DE202010015007U1 - Turbolader mit variabler Turbinengeometrie - Google Patents
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Abstract
Turbolader (15) mit variabler Turbinengeometrie
– mit einer Schaufellagerringanordnung (1), die einen Schaufellagerring (2) und eine Scheibe (3) aufweist, die am Schaufellagerring (2) zur Schaffung eines Strömungskanals (4) fixierbar ist,
– mit im Schaufellagerring (2) gelagerten Leitschaufeln (5'), und
– mit einer Abstandshalteeinrichtung (5), die zwischen dem Schaufellagerring (2) und der Scheibe (3) zur Einstellung einer definierten Breite (B) des Strömungskanals (4) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
– dass die Abstandshalteeinrichtung (5) als Vorleitgitter (6) ausgebildet ist, das erste feststehende Vorleitschaufeln (7) aufweist und das relativ zu den feststehenden Vorleitschaufeln (7) mit den Leitschaufeln (5') zusammen bewegliche zweite Vorleitschaufeln (8) aufweist.
– mit einer Schaufellagerringanordnung (1), die einen Schaufellagerring (2) und eine Scheibe (3) aufweist, die am Schaufellagerring (2) zur Schaffung eines Strömungskanals (4) fixierbar ist,
– mit im Schaufellagerring (2) gelagerten Leitschaufeln (5'), und
– mit einer Abstandshalteeinrichtung (5), die zwischen dem Schaufellagerring (2) und der Scheibe (3) zur Einstellung einer definierten Breite (B) des Strömungskanals (4) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
– dass die Abstandshalteeinrichtung (5) als Vorleitgitter (6) ausgebildet ist, das erste feststehende Vorleitschaufeln (7) aufweist und das relativ zu den feststehenden Vorleitschaufeln (7) mit den Leitschaufeln (5') zusammen bewegliche zweite Vorleitschaufeln (8) aufweist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Turbolader mit variabler Turbinengeometrie (VTG) gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Die VTG-Kartusche eines derartigen aus der
EP-A-1 236 866 bekannten Turboladers weist einen Leitapparat mit Schaufeln und Hebeln und turbinengehäuseseitiger Scheibe auf. Die Befestigung der Scheibe an einem Schaufellagerring einer Schaufellageranordnung erfolgt bei gattungsgemäßen Turboladern mittels Schrauben oder Schweißen. Um für den Strömungskanal, der zwischen dem Schaufellagerring und der Scheibe ausgebildet ist und in dem sich die Schaufeln der VTG befinden, eine definierte Breite einstellen zu können, ist eine Abstandshalteeinrichtung vorgesehen. Im Stand der Technik ist diese Abstandshalteeinrichtung aus Distanzhülsen, Stufenbolzen oder geschweißten Stiften aufgebaut. Ferner sind auch gegossene Distanzelemente bekannt. - Jedoch stellt jedes Bauelement, das den Abgasstrom durchquert, eine Behinderung der Strömung dar und erzeugt somit einen Strömungsverlust.
- Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Turbolader der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, bei dem es möglich ist, den Einfluss der trennenden Bauteile auf die Strömung möglichst gering zu halten und starke Umlenkungen zu vermeiden.
- Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
- Gemäß der Erfindung ist ein Vorleitgitter mit einer festen Komponente und einer variablen Komponente vorgesehen, um den Abgasmassenstrom lastabhängig auf den Leitschaufelapparat der variablen Turbinengeometrie zu lenken. Die Komponente des variablen Vorleitgitters verschiebt sich gegen den festen Teil des Vorleitgitters mitsamt der Winkelverstellung der variablen Turbinengeometrie, wodurch es möglich ist, den Abgasmassenstrom unterschiedlich stark auf die variable Turbinengeometrie zu lenken.
- Ferner ergibt sich durch eine strömungsgünstige Ausbildung eine verbesserte Gasdynamik innerhalb des Leitapparates und damit eine verbesserte Thermodynamik des gesamten Turboladers.
- Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Vorleitgitters liegt darin, dass die Strömung so umgelenkt wird, dass sie auf die nächste Leitschaufel in einem flacheren Winkel auftrifft. Durch diese Winkelverstellung des variablen Vorleitgitters ist es möglich, eine für alle Lastzustände optimale Schaufelanströmung zu erreichen.
- Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
- Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
-
1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Turboladers; -
2 den prinzipiellen Aufbau einer Schaufellagerring-Anordnung, bei der die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwirklicht werden können, die anhand der3 bis6 erläutert werden; -
3 eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Vorleitgitters bei niedriger Motorlast; -
4 eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Vorleitgitters bei mittlerer Motorlast; -
5 eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Vorleitgitters bei Volllast; und -
6 eine Teilansicht des Vorleitgitters in perspektivischer Darstellung. - Da für die nachfolgende Beschreibung der erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzipien eine komplette Erläuterung aller Konstruktionsdetails eines Turboladers mit variabler Turbinengeometrie nicht erforderlich ist, sind in
1 nur die grundlegenden Bauteile eines erfindungsgemäßen Turboladers15 bezeichnet, der wie üblich ein Verdichterrad16 in einem Verdichtergehäuse17 , ein Lagergehäuse18 mit den erforderlichen Lagern für eine Welle19 und ein Turbinenrad20 in einem Turbinengehäuse21 aufweist. Ferner weist dieser Turbolader eine sogenannte VTG-Kartusche auf, die drehbare Schaufeln und Hebel und eine turbinengehäuseseitige Scheibe sowie einen Schaufellagerring und einen Verstellring umfasst. Diese Bauteile werden anhand der nachfolgenden Figuren im Einzelnen erläutert. Die übrigen Teile eines derartigen Turboladers sind für die Erläuterung der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, um deren Prinzipien vollständig zu verstehen, natürlich jedoch bei dem erfindungsgemäßen Turboladers15 ebenfalls vorgesehen. - In
2 ist der prinzipielle Aufbau einer Schaufellagerringanordnung1 dargestellt. - Die Schaufellagerringanordnung
1 weist einen Schaufellagerring2 , in dem Leitschaufeln5' drehbar gelagert sind, und eine Scheibe3 auf. Um für die Leitschaufeln5' einen Strömungskanal4 ausbilden zu können, der eine definierte Breite B aufweist, ist die Schaufellagerringanordnung1 mit einer Abstandshalteeinrichtung5 versehen, die als Vorleitgitter6 ausgebildet ist. - Das Vorleitgitter
6 weist eine Mehrzahl von ersten feststehenden Vorleitschaufeln7 und zweiten beweglichen Vorleitschaufeln8 auf, die mit den Leitschaufeln5' zusammen bezüglich den ersten feststehenden Vorleitschaufeln7 beweglich sind. - Die
3 bis6 zeigen den Einbauzustand sowohl der ersten feststehenden Vorleitschaufel7 als auch der zweiten beweglichen Vorleitschaufel8 , die auf einer Drehplatte9 angeordnet ist, bei verschiedenen Lastzuständen. Auf der Drehplatte9 ist auch die Leitschaufel5' angeordnet. - Ferner verdeutlicht die Darstellung der
3 und4 , dass die ersten und zweiten Vorleitschaufeln7 ,8 aneinanderliegen und in einen Innenraum13 des Vorleitgitters6 hineinragen. Die in3 veranschaulichte Anordnung der Vorleitschaufeln7 ,8 zeigt die variable Turbinengeometrie bei niedriger Motorlast und niedrigem Abgasmassenstrom. -
4 stellt die Anordnung der Vorleitschaufeln7 ,8 bei mittlerer Motorlast dar. Aus dieser Darstellung, wie derjenigen der3 , wird ersichtlich, dass die zweite Vorleitschaufel8 an einem Umfangsbereich12 der Drehplatte9 angeordnet ist, der benachbart zur ersten Vorleitschaufel7 angeordnet ist. - In
5 ist die Anordnung der beiden Vorleitschaufeln7 ,8 bei Motorvolllast dargestellt. Diese Anordnung wird nochmals in der Teilansicht der6 dargestellt, aus der das strömungsgünstige Profil der ersten und zweiten Vorleitschaufeln7 ,8 deutlich sichtbar wird. - Wie zuvor bereits erläutert, kann somit die Abgasströmung durch den flacheren Winkel gezielt auf die nächste Leitschaufel gelenkt werden.
- Bei allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind jeweils übereinstimmende Teile mit denselben Bezugsziffern versehen.
- Ferner wird neben der voran stehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung hiermit explizit auf deren zeichnerischen Darstellung in den
1 bis6 Bezug genommen. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Schaufellagerringanordnung
- 2
- Schaufellagerring
- 3
- Scheibe
- 4
- Strömungskanal
- 5
- Abstandshalteeinrichtung
- 5'
- Leitschaufel
- 6
- Vorleitgitter
- 7
- erste feststehende Vorleitschaufel
- 8
- zweite bewegliche Vorleitschaufel
- 9
- Drehplatte
- 10
- Ring
- 11
- Übergangsbereich
- 12
- Umfangsbereich
- 13
- Innenraum
- 15
- Turbolader
- 16
- Verdichterrad
- 17
- Verdichtergehäuse
- 18
- Lagergehäuse
- 19
- Welle
- 20
- Turbinenrad
- 21
- Turbinengehäuse
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1236866 A [0002]
Claims (6)
- Turbolader (
15 ) mit variabler Turbinengeometrie – mit einer Schaufellagerringanordnung (1 ), die einen Schaufellagerring (2 ) und eine Scheibe (3 ) aufweist, die am Schaufellagerring (2 ) zur Schaffung eines Strömungskanals (4 ) fixierbar ist, – mit im Schaufellagerring (2 ) gelagerten Leitschaufeln (5' ), und – mit einer Abstandshalteeinrichtung (5 ), die zwischen dem Schaufellagerring (2 ) und der Scheibe (3 ) zur Einstellung einer definierten Breite (B) des Strömungskanals (4 ) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, – dass die Abstandshalteeinrichtung (5 ) als Vorleitgitter (6 ) ausgebildet ist, das erste feststehende Vorleitschaufeln (7 ) aufweist und das relativ zu den feststehenden Vorleitschaufeln (7 ) mit den Leitschaufeln (5' ) zusammen bewegliche zweite Vorleitschaufeln (8 ) aufweist. - Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede zweite Vorleitschaufel (
8 ) auf einer Drehplatte (9 ) angeordnet ist, die die Leitschaufel (5' ) trägt. - Turbolader nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorleitschaufel (
8 ) an einem Umfangsbereich (12 ) der Drehplatte (9 ) angeordnet ist, der benachbart zur ersten Vorleitschaufel (7 ) angeordnet ist. - Turbolader nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Vorleitschaufeln (
7 ,8 ) aneinander anliegen. - Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Vorleitschaufeln (
7 ,8 ) ein strömungsgünstiges Profil aufweisen. - Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Vorleitschaufeln (
7 ,8 ) in einen Innenraum (13 ) des Vorleitgitters (6 ) ragen.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE202010015007U DE202010015007U1 (de) | 2010-11-02 | 2010-11-02 | Turbolader mit variabler Turbinengeometrie |
Applications Claiming Priority (1)
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DE202010015007U DE202010015007U1 (de) | 2010-11-02 | 2010-11-02 | Turbolader mit variabler Turbinengeometrie |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202010015007U1 true DE202010015007U1 (de) | 2011-01-13 |
Family
ID=43448659
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE202010015007U Expired - Lifetime DE202010015007U1 (de) | 2010-11-02 | 2010-11-02 | Turbolader mit variabler Turbinengeometrie |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202010015007U1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3819486A1 (de) | 2019-11-08 | 2021-05-12 | Volkswagen Ag | Abgasturbolader für hochleistungsmotorkonzepte |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1236866A2 (de) | 2001-02-27 | 2002-09-04 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Mechanismus zur Verstellung von Statorschaufeln in einer Turbine mit veränderlichem Durchsatz und sein Herstellungsverfahren |
-
2010
- 2010-11-02 DE DE202010015007U patent/DE202010015007U1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1236866A2 (de) | 2001-02-27 | 2002-09-04 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Mechanismus zur Verstellung von Statorschaufeln in einer Turbine mit veränderlichem Durchsatz und sein Herstellungsverfahren |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3819486A1 (de) | 2019-11-08 | 2021-05-12 | Volkswagen Ag | Abgasturbolader für hochleistungsmotorkonzepte |
DE102019217316A1 (de) * | 2019-11-08 | 2021-05-12 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Abgasturbolader für Hochleistungsmotorkonzepte |
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