DE112013003318B4 - Verdichterrad des Verdichters eines Abgasturboladers - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verdichterrad (1) eines Verdichters (6A) eines Abgasturboladers (6) mit einer Nabe (2); und mit einer Mehrzahl von auf der Nabe (2) angeordneten, nicht-zurückversetzten Schaufeln (3), die jeweils eine Schaufelvorderkante (3A) und eine Schaufelhinterkante (3B) aufweisen, wobei die Schaufelvorderkanten (3A) eine Einlassfläche (A1) definieren, die diejenige Fläche ist, die die Schaufelvorderkanten (3A) bei drehendem Verdichterrad (1) überstreichen, und wobei die Schaufelhinterkanten (3B) eine Auslassfläche (A2) definieren, die diejenige Fläche ist, die die Schaufelhinterkanten (3B) bei drehendem Verdichterrad (1) überstreichen, wobei das Verhältnis A2/A1>60% ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verdichterrad des Verdichters eines Abgasturboladers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- Eine sog. zweistufige Aufladereinrichtung für Verbrennungsmotoren umfasst zwei in Reihe geschaltete, unterschiedlich große Turbolader. Der kleinere Turbolader ist hierbei der Hochdruck-Abgasturbolader, während der größere Abgasturbolader der Niederdruck-Abgasturbolader ist.
- Diese Art der zweistufigen Aufladung ergibt den Vorteil, dass die beiden separaten Verdichterstufen jeweils nur einen Teil des gesamten Druckanstieges des Gesamtsystems bewerkstelligen müssen.
- Die US 2011 / 0 020 152 A1 zeigt eine Turboladereinheit für einen Verbrennungsmotor mit mindestens einer Abgasleitung für die Ableitung von Abgasen aus dem Brennraum des Motors und mindestens einer Einlassleitung für die Zufuhr von Luft in den Brennraum. Die Turboladereinheit umfasst eine Turbine, die mit einem Verdichter zusammenwirkt, um dem Abgasstrom des Motors Energie zu entziehen und die Einlassluft des Motors unter Druck zu setzen. Der Verdichter ist vom radialen Typ und mit einem Laufrad mit rückwärts gekrümmten Schaufeln versehen.
- Die
DE 10 2009 024 586 A1 zeigt ein Verdichterlaufrad mit einer Mehrzahl von Laufradpassagen zum Hindurchleiten eines zu verdichtenden Fluids, wobei die Laufradpassagen jeweils ein Fluideintrittsende und ein Fluidaustrittsende aufweisen. Die jeweiligen Laufradpassagen haben am Fluideintrittsende eine erste Querschnittsfläche und am Fluidaustrittsende eine zweite Querschnittsfläche, wobei ein Größenverhältnis von zweiter Querschnittsfläche zu erster Querschnittsfläche kleiner als 0,7 ist. - Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verdichterrad eines Verdichters eines Abgasturboladers zu schaffen, dessen Verdichterradgeometrie optimiert ist.
- Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
- Dadurch, dass das Verhältnis zwischen der Einlassfläche und der Auslassfläche des erfindungsgemäßen Verdichterrades auf Werte größer 60% eingestellt ist, ergeben sich besonders vorteilhafte Effekte für den Einsatz bei den zuvor erläuterten zweistufigen Aufladesystemen. Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verdichterrades ist jedoch nicht auf zweistufe Aufladesysteme beschränkt, da auch bei einstufigen Systemen ein niedrigeres Verdichterdruckverhältnis Anwendung finden kann.
- In Anspruch 4 ist ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader als selbstständiges handelbares Objekt definiert.
- Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
-
1 eine Schema-Darstellung eines zweistufigen Aufladesystems, und -
2 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verdichterrades. -
1 zeigt eine Schema-Darstellung einer zweistufigen Aufladevorrichtung 5 für einen Motor M, der durch einen seinen Zylinder symbolisiert ist. Die zweistufe Aufladevorrichtung 5 weist zwei in Reihe geschaltete Abgasturbolader 6 und 7 auf. Der Turbolader 6 stellt den Hochdruck-Abgasturbolader mit zugeordnetem Verdichter 6A und zugeordneter Turbine 6B dar. - Der Abgasturbolader 6 ist der Hochdruck-Abgasturbolader mit zugeordnetem Verdichter 6A und zugeordneter Turbine 6B. Das erfindungsgemäße Verdichterrad 1 ist beispielhaft das Verdichterrad des beschriebenen Hochdruck-Verdichters 6A und wird nachfolgend anhand der
2 im Einzelnen erläutert. - Das Verdichterrad 1 weist eine Nabe 2 auf. Auf der Nabe 2 ist eine Mehrzahl von nicht-zurückversetzten Schaufeln angeordnet, von denen eine Schaufel repräsentativ für alle Schaufeln mit der Bezugsziffer 3 gekennzeichnet ist. Im Beispielsfalle sind sechs derartige Schaufeln 3 vorgesehen. Zwischen den nicht-zurückversetzten Schaufeln 3 sind zurückversetzte Schaufeln 4 angeordnet, die auch als „Splitter-Blades“ bezeichnet werden.
-
2 verdeutlicht, dass die Schaufeln 3 jeweils eine Vorderkante 3A und eine Hinterkante 3B aufweisen. Die Schaufelvorderkanten 3A definieren hierbei eine Einlassfläche A1, die diejenige Fläche ist, die die Schaufelvorderkanten 3A bei drehendem Verdichterrad 1 überstreichen. Wie2 verdeutlicht, steht diese Einlassfläche A1 senkrecht auf der Drehachse RA. - Die Schaufelhinterkanten 3B der nicht-zurückversetzten Schaufeln 3 definieren eine Auslassfläche A2, die diejenige Fläche ist, die die Schaufelhinterkanten 3B bei drehendem Verdichterrad 1 überschreiten. Hieraus ergibt sich, wie
2 zeigt, eine Zylinderfläche, die gemäß der vorherigen Definitionen, die „normalisierte“ Schaufelhöhe am Ausgang des Verdichterrades 1 darstellt, die auch als „Spitzenhöhe“ bezeichnet werden kann und unabhängig von der Verdichterradgröße und -auslegung ist. - Erfindungsgemäß ist das Verhältnis A2/A1 auf Werte von >60% ausgelegt.
- Neben der vorstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit explizit zur Ergänzung der Offenbarung auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den
1 und2 Bezug genommen. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Verdichterrad
- 2
- Nabe
- 3
- nicht-zurückversetzte Schaufeln
- 4
- zurückversetzte Schaufeln
- 5
- zweistufe Aufladevorrichtung
- 6
- Hochdruck-Abgasturbolader
- 6A
- Hochdruck-Verdichter
- 6B
- Hochdruck-Turbine
- 7
- Niederdruck-Abgasturbolader
- 7A
- Niederdruck-Verdichter
- 7B
- Niederdruck-Turbine
- A1
- Einlassfläche
- A2
- Auslassfläche
- RA
- Drehachse
- M
- Motor
Claims (4)
- Verdichterrad (1) eines Verdichters (6A) eines Abgasturboladers (6) - mit einer Nabe (2); und - mit einer Mehrzahl von auf der Nabe (2) angeordneten, nicht-zurückversetzten Schaufeln (3), die jeweils eine Schaufelvorderkante (3A) und eine Schaufelhinterkante (3B) aufweisen, • wobei die Schaufelvorderkanten (3A) eine Einlassfläche (A1) definieren, die diejenige Fläche ist, die die Schaufelvorderkanten (3A) bei drehendem Verdichterrad (1) überstreichen, wobei die Einlassfläche (A1) senkrecht auf einer Drehachse (RA) steht, und • wobei die Schaufelhinterkanten (3B) eine Auslassfläche (A2) definieren, die diejenige Fläche ist, die die Schaufelhinterkanten (3B) bei drehendem Verdichterrad (1) überstreichen, wobei die Auslassfläche (A2) eine Zylinderfläche ist, dadurch gekennzeichnet, dass - dass das Verhältnis A2/A1 > 60% ist.
- Verdichterrad (1) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es das Verdichterrad eines Hochdruck-Abgasturboladers (6) einer zweistufigen Auflagevorrichtung (5) ist. - Verdichterrad (1) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es das Verdichterrad eines Niederdruck-Abgasturboladers (7) einer zweistufigen Auflagevorrichtung (5) ist. - Abgasturbolader (6) mit einem Verdichter (6A) der aufweist: - ein Verdichterrad (1) mit einer Nabe (2) und mit einer Mehrzahl von auf der Nabe (2) angeordneten, nicht-zurückversetzten Schaufeln (3), die jeweils eine Schaufelvorderkante (3A) und eine Schaufelhinterkante (3B) aufweisen, • wobei die Schaufelvorderkanten (3A) eine Einlassfläche (A1) definieren, die diejenige Fläche ist, die die Schaufelvorderkanten (3A) bei drehendem Verdichterrad (1) überstreichen, wobei die Einlassfläche (A1) senkrecht auf einer Drehachse (RA) steht, und • wobei die Schaufelhinterkanten (3B) eine Auslassfläche (A2) definieren, die diejenige Fläche ist, die die Schaufelhinterkanten (3B) bei drehendem Verdichterrad (1) überstreichen, wobei die Auslassfläche (A2) eine Zylinderfläche ist, - dadurch gekennzeichnet, dass - dass das Verhältnis A2/A1 > 60% ist.
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