg in zwei Kammern unterteilt. Ein den Innenmantel mit Abstand umgebender, ebenfalls mit dem Lagergehäuse verbundener Außenmantel besteht aus zwei Außenschalen. Diese überlappen sich mit etwa parallel zur Drehachse erstreckenden radial äußeren Axialschenkeln und bilden zwischen sich einen Spalt. In dem Spalt sind kinetische Energie umwandelnde Mittel integriert. Die Stirnseite des übergreifenden Axialschenkels ist an der äußeren Oberfläche des eingreifenden Axialschenkels durch Schweißung fixiert. Die radial äußeren Randbereiche der Innenschalen und des Trennstegs können durch Schweißung oder Falzung miteinander verbunden sein. Die dem Lagergehäuse abgewandten inneren Randbereiche einer Innenschale und einer Außenschale sind als Axialstützen gestaltet, ineinander gesteckt und miteinander verschweißt. - Der Erfindung liegt – ausgehend vom Stand der Technik – die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Überführung der Abgase eines Verbrennungsmotors über eine Abgasturbine in eine Abgasleitung zu schaffen, bei welcher durch weniger Bauteile eine höhere Wärmeenergiemenge zur Wirkungsgradsteigerung des Turboladers und damit des gesamten Antriebsaggregats bei geringerem Wärmeeintrag in den Motorraum und insgesamt kompakter Bauweise zur Verfügung gestellt werden kann.
- Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
- Kernpunkt der Endung bildet der Sachverhalt, dass nunmehr ein zweiflutiges Gasführungsgehäuse aus drei quer aneinander gesetzten Schalenelementen aus Stahlblech bereit gestellt wird, das Abgase aus den Zylindern eines Verbrennungsmotors auf möglichst "rundem" Wege der Abgasturbine des Turboladers direkt zuführt. Hierunter wird eine weitgehend laminare Strömungsführung verstanden. Aufgrund der Verringerung der Abgas leitenden Komponenten wird neben einer erhöhten Dynamik des gesamten Fahrzeugantriebs ein verbessertes Ansprechverhalten des Antriebs-, Abgas- und Schadstoffreduktionssystems erzielt. Da aufgrund des direkten Anschlusses des Gasführungsgehäuses über die Flanschplatte an den Motorblock eines Verbrennungsmotors keine zusätzlichen Wärmebrücken existieren, wird ein geringerer Wärmeeintrag in den Motorraum erzielt, so dass auch weniger Schäden an benachbarten Bauteilen zu erwarten sind. Es kann des Weiteren eine höhere Wärmeenergiemenge zur Wirkungsgradsteigerung des Turboladers und somit auch des Antriebsaggregats zur Verfügung gestellt werden. Es handelt sich mithin bei der Erfindung um ein System mit geringer "thermischer Masse", so dass auch bei den sogenannten "kalten" Dieselmotoren ein schnelles Anspringen (Light off) des Katalysators erreicht werden kann.
- Durch die Ausbildung als zweiflutiges Gasführungsgehäuse wird ferner eine gleichmäßigere Beaufschlagung des Laufrads der Abgasturbine mit Abgas erzielt.
- Die Schalenelemente werden durch spanlose Umformung aus vergleichsweise dünnen Stahlblechen erzeugt. Die Blechdicke bewegt sich vorzugsweise zwischen 0,3 mm und 1,2 mm. Sie werden untereinander, mit der Flanschplatte und mit dem Laufradlager durch Schweißung verbunden.
- Nach Patentanspruch 2 wird das mittlere Schalenelement des Gasführungsgehäuses aus einer kreisringförmigen, sich in einer Ebene erstreckenden Scheibe mit exzentrisch versetzter kreisrunder Öffnung und aus sich von der Scheibe im wesentlichen radial erstreckenden, bezüglich der Scheibenebene einmal in die eine Querrichtung und einmal in die andere Querrichtung rinnenartig gekrümmten Fortsätzen gebildet. Während die Scheibe eine Trennwand des Gasführungsgehäuses im Bereich der Spiralkanäle bildet, sind die Fortsätze hälftige Bestandteile der Gaskanäle. Bei einem Vierzylindermotor sind z.B. die beiden äußeren Fortsätze bezüglich der Scheibenebene in die eine Querrichtung rinnenartig gekrümmt, während die beiden mittleren Fortsätze gegengleich in die andere Querrichtung rinnenartig gekrümmt sind.
- Sowohl das äußere 1. Schalenelement als auch das äußere 2. Schalenelement sind hinsichtlich ihrer umfangsseitigen Außenkonturen an das mittlere Schalenelement angepasst. Das heißt, sie weisen kreisringförmige Scheiben mit exzentrisch versetzten Öffnungen und sich von den Scheiben aus im wesentlichen radial erstreckende Fortsätze auf.
- Zur Bildung der Gaskanäle und der Spiralkanäle sind die äußeren 1. und 2. Schalenelemente jedoch jeweils für sich in entgegengesetzte Richtungen rinnenartig gekrümmt. Auf diese Weise werden durch die Fortsätze der äußeren Schalenelemente und die Fortsätze des mittleren Schalenelements die Gaskanäle gebildet, während durch die rinnenartig gekrümmten Scheiben der beiden äußeren Schalenelemente und die ebene Scheibe des mittleren Schalenelements die nebeneinander verlaufenden Spiralkanäle begrenzt werden. Die Verbindung der Schalenelemente erfolgt jeweils an den Längskanten der Fortsätze und umfangsseitig der Scheiben.
- Das äußere 2. Schalenelement weist darüberhinaus noch eine von der Scheibe aus sich quer erstreckende Aushalsung auf, wodurch ein diffusorartiger Mantel für das Laufrad und ein sich anschließender zylindrischer Gasauslassstutzen gebildet werden.
- Bei einem Vierzylindermotor weist beispielsweise das äußere 1. Schalenelement zwei Fortsätze auf, die mit den beiden mittleren Fortsätzen des mittleren Schalenelements verbunden werden, wohingegen das äußere 2. Schalenelement zwei Fortsätze besitzt, die mit den zum 1. Schalenelement gegengleich gekrümmten äußeren Fortsätzen des mittleren Schalenelements verbunden werden.
- Um der höheren Wärmebelastung und den damit erheblich höheren Dehnungen im Vergleich zu den äußeren Schalenelementen Rechnung zu tragen, kann nach Patentanspruch 3 das mittlere Schalenelement im Übergangsbereich von der ebenen Scheibe auf die gegengleich rinnenartig gekrümmten Fortsätze wenigstens eine Entlastungssicke aufweisen. Vorzugsweise erstreckt sich je eine Entlastungssicke bis zu den Scheitelbereichen der äußeren Fortsätze.
- Damit der Wärmeeintrag in den Motorraum reduziert werden kann und folglich weniger Schäden an den benachbarten Bauteilen entstehen können, ist entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 4 das Gasführungsgehäuse unter Bildung eines Luftspalts in ein aus zwei Außenschalen gebildetes Mantelgehäuse eingebettet. Hierbei sind die Außenschalen miteinander am radial äußeren Umfang, mit der Flanschplatte, umfangsseitig des Laufradlagers und stirnseitig des Gasauslassstutzens verschweißt.
- Temperaturunterschiede und Unterschiede in den Werkstoffen des Mantelgehäuses einerseits und des Gasführungsgehäuses andererseits können zu Wärmespannungen führen. Um den hierdurch eintretenden Problemen Rechnung zu tragen, sieht Patentanspruch 5 vor, im Längenverlauf der Gaskanäle gegebenenfalls Schiebesitze vorzusehen.
- Entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 6 können die Gaskanäle auch relativ verschieblich, jedoch dicht in die Durchgangsöffnungen der Flanschplatte eingreifen. Auf diese Weise werden die erforderlichen Dehnungsausgleiche realisiert.
- Weiterhin können z.B. bei Verbrennungsmotoren ohne Schwingungstiger gemäß Patentanspruch 7 Drahtgestricke zur Reduzierung der auftretenden Schwingungsbelastungen vorgesehen werden. Diese Drahtgestricke sind dann bevorzugt zwischen das Gasführungsgehäuse und den Gehäusemantel integriert.
- Nach den Merkmalen des Patentanspruchs 8 ist es ferner von Vorteil, wenn durch Überlappung von sich etwa parallel zur Drehachse des Laufrads erstreckenden radial äußeren Axialschenkeln des Mantelgehäuses, und zwar unter Bildung eines etwa V-förmigen Spalts, eine deutlich verbesserte Berstsicherheit erreicht wird. In diesem Zusammenhang ist es von Bedeutung, dass sich die beiden Axialschenkel nicht über ihre gesamte Länge berühren, sondern dass nur die Stirnseite des übergreifenden Axialschenkels an der äußeren Oberfläche des eingreifenden Axialschenkels durch Schweißung fixiert ist.
- Um die Umwandlung der kinetischen Energie durch Teilchen hoher Geschwindigkeit in Verformungsenergie zu verbessern, ist es entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 9 möglich, in den Spalt zwischen den radial äußeren Axialschenkeln der Außenschalen des Mantelgehäuses kinetische Energie in Verformungsenergie umwandelnde Mittel zu integrieren. Solche Mittel können z.B. durch Drahtgestricke oder zusätzliche Blecheinlagen gebildet sein, die in den Spalt eingebettet werden.
- Schließlich kann relativ einfach und in wirtschaftlicher Weise ein Überströmkanal – ein sogenannter Bypass – in die erfindungsgemäße Anordnung integriert werden. Dazu sehen die Merkmale des Patentanspruchs 10 vor, dass die mit dem Gasauslassstutzen verschweißte Außenschale des Mantelgehäuses mit einer Öffnung versehen ist. In die Öffnung fasst ein Austrittsstutzen des äußeren 2. Schalenelements und ist in einer die Öffnung bildenden Aushalsung verschweißt. Die Mündung des Austrittsstutzens ist durch eine Schaltklappe verschließbar. Der Außenschale ist eine Auffangschale mit Auslassöffnung vorgelagert, die mit dem Gasauslassstutzen axial ausgerichtet ist. Diese weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Grundgedankens macht sich insbesondere bei einer senkrechten Anordnung der Laufradachse bemerkbar, und zwar bei einem Ladersystem, das mit einer verstellbaren Turbinengeometrie (VTG) arbeitet.
- Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 im schematischen vertikalen Längsschnitt eine Anordnung zur Überführung der Abgase eines Verbrennungsmotors über eine Abgasturbine in eine Abgasleitung; -
2 eine Anordnung gemäß1 entsprechend einer weiteren Ausführungsform; -
3 in perspektivischer Explosionsdarstellung ein Gasführungsgehäuse für die Anordnung der1 und2 ; -
4 einen Ausschnitt der Darstellung der2 gemäß einer weiteren Ausführungsform; -
5 ein Bauteil der Ausführungsform der4 in der Perspektive und -
6 im vertikalen Längsschnitt die Darstellung der2 gemäß einer weiteren Ausführungsform. - Mit
1 ist in der1 eine Anordnung zur Überführung der Abgase eines mehrere Zylinder umfassenden, lediglich schematisch angedeuteten Verbrennungsmotors2 über eine Abgasturbine3 eines Turboladers4 in eine Abgasleitung25 bezeichnet. - Die Anordnung
1 weist eine unmittelbar am Motorblock5 des Verbrennungsmotors2 lösbar befestigte Flanschplatte6 mit einer der Zylinderanzahl entsprechenden Anzahl von in Reihe angeordneten Durchgangsöffnungen7 auf. - Bei dem in der
1 angedeuteten Verbrennungsmotor2 handelt es sich z.B. um einen Vierzylindermotor. - Ferner umfasst die Anordnung
1 ein aus drei quer aneinander gesetzten Schalenelementen8 ,9 ,10 aus Stahlblech gebildetes zweiflutiges Gasführungsgehäuse11 . Bei diesem Gasführungsgehäuse11 sind durch ein mittleres Schalenelement8 und durch zwei äußere Schalenelemente9 ,10 in die Durchgangsöffnungen7 dicht eingreifende Gaskanäle12 –15 und umfangsseitig eines Laufrads16 der Abgasturbine3 zwei nebeneinander verlaufende, sich in Richtung zum Laufrad 16 im Querschnitt verengende Spiralkanäle17 ,18 gebildet. - Die Gaskanäle
12 –15 sind im Dickenbereich der Flanschplatte6 durch Kehlnähte16 verschweißt. Ein äußeres 1. Schalenelement9 ist umfangsseitig des Laufradlagers20 der Abgasturbine3 durch eine Kehlnaht21 verschweißt. Das andere äußere 2. Schalenelement10 bildet neben zwei Gaskanälen12 ,15 und einem Spiralkanal18 zusätzlich noch einen Mantel22 für das Laufrad16 und im Anschluss an den Mantel22 einen sich koaxial zur Drehachse23 des Laufrads16 erstreckenden zylindrischen Gasauslassstutzen24 . Dieser steht mit der Abgasleitung25 in Verbindung. Ferner ist aus der1 erkennbar, dass die drei Schalenelemente8 ,9 ,10 entlang der Außenkontur durch eine Schweißnaht26 miteinander verbunden sind. - Ergänzend sei zur
1 noch erwähnt, dass mit 27 ein mit dem Laufradlager20 verbundener Flansch und mit 28 die Welle des Laufrads16 bezeichnet sind. - Wie die
1 und3 bei gemeinsamer Betrachtung erkennen lassen, besteht das mittlere Schalenelement8 aus einer kreisringförmigen, sich in einer Ebene SE erstreckenden Scheibe29 mit exzentrisch versetzter kreisrunder Öffung30 und aus vier sich von der Scheibe 29 im wesentlichen radial erstreckenden, rinnenartig gekrümmten Fortsätzen31 –34 . Von diesen Fortsätzen31 –34 sind die beiden äußeren Fortsätze31 ,34 bezüglich der Scheibenebene SE in eine Querrichtung QR gekrümmt. Die beiden anderen mittleren Fortsätze32 ,33 sind bezüglich der Scheibenebene SE in die andere Querrichtung QR1 gekrümmt. Alle vier Fortsätze31 –34 erstrecken sich im Hinblick auf die Anordnung der Durchgangsöffnungen7 in der Flanschplatte6 in einer Reihe. - Durch die rinnenartig gekrümmten Fortsätze
31 –34 wird je eine Hälfte eines Gaskanals12 –15 gebildet. - Das äußere 1. Schalenelement
9 ist hinsichtlich seiner Außenkontur an das mittlere Schalenelement8 unter Einschluss der beiden mittleren Fortsätze32 ,33 angepasst. Ferner weist das 1. Schalenelement9 eine exzentrisch versetzte Öffnung35 innerhalb einer rinnenartig gekrümmten kreisringförmigen Scheibe36 auf. Von dieser Scheibe36 erstrecken sich zwei in dieselbe Querrichtung QR2 wie die Scheibe36 rinnenartig gekrümmte Fortsätze37 ,38 derart radial, dass sie zusammen mit den beiden mittleren Fortsätzen32 ,33 des mittleren Schalenelements8 zwei Gaskanäle13 ,14 bilden. Das 1. Schalenelement9 ist entlang der Außenkontur39 mit der Außenkontur40 des mittleren Schalenelements8 verschweißt. Folglich ergeben sich zwei Gaskanäle13 ,14 sowie ein Spiralkanal17 . - Das äußere 2. Schalenelement
10 ist ebenfalls hinsichtlich seiner Außenkontur41 weitgehend an die Außenkontur40 des mittleren Schalenelements8 angepasst. Es weist eine rinnenartig gekrümmte kreisringförmige Scheibe42 und zwei sich von der Scheibe42 radial erstreckende rinnenartig gekrümmte Fortsätze43 ,44 auf. Diese Fortsätze43 ,44 sind gegengleich zu den beiden äußeren Fortsätzen31 ,34 des mittleren Schalenelements8 in die Richtung QR3 gekrümmt und bilden folglich zusammen mit diesen beiden Fortsätzen31 ,34 zwei weitere Gaskanäle12 ,15 . Die kreisringförmige Scheibe42 bildet zusammen mit der Scheibe29 des mittleren Schalenelements8 den 2. Spiralkanal18 . Die gasdichte Verbindung erfolgt durch Schweißen entlang der Außenkonturen40 ,41 . - Außerdem zeigt noch die
3 , dass das äußere 2. Schalenelement10 mit einer den diffusorartigen Mantel22 für das Laufrad16 und den Gasauslassstutzen24 bildenden Aushalsung45 versehen ist. - Die Ausführungsform einer Anordnung
1a gemäß2 unterscheidet sich von derjenigen gemäß1 dadurch, dass das Gasführungsgehäuse11 unter Bildung eines Luftspalts46 in ein aus zwei Außenschalen47 ,48 gebildetes Mantelgehäuse49 eingebettet ist. Die 1. Außenschale47 ist über ihren der Drehachse23 des Laufrads16 benachbarten inneren Randbereich50 an dem Flansch27 des Laufradlagers26 mit einer Kehlnaht51 fixiert. Die 1. Außenschale47 geht über eine Krümmung52 in einen sich etwa parallel zur Drehachse23 erstreckenden radial äußeren Axialschenkel53 über. Dieser Axialschenkel53 wird von einem Axialschenkel54 der anderen 2. Außenschale48 des Mantelgehäuses49 übergriffen. Hierbei ist durch die spezielle Konfiguration der beiden Axialschenkel53 ,54 dafür Sorge getragen, dass zwischen den Axialschenkeln53 ,54 ein etwa V-förmiger Spalt55 gebildet wird. In diesen Spalt55 kann, wie in2 angedeutet, ein kinetische Energie in Verformungsenergie umwandelndes Mittel56 , z.B. in Form eines Drahtgestricks oder Blecheinlagen, eingebettet sein. Die schweißtechnische Fügung der beiden Axialschenkel53 ,54 erfolgt dadurch, dass die Stirnseite57 des übergreifenden Axialschenkels54 an der äußeren Oberfläche58 des eingreifenden Axialschenkels53 in der Nähe der Krümmung52 mittels einer Kehlnaht59 fixiert wird. - Die 2. Außenschale
48 des Mantelgehäuses49 weist am radial inneren Ende einen Axialstutzen60 auf. Dieser Axialstutzen60 ist mit dem Gasauslassstutzen24 durch eine innere Kehlnaht61 verbunden. - Im übrigen entspricht die Anordnung
1a derjenigen der1 , so dass eine nochmalige Erläuterung entbehrlich ist. - Die
4 und5 lassen eine von der Anordnung1a der2 abgewandelte Anordnung1b erkennen, bei welcher das mittlere Schalenelement 8 im Übergangsbereich62 von der ebenen Scheibe29 auf die gegengleich rinnenartig gekrümmten Fortsätze31 –34 mit einer sich von der Scheibe29 zu dem Fortsatz31 erstreckenden längeren Entlastungssicke63 und von der Scheibe29 zu dem Fortsatz34 erstreckenden kürzeren Entlastungssicke64 versehen ist. - Ansonsten entspricht die Darstellung der
4 derjenigen der2 , so dass eine nochmalige Erläuterung nicht notwendig ist. - Die
6 lässt eine Anordnung1c erkennen, die im Grundsatz der Anordnung1a gemäß2 entspricht. Zusätzlich weist die Anordnung1c der6 jedoch eine durch eine Aushalsung65 gebildete Öffnung66 in der 2. Außenschale48 des Mantelgehäuses49 auf. In diese Öffnung66 fasst ein Stutzen67 , der einteilig aus dem äußeren 2. Schalenelement10 gezogen ist. Der Stutzen67 ist in der Öffnung66 dicht verschweißt. Die Mündung68 des Stutzens ist67 mit einer schwenkbaren Schaltklappe68 verschließbar. - Außenseitig der 2. Außenschale
48 des Mantelgehäuses49 ist eine Auffangschale70 angeschweißt, die mit einer Auslassöffnung71 versehen ist, welche mit dem Gasauslassstutzen24 axial ausgerichtet ist. - Durch die Auffangschale
70 und die Schaltklappe69 wird in Verbindung mit der Mündung68 des Stutzens67 ein Bypass72 zum 2. Spiralkanal18 gebildet. -
- 1
- Anordnung
- 1a
- Anordnung
- 1b
- Anordnung
- 1c
- Anordnung
- 2
- Verbrennungsmotor
- 3
- Abgasturbine
- 4
- Turbolader
- 5
- Motorblock
v.
2 - 6
- Flanschplatte
- 7
- Durchgangsöffnungen
in
6 - 8
- mittleres
Schalenelement v.
11 - 9
- äußeres 1.
Schalenelement v.
11 - 10
- äußeres 2.
Schalenelement v.
11 - 11
- Gasführungsgehäuse
- 12
- Gaskanal
- 13
- Gaskanal
- 14
- Gaskanal
- 15
- Gaskanal
- 16
- Laufrad
v.
3 - 17
- 1. Spiralkanal
- 18
- 2. Spiralkanal
- 19
- Kehlnähte in
7 - 20
- Laufradlager
- 21
- Kehlnaht
v.
9 an20 - 22
- Mantel
f.
16 - 23
- Drehachse
v.
16 - 24
- Gasauslassstutzen
- 25
- Abgasleitung
- 26
- Schweißnaht f.
8 ,9 ,10 - 27
- Flansch
an
20 - 28
- Scheibe
v.
8 - 30
- Öffnung in
29 - 31
- Fortsatz
v.
8 - 32
- Fortsatz
v.
8 - 33
- Fortsatz
v.
8 - 34
- Fortsatz
v.
8 - 35
- Öffnung in
36 - 36
- Scheibe
v.
9 - 37
- Fortsatz
v.
36 - 38
- Fortsatz
v.
36 - 39
- Außenkontur
v.
9 - 40
- Außenkontur
v.
8 - 41
- Außenkontur
v.
10 - 42
- Scheibe
v.
10 - 43
- Fortsatz
v.
10 - 44
- Fortsatz
v.
10 - 45
- Aushalsung
an
10 - 46
- Luftspalt
zw.
11 u.49 - 47
- 1.
Außenschale
v.
49 - 48
- 2.
Außenschale
v.
49 - 49
- Mantelgehäuse
- 50
- innerer
Randbereich v.
47 - 51
- Kehlnaht
zw.
50 u.27 - 52
- Krümmung v.
47 - 53
- Axialschenkel
v.
47 - 54
- Axialschenkel
v.
48 - 55
- Spalt
zw.
53 u.54 - 56
- Mittel
in
55 - 57
- Stirnseite
v.
54 - 58
- Oberfläche v.
53 - 59
- Kehlnaht
zw.
53 u.54 - 60
- Axialstutzen
v.
48 - 61
- Kehlnaht
zw.
60 u.24 - 62
- Übergangsbereich
zw.
29 u.31 –34 - 63
- Entlastungssicke
- 64
- Entlastungssicke
- 65
- Aushalsung
in
48 - 66
- Öffnung in
65 - 67
- Stutzen
an
10 - 68
- Mündung v.
67 - 69
- Schaltklappe
- 70
- Auffangschale
- 71
- Auslassöffnung v.
70 - 72
- Bypass
- QR
- Querrichtung
- QR1
- Querrichtung
- QR2
- Querrichtung
- QR3
- Querrichtung
- SE
- Scheibenebene
Claims (10)
- Anordnung zur Überführung der Abgase eines mehrere Zylinder umfassenden Verbrennungsmotors (
2 ) über eine Abgasturbine (3 ) in eine Abgasleitung (4 ), welche eine unmittelbar am Motorblock (5 ) des Verbrennungsmotors (2 ) festlegbare Flanschplatte (6 ) mit einer der Zylinderanzahl entsprechenden Anzahl von in Reihe angeordneten Durchgangsöffnungen (7 ) und ein aus drei quer aneinander gesetzten Schalenelementen (8 ,9 ,10 ) aus Stahlblech gebildetes zweiflutiges Gasführungsgehäuse (11 ) aufweist, bei dem durch ein mittleres Schalenelement (8 ) und zwei äußere Schalenelemente (9 ,10 ) in die Durchgangsöffnungen (7 ) dicht eingreifende Gaskanäle (12 –15 ) und umfangsseitig eines Laufrads (16 ) der Abgasturbine (3 ) zwei nebeneinander verlaufende, sich in Richtung zum Laufrad (16 ) im Querschnitt verengende Spiralkanäle (17 ,18 ) gebildet sind, wobei ein äußeres 1. Schalenelement (9 ) umfangsseitig des Laufradlagers (20 ) der Abgasturbine (3 ) befestigt und durch das andere äußere 2. Schalenelement (10 ) zusätzlich ein Mantel (22 ) für das Laufrad (16 ) und im Anschluss an den Mantel (22 ) ein sich koaxial zur Drehachse (23 ) des Laufrads (16 ) erstreckender Gasauslassstutzen (24 ) gebildet sind. - Anordnung nach Patentanspruch 1, bei welcher das mittlere Schalenelement (
8 ) aus einer kreisringförmigen ebenen Scheibe (29 ) mit exzentrisch versetzter kreisrunder Öffnung (30 ) und aus sich von der Scheibe (29 ) im wesentlichen radial erstreckenden, bezüglich der Scheibenebene (SE) einmal in die eine Querrichtung (QR) und einmal in die andere Querrichtung (QR1) rinnenartig gekrümmten Fortsätzen (31 –34 ) besteht, wohingegen die hinsichtlich ihrer Außenkonturen an das mittlere Schalenelement (8 ) angepassten äußeren 1. und 2. Schalenelemente (9 ,10 ) aus exzentrisch versetzte Öffnungen (35 ,45 ) aufweisenden kreisringförmigen Scheiben (36 ,42 ) mit sich im wesentlichen radial erstreckenden Fortsätzen (37 ,38 ;43 ,44 ) gebildet sind, die insgesamt in jeweils dieselbe Querrichtung (QR2 bzw. QR3) rinnenartig gekrümmte Konfigurationen aufweisen, und wobei das äußere 2. Schalenelement (10 ) zusätzlich mit einer den Mantel (22 ) und den Gasauslassstutzen (24 ) bildenden Aushalsung (45 ) versehen ist. - Anordnung nach Patentanspruch 2, bei welcher das mittlere Schalenelement (
8 ) im Übergangsbereich (62 ) von der ebenen Scheibe (29 ) auf die gegengleich rinnenartig gekrümmten Fortsätze (31 –34 ) mit wenigstens einer Entlastungssicke (63 ,64 ) versehen ist. - Anordnung nach einem der Patentansprüche
1 bis3 , bei welcher das Gasführungsgehäuse (11 ) unter Bildung eines Luftspalts (46 ) in ein aus zwei Außenschalen (47 ,48 ) gebildetes Mantelgehäuse (49 ) eingebettet ist, wobei die Außenschalen (47 ,48 ) miteinander am radial äußeren Umfang, mit der Flanschplatte (6 ), umfangsseitig des Laufradlagers (20 ) und stirnseitig des Gasauslassstutzens (24 ) verschweißt sind. - Anordnung nach einem der Patentansprüche
1 bis4 , bei welcher im Längenverlauf der Gaskanäle (12 –15 ) Schiebesitze vorgesehen sind. - Anordnung nach einem der Patentansprüche
1 bis5 , bei welcher die Gaskanäle (12 –15 ) relativ verschieblich in die Durchgangsöffnungen (7 ) der Flanschplatte (6 ) eingreifen. - Anordnung nach einem der Patentansprüche
4 bis6 , bei welcher zwischen dem Gasführungsgehäuse (11 ) und dem Mantelgehäuse (49 ) Drahtgestricke vorgesehen sind. - Anordnung nach einem der Patentansprüche
4 bis7 , bei welcher sich die Außenschalen (47 ,48 ) des Mantelgehäuses (49 ) unter Bildung eines V-förmigen Spalts (55 ) mit Axialschenkeln (53 ,54 ) am radial äußeren Umfang überlappen, wobei die Stirnseite (57 ) des übergreifenden Axialschenkels (54 ) an der äußeren Oberfläche (58 ) des eingreifenden Axialschenkels (53 ) verschweißt ist. - Anordnung nach Patentanspruch 8, bei welcher in den V-förmigen Spalt (
55 ) zwischen den Axialschenkeln (53 ,54 ) der Außenschalen (47 ,48 35 ) kinetische Energie umwandelnde Mittel (56 ) integriert sind. - Anordnung nach einem der Patentansprüche
4 bis9 , bei welcher die mit dem Gasauslassstutzen (24 ) verschweißte 2. Außenschale (48 ) des Mantelgehäuses (49 ) mit einer Öffnung (66 ) versehen ist, in die ein Stutzen (67 ) des äußeren 2. Schalenelements (10 ) fasst, wobei die Öffnung (66 ) durch eine Schaltklappe (69 ) verschließbar ist, und wobei der 2. Außenschale (48 ) eine Auffangschale (70 ) mit Auslassöffnung (71 ) vorgelagert ist, die mit dem Gasauslassstutzen (24 ) axial ausgerichtet ist
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