DE112013003318T5

DE112013003318T5 - Verdichterrad des Verdichters eines Abgasturboladers

Info

Publication number: DE112013003318T5
Application number: DE112013003318.6T
Authority: DE
Inventors: Aleksandar Sekularac
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2015-03-26
Anticipated expiration: 2033-08-01
Also published as: KR102021974B1; CN104471210B; JP2015524540A; CN104471210A; KR20150039784A; US20150204278A1; US10633974B2; WO2014028214A1; IN2015DN01355A; DE112013003318B4

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.
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 3 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. Wie 2 verdeutlicht, steht diese Einlassfläche A₁ senkrecht auf der Drehachse R_A.
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 und 2 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
R_A: Drehachse
M: Motor

Claims

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, 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, und – wobei die Schaufelhinterkanten (3B) eine Auslassfläche (A₂) definieren, die diejenige Fläche ist, die die Schaufelhinterkanten (3B) bei drehendem Verdichterrad (1) überstreichen, – dadurch gekennzeichnet, dass – dass das Verhältnis A₂/A₁ > 60% ist.