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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Turbine und einen Turbolader. Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Prioritätsvorteil auf der Grundlage der japanischen Patentanmeldung Nr.
2020-118279 , die am 9. Juli 2020 eingereicht wurde, deren Inhalt hierin einbezogen ist.
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Stand der Technik
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Als eine Turbine, die in einem Turbolader oder Ähnlichem enthalten ist, ist eine Doppelschneckenturbine bekannt, die zwei Turbinenschneckenströmungspfade aufweist, die bezüglich eines Turbinenschaufelrads radial auswärts gewunden sind und bei einem Außenumfangsabschnitt einer Gehäuseeinheit, in welcher das Turbinenschaufelrad aufgenommen ist, an Positionen verbunden sind, die in einer Umfangsrichtung unterschiedlich voneinander sind (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
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Zitierungsliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1:
JP 2016-132996 A -
Zusammenfassung
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Technisches Problem
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Bei einer Doppelschneckenturbine stehen zwei Turbinenschneckenströmungspfade über eine Gehäuseeinheit miteinander in Verbindung, in welcher ein Turbinenschaufelrad aufgenommen ist. Daher wird eine Strömung erzeugt, bei welcher Abgas von einem der Turbinenschneckenströmungspfade durch die Gehäuseeinheit zu dem anderen Turbinenschneckenströmungspfad entweicht. Die Leckageströmung von Abgas zwischen den zwei Turbinenschneckenströmungspfaden verursacht eine Verschlechterung der Leistung der Turbine und der Leistung einer Kraftmaschine, die mit dem Turbolader verbunden ist.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist, eine Turbine und einen Turbolader vorzusehen, die in der Lage sind, eine Leckageströmung von Abgas zwischen zwei Turbinenschneckenströmungspfaden zu unterdrücken.
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Lösung des Problems
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Um den obigen Nachteil zu lösen, weist eine Turbine gemäß der vorliegenden Offenbarung Folgendes auf: ein Turbinenschaufelrad, das in einer Gehäuseeinheit aufgenommen ist; zwei Turbinenschneckenströmungspfade, die bezüglich des Turbinenschaufelrads radial auswärts gewunden sind und bei einem Außenumfangsabschnitt der Gehäuseeinheit an Positionen verbunden sind, die in einer Umfangsrichtung unterschiedlich voneinander sind; und zwei Schneckenauslässe, die jeweils einen der zwei Turbinenschneckenströmungspfade mit der Gehäuseeinheit in Verbindung bringen, wobei die zwei Schneckenauslässe entlang der Umfangsrichtung ausgebildet sind, mindestens einer der zwei Schneckenauslässe eine Höhenverteilung hat, in welcher eine Höhe in einer Axialrichtung an mindestens einem von einem stromaufwärtigen Ende und einem stromabwärtigen Ende geringer ist als eine umgebende Höhe.
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Bei der Höhenverteilung kann eine Höhe in der Axialrichtung mindestens an dem stromabwärtigen Ende geringer sein als die umgebende Höhe.
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Bei der Höhenverteilung kann eine Höhe in der Axialrichtung sowohl an dem stromaufwärtigen Ende als auch dem stromabwärtigen Ende geringer sein als die umgebende Höhe.
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Bei der Höhenverteilung kann eine Höhe in der Axialrichtung an dem stromabwärtigen Ende geringer sein als eine Höhe in der Axialrichtung an dem stromaufwärtigen Ende.
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Um den obigen Nachteil zu lösen, weist ein Turbolader der vorliegenden Offenbarung die oben beschriebene Turbine auf.
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Wirkungen der Offenbarung
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, eine Leckageströmung von Abgas zwischen zwei Turbinenschneckenströmungspfaden zu unterdrücken.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Turbolader gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
- 2 ist eine Schnittansicht, die in 1 entlang einer Linie A-A genommen ist.
- 3 ist ein Graph, der ein Beispiel der Höhenverteilung eines Schneckenauslasses gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird unten beschrieben, indem auf die begleitenden Zeichnungen bezuggenommen wird. Abmessungen, Materialien, andere spezifische numerische Werte und Ähnliches, die in Ausführungsformen dargestellt sind, sind lediglich Beispiele zum Erleichtern des Verständnisses und sofern nicht anderweitig spezifiziert ist, ist die vorliegende Offenbarung dadurch nicht beschränkt. Es ist anzumerken, dass in der vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen Komponenten, die im Wesentlichen die gleiche Funktion und Struktur haben, durch das gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind und redundante Erläuterungen weggelassen sind. Eine Darstellung von Komponenten, die nicht direkt die vorliegende Offenbarung betreffen, ist weggelassen.
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1 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Turbolader TC gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschreibt. Nachfolgend wird eine Beschreibung anhand der Prämisse gegeben, dass eine Richtung eines Pfeils L, der in 1 dargestellt ist, die linke Seite des Turboladers TC ist. Eine Beschreibung wird anhand der Prämisse gegeben, dass eine Richtung eines Pfeils R, der in 1 dargestellt ist, die rechte Seite des Turboladers TC ist. Wie in 1 dargestellt ist, weist der Turbolader TC einen Turboladerhauptkörper 1 auf. Der Turboladerhauptkörper 1 weist ein Lagergehäuse 3, ein Turbinengehäuse 5 und ein Verdichtergehäuse 7 auf. Das Turbinengehäuse 5 ist durch eine Befestigungsschraube 9 mit der linken Seite des Lagergehäuses 3 verbunden. Das Verdichtergehäuse 7 ist durch eine Befestigungsschraube 11 mit der rechten Seite des Lagergehäuses 3 verbunden. Der Turbolader TC weist eine Turbine T und einen Zentrifugalverdichter C auf. Die Turbine T weist das Lagergehäuse 3 und das Turbinengehäuse 5 auf. Die Turbine T ist eine sogenannte Doppelschneckenturbine. Der Zentrifugalverdichter C weist das Lagergehäuse 3 und das Verdichtergehäuse 7 auf.
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Ein Lagerloch 3a ist in dem Lagergehäuse 3 ausgebildet. Das Lagerloch 3a durchdringt den Turbolader TC in der Links-/Rechtsrichtung. In dem Lagerloch 3a ist ein halbschwimmendes Lager 13 angeordnet. Das halbschwimmende Lager 13 stützt eine Welle 15 schwenkbar auf eine frei drehbare Weise ab. An dem linken Ende der Welle 15 ist ein Turbinenschaufelrad 17 vorgesehen. Das Turbinenschaufelrad 17 ist in dem Turbinengehäuse 5 auf eine frei drehbare Weise aufgenommen. An dem rechten Ende der Welle 15 ist ein Verdichterlaufrad 19 vorgesehen. Das Verdichterlaufrad 19 ist in dem Verdichtergehäuse 7 auf eine frei drehbare Weise aufgenommen. Die Axialrichtung der Welle 15 ist die Axialrichtung des Turbolader TC (d. h., die Links-/Rechtsrichtung). Nachfolgend wird auf die Axialrichtung, die Radialrichtung und die Umfangsrichtung des Turboladers TC vereinfacht entsprechend als die Axialrichtung, die Radialrichtung und die Umfangsrichtung bezuggenommen.
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Ein Ansauganschluss 21 ist in dem Verdichtergehäuse 7 ausgebildet. Der Ansauganschluss 21 ist zu der rechten Seite des Turbolader TC offen. Der Ansauganschluss 21 ist mit einem Luftreiniger (nicht dargestellt) verbunden. Zugewandte Flächen des Lagergehäuses 3 und des Verdichtergehäuses 7 bilden einen Diffusorströmungspfad 23 aus. Der Diffusorströmungspfad 23 beaufschlagt die Luft mit Druck. Der Diffusorströmungspfad 23 ist in einer Kreisringform ausgebildet. Der Diffusorströmungspfad 23 steht über das Verdichterlaufrad 19 auf einer inneren Seite in der Radialrichtung mit dem Ansauganschluss 21 in Verbindung.
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Darüber hinaus ist ein Verdichterschneckenströmungspfad 25 in dem Verdichtergehäuse 7 ausgebildet. Der Verdichterschneckenströmungspfad 25 ist in einer Kreisringform ausgebildet. Der Verdichterschneckenströmungspfad 25 ist bezüglich des Diffusorströmungspfads 23 beispielsweise auf einer äußeren Seite in der Radialrichtung positioniert. Der Verdichterschneckenströmungspfad 25 steht mit einem Ansauganschluss einer Kraftmaschine (nicht dargestellt) und dem Diffusorströmungspfad 23 in Verbindung. Beim Drehen des Verdichterlaufrads 19 wird die Luft aus dem Ansauganschluss 21 in das Verdichtergehäuse 7 gesaugt. Die angesaugte Luft wird bei dem Vorgang des Strömens zwischen den Schaufeln des Verdichterlaufrads 19 mit Druck beaufschlagt und beschleunigt. Die mit Druck beaufschlagte und beschleunigte Luft wird durch den Diffusorströmungspfad 23 und den Verdichterschneckenströmungspfad 25 weiter mit Druck beaufschlagt. Die mit Druck beaufschlagte Luft wird zu dem Ansauganschluss der Kraftmaschine geführt.
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In dem Turbinengehäuse 5 sind ein Abgabeströmungspfad 27, eine Gehäuseeinheit 29 und ein Abgasströmungspfad 31 ausgebildet. Der Abgabeströmungspfad 27 ist zu der linken Seite des Turbolader TC offen. Der Abgabeströmungspfad 27 ist mit einer Abgasreinigungsvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden. Der Abgabeströmungspfad 27 steht mit der Gehäuseeinheit 29 in Verbindung. Der Abgabeströmungspfad 27 ist in der Axialrichtung durchgängig mit der Gehäuseeinheit 29. Die Gehäuseeinheit 29 nimmt das Turbinenschaufelrad 17 auf. Der Abgasströmungspfad 31 ist auf einer äußeren Seite in der Radialrichtung der Gehäuseeinheit 29 ausgebildet. Der Abgasströmungspfad 31 steht mit einem Abgaskrümmer der Kraftmaschine (nicht dargestellt) in Verbindung. Das Abgas, das aus dem Abgaskrümmer der Kraftmaschine (nicht dargestellt) abgegeben wird, wird über den Abgasströmungspfad 31 und die Gehäuseeinheit 29 zu dem Abgabeströmungspfad 27 geführt. Das Abgas, das zu dem Abgabeströmungspfad 27 geführt wird, dreht das Turbinenschaufelrad 17 bei dem Vorgang des dort Hindurchströmens.
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Die Umdrehungskraft des Turbinenschaufelrads 17 wird über die Welle 15 zu dem Verdichterlaufrad 19 übertragen. Beim Drehen des Verdichterlaufrads 19 wird die Luft mit Druck beaufschlagt, wie oben beschrieben ist. Auf diese Weise wird die Luft zu dem Ansauganschluss der Kraftmaschine geführt.
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2 ist eine Schnittansicht, die in 1 entlang einer Linie A-A genommen ist. In 2 ist für das Turbinenschaufelrad 17 nur der Außenumfang als ein Kreis dargestellt. Wie in 2 dargestellt ist, weist der Abgasströmungspfad 31 einen Abgaseinleitungsanschluss 33, einen Abgaseinleitungspfad 35, einen Turbinenschneckenströmungspfad 37 und einen Schneckenauslass 39 auf.
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Der Abgaseinleitungsanschluss 33 ist zu der Außenseite des Turbinengehäuses 5 offen. Abgas, das aus dem Abgaskrümmer der Kraftmaschine (nicht dargestellt) abgegeben wird, wird zu dem Abgaseinleitungsanschluss 33 eingeleitet.
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Der Abgaseinleitungspfad 35 verbindet den Abgaseinleitungsanschluss 33 und den Turbinenschneckenströmungspfad 37. Der Abgaseinleitungspfad 35 ist beispielsweise in einer Linearform ausgebildet. Der Abgaseinleitungspfad 35 führt das Abgas, das aus dem Abgaseinleitungsanschluss 33 eingeleitet wird, zu dem Turbinenschneckenströmungspfad 37.
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Der Turbinenschneckenströmungspfad 37 steht mit der Gehäuseeinheit 29 über den Schneckenauslass 39 in Verbindung. Der Turbinenschneckenströmungspfad 37 führt das Abgas, das aus dem Abgaseinleitungspfad 35 eingeleitet wird, über den Schneckenauslass 39 zu der Gehäuseeinheit 29.
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In dem Turbinengehäuse 5 ist eine Teilungsplatte (Trennwand) 41 ausgebildet. Die Teilungsplatte 41 ist in dem Abgasströmungspfad 31 (insbesondere in dem Abgaseinleitungsanschluss 33, dem Abgaseinleitungspfad 35 und dem Turbinenschneckenströmungspfad 37) angeordnet. Die Teilungsplatte 41 teilt den Abgasströmungspfad 31 in der Umfangsrichtung des Turbinenschaufelrads 17. Die Teilungsplatte 41 ist an der inneren Stirnfläche des Abgaseinleitungsanschlusses 33, des Abgaseinleitungspfads 35 und des Turbinenschneckenströmungspfads 37 in der Axialrichtung verbunden. Die Teilungsplatte 41 erstreckt sich entlang des Abgasströmungspfads 31. Das heißt, die Teilungsplatte 41 erstreckt sich entlang der Strömungsrichtung des Abgases. Nachfolgend wird auf die stromaufwärtige Seite in der Strömungsrichtung des Abgases vereinfacht als die stromaufwärtige Seite bezuggenommen und auf die stromabwärtige Seite in der Strömungsrichtung des Abgases wird vereinfacht als die stromabwärtige Seite bezuggenommen.
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Der Abgaseinleitungsanschluss 33 ist durch die Teilungsplatte 41 in einen Abgaseinleitungsanschluss 33a und einen Abgaseinleitungsanschluss 33b aufgeteilt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Abgaseinleitungsanschluss 33a bezüglich des Abgaseinleitungsanschlusses 33b radial einwärts positioniert.
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Der Abgaseinleitungspfad 35 ist durch die Teilungsplatte 41 in einen Abgaseinleitungspfad 35a und einen Abgaseinleitungspfad 35b aufgeteilt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Abgaseinleitungspfad 35a bezüglich des Abgaseinleitungspfads 35b radial einwärts positioniert. Der Abgaseinleitungspfad 35a steht mit dem Abgaseinleitungsanschluss 33a in Verbindung. Der Abgaseinleitungspfad 35b steht mit dem Abgaseinleitungsanschluss 33b in Verbindung.
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Der Turbinenschneckenströmungspfad 37 ist durch die Teilungsplatte 41 in einen Turbinenschneckenströmungspfad 37a und einen Turbinenschneckenströmungspfad 37b aufgeteilt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Turbinenschneckenströmungspfad 37a bezüglich des Turbinenschneckenströmungspfads 37b radial einwärts positioniert. Der Turbinenschneckenströmungspfad 37a steht mit dem Abgaseinleitungspfad 35a in Verbindung. Der Turbinenschneckenströmungspfad 37b steht mit dem Abgaseinleitungspfad 35b in Verbindung. Die zwei Turbinenschneckenströmungspfade 37a und 37b sind bezüglich des Turbinenschaufelrads 17 radial auswärts gewunden. Die zwei Turbinenschneckenströmungspfade 37a und 37b sind so gewunden, dass sie sich beim Erstrecken in der Drehrichtung RD des Turbinenschaufelrads 17 dem Turbinenschaufelrad 17 nähern. Die radiale Breite eines jeden Turbinenschneckenströmungspfads 37 nimmt beim Erstrecken von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite ab.
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Die zwei Turbinenschneckenströmungspfade 37a und 37b sind mit dem Außenumfangsabschnitt der Gehäuseeinheit 29 an Positionen verbunden, die in der Umfangsrichtung unterschiedlich voneinander sind. Der Turbinenschneckenströmungspfad 37a steht mit der Gehäuseeinheit 29 über einen Schneckenauslass 39a in Verbindung. Der Turbinenschneckenströmungspfad 37b steht mit der Gehäuseeinheit 29 über einen Schneckenauslass 39b in Verbindung. Auf diese Weise bringen die zwei Schneckenauslässe 39a und 39b die zwei Turbinenschneckenströmungspfade 37a und 37b entsprechend mit der Gehäuseeinheit 29 in Verbindung.
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Die zwei Schneckenauslässe 39a und 39b sind entlang der Umfangsrichtung ausgebildet. Insbesondere steht der Schneckenauslass 39a mit der Gehäuseeinheit 29 über den halben Umfang (insbesondere den linken halben Umfang in 2) der Gehäuseeinheit 29 in Verbindung. Der Schneckenauslass 39b steht mit der Gehäuseeinheit 29 über den anderen halben Umfang (insbesondere den rechten halben Umfang in 2) der Gehäuseeinheit 29 in Verbindung. Die zwei Schneckenauslässe 39a und 39b sind einander in der Radialrichtung über das Turbinenschaufelrad 17 zugewandt.
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Eine erste Zunge 43a und eine zweite Zunge 43b sind in dem Turbinengehäuse 5 ausgebildet. Es ist anzumerken, dass nachfolgend auf die erste Zunge 43a und die zweite Zunge 43b in einem Fall, in dem sie nicht insbesondere unterschieden werden, vereinfacht als die Zungen 43 bezuggenommen wird. Die Zungen 43 teilen in den Turbinenschneckenströmungspfad 37a und den Turbinenschneckenströmungspfad 37b. Die Zungen 43 teilen zudem in den Schneckenauslass 39a und den Schneckenauslass 39b.
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Die erste Zunge 43a ist an dem stromabwärtigen Ende der Teilungsplatte 41 ausgebildet. Die erste Zunge 43a teilt in ein stromabwärtiges Ende E2a des Schneckenauslasses 39a und ein stromaufwärtiges Ende E1b des Schneckenauslasses 39b. Das stromaufwärtige Ende E1b des Schneckenauslasses 39b ist bezüglich der ersten Zunge 43a auf einer Seite der Drehrichtung RD positioniert. Das stromabwärtige Ende E2a des Schneckenauslasses 39a ist bezüglich der ersten Zunge 43a auf der entgegengesetzten Seite der Drehrichtung RD positioniert.
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Die zweite Zunge 43b ist an einer Position angeordnet, die dem stromabwärtigen Ende des Turbinenschneckenströmungspfads 37b zugewandt ist. Die zweite Zunge 43b teilt in ein stromabwärtiges Ende E2b des Schneckenauslasses 39b und ein stromaufwärtiges Ende E1a des Schneckenauslasses 39a. Das stromaufwärtige Ende E1a des Schneckenauslasses 39a ist bezüglich der zweiten Zunge 43b auf der Seite der Drehrichtung RD positioniert. Das stromabwärtige Ende E2b des Schneckenauslasses 39b ist bezüglich der zweiten Zunge 43b auf der entgegengesetzten Seite der Drehrichtung RD positioniert.
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Die Umfangsposition der ersten Zunge 43a ist bezüglich der Umfangsposition der zweiten Zunge 43b um 180° versetzt. Das heißt, die erste Zunge 43a und die zweite Zunge 43b sind einander in der Radialrichtung über das Turbinenschaufelrad 17 zugewandt. Die Umfangsposition der ersten Zunge 43a kann bezüglich der Umfangsposition der zweiten Zunge 43b jedoch um einen Winkel versetzt sein, der unterschiedlich von 180° ist.
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In diesem Fall weist der Abgaskrümmer der Kraftmaschine (nicht dargestellt) zwei oder mehr, eine Vielzahl von, aufgeteilte Pfade auf. Manche der Vielzahl von aufgeteilten Pfaden sind mit dem Abgaseinleitungsanschluss 33a verbunden. Die anderen aufgeteilten Pfade sind mit dem Abgaseinleitungsanschluss 33b verbunden. Abgas, das aus der Kraftmaschine (nicht dargestellt) abgegeben wird, strömt durch die aufgeteilten Pfade und wird in den Abgaseinleitungsanschluss 33a oder den Abgaseinleitungsanschluss 33b eingeleitet. Zur Zeit, wenn das Abgas in einen des Abgaseinleitungsanschlusses 33 eingeleitet wird, wird im Wesentlichen kein Abgas in den anderen Abgaseinleitungsanschluss 33 eingeleitet. Das Einleiten von Abgas in den Abgaseinleitungsanschluss 33a und das Einleiten von Abgas in den Abgaseinleitungsanschluss 33b wird abwechselnd wiederholt.
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Das Abgas, das in den Abgaseinleitungsanschluss 33a eingeleitet wird, strömt aus dem Schneckenauslass 39a durch den Abgaseinleitungspfad 35a und den Turbinenschneckenströmungspfad 37a zu der Gehäuseeinheit 29. Das Abgas, das in den Abgaseinleitungsanschluss 33b eingeleitet wird, strömt aus dem Schneckenauslass 39b durch den Abgaseinleitungspfad 35b und den Turbinenschneckenströmungspfad 37b zu der Gehäuseeinheit 29. Zur Zeit, wenn das Abgas zu einem von den Turbinenschneckenströmungspfaden 37 strömt, strömt im Wesentlichen kein Abgas zu dem anderen Turbinenschneckenströmungspfad 37. Daher wird zwischen dem Turbinenschneckenströmungspfad 37a und dem Turbinenschneckenströmungspfad 37b eine Druckdifferenz erzeugt und eine Leckageströmung des Abgases wird zwischen den zwei Turbinenschneckenströmungspfaden 37 erzeugt. In der obigen Leckageströmung entweicht das Abgas von einem der Turbinenschneckenströmungspfade 37 durch die Nähe der Zungen 43 zu dem anderen Turbinenschneckenströmungspfad 37.
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Bei der Turbine T der vorliegenden Ausführungsform wird die Leckageströmung von Abgas zwischen den zwei Turbinenschneckenströmungspfaden 37 unterdrückt, indem die Verteilung der Höhe H in der Axialrichtung (siehe 1) der Schneckenauslässe 39 in der Umfangsrichtung gestaltet wird. Nachfolgend wird auf die Höhe H eines Schneckenauslasses 39 in der Axialrichtung auch als eine Auslasshöhe H bezuggenommen.
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Wie oben beschrieben ist, sind die Schneckenauslässe 39 entlang der Umfangsrichtung ausgebildet. Hier ist die Umfangsposition eines Schneckenauslasses 39 ausgedrückt, indem ein Versatzwinkel θ bezüglich des stromaufwärtigen Endes des Schneckenauslasses 39 verwendet wird. Wie in 2 dargestellt ist, ist in einem Fall, in dem θ = 0° an dem stromaufwärtigen Ende E1a des Schneckenauslasses 39a ist, θ = 180° an dem stromabwärtigen Ende E2a des Schneckenauslasses 39a. Unter der Annahme, dass θ = 0° an dem stromaufwärtigen Ende E1b des Schneckenauslasses 39b ist, ist θ = 180° an dem stromabwärtigen Ende E2b des Schneckenauslasses 39b.
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3 ist ein Graph, der ein Beispiel der Höhenverteilungen der Schneckenauslässe 39 darstellt. In 3 sind vier Verteilungen von Höhenverteilungen HD1, HD2, HD3 und HD4 als Beispiele der Höhenverteilung der Schneckenauslässe 39 dargestellt.
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Die Höhenverteilung kann zwischen dem Schneckenauslass 39a und dem Schneckenauslass 39b gleich sein. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt und die Höhenverteilung kann unterschiedlich zwischen dem Schneckenauslass 39a und dem Schneckenauslass 39b sein. Beispielsweise gibt es in einem Fall, in dem ein jeder der Schneckenauslässe 39 eine beliebige der Höhenverteilungen HD1, HD2, HD3 oder HD4 hat, sechzehn Kombinationen als Kombinationen der Höhenverteilungen des Schneckenauslass 39a und des Schneckenauslasses 39b. Es ist anzumerken, dass die Höhenverteilungen HD1, HD2, HD3 und HD4 lediglich Beispiele der Höhenverteilungen der Schneckenauslässe 39 sind. Ein jeder der Schneckenauslässe 39 kann eine Höhenverteilung haben, die anders als die Höhenverteilungen HD1, HD2, HD3 und HD4 ist.
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Bei der Höhenverteilung HD1 hat die Auslasshöhe H den maximalen Wert Hmax an einer Umfangsposition von θ = 180° (d. h., an den stromabwärtigen Enden E2a und E2b). Die Auslasshöhe H nimmt beim Abnehmen von θ von 180° zu 0° ab. Die Auslasshöhe H ist die minimale Höhe H1 an einer Umfangsposition von θ = 0° (d. h., an den stromaufwärtigen Enden E1a und E1b). Das heißt, bei der Höhenverteilung HD1 ist die Auslasshöhe H an den stromaufwärtigen Enden E1a und E1b geringer als jene der Umgebung.
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Bei der Höhenverteilung HD2 hat die Auslasshöhe H den maximalen Wert Hmax an der Umfangsposition von θ = 0° (d. h., den stromaufwärtigen Enden E1a und E1b). Die Auslasshöhe H nimmt beim Zunehmen von θ von 0° zu 180° ab. Die Auslasshöhe H ist die minimale Höhe H1 an der Umfangsposition von θ = 180° (d. h., an den stromabwärtigen Enden E2a und E2b). Das heißt, bei der Höhenverteilung HD2 ist die Auslasshöhe H an den stromabwärtigen Enden E2a und E2b geringer als jene der Umgebung.
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Bei der Höhenverteilung HD3 hat die Auslasshöhe H den maximalen Wert Hmax an einer Umfangsposition, wo θ ein Winkel zwischen 0° und 180° (d. h., auf der zentralen Seite in der Umfangsrichtung) ist. Die Auslasshöhe H nimmt von der zentralen Seite in der Umfangsrichtung zu der Umfangsposition von θ = 0° (d. h., an den stromaufwärtigen Enden E1a und E1b) ab. Die Auslasshöhe H nimmt von der zentralen Seite in der Umfangsrichtung zu der Umfangsposition von θ = 180° (d. h., an den stromabwärtigen Enden E2a und E2b) ab. Die Auslasshöhe H ist die minimale Höhe H1 sowohl an der Umfangsposition von θ = 0° (d. h., an den stromaufwärtigen Enden E1a und E1b) und der Umfangsposition von θ = 180° (d. h., an den stromabwärtigen Enden E2a und E2b). Das heißt, bei der Höhenverteilung HD3 ist die Auslasshöhe H sowohl an einem Satz der stromaufwärtigen Enden E1a und E1b als auch einem Satz der stromabwärtigen Enden E2a und E2b geringer als jene der Umgebung.
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Bei der Höhenverteilung HD4 ist ähnlich zu der Höhenverteilung HD3 die Auslasshöhe H sowohl an der Umfangsposition von θ = 0° (d. h., an den stromaufwärtigen Enden E1a und E1b) als auch der Umfangsposition von θ = 180° (d. h., an den stromabwärtigen Enden E2a und E2b) geringer als jene der Umgebung. Hier ist die Auslasshöhe H an der Umfangsposition von θ = 0° (d. h., die stromaufwärtigen Enden E1a und E1b) die Höhe H1. Die Auslasshöhe H an der Umfangsposition von θ = 180° (d. h., die stromabwärtigen Enden E2a und E2b) ist eine Höhe H2, die geringer ist als die Höhe H1. Das heißt, bei der Höhenverteilung HD4 ist die Auslasshöhe H an den stromabwärtigen Enden E2a und E2b geringer als die Auslasshöhe H an den stromaufwärtigen Enden E1a und E1b.
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Bei der Turbine T der vorliegenden Ausführungsform haben die Schneckenauslässe 39 wie bei den Höhenverteilungen HD1, HD2, HD3 und HD4 eine Höhenverteilung, bei welcher die Höhe H (d. h., die Auslasshöhe H) in der Axialrichtung an mindestens einem der stromaufwärtigen Enden E1a und E1b und den stromabwärtigen Enden E2a und E2b geringer ist als jene der Umgebung. An der Position, wo die Auslasshöhe H gering ist, strömt das Abgas bei einer höheren Strömungsrate zu der Gehäuseeinheit 29 aus als an der Position, wo die Auslasshöhe H groß ist. Im Ergebnis kann eine Komponente auf einer radial inneren Seite der Strömungsrate des Abgases, das aus mindestens einem der stromaufwärtigen Enden E1a und E1b und der stromabwärtigen Enden E2a und E2b zu der Gehäuseeinheit 29 strömt, erhöht werden.
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Ferner kann bei einem Turbinenschneckenströmungspfad 37 auf einer Seite, wo das Abgas strömt, die Strömungsrate des Abgases an mindestens einem der stromaufwärtigen Enden E1a und E1b und der stromabwärtigen Enden E2a und E2b erhöht werden und somit kann der Druck in der Nähe der Zungen 43 verringert werden. Im Ergebnis ist es möglich, die Druckdifferenz in der Nähe der Zungen 43 zwischen dem Turbinenschneckenströmungspfad 37a und dem Turbinenschneckenströmungspfad 37b zu verringern.
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Daher wird es möglich, zu unterdrücken, dass das Abgas aus einem der Turbinenschneckenströmungspfade 37 durch die Nähe der Zungen 43 zu dem anderen Turbinenschneckenströmungspfad 37 entweicht, indem die Auslasshöhe H an mindestens einem der stromaufwärtigen Enden E1a und E1b und der stromabwärtigen Enden E2a und E2b geringer als jene der Umgebung gemacht wird. Daher ist es möglich, die Leckageströmung von Abgas zwischen den zwei Turbinenschneckenströmungspfaden 37 zu unterdrücken. Daher ist es möglich, eine Verschlechterung der Leistung der Turbine T und der Leistung der Kraftmaschine, die mit dem Turbolader TC verbunden ist, zu unterdrücken.
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Es ist anzumerken, dass es bei der Turbine T der vorliegenden Ausführungsform erforderlich ist, dass mindestens einer des Schneckenauslasses 39a und des Schneckenauslasses 39b die obige Höhenverteilung (d. h., eine Höhenverteilung, bei welcher die Höhe H in der Axialrichtung an mindestens einem der stromaufwärtigen Enden E1a und E2b und der stromabwärtigen Enden E2a und E2b geringer als jene der Umgebung ist) hat. Das heißt, nur einer des Schneckenauslasses 39a und des Schneckenauslasses 39b kann die obige Höhenverteilung haben. Beispielsweise kann die Auslasshöhe H an einem des Schneckenauslasses 39a und des Schneckenauslasses 39b ungeachtet der Umfangsposition konstant sein. Sowohl der Schneckenauslass 39a als auch der Schneckenauslass 39b können die obige Höhenverteilung haben.
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Ähnlich der Höhenverteilungen HD2, HD3 und HD4 ist es bei der Höhenverteilung des Schneckenauslasses 39 bevorzugt, dass die Höhe H (d. h., die Auslasshöhe H) in der Axialrichtung mindestens an den stromabwärtigen Enden E2a und E2b geringer ist als jene der Umgebung. Hier, bei dem Turbinenschneckenströmungspfad 37 ist die Strömungsrichtung von Abgas in der Nähe des stromaufwärtigen Endes E1a (E1b) entgegengesetzt zu der Richtung von dem stromaufwärtigen Ende E1a (E1b) zu dem stromabwärtigen Ende E2b (E2a) (d. h., der Richtung der Leckageströmung). Andererseits stimmt bei dem Turbinenschneckenströmungspfad 37 die Strömungsrichtung des Abgases in der Nähe des stromabwärtigen Endes E2a (E2b) mit der Richtung von dem stromabwärtigen Ende E2a (E2b) zu dem stromaufwärtigen Ende E1b (E1a) (d. h., der Richtung der Leckageströmung) überein. Daher erzeugt das Abgas, das von den stromabwärtigen Enden E2a und E2b zu der Gehäuseeinheit 29 strömt, im Vergleich zu dem Abgas, das von den stromaufwärtigen Enden E1a und E1b zu der Gehäuseeinheit 29 strömt, wahrscheinlicher eine Leckageströmung.
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Daher ist es möglich, eine Leckageströmung zu unterdrücken, die durch das Abgas erzeugt wird, das von den stromabwärtigen Enden E2a und E2b zu der Gehäuseeinheit 29 strömt, indem die Auslasshöhe H mindestens an den stromabwärtigen Enden E2a und E2b so eingestellt ist, dass sie geringer als jene der Umgebung ist (d. h., eine Leckageströmung tritt im Vergleich zu den stromaufwärtigen Enden E1a und E1b wahrscheinlicher auf). Daher ist es möglich, die Leckageströmung des Abgases zwischen den zwei Turbinenschneckenströmungspfaden 37 wirksam zu unterdrücken, da es möglich ist, die Leckageströmung an den stromabwärtigen Enden E2a und E2b zu unterdrücken, welche im Vergleich zu den stromaufwärtigen Enden E1a und E1b wahrscheinlicher auftritt.
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Wie bei den Höhenverteilungen HD3 und HD4 ist es bei der Höhenverteilung des Schneckenauslasses 39 bevorzugt, dass die Höhe H (d. h., die Auslasshöhe H) in der Axialrichtung sowohl an dem Satz der stromaufwärtigen Enden E1a und E1b als auch dem Satz der stromabwärtigen Enden E2a und E2b geringer ist als jene der Umgebung. Im Ergebnis kann zusätzlich zu der Leckageströmung, die durch das Abgas erzeugt wird, das von den stromabwärtigen Enden E2a und E2b zu dem Gehäuse 29 strömt, die Leckageströmung unterdrückt werden, die durch das Abgas erzeugt wird, das von den stromaufwärtigen Enden E1a und E1b zu der Gehäuseeinheit 29 strömt. Daher ist es möglich, die Leckageströmung des Abgases zwischen den zwei Turbinenschneckenströmungspfaden 37 wirksamer zu unterdrücken.
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Bei der Höhenverteilung, bei welcher die Höhe H (d. h., die Auslasshöhe H) in der Axialrichtung wie bei der Höhenverteilung HD4 sowohl an dem Satz der stromaufwärtigen Enden E1a und E1b als auch dem Satz der stromabwärtigen Enden E2a und E2b geringer ist als jene der Umgebung, ist es bevorzugt, dass die Höhe H (d. h., die Auslasshöhe H) in der Axialrichtung an den stromabwärtigen Enden E2a und E2b geringer ist als die Höhe H (d. h., die Auslasshöhe H) in der Axialrichtung an den stromaufwärtigen Enden E1a und E1b. Wie oben beschrieben ist, erzeugt das Abgas, das von den stromabwärtigen Enden E2a und E2b zu der Gehäuseeinheit 29 strömt, im Vergleich zu dem Abgas, das von den stromaufwärtigen Enden E1a und E1b zu der Gehäuseeinheit 29 strömt, wahrscheinlicher eine Leckageströmung. Daher wird es möglich, die Leckageströmung, die durch das Abgas erzeugt wird, das von den stromabwärtigen Enden E2a und E2b zu der Gehäuseeinheit 29 strömt, besonders wirksam zu unterdrücken, indem die Auslasshöhe H an den stromabwärtigen Enden E2a und E2b geringer als die Auslasshöhe H an den stromaufwärtigen Enden E1a und E1b gemacht wird. Daher ist es möglich, die Leckageströmung von Abgas zwischen den zwei Turbinenschneckenströmungspfaden 37 wirksamer zu unterdrücken.
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Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben worden ist, wird selbstverständlich verstanden, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt ist. Es ist klar, dass ein Fachmann verschiedene Modifikationen oder Variationen innerhalb des Umfangs, der in den Ansprüchen beschrieben ist, erdenken kann, und es wird verstanden, dass sie selbstverständlich auch in dem technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung sind.
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Obwohl oben das Beispiel beschrieben worden ist, bei welchem die Turbine T in dem Turbolader TC montiert ist, kann die Turbine T an einer Vorrichtung montiert sein, die anders ist als der Turbolader TC (beispielsweise ein Generator o. Ä.).
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In der obigen Beschreibung ist das Beispiel beschrieben worden, bei welchem ein Satz von dem Abgaseinleitungsanschluss 33a, dem Abgaseinleitungspfad 35a und dem Turbinenschneckenströmungspfad 37a und ein Satz von dem Abgaseinleitungsanschluss 33b, dem Abgaseinleitungspfad 35b und dem Turbinenschneckenströmungspfad 37b in der Radialrichtung jeweils nebeneinander ausgebildet sind; die Positionsbeziehung unter den entsprechenden Komponenten in dem Abgasströmungspfad 31 ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise können der Satz von dem Abgaseinleitungsanschluss 33a, dem Abgaseinleitungspfad 35a und dem Turbinenschneckenströmungspfad 37a und der Satz von dem Abgaseinleitungsanschluss 33b, dem Abgaseinleitungspfad 35a und dem Turbinenschneckenströmungspfad 37b in der Axialrichtung nebeneinander ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 17
- Turbinenschaufelrad,
- 29
- Gehäuseeinheit,
- 37a
- Turbinenschneckenströmungspfad,
- 37b
- Turbinenschneckenströmungspfad,
- 39a
- Schneckenauslass,
- 39b
- Schneckenauslass,
- E1a
- stromaufwärtiges Ende,
- E1b
- stromaufwärtiges Ende,
- E2a
- stromabwärtiges Ende,
- E2b
- stromabwärtiges Ende,
- HD1
- Höhenverteilung,
- HD2
- Höhenverteilung,
- HD3
- Höhenverteilung,
- HD4
- Höhenverteilung,
- T
- Turbine,
- TC
- Turbolader
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2020118279 [0001]
- JP 2016132996 A [0003]
