DE112015002597T5 - Spiralturbinengehäuse für einen Turbolader - Google Patents

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Mark Rankenberg
Koen Kramer
Rogier Lammers
Berend Jonkers
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Mitsubishi Turbocharger and Engine Europe BV
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spiralturbinengehäuse mit einer Spiralgehäusewand und einer Basiswand. Die Basiswand und die Spiralgehäusewand weisen eine Verbindung auf, die sich vollständig um eine Mittelachse erstreckt, wobei ein Abschnitt der Basiswand ein Teil einer Innenfläche des Spiralgehäuses ist, wobei der Abschnitt der Basiswand eine Krümmung aufweist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Turboladerturbine mit dem vorstehend erwähnten Turbinenspiralgehäuse, und auf einen Turbolader mit einer solchen Turboladerturbine.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Spiralturbinengehäuse, eine Turboladerturbine, einen Turbolader, die Verwendung eines solchen Turboladers und auf ein Verfahren zum Herstellen einen Turbinenspiralgehäuses.
  • Ein Spiralgehäuse für eine Turboladerturbine ist beispielsweise aus der DE 10 2004 039 477 bekannt. Die bekannte Turboladerturbine ist in der beigefügten 1 teilweise gezeigt. Das Spiralgehäuse (10) weist eine Basiswand und eine Spiralgehäusewand auf. Die Basiswand des Spiralgehäuses ist eine Basisplatte (15). Das Spiralgehäuse wird bereitgestellt, indem die Spiralgehäusewand (11) an die Basisplatte (15) geschweißt wird, wobei eine Verbindung zwischen der Spiralgehäusewand und der Basisplatte gebildet wird. Die Schweißverbindung (16) weist eine geschlossene Form oder Endlosform um die Mittelachse des Turbinengehäuses (10) auf. Die Basisplatte und die Spiralgehäusewand sind aus Blech hergestellt, wobei die Basisplatte in der bekannten Turboladerturbine eine flache Blechplatte mit einer konstanten Dicke ist. Die bekannte Turboladerturbine weist ferner ein Turbinenrad und eine Abgassteuereinrichtung zum Steuern der Abgasströmung von dem Spiralgehäuse zu dem Turbinenrad auf.
  • Es ist ein Nachteil der bekannten Turboladerturbine, dass das Spiralgehäuse nicht eine optimale Strömung des Abgases in dem Spiralgehäuse bereitstellt.
  • Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein relativ kosteneffizientes Spiralgehäuse mit verbesserten Strömungseigenschaften bereitzustellen, welche die Effizienz der verwendeten Turboladerturbine erhöhen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Spiralturbinengehäuse gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Das Spiralgehäuse weist eine speziell gestaltete Basiswand auf, insofern als ein Abschnitt der Basiswand in dem Spiralgehäuse eine Krümmung aufweist. Diese Krümmung in dem Spiralgehäuse optimiert bei Verwendung die Strömungseigenschaften von Abgasen in dem Spiralgehäuse, d.h. sie optimiert beispielsweise die Strömung in Richtung der Mittelachse des Spiralgehäuses. Diese Mittelachse fällt mit der Mittelachse eines Turbinenrads einer Turboladerturbine zusammen, so dass das Turbinenrad mittels des Turbinenspiralgehäuses gemäß Anspruch 1 in Verwendung effizienter angetrieben werden kann. Ferner können unerwünschte Turbulenzen in dem Spiralgehäuse mittels der Krümmung reduziert werden. Eine solche Spiralgehäusegestaltung verbessert die Gesamteffizienz der Turboladerturbine.
  • Bei einer ersten Ausführungsform weist die Basiswand eine variierende Dicke auf, um die Basiswandkrümmung in dem Spiralgehäuse bereitzustellen. Die Dicke der Basiswand wird in einer (horizontalen) Richtung gemessen, die sich parallel zu der Mittelachse erstreckt. Die Basiswand gemäß dieser Ausführungsform benötigt eine variierende Dicke der Basiswand, um eine Innenfläche der Basiswand mit einer Krümmung bereitzustellen. Es ist beispielsweise möglich, eine solche Krümmung bereitzustellen, indem die Dicke der Basiswand von dem Ende der Basiswand her, die der Mittelachse zugewandt ist, in Richtung der Verbindung vergrößert wird. Die dem Inneren des Spiralgehäuses entgegengesetzte Seite der Basiswand kann flach oder im Wesentlichen flach ausgebildet sein. Diese flache Seite der Basiswand kann vorteilhafter Weise verwendet werden, um das Spiralgehäuse mit anderen Teilen der Turboladerturbine oder einem Lagergehäuse eines Turboladers zu verbinden.
  • Bei einer zweiten Ausführungsform ist die Basiswand eine Basisplatte mit einer konstanten Dicke. Die Basiswand erstreckt sind vorzugsweise in einer longitudinalen (vertikalen) Richtung und weist vertikal entgegengesetzte Enden auf, das heißt, eine Endfläche, die näher ist zu der Mittelachse des Spiralgehäuses, und eine Endfläche, die weiter weg ist von der Mittelachse. Die Dicke entspricht der Breite der Basisplatte, gemessen in einer (horizontalen) Richtung, die sich quer zu er Längsrichtung erstreckt, das heißt, die Breite entspricht dem Abstand zwischen den Seitenflächen, die sich zwischen den Endflächen erstrecken. Die Basisplatte erstreckt sich um die Mittelachse des Spiralgehäuses und weist eine Scheiben- oder ringartige Form mit einer Durchgangsbohrung in der Mitte auf, wobei das Zentrum des Lochs mit der Mittelachse des Spiralgehäuses zusammenfällt. Der Radius der Durchgangsbohrung ist größer als der Abstand zwischen den vertikal beabstandeten Endflächen der Basiswand. In diesem Kontext muss eine konstante Dicke als eine Dicke verstanden werden, die lediglich in Folge von Herstellungstoleranzen variiert. Die Krümmung der Basisplatte wird bereitgestellt, indem die Basisplatte gebogen wird, sodass die Außenseite der Basisplattenwand, entgegengesetzt zu der Innenseite des Spiralgehäuses, ebenfalls gekrümmt ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Basisplatte eine Blechplatte, die relativ leicht gebogen werden kann. Die gebogene Basisplatte stellt zusätzliche Vorteile beim Montieren einer Turbine in einem Turbolader bereit, weil die gebogene Basisplatte verwendet werde kann zum Klemmen und/oder zum Erhöhen des Kontaktdrucks zwischen Teilen eines Turboladers. Zudem kann die Biegung in der Basisplatte auch verwendet werden, um einen vorgespannten Kontakt zwischen dem Spiralgehäuse und anderen Komponenten einer Turboladerturbine oder eines Turboladers bereitzustellen, das heißt mittels der Biegung in der Basisplatte ist ein solcher Kontakt flexibler und resistenter gegen thermische Belastungen, die beispielsweise während einer Aufwärmphase auftreten.
  • Die Wände oder Innenflächenteile der Basiswand und der Spiralgehäusewand sind in Richtung der Verbindung im Wesentlichen V-förmig ausgebildet. Solche V-förmigen Wände optimieren die Strömungseigenschaften von Abgasen in dem Spiralgehäuse zusätzlich. Die Innenflächen der Spiralgehäusewand und der Basiswand in Richtung der Verbindung können gebogen werden, wobei die Krümmung der Basiswand einen gebogenen Wandabschnitt der V-Form bereitstellen kann. Zudem kann die Basiswand auch mehr als einen Krümmungsradius aufweisen.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Turboladerturbine mit einem Turbinenspiralgehäuse wie vorstehend beschrieben. Die Turboladerturbine weist eine Abgassteuereinrichtung mit einem Düsendurchgang auf, der zwischen einer Düsenhalterung und einer Düsenplatte definiert ist. Die Abgassteuereinrichtung weist einen Düsendurchgang auf, der zwischen einer Düsenhalterung und einer Düsenplatte definiert ist, wobei die Abmessungen des Düsendurchgangs zum Steuern einer Abgasströmung zwischen dem Spiralgehäuse und einem Turbinenrad mittels Schaufeln variiert werden können. Die Basiswand steht mit der Düsenhalterung in Kontakt, ohne damit verbunden zu sein. Dieser Kontakt stellt eine fluiddichte Verbindung zwischen der Düsenhalterung und der Basiswand bereit.
  • Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen Turbolader mit der vorstehend beschrieben Turbine. Ein solcher Turbolader weist einen Kompressor und zwischen der Turbine und dem Kompressor ein Lagergehäuse auf. Die Turbine kann mit dem Lagergehäuse mittels eines Klemmmechanismus unter Verwendung eines Verbindungselements und eines Klemmelements verbunden werden. Ferner kann die Abgassteuereinrichtung in dem Turbolader gemäß der vorliegenden Erfindung mittels des Klemmmechanismus zwischen das Lagergehäuse und die Basiswand geklemmt werden, das heißt, die Abgassteuereinrichtung wird festgeklemmt, ohne mit anderen Komponenten des Turboladers verbunden zu sein. Ein solcher Klemmkontakt ist flexibler und hitzeresistenter als eine Schweißverbindung, das heißt, die Abgassteuereinrichtung wird durch Festklemmen gestützt, wobei der flexible Klemmkontakt über einen relativ langen Zeitraum relativ großen Temperaturdifferenzen widerstehen kann.
  • Um die Erfindung detaillierter zu erklären werden hiernach beispielhafte Ausführungsformen derselben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
  • 1 einen Teil eines Turboladers gemäß dem Stand der Technik in Axialschnitt zeigt;
  • 2a schematisch einen Teil eines Turboladers gemäß einer ersten Ausführungsform in Axialschnitt zeigt;
  • 2b schematisch eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in 2a gezeigten Turboladers zeigt;
  • 3 schematisch einen Teil eines Turboladers gemäß einer zweiten Ausführungsform in Axialschnitt zeigt;
  • 4 einen Teil eines Turboladers gemäß einer dritten Ausführungsform in Axialschnitt zeigt;
  • 5 schematisch einen Teil eines Turboladers mit einer Turbine 302 mit einem Doppelwandspiralgehäuse 308 zeigt.
  • In dieser Beschreibung sind identische oder entsprechende Teile mit identischen oder entsprechenden Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt einen Teil einer Turboladerturbine, die aus dem Stand der Technik bekannt ist. Für eine detaillierte Beschreibung der bekannten Turboladerturbine wird auf DE 10 2004 039 477 Bezug genommen.
  • Ein Teil eines Turboladers 1 gemäß einer ersten Ausführungsform ist in 2a und 2b gezeigt, welche einen Teil einer Turboladerturbine 2 und einen Teil eines Lagergehäuses 3 zeigen. Die 3 und 4 zeigen Teile eines Turboladers 101; 201 gemäß einer zweiten und einer dritten Ausführungsform. Die Turbine 2; 102; 202 weist ein Einzelströmungsspiralgehäuse 8, 108; 208 auf.
  • Die Turboladerturbine 2; 102; 202 weist ein (nicht gezeigtes) Turbinenrad, eine Abgassteuereinrichtung 10; 210 und ein Spiralgehäuse 8; 108; 208 auf. Das Spiralgehäuse 8; 108; 208 weist eine Spiralgehäusewand 4; 104; 204 und eine Basisplatte 5; 205 auf. Die Basisplatte 5 (2a, 2b und 3) weist einen ersten Endabschnitt 6 und einen zweiten Endabschnitt 7 auf, wobei sich der zweite Endabschnitt 7 der Basisplatte 5 quer zu der (in 2a, 2b nicht gezeigten) Mittelachse der Turbine erstreckt. Die Mittelachse der Turbine 2 entspricht der in 1 gezeigten gepunkteten Linie 28. Die Mittelachse der Turbine 2 fällt mit der (nicht gezeigten) Mittelachse der Spiralgehäuses 8; 108; 208 zusammen. Das Spiralgehäuse 8; 108; 208 wird bereitgestellt, indem ein erster gebogener Endabschnitt 9; 109; 209 der Spiralgehäusewand 4; 104; 204 mit dem ersten Endabschnitt 6; 206 der Basisplatte 5; 205 verbunden wird, sodass das Spiralgehäuse 8; 108; 208 eine Verbindung 51; 251 zwischen der Spiralgehäusewand 4; 104; 204 und der Basisplatte 5; 205 aufweist. Die Verbindung 51; 251 erstreckt sich vollständig um die Mittelachse der Turbine 2; 102; 202. Die Verbindung 51; 251 wird durch Tungsten-Inertgasschweißen (TIG-Schweißen) und/oder Laserstrahlschweißen (LBW-Schweißen) bereitgestellt. Die sich vollständig um die Mittelachse erstreckende Endlosform der Verbindung 51; 251 kann im Wesentlichen kreisförmig sein. Die Innenfläche 53 der Spiralgehäusewand 4; 104; 204 und die Innenfläche 55 der Basisplatte 5; 205 sind V-förmig 57 in Richtung der Verbindung 51; 251. In dem Spiralgehäuse 8; 108; 208 zwischen der Verbindung 51; 251 und dem zweiten Endabschnitt 7; 207 der Basisplatte 5; 205 weist zumindest ein Abschnitt der Basisplatte 5 eine Krümmung 61; 261 auf. Bei den in 2a, 2b und 3 gezeigten Ausführungsformen geht die Krümmung 61 der Innenfläche 59 in einer kontinuierlichen oder gleichmäßigen Weise in die Verbindung 51 über, sodass die Krümmung 61 auch einen der V-förmigen Wandabschnitte in Richtung der Verbindung 51 bereitstellt, das heißt, die Krümmung 61 bildet die Innenfläche 55 der Basisplatte 5. Die V-förmigen Innenflächen 53, 55 der Spiralgehäusewand 4 und der Basisplatte 5 sind gebogen.
  • Die Basisplatte 5; 205 weist eine erste Außenfläche 62; 262, eine entgegengesetzte zweite Fläche 64; 264, die näher zu der Mittelachse als die erste Fläche 62; 262 positioniert ist, und zwei Seitenflächen 66, 68; 266; 268 auf, die sich zwischen der ersten Fläche 62; 262 und der zweiten Fläche 64; 264 erstrecken, wobei eine der zwei Seitenfläche eine äußere Seitenfläche 68; 268 ist, und ein Abschnitt der anderen Seitenfläche 66; 266 der Basisplatte 5; 205, die sich zwischen der Verbindung 51; 251 und der anderen Seitenfläche 66; 266 erstreckt, ein Teil der Innenfläche des Spiralgehäuses ist. Bei den in 2a, b und 3 gezeigten Ausführungsformen weist der Teil der Innenfläche des Spiralgehäuses ferner die zweite Fläche 64 der Basisplatte 5 auf. Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform liegt die zweite Fläche 264 der Basiswand 205 an einem Turbinenelement an. Das zweite Ende 207 der Basisplatte 205 weist die Krümmung 261 auf, das heißt, das zweite Ende 207 erstreckt sich nicht quer zu der Mittelachse.
  • Die Basisplatte 5; 205 weist eine Kante 72; 272 zwischen der zweiten Fläche 64; 264 und der anderen Seitenfläche 66; 266 der Basiswand auf, wobei sich eine (nicht gezeigte) vertikal erstreckende erste Ebene zwischen der Mittelachse und der Kante 72; 272 erstreckt. Die erste virtuelle Ebene liegt weiter weg von dem Zentrum 95 in dem Spiralgehäuse als eine zweite virtuelle Ebene, die sich zwischen der Verbindung und der Mittelachse erstreckt. Bei den in 2a, b und 4 gezeigten Ausführungsformen, entspricht der horizontale Abstand zwischen der ersten virtuellen Ebene und der zweiten virtuellen Ebene zweimal der Dicke der Basisplatte 5; 205. Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform des Spiralgehäuses 102 ist dieser Abstand länger, wobei der maximale Abstand zweimal kleiner ist als der horizontale Abstand zwischen der zweiten virtuellen Ebene und dem inneren Zentrum 95 des Spiralgehäuses 102. Der Abstand D (3) zwischen der Verbindung 51 und einer Innenfläche 63 des zweiten Endabschnitts 7 der Basisplatte oder der Kante 72 entspricht ungefähr fünfmal der Dicke des zweiten Endabschnitts 7 der Basiswand 5.
  • Die Abgassteuereinrichtung 10; 210 der Turboladerturbine 2; 102; 202 weist eine Düsenhalterung 79 auf. Die Düsenhalterung 79 ist bei dem Turbolader gemäß der vorliegenden Erfindung zwischen die Basisplatte 5; 205 und einen turbinenseitigen Flansch 77 des Lagergehäuses 3 geklemmt. Mittels der Krümmung 61; 261 der Basisplatte 5; 205 kann ein flexibleres Klemmen erreicht werden, sodass die thermischen Belastungen aufgrund der Temperaturdifferenzen bei Benutzung kompensiert werden können. Ein solches flexibles Festklemmen stellt eine zuverlässige fluiddichte Abdichtung zwischen der Basisplatte 5; 205 und der Düsenhalterung 79 bereit. Die Düsenhalterung 79 stützt mittels von Stützstiften 80 eine Düsenplatte 82 (2a). Die Düsenhalterung 79 und die Düsenplatte 82 definieren einen Düsendurchgang 84 zum von dem Spiralgehäuse 8 zu einem (nicht gezeigten) Turbinenrad Leiten von Abgasen. Die Abgasströmung zwischen dem Spiralgehäuse und dem Turbinenrad kann mittels (nicht gezeigter) Schaufeln gesteuert werden, welche die Abmessung des Düsendurchgangs variieren.
  • Das Lagergehäuse 3; 103; 203 des Turboladers 1; 101; 201 nimmt eine (nicht gezeigte) gemeinsame Welle auf, die ein (nicht gezeigtes) Kompressorrad mit dem Turbinenrad verbindet. Die abgasangetriebene Turbine 2; 102; 202 führt die Antriebsenergie für den Kompressor zu. Das Lagergehäuse 3; 103; 203 weist einen kompressorseitigen Flansch 71, einen Mittelabschnitt 73, der integral mit dem Flansch 71 verbunden ist, und einen turbinenseitigen Abschnitt 75 auf, der den turbinenseitigen Flansch 77 aufweist, der integral mit dem Mittelabschnitt 73 verbunden ist. Der zentrale Gehäuseabschnitt 73, der kompressorseitige Flansch 71 und der turbinenseitige Flansch 77 sind einstückig ausgebildet. Die Turbine 2; 102; 202 ist mit dem Flansch 77 mittels eines ringförmigen Klemmelements 81 verbunden. Das Lagergehäuse 3; 103; 203 und die Turbine 2; 102; 202 unterscheiden sich von dem Turbolader gemäß dem Stand der Technik, der beispielsweise in 1 gezeigt ist, dadurch, dass die Verbindung zwischen dem Lagergehäuse 3, 103; 203 und der Turbine 2; 102; 202 anders ist, insbesondere die Gestaltung der Basisplatte 5; 205 und die Gestaltung des Verbindungselements 85; 185. Das Verbindungselement 85; 185; 285 erstreckt sich vollständig um die Mittelachse der Turbine 2; 102; 202. Das Verbindungselement 85; 185; 285 ist vorzugsweise aus demselben Material wie die Basisplatte ausgebildet, das heißt Blech („sheet metal“). Das Verbindungselement 85; 185; 285 kann als oberes Gehäuse identifiziert werden.
  • Die Basisplatte 5; 205, die Spiralgehäusewand 4; 104; 204 und das Verbindungselement 85; 185; 285 sind aus Blech mit einer Dicke ≤ 3 mm ausgebildet, vorzugsweise mit einer Dicke ≤ 2 mm, beispielsweise 1,5 mm. Die Dicke der Basisplatte 5 zwischen dem ersten Ende 6 und dem zweiten Ende 7 ändert sich nicht, wenn Herstellungstoleranzen vernachlässigt werden.
  • Das Verbindungselement 85; 185; 285 weist auf:
    • – einen ersten Endabschnitt 87; 187; 287, der zwischen den Flansch 77 und das Klemmelement 81 zu klemmen ist;
    • – einen Mittelabschnitt 89; 189; 289, und
    • – einen zweiten Endabschnitt 91; 191; 291.
  • Der Mittelabschnitt 89; 189; 289 des Verbindungselements 85; 185; 285 erstreckt sich vorzugsweise parallel zu der Mittelachse der Turbine 2; 102; 202/des Turboladers 1/; 101; 201. Der erste Endabschnitt 87; 187; 287 weist vorzugsweise einen stumpfen Winkel ε (3) in Bezug auf den Mittelabschnitt 89; 189; 289 auf, vorzugsweise ungefähr 135 Grad. Der zweite Endabschnitt 91; 191; 291 erstreckt sich vorzugsweise quer zu dem Mittelabschnitt 89; 189; 289 des Verbindungselements 85; 185; 285. Der Winkel β (3) zwischen dem zweiten Endabschnitt 91; 191; 291 und dem Mittelabschnitt 89; 189; 289 des Verbindungselements 85; 185; 285 kann in einem Bereich von 45 bis 315 Grad liegen, vorzugsweise 80 bis 100 Grad (3) oder 260 bis 280 Grad (2a, b und 4). Das Verbindungselement 85 kann auch einen Zwischenabschnitt 93 zwischen dem Mittelabschnitt 89 und dem zweiten Endabschnitt 91 aufweisen, wie in 2a, b gezeigt. Der Zwischenabschnitt 93 kann einen ersten Winkel η (2b) in Bezug auf den Mittelabschnitt (oder die Horizontale) von beispielsweise 45 Grad und einen zweiten Winkel φ (2b) in Bezug auf den zweiten Endabschnitt 91 (oder die Vertikale) von beispielsweise 45 Grad aufweisen. Diese Winkel können variiert werden, um den Winkel β zwischen dem zweiten Endabschnitt 91; 191 und dem Mittelabschnitt 89; 189 des Verbindungselements 85; 185 zwischen 45 bis 315 Grad bereitzustellen. Der zweite Endabschnitt 91 des Verbindungselements 85, der in 2a, 2b gezeigt ist, erstreckt sich zumindest teilweise parallel zu dem ersten Endabschnitt 6 der Basisplatte und kann damit verbunden sein, beispielsweise durch Schweißen. Der zweite Endabschnitt 191 des in 3 gezeigten Verbindungselements 185 erstreckt zumindest teilweise parallel zu dem ersten Endabschnitt 7 der Basisplatte 5 und kann damit festgeklemmt oder verbunden sein, beispielsweise durch Schweißen. Der zweite Endabschnitt 291 des in 4 gezeigten Verbindungselements 285 erstreckt sich zumindest teilweise parallel zu einem Mittelabschnitt 298 der Basisplatte 205 und ist damit beispielsweise durch Schweißen verbunden. Mittels des Verbindungselements 85; 185; 285 kann eine zuverlässige und relative starke Verbindung zwischen der Turbine 2; 102; 202 und dem Lagergehäuse 3; 103; 203 bereitgestellt werden. Zudem können die Basisplatte 5; 205 und das Klemmelement 81 der Düsenhalterung 79 mittels des Verbindungselements 85; 185; 285 zwischen die zweite Fläche 264 der Basisplatte 205 (4) oder die äußere Seitenfläche 64 der Basisplatte 5 und den turbinenseitigen Flansch 77 des Lagergehäuses 3; 103; 203 geklemmt werden. Mittels der Krümmung 61 der Basisplatte 5; 205 kann eine relativ hohe Kontaktkraft in einer durch einen Pfeil P1 angegebenen Richtung (2a) erzeugt werden, um die Düsenhalterung 79 festzuklemmen. Die Düsenhalterung 79 wird vorteilhafterweise festgeklemmt, um Materialerweiterung und Materialkontraktion aufgrund von Temperaturdifferenzen bei der Verwendung der Turbine 2; 102; 202 zu widerstehen.
  • In der Basisplatte 5 ist der maximale Winkel α zwischen den Enden der Beine der V-förmigen Innenflächen 57 mittels der Krümmung 61 der Basisplatte 5 relativ groß. Der maximale Winkel α (3) ist vorzugsweise kleiner als 180 Grad. Der maximale Winkel α ist größer als 60 Grad, vorzugsweise größer als 90 Grad. Ferner wird der Winkel α aufgrund der Form des Spiralgehäuses 8 um die Mittelachse der Turbine variieren.
  • Wie in 2a, 2b 3 und 4 gezeigt, erstrecken sich die verbunden Endabschnitte 6, 9; 10; 209 der Spiralgehäusewand 4; 104; 204 und der Basiswand 5; 205 parallel zueinander und erstrecken sich quer zu der Mittelachse der Turbine. Dies stellt eine zuverlässige fluiddichte Abdichtung und eine starke Verbindung zwischen der Basisplatte 5; 205 und der Spiralgehäusewand 4; 104; 204 bereit. Vorzugsweise entspricht die (vertikale) Länge der verbundenen Endabschnitt 6; 9; 109; 209 mehr als zweimal der Dicke der Basisplatte 5; 205, vorzugsweise mehr als zweieinhalb Mal der Dicke der Basisplatte 5; 205.
  • In Abhängigkeit der gewünschten Strömungseigenschaften in dem Spiralgehäuse 8, ist es möglich, ein Spiralgehäuse 8 so zu gestalten, dass eine Innenfläche 55 der Basisplattenwand 5 weniger kontinuierlich oder weniger gleichmäßig ist im Vergleich mit der Krümmung 61 der in 2a, 2b und 3 gezeigten Ausführungsform. Die in 4 gezeigte Basisplatte 205 ist beispielsweise in Richtung der Verbindung 251 flach.
  • Die Basisplatte 205 weist einen gekrümmten zweiten Endabschnitt 207 auf, der die Krümmung 261 der Innenfläche der Basisplatte 205 bereitstellt.
  • Ferner ist es auch möglich, dass die Krümmung der Innenfläche der Basiswand mehr als einen Krümmungsradius aufweist.
  • Bei einer weiteren (nicht gezeigten) Ausführungsform der Basiswand ist es nicht eine Basisplatte, sondern eine Basiswand mit einer variierenden Dicke, welche die Krümmung der Innenfläche bereitstellt. Bei einer solchen Ausführungsform kann beispielsweise eine Seite der Basiswand, die dem Spiralgehäuse entgegengesetzt ist, flach oder im Wesentlichen flach ausgebildet sein, wohingegen die dem Inneren des Spiralgehäuses zugewandte Seite eine Krümmung aufweist. Zwischen dem zweiten und dem ersten Ende variiert die Dicke der Basiswand zumindest teilweise, um eine Krümmung an der Innenfläche der Basiswand bereitzustellen. Eine flache oder teilweise flache Außenseite der Basiswand kann verwendet werden, um die Turbine an bzw. mit dem Lagergehäuse zu befestigen und/oder zu verbinden.
  • Turboladeraufbau mit einem Lagergehäuse und einer Turbine, wobei das Lagergehäuse und die Turbine mittels eines Verbindungselements 85; 185; 285 verbunden sind, wobei das Verbindungselement 85; 185; 285 vorzugsweise aus Blech ausgebildet ist, wobei ein Endabschnitt des Verbindungselements, der mit einer Basisplatte 5, 205 eines Spiralgehäuses in Kontakt steht, einen Winkel β von 45 bis 315 Grad in Bezug auf einen Mittel- oder Zentralabschnitt des Verbindungselements aufweist. Bei einem solchen Turboladeraufbau ist es möglich, dass die Basisplatte keine Krümmung aufweist. Ferner ist es möglich, dass der Endabschnitt mit der Basisplatte beispielsweise durch Schweißen verbunden ist. Zudem kann die der Basisplatte entgegengesetzte Seite des Verbindungselements mit einer Düsenhalterung einer Abgassteuereinrichtung zum Steuern der Abgasströmung zu der Turbine in Kontakt stehen. Mittels eines Klemmelements, wie vorstehend mit Bezugszeichen 81 angegeben, ist es möglich, die Düsenhalterung während dem Montieren bzw. Zusammenbauen eines Turboladers zwischen dem Lagergehäuse und der Basisplatte festzuklemmen.

Claims (26)

  1. Spiralturbinengehäuse mit einer Spiralgehäusewand und einer Basiswand, wobei die Basiswand und die Spiralgehäusewand eine Verbindung aufweisen, die sich vollständig um eine Mittelachse erstreckt, wobei ein Abschnitt der Basiswand ein Teil einer Innenfläche des Spiralgehäuses ist, wobei der Abschnitt der Basiswand eine Krümmung aufweist.
  2. Spiralgehäuse nach Anspruch 1, bei dem die Basiswand eine Platte mit einer konstanten Dicke ist, beispielsweise einer Dicke von ungefähr 1,5 mm, wobei die Krümmung durch Biegen der Platte vorgesehen ist.
  3. Spiralgehäuse nach Anspruch 1, bei dem die Krümmung durch Variieren der Dicke der Basiswand vorgesehen ist.
  4. Spiralgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Basiswand und/oder die Spiralgehäusewand aus Blech ausgebildet sind.
  5. Spiralgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein Innenflächenabschnitt der Basiswand und ein Innenflächenabschnitt der Spiralgehäusewand in dem Spiralgehäuse in Richtung der Verbindung V-förmig ausgebildet sind, wobei die Krümmung vorzugsweise die Form des Innenflächenteils der Basiswand bereitstellt.
  6. Spiralgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Krümmung einen variablen Krümmungsradius um die Mittelachse aufweist.
  7. Spiralgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem sich die Basiswand vollständig um eine Mittelachse erstreckt, wobei die Basiswand eine erste Fläche, eine entgegengesetzte zweite Fläche, die näher zu der Mittelachse als die erste Fläche angeordnet ist, und zwei sich zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche erstreckende Seitenflächen aufweist, wobei eine der zwei Seitenflächen eine äußere Seitenfläche ist, und ein Abschnitt der anderen Seitenfläche der Basiswand, der sich zwischen der Verbindung und der zweiten Fläche erstreckt, ein Teil der Innenfläche des Spiralgehäuses ist.
  8. Spiralgehäuse nach Anspruch 7, bei dem der Teil der Innenfläche des Spiralgehäuses ferner die zweite Fläche der Basiswand aufweist.
  9. Spiralgehäuse nach Anspruch 7, bei dem die zweite Fläche der Basiswand an einem Turbinenelement anliegt.
  10. Spiralgehäuse nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die äußere Fläche der Basiswand flach oder im Wesentlichen flach ausgebildet ist.
  11. Spiralgehäuse nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem die Basiswand eine Kante zwischen der zweiten Fläche und dem Abschnitt der anderen Seitenfläche und dem Abschnitt der anderen Seitenfläche der Basiswand aufweist, wobei sich eine erste virtuelle Ebene zwischen der Mittelachse und der Kante erstreckt, wobei die erste virtuelle Ebene weiter weg liegt von dem Zentrum des Spiralgehäuse in dem Spiralgehäuse als eine zweite virtuelle Ebene zwischen der Verbindung und der Mittelachse, wobei der horizontale Abstand zwischen der ersten virtuellen Ebene und der zweiten virtuellen Ebene vorzugsweise zweimal kleiner ist als der horizontale Abstand zwischen der zweiten virtuellen Ebene und dem Zentrum des Spiralgehäuses.
  12. Spiralgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Verbindung sich parallel erstreckende, verbundene Abschnitte der Spiralgehäusewand und der Basiswand aufweist.
  13. Spiralgehäuse nach Anspruch 12, bei dem sich die verbundenen Abschnitte der Spiralgehäusewand und der Basiswand quer zu der Mittelachse erstrecken.
  14. Spiralgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem das Spiralgehäuse ein Einzelströmungsspiralgehäuse ist.
  15. Turboladerturbinenaufbau mit einem Spiralgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
  16. Turboladerturbinenaufbau nach Anspruch 15, wobei der Turboladerturbinenaufbau eine Abgassteuereinrichtung zum Steuern einer Abgasströmung zwischen dem Spiralgehäuse und einem Turbinenrad aufweist.
  17. Turboladerturbinenaufbau gemäß Anspruch 16, bei dem die Abgassteuereinrichtung einen Düsendurchgang aufweist, der zwischen einer Düsenhalterung und einer Düsenplatte definiert ist, wobei die Abmessungen des Düsendurchgangs mittels Schaufeln variiert werden können zum Steuern einer Abgasströmung zwischen dem Spiralgehäuse und einem Turbinenrad.
  18. Turboladerturbinenaufbau nach Anspruch 16 oder 17, bei dem der Abschnitt der Basiswand mit der Düsenhalterung in Kontakt steht, ohne damit verbunden zu sein.
  19. Turbolader mit einem Turboladerturbinenaufbau nach einem der Ansprüche 15 bis 18.
  20. Turbolader nach Anspruch 19, wobei der Turbolader ein Lagergehäuse aufweist, wobei das Lagergehäuse mit der Turboladerturbine mittels eines Klemmmechanismus verbunden ist.
  21. Turbolader nach Anspruch 20, der einen Turboladerturbinenaufbau nach Anspruch 16 aufweist, wobei die Abgassteuereinrichtung mittels des Klemmmechanismus zwischen die Basiswand und das Lagergehäuse geklemmt ist.
  22. Turbolader nach Anspruch 20 oder 21, bei dem der Klemmmechanismus aufweist: – ein Verbindungselement, wobei sich das Verbindungselement vorzugsweise vollständig um die Mittelachse erstreckt, – ein Klemmelement zum Festklemmen des Verbindungselements an dem Lagergehäuse, wobei sich das Klemmelement vorzugsweise vollständig um die Mittelachse erstreckt.
  23. Turbolader nach Anspruch 22, bei dem das Verbindungselement aufweist: – einen ersten Endabschnitt, der mittels des Klemmelements an das Lagergehäuse zu klemmen ist; – einen Mittelabschnitt, und – einen zweiten Endabschnitt, der mit der Basiswand verbunden oder an die Basiswand geklemmt ist.
  24. Turbolader nach Anspruch 22 oder 23, bei dem das Verbindungselement aus Blech ausgebildet ist und/oder das Klemmelement aus Blech ausgebildet ist.
  25. Verwendung eines Turboladers nach einem der Ansprüche 19 bis 24.
  26. Verfahren zum Herstellen des Spiralturbinengehäuses nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Verbindung durch Tungsten-Inertgas-Schweißen (TIG-Schweißen) und/oder Laserstrahlschweißen (LBW-Schweißen) bereitgestellt wird.
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