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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/947,542, die am 4. März 2014 eingereicht wurde und den Titel "Geschalteter Hochgeschwindigkeits-Reluktanzmotor an einem Turbolader" trägt; diese ist durch Verweis hierin aufgenommen.
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HINTERGRUND
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Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft ein gegossenes Turbolader-Turbinengehäuse mit angegossenen Leitschaufeln. Die Schaufeln leiten die Abgasströmung unter spezifischen Winkeln zu dem Turbinenrad hin.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Turbolader können ein Turbinengehäuse umfassen, das mit dem Abgaskrümmer des Motors verbunden ist, ein Kompressorgehäuse, das mit dem Ansaugkrümmer des Motors verbunden ist, und ein zentrales Lagergehäuse, das das Turbinen- und das Kompressorgehäuse miteinander koppelt. Ein Turbinenrad in dem Turbinengehäuse wird drehbar von einem eingehenden Abgasstrom angetrieben, der von dem Abgaskrümmer zugeführt wird. Eine Welle, die drehbar in dem Zentrallagergehäuse gelagert ist, verbindet das Turbinenrad mit einem Kompressorrad in dem Kompressorgehäuse, so dass die Drehung des Turbinenrads die Drehung des Kompressorrads verursacht. Die Welle, die das Turbinenrad mit dem Kompressorrad verbindet, definiert eine Drehachse. Während sich das Kompressorrad dreht, erhöht es die Rate des Luftmassendurchsatzes, die Luftdichte und den Luftdruck, die an die Motorzylinder über den Abgaskrümmer des Motors verbunden ist.
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Turbolader liefern verdichtete Luft an einen Motoreinlass, was ermöglicht, dass mehr Kraftstoff verbrannt werden kann, wodurch die PS-Leistung eines Motors ohne Erhöhung des Motorgewichts verstärkt werden kann. Somit erlauben Turbolader die Verwendung kleinerer Motoren, die dieselbe Menge an PS-Leistung erlauben als größere normale Saugmotoren. Die Verwendung eines kleineren Motors in einem Fahrzeug zeigt den gewünschten Effekt der Verringerung der Fahrzeugmasse, der Leistungssteigerung und der Verbesserung der Kraftstoffökonomie. Darüber hinaus erlaubt die Verwendung von Turboladern eine vollständigere Verbrennung des an den Motor gelieferten Kraftstoffs, was einen Beitrag zu dem besonders wünschenswerten Ziel einer saubereren Umwelt leistet.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In einigen Aspekten umfasst ein Turbolader einen Kompressorabschnitt und einen gegossenen Turbinenabschnitt. Der Turbinenabschnitt umfasst ein Turbinenrad und ein Turbinengehäuse. Das Turbinengehäuse definiert einen Gaseinlass, einen Gasauslass, eine Spirale, die zwischen den Gaseinlass und den Gasauslass eingebracht ist, und Schaufeln, die sich einteilig von einer Innenfläche des Turbinengehäuses weg erstrecken und eine fixierte Orientierung dazu aufweisen. Das Turbinenrad ist in dem Turbinengehäuse zwischen der Spirale und dem Gasauslass angeordnet, und die Schaufeln sind in dem Turbinengehäuse zwischen dem Turbinenrad und der Spirale angeordnet.
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Der Turbolader kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen: Die fixierten Schaufeln sind dazu ausgebildet, einen Abgasstrom innerhalb des Turbinengehäuses von einer ersten Strömungsrichtung in eine zweite Strömungsrichtung umzulenken, die einen Winkel relativ zu der ersten Strömungsrichtung aufweist. Der Winkel ist für alle Schaufeln derselbe. Der Winkel für zumindest eine Schaufel ist unterschiedlich von den Winkeln für andere Schaufeln. Der Winkel zwischen der ersten Strömungsrichtung und der zweiten Strömungsrichtung liegt in einem Bereich von 100 Grad und 170 Grad. Jede Schaufel weist dieselbe Querschnittsgestalt auf. Zumindest eine Schaufel weist eine Querschnittsgestalt auf, die sich von der Querschnittsgestalt anderer Schaufeln unterscheidet. Jede Schaufel ist so orientiert, dass sie eine Umleitung der Gasströmung von einer ersten Strömungsrichtung, die allgemein in Umfangsrichtung relativ zu dem Turbinenrad ist, in eine zweite Strömungsrichtung bereitstellt, die mehr radial orientiert ist als die erste Strömungsrichtung. Zumindest eine Schaufel stellt eine stärkere Abgasumleitung bereit als andere Schaufeln. Der Turbolader umfasst einen Bypass-Durchgang, der sich zwischen dem Gaseinlass und dem Gasauslass erstreckt und das Turbinenrad umgeht, sowie ein Wastegate-Ventil, das in dem Bypass-Durchgang angeordnet ist.
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In einigen Aspekten wird ein einstückiges Turbinengehäuse eines Turboladers durch ein Gussverfahren gebildet. Das Turbinengehäuse umfasst integrale fixierte Schaufeln. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Herstellen eines Musters des Turbinengehäuses umfassend integrale fixierte Schaufeln; Eintauchen des Musters in eine Aufschlämmung aus feuerfestem Feinmaterial, die ein Bindemittel umfasst; Beschichten des eingetauchten Musters mit groben Keramikpartikeln; Härtenlassen des eingetauchten, beschichteten Musters zur Bildung einer gehärteten Form; Gießen von geschmolzenem Metall in die gehärtete Form, um das Turbinengehäuse umfassend die integralen fixierten Schaufeln zu formen; und Entfernen des Turbinengehäuses umfassend die integralen, fixierten Schaufeln aus der gehärteten Form. In einigen Ausführungsformen ist das Muster aus Schaumstoff gebildet. Das Muster stellt ein Turbinengehäuse bereit, das einen Gaseinlass, einen Gasauslass, eine Spirale, die zwischen den Gaseinlass und den Gasauslass eingebracht ist, und die Schaufeln definiert, die sich an einer Stelle, die benachbart zu der Spirale befindet, einteilig von einer Innenfläche des Turbinengehäuses weg erstrecken.
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Schaufeln werden in Turboladern verwendet, um den Winkel zu steuern, in dem das Abgas zu dem Turbinenrad geleitet wird. Ein einfacher, kostengünstiger Turbolader wird beschrieben, der eine fixierte Schaufelanordnung umfasst, die Teil des Turbinengehäuses ist. Insbesondere sind die Schaufeln einteilig mit dem Turbinengehäuse als Teil des Verfahrens gegossen, dass zur Herstellung des gegossenen Turbinengehäuses verwendet wird. Die Schaufeln werden verwendet, um das Abgas unter dem korrekten Winkel zu dem Turbinenrad zu leiten, wodurch ein effizienter Betrieb des Turbinenrads erreicht wird. Darüber hinaus können die Schaufeln verwendet werden, um einem Turbinenrad zu ermöglichen, rasch auf die korrekte Drehzahl zu kommen und zu vermeiden, schneller zu drehen als die Konstruktionsgrenzen vorgeben. Durch einteiliges Gießen der Schaufeln mit dem Turbinengehäuse wird die Herstellung der Schaufeln vereinfacht und die Kosten relativ zu manchen herkömmlichen Turbinengehäusen, bei denen die Schaufeln separat hergestellt und dann an dem Turbinengehäuse angebracht werden, und/oder bei denen die Schaufeln allgemein Teil komplexer Anordnungen sind, reduziert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich werden, wenn dieselbe unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird. In diesen zeigen:
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1 eine schematische Querschnittsansicht eines Abgasturboladers mit einem gegossenen Turbinengehäuse, das angegossene Schaufeln aufweist.
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2 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnittes des Turbinengehäuses von 1, die die Stellung der Turbinenschaufeln relativ zu der zweiflutigen Spirale zeigt.
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3 ist eine Querschnittsansicht einer einzelnen Schaufel.
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4 ist eine Querschnittansicht der Spirale und veranschaulicht eine beispielhafte Schaufelkonfiguration.
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5 ist eine Querschnittansicht der Spirale und veranschaulicht eine weitere beispielhafte Schaufelkonfiguration.
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6 ist ein Flussdiagramm, das das Ausschmelz-Gussverfahren zeigt, das zur Bildung des Turbinengehäuses mit angegossenen Schaufeln verwendet wird.
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Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich werden, wenn dieselbe unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verständlich gemacht wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf 1 umfasst ein Abgasturbolader 1 einen Turbinenabschnitt 2, den Kompressorabschnitt 3 und ein zentrales Lagergehäuse 8, das zwischen den Kompressorabschnitt 3 und den Turbinenabschnitt 2 eingebracht ist und die beiden miteinander verbindet. Der Turbinenabschnitt 2 umfasst ein Turbinengehäuse 11, das einen Abgaseinlass 13, einen Abgasauslass 10 und eine zweiflutige Spirale 9 definiert, die in dem Fluidverlauf zwischen dem Abgaseinlass 13 und dem Abgasauslass 10 angeordnet ist. Ein Turbinenrad 4 ist in dem Turbinengehäuse 11 zwischen der zweiflutigen Spirale 9 und dem Abgasauslass 10 angeordnet. Die zweiflutige Spirale 9 führt das Abgas zu dem Turbinenrad 4. Die einteilig gegossenen Schaufeln 20, die im Folgenden erläutert werden, sind um einen Gasentladebereich 15 herum zwischen der zweiflutigen Spirale 9 und dem Turbinenrad 4 herum verteilt und dienen dazu, die Gasströmung unter einem gewünschten Winkel zu dem Turbinenrad 4 hin zu leiten.
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Der Kompressorabschnitt 3 umfasst ein Kompressorgehäuse 12, das den Lufteinlass 16, einen Luftauslass 18 und eine Kompressorspirale 14 definiert. Ein Kompressorrad 5 ist in dem Kompressorgehäuse 12 zwischen dem Lufteinlass 16 und der Kompressorspirale 14 angeordnet. Das Kompressorrad 5 ist an einer Welle 6 fixiert, die das Turbinenrad 4 mit dem Kompressorrad 5 verbindet. Die Welle 6 ist zur Drehung um eine Drehachse R in dem Lagergehäuse 8 gelagert.
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Während der Verwendung wird das Turbinenrad 4 in dem Turbinengehäuse drehbar durch einen eingehenden Abgasstrom von dem Abgaskrümmer eines Motors angetrieben. Da die Welle 6 drehbar in dem Lagergehäuse 8 gelagert ist und das Turbinenrad 4 mit dem Kompressorrad 5 in dem Kompressorgehäuse 12 verbunden ist, verursacht die Drehung des Turbinenrads 4 die Drehung des Kompressorrads 5. Während sich das Kompressorrad 5 dreht, erhöht es die Rate des Luftmassendurchsatzes, die Luftdichte und den Luftdruck, die an die Motorzylinder durch einen ausgehenden Luftstrom von einem Kompressorluftauslass 18 geliefert werden, der mit dem Abgaskrümmer (nicht dargestellt) des Motors verbunden ist.
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Unter Bezugnahme auf 2–4 sind die Schaufeln 20 in dem Gasentladebereich 15 zwischen der zweiflutigen Spirale 9 und dem Turbinenrad 4 angeordnet. Die Schaufeln 20 sind innerhalb der Wand des Turbinengehäuses 11 angegossen und weisen somit eine fixierte Orientierung relativ zu dem Turbinengehäuse auf. In einigen Ausführungsformen erstrecken sich die Schaufeln 20 zwischen gegenüberliegenden inneren Oberflächen des Turbinengehäuses 11 (2). Jede Schaufel 20 weist die Gestalt eines Blatts mit einem abgerundeten führenden Rand 22 und einem gegenüberliegenden abgerundeten hinteren Rand 24 auf, die relativ zu einem Mittenbereich 26 der Schaufel 20 verjüngt sind. Der führende Rand 22 der Schaufel 20 ist unterhalb der Trennwand 7 der zweiflutigen Spirale 9 positioniert und so orientiert, dass das Abgas auf den führenden Rand 22 trifft.
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Bevor es die Schaufeln 20 erreicht, passiert das von dem Motor abgegebene Abgas jede Spirale 9a, 9b der zweiflutigen Spirale 9. Die ursprüngliche Richtung der Abgasströmung, die durch den Pfeil 6 (3), angegeben wird, folgt allgemein der gekrümmten Gestalt der Spirale 9, und verläuft somit allgemein in Umfangsrichtung (z. B., in einer Richtung, die allgemein tangential zu einem Außendurchmesser des Turbinenrads 4 ist). Die Anordnung und Orientierung der Schaufeln 20 in dem Gasentladebereich 15 dient dazu, die Abgasströmung in einer mehr einwärts gerichteten Richtung umzuleiten (z. B., in einer mehr radialen Richtung) zu dem Turbinenrad 4 hin, zum Beispiel in der durch den Pfeil 7 (3) gezeigten Richtung. Zum Beispiel wird die Richtung der Abgasströmung nach ihrer Umleitung durch die Schaufel 20 um einen Winkel θ (z. B., den Winkel zwischen Pfeil 6 und Pfeil 7) zu der Drehachse R hin geändert.
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Da die Schaufeln 20 in einem Winkel relativ zu der ursprünglichen Umfangsrichtung des Luftstroms gegossen sind, drehen die Schaufeln 20 den Abgasstrom so, dass er zu den Oberflächen der Schaufeln des Turbinenrads 4 hin geleitet wird. Aufgrund der Blattform der Schaufel 20 führt die Umleitung der Richtung der Gasströmung nur zu einer geringen Zunahme der Turbulenz des Abgases. Da die Schaufel 20 die Turbulenz des Abgases nicht wahrnehmbar erhöht, führt sie zu keiner größeren Zunahme des Rückdrucks in dem Abgassystem, wenn der Turbolader 1 in einem Bereich optimaler Leistung arbeitet.
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Der optimal Winkel θ zwischen der ursprünglichen Richtung 6 des Abgasverlaufs und der modifizierten Richtung 7 des Abgases, nachdem es durch die Schaufel 20 umgelenkt wurde, variiert in Abhängigkeit von der Konstruktion des Turbinenrads 4 und der Spirale 9 sowie von den Motorbetriebsbedingungen. Allgemein liegt der Winkel θ in einem Bereich zwischen etwa 100 Grad und etwa 170 Grad. Das Turbinengehäuse 11 kann jedoch mit Schaufeln 20 in beliebigen gewünschten Winkeln gegossen werden. Zum Beispiel könnten die Schaufeln 20 so positioniert werden, dass sie Winkel θ zwischen der ursprünglichen Richtung 6 des Abgasverlaufs und der modifizierten Richtung 7 des Abgasverlaufs, nachdem er durch die Schaufel 20 umgelenkt wurde, in einem Bereich zwischen 160 und 110 Grad, oder 150 bis 120 Grad, oder 140 bis 130 Grad bereitstellen. Ein Winkel von 170 Grad weist auf eine kleine Änderung in der Richtung des Abgasverlaufs hin, während ein Winkel von 100 Grad auf eine größere Änderung in der Richtung des Abgasverlaufs hinweist. Jede Schaufel 20 kann unter demselben Winkel (4) orientiert sein, oder eine oder mehrere der Schaufeln 20b können unter einem unterschiedlichen Winkel orientiert sein, wobei einige Schaufeln 20a eine stärkere Abgasumleitung bereitstellen, und andere Schaufeln 20b eine geringere Umleitung (5).
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Das Turbinenrad 4 arbeitet in einer Hochtemperaturumgebung und kann Temperaturen von bis zu 1922 °F (1050 °C) erreichen). Darüber hinaus dreht sich das Turbinenrad 4 sehr schnell. Die Drehzahl eines Turbinenrads ist größenabhängig, und kleinere Turbinenräder können sich schneller drehen als größere Räder. Ein kleines Turbinenrad für einen Turbolader, das in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor verwendet wird, kann Drehzahlen von bis zu 350.000 u/min erreichen. Die rasche Drehung des Turbinenrads erzeugt starke Zentrifugalkräfte bzw. Zentrifugalbelastung an dem Turbinenrad. Dementsprechend ist es wichtig, zu verhindern, dass sich das Turbinenrad 4 schneller dreht als die Konstruktionsgrenzen vorgeben. Die Energie, die dem Turbinenrad 4 durch das Abgas verliehen wird, variiert mit dem Winkel, in dem das Abgas geleitet wird. Für ein Radialstrom-Turbinenrad variiert das an das Turbinenrad gelieferte Abgas mit dem Winkel, in dem das Gas auf das Turbinenrad trifft. Für ein Radialstrom-Turbinenrad wird die maximale Energie bereitgestellt, wenn das Abgas radial auf das Turbinenrad trifft. In manchen Fällen könnte jedoch die Leitung der vollen Kraft des Abgases auf das Turbinenrad dazu führen, dass sich das Turbinenrad schneller dreht als gewünscht, und somit einen zu hohen Verstärkungsdruck erzeugen. Die fixierten Schaufeln 20 in der Spirale 9 können so eingestellt werden, dass sie einen Auftreffwinkel des Abgases auf das Turbinenrad 4 erzeugen, der ideal für einen gewünschten Betriebspunkt ist. In einigen Ausführungsformen kann der Turbolader 1 auch ein Wastegate 17 umfassen, um falls erforderlich Abgasdruck abzulassen. Zum Beispiel kann das Wastegate 17 in einem Bypass-Durchgang 19 angeordnet sein, der den Abgaseinlass 13 mit dem Abgasauslass 10 verbindet und das Turbinenrad 4 umgeht (in 1 schematisch dargestellt). Wenn die in die Abgasspirale 9 gegossenen Schaufeln 20 mit einem Wastegate kombiniert werden, kann die maximale Drehzahl des Turbinenrads exakter gesteuert werden.
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Die Anzahl der Schaufeln 20 in dem Turbinengehäuse 11 kann in Abhängigkeit von der Größe der Schaufeln 20 und davon, wie nahe beabstandet sie sind, variieren. Die Größe, Anzahl, Beabstandung und Ganghöhe der Schaufeln 20 kann für spezifische Anwendungen variiert werden. Es hat sich als praktisch erwiesen, acht bis elf gleich beabstandet angeordnete Schaufeln 20 zu verwenden, die den Gasentladebereich 15 (4) umgeben, obwohl es auch möglich ist, weniger zu verwenden. Innerhalb des Turbinengehäuses 11 müssen die einzelnen Schaufeln 20 das Abgas nicht unter demselben Winkel umlenken.
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Das gegossene Turbinengehäuse 11 kann in einem Turbolader für einen Benzin- oder Dieselmotor in Anwendungen verwendet werden, wo die Kosten und Komplexität eines Turboladers mit beweglicher Schaufel nicht wünschenswert sind. In einigen Ausführungsformen können die fixierten Schaufeln 20 unter einem Winkel oder Winkeln eingestellt werden die in den Bereich der Schaufelwinkel fallen, die von einem Turbolader mit beweglichen Schaufeln verwendet werden.
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Das Turbinengehäuse 11 ist auch nützlich für Turbolader für Anwendungen mit fixierten Motordrehzahlen, etwa elektrische Generatoren. In diesen Anwendungen wird der Motor mit einer konstanten Drehzahl und einer relativ konstanten Last betrieben. Die Schaufeln 20 des Turbinengehäuses 11 können in einem Winkel eingestellt werden, der optimal für die Motordrehzahl und Last ist.
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Dementsprechend sind die Schaufeln 20 in dem Turbinengehäuse 11 einteilig (z. B. als ein einzelnes Stück) mit dem Turbinengehäuse 11 gegossen. Ausschmelzgießverfahren, etwa Wachsausschmelzgießen, oder sog. Lost-Foam-Gießen, sind geeignet, um das Metallturbinengehäuse 11 zu bilden.
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Das Ausschmelzgießverfahren verwendet eine negative Form, die um eine positive Form oder ein Muster herum hergestellt wird. Das Muster muss dabei nicht aus demselben Material wie der Endgegenstand bestehen. Zum Beispiel verwendet das Wachsausschmelzgießen ein Muster aus Wachs (d. h. Bienenwachs), während das Lost-Foam-Gießen ein aus Schaumstoff hergestelltes Muster verwendet (d. h. Polystyrolschaum). Es gibt viele verschiedene Typen von Wachsen und Schaumstoffen, die verwendet werden können, und beliebige andere leicht entfernbare Materialen, die in die gewünschte Gestalt gebracht werden können, können ebenfalls verwendet werden, um das Muster zu erzeugen, sogar Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt. Zur Bildung des Musters des Turbinengehäuses 11 ist es vorteilhaft, Schaumstoff als Material für das Muster zu verwenden, sowie das Schaumstoffmuster in einem Lost-Foam-Gießverfahren zu verwenden, da dieses Verfahren zur Herstellung komplexer Gussteile geeignet ist, und die Endergebnisse dimensionstreu sind, eine gute Oberflächenqualität aufweisen und keine Trennfugen im Endprodukt gebildet werden. Das Ausschmelzgießverfahren kann entweder ein direktes Verfahren oder ein indirektes Verfahren sein. Das direkte Verfahren verwendet das Muster selbst als Basis für die Ausschmelzform. Das indirekte Verfahren verwendet das Muster, um mehrere Wachskopien der Form herzustellen.
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Unter Bezugnahme auf 6 umfasst der erste Schritt (100) des Verfahrens des Ausschmelzgießens des Turbinengehäuse 11 das Herstellen eines Musters des Turbinengehäuses 11, bei dem die Schaufeln 20 in dem Gasentladebereich 15 angeordnet sind. Zum Beispiel wird das Muster aus Polystyrol-Schaumstoff hergestellt. Sobald das Muster hergestellt wurde, wird es zur Erzeugung einer Keramikform verwendet. Die Keramikform wird in den Schritten 102–106 wie folgt produziert:
In dem zweiten Schritt (102) wird das Muster in eine Aufschlämmung aus feuerfestem Feinmaterial, das ein Bindemittel enthält, eingetaucht. Die überschüssige Aufschlämmung wird ablaufen gelassen, was eine glatte, gleichmäßige Oberfläche an der Außenseite des Musters ergibt.
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In dem dritten Schritt (104) wird das eingetauchte Muster mit groben Keramikpartikeln beschichtet, zum Beispiel ebenfalls durch Eintauchen. Das grobe Keramikmaterial enthält ebenfalls ein Bindemittel. Es ist wünschenswert, eine Form mit einer Dicke von ungefähr 5 bis 15 mm zu haben. Wenn die Form nach dem Eintauchen in das Fein- und Grobmaterial nicht ausreichend dick ist, können die Schritte des Eintauchens und Beschichtens wiederholt werden, bis die richtige Dicke erreicht wird.
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In dem vierten Schritt (106) wird das eingetauchte, beschichtete Muster zur Bildung einer Form aushärten gelassen. Insbesondere wird das eingetauchte, beschichtete Muster trocknen gelassen, um die Keramikpartikel und das Bindemittel zu veranlassen, sich zu verbinden. Bei einem Wachsausschmelz-Gießverfahren, bei dem das Muster aus Wachs gebildet wird, wird die Wärme auch verwendet, um das Wachsmuster aus der Form zu entfernen.
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In dem fünften Schritt (108) wird geschmolzenes Metall in die gehärtete Form gegossen und abkühlen gelassen, um das Turbinengehäuse 11 zu bilden. In einigen Ausführungsformen ist das geschmolzene Metall Grauguss. Das Ausschmelzgießverfahren ist zum Gießen von Grauguss gut geeignet, ein Metall, das oft in dem Turbinengehäuse eines Turboladers verwendet wird. Es versteht sich jedoch, dass die Materialauswahl nicht auf Grauguss begrenzt ist.
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Bei einem Lost-Foam-Gießverfahren bleibt das Schaumstoffmuster in der Form innerhalb der Form, und das geschmolzene Metall wird auf den Schaumstoff gegossen, der verdampft, wenn das geschmolzene Metall in die Form gelangt.
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Im sechsten Schritt (110) wird das Turbinengehäuse 11 aus der Form entfernt, zum Beispiel durch Zerstören der Form.
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Da das Turbinengehäuse 11 und die Schaufeln 20 zusammen als ein einzelnes Stück gegossen werden, werden die Herstellungskosten verringert, und zwar wegen der reduzierten Kosten und Komplexität der Komponenten, und der reduzierten Kosten des Zusammenbaus der Komponenten.
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Obwohl die angegossenen Schaufeln 20 hierin als einteilig mit einem Turbinengehäuse 11 mit einer zweiflutigen Spirale ausgebildet beschrieben werden, können die Schaufeln 20 auch in anderen Typen von Turbinengehäusen einteilig gebildet werden, was Gehäuse mit einzelner Spirale sowie Gehäuse mit mehreren Spiralen in verschiedenen Konfigurationen umfasst. Während des Formwerkzeugbaus können die Schaufeln 20 in verschiedenen Winkeln gegossen werden, und die Winkel können von Schaufel zu Schaufel variieren. Darüber hinaus oder alternativ können die Schaufeln 20 an einer Schnecke angeordnet sein, um der Schneckenform der Spirale zu folgen, und mehr als eine Schaufelgestalt kann innerhalb desselben Turbinengehäuses verwendet werden.
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Eine ausgewählte Ausführungsform der Erfindung zur Veranschaulichung wurde vorstehend relativ detailliert beschrieben. Es sollte klar sein, dass nur Strukturen, die als notwendig zur Verdeutlichung der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, hierin beschrieben wurden. Andere herkömmliche Strukturen sowie unterstützende und zusätzliche Komponenten des Systems werden als dem Fachmann bekannt und verständlich vorausgesetzt. Während darüber hinaus ein Arbeitsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf das oben beschriebene Arbeitsbeispiel begrenzt; statt dessen können verschiedene modifizierte Konstruktionen ausgeführt werden, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie sie in den Ansprüchen dargelegt wird.
