DE202015100965U1 - turbine - Google Patents

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Abstract

Turbine (1) mit einem Turbinengehäuse (2), in dem mindestens ein auf einer drehbaren Welle (4a) gelagertes Laufrad (4) angeordnet ist, bei der
– das Turbinengehäuse (2) einen Eintrittsbereich (6) zum Zuführen von Abgas und einen Austrittsbereich (7) zum Abführen des Abgases aufweist, wobei der Eintrittsbereich (6) stromaufwärts des mindestens einen Laufrades (4) und der zu einem Abgasabführsystem (8) gehörende Austrittsbereich (7) stromabwärts des mindestens einen Laufrades (4) angeordnet ist und sich an das mindestens eine Laufrad (4) anschließt,
– mindestens ein Abgas führender Strömungskanal (5) vorgesehen ist, der den Eintrittsbereich (6) via Laufrad (4) mit dem Austrittsbereich (7) verbindet,
dadurch gekennzeichnet, dass
– mindestens eine Überdruckleitung (2b, 2c) vorgesehen ist, die stromaufwärts des Austrittsbereichs (7) von dem mindestens einen Abgas führenden Strömungskanal (5) abzweigt und stromabwärts des mindestens einen Laufrades (4) in das Abgasabführsystem (8) mündet, wobei in der Überdruckleitung (2b, 2c) ein selbsttätig steuerndes Druckventil (3) angeordnet ist.
Turbine (1) with a turbine housing (2), in which at least one on a rotatable shaft (4a) mounted impeller (4) is arranged, in which
- The turbine housing (2) has an inlet region (6) for supplying exhaust gas and an outlet region (7) for discharging the exhaust gas, wherein the inlet region (6) upstream of the at least one impeller (4) and belonging to a Abgasabführsystem (8) Outlet region (7) is arranged downstream of the at least one impeller (4) and adjoins the at least one impeller (4),
- At least one exhaust gas leading flow channel (5) is provided, which connects the inlet region (6) via the impeller (4) with the outlet region (7),
characterized in that
At least one overpressure line (2b, 2c) is provided, which branches off upstream of the outlet region (7) from the at least one exhaust gas flow channel (5) and flows downstream of the at least one impeller (4) into the Abgasabführsystem (8), wherein in the Pressure relief line (2b, 2c) an automatically controlling pressure valve (3) is arranged.

Figure DE202015100965U1_0001
Figure DE202015100965U1_0001

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbine mit einem Turbinengehäuse, in dem mindestens ein auf einer drehbaren Welle gelagertes Laufrad angeordnet ist, bei der

  • – das Turbinengehäuse einen Eintrittsbereich zum Zuführen von Abgas und einen Austrittsbereich zum Abführen des Abgases aufweist, wobei der Eintrittsbereich stromaufwärts des mindestens einen Laufrades und der zu einem Abgasabführsystem gehörende Austrittsbereich stromabwärts des mindestens einen Laufrades angeordnet ist und sich an das mindestens eine Laufrad anschließt,
  • – mindestens ein Abgas führender Strömungskanal vorgesehen ist, der den Eintrittsbereich via Laufrad mit dem Austrittsbereich verbindet.
The invention relates to a turbine with a turbine housing, in which at least one impeller mounted on a rotatable shaft is arranged, in which
  • The turbine housing has an inlet region for supplying exhaust gas and an outlet region for discharging the exhaust gas, wherein the inlet region upstream of the at least one impeller and the outlet region belonging to an exhaust gas removal system is arranged downstream of the at least one impeller and adjoins the at least one impeller,
  • - At least one exhaust gas leading flow channel is provided, which connects the inlet area via the impeller with the outlet region.

Brennkraftmaschinen verfügen über einen Zylinderblock und mindestens einen Zylinderkopf, die zur Ausbildung der Zylinder miteinander verbunden sind. Im Rahmen des Ladungswechsels erfolgt das Ausschieben der Verbrennungsgase über die Auslassöffnungen und das Füllen der Zylinder über die Einlassöffnungen. Um den Ladungswechsel zu steuern, benötigt eine Brennkraftmaschine Steuerorgane, beispielsweise Hubventile, und Betätigungseinrichtungen zur Betätigung der Steuerorgane. Der für die Bewegung der Ventile erforderliche Ventilbetätigungsmechanismus einschließlich der Ventile selbst wird als Ventiltrieb bezeichnet.Internal combustion engines have a cylinder block and at least one cylinder head, which are interconnected to form the cylinder. As part of the charge exchange, the exhaust of the combustion gases via the outlet openings and the filling of the cylinder via the inlet openings takes place. In order to control the charge exchange, an internal combustion engine requires control devices, for example globe valves, and actuators for actuating the control members. The required for the movement of the valves valve actuating mechanism including the valves themselves is referred to as a valve train.

Die Abgasleitungen, die sich an die Auslassöffnungen der Zylinder anschließen, sind nach dem Stand der Technik zumindest teilweise im Zylinderkopf integriert und werden zu einer einzelnen Gesamtabgasleitung oder mehreren Gesamtabgasleitungen zusammengeführt. Die Zusammenführung von Abgasleitungen zu einer Gesamtabgasleitung wird als Abgaskrümmer bezeichnet.The exhaust pipes, which connect to the outlet openings of the cylinder, are at least partially integrated in the cylinder head according to the prior art and are combined into a single overall exhaust gas line or a plurality of total exhaust gas lines. The combination of exhaust pipes to an overall exhaust line is referred to as exhaust manifold.

Stromabwärts des mindestens einen Krümmers werden die Abgase dann häufig einer Turbine zugeführt, beispielsweise der Turbine eines Abgasturboladers, und gegebenenfalls durch ein oder mehrere Abgasnachbehandlungssysteme hindurchgeführt.Downstream of the at least one manifold, the exhaust gases are then frequently fed to a turbine, for example, the turbine of an exhaust gas turbocharger, and optionally passed through one or more exhaust aftertreatment systems.

Nach dem Stand der Technik werden Turbinen im Rahmen der Dimensionierung mit einer gewissen Sicherheit ausgelegt, um zu hohe Drücke im Eintrittsbereich zu vermeiden.According to the state of the art, turbines are dimensioned with a certain degree of certainty in order to avoid excessively high pressures in the inlet area.

Ausgehend von einem maximal zu erwartenden Abgasmassenstrom bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur wird die Turbine mit einem um etwa 10 bis 15% größeren Strömungsquerschnitt ausgestattet als dies theoretisch für den zu bewältigenden Abgasmassenstrom erforderlich ist bzw. notwendig wäre. Der Hintergrund dieser Maßnahme ist, dass der Druck im Eintrittsbereich der Turbine einen vorgebbaren zulässigen Druck nicht übersteigen soll, beispielsweise wenn der tatsächliche Abgasmassenstrom im Einzelfall den maximal erwarteten Abgasmassenstrom übersteigt und/oder der Abgasdruck temporär und unplanmäßig höher ist als der maximal erwartete Abgasdruck.Based on a maximum expected exhaust gas mass flow at a certain pressure and a certain temperature, the turbine is equipped with an approximately 10 to 15% larger flow cross-section than is theoretically required for the exhaust gas mass flow to be managed or would be necessary. The background of this measure is that the pressure in the inlet region of the turbine should not exceed a predefinable permissible pressure, for example, if the actual exhaust gas mass flow in the individual case exceeds the maximum expected exhaust gas mass flow and / or the exhaust gas pressure is temporarily and unplanned higher than the maximum expected exhaust gas pressure.

Der Abgasdruck stromaufwärts des mindestens einen Laufrades darf nicht beliebig groß werden, da ansonsten ein Auslassventil entgegen der Federkraft der Ventilfeder des Ventiltriebs, die das Ventil in Richtung Ventilschließstellung kraftbeaufschlagt, geöffnet werden könnte. Diese Gefahr durch eine stärkere Ventilfeder zu eliminieren, ist nicht zielführend, da dabei die Reibleistung des Ventiltriebs zunimmt.The exhaust pressure upstream of the at least one impeller may not be arbitrarily large, otherwise an exhaust valve could be opened against the spring force of the valve spring of the valve train, which forces the valve towards the valve closing position. To eliminate this danger by a stronger valve spring, is not effective, since it increases the friction of the valve train.

Das Vorsehen einer Sicherheit im Rahmen der Dimensionierung bringt eine Vielzahl von Nachteilen mit sich. Die eingesetzte größere Turbine hat ein höheres Gewicht und ist voluminöser, weshalb ein höherer Raumbedarf besteht. Das mindestens eine Laufrad ist entsprechend größer dimensioniert und weist eine größere Trägheit auf. Auch deshalb verfügt die Turbine über ein schlechteres Ansprechverhalten. Der wesentliche Nachteil ist aber der schlechtere Wirkungsgrad der größeren Turbine, die im Betrieb überwiegend mit Abgasmassenströmen beaufschlagt wird, die kleiner sind als die Abgasmassenströme, die tatsächlich bewältigt werden könnten. Eine derartige Turbine weist bei kleinen Abgasmassenströmen ein sehr unbefriedigendes Betriebsverhalten auf. Besonders hier macht sich die sicherheitsbedingt große Auslegung der Turbine nachteilig bemerkbar.The provision of safety in the context of sizing brings a variety of disadvantages. The larger turbine used has a higher weight and is voluminous, which is why a higher space requirement. The at least one impeller is dimensioned correspondingly larger and has a greater inertia. This is another reason why the turbine has a poorer response. The main disadvantage, however, is the inferior efficiency of the larger turbine, which in operation is predominantly exposed to exhaust gas mass flows that are smaller than the exhaust gas mass flows that could actually be handled. Such a turbine has a very unsatisfactory operating behavior with small exhaust gas mass flows. Especially here the safety-related large design of the turbine makes adversely noticeable.

Das vorstehend Gesagte gilt nicht nur für Turbinen, die eine feste unveränderliche Geometrie aufweisen, sondern auch für Turbinen mit variabler Turbinengeometrie. Bei Turbinen der letztgenannten Art findet das Vorsehen einer Sicherheit dadurch Berücksichtigung, dass der maximal zu erwartende Abgasmassenstrom bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur mit einem zu etwa 85 bis 90% geöffneten Strömungsquerschnitt bewältigt wird. Um höheren Abgasdrücken als erwartet entgegen wirken zu können bzw. größere Abgasmassen als erwartet bewältigen zu können, kann dann die variable Turbinengeometrie weiter verstellt, d. h. der Strömungsquerschnitt noch weiter geöffnet werden. Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Turbine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die hinsichtlich der Problematik eines zu hohen Drucks im Eintrittsbereich der Turbine optimiert ist.The above applies not only to turbines having a fixed fixed geometry, but also to turbines with variable turbine geometry. In turbines of the latter type, the provision of safety is taken into account by the fact that the maximum exhaust gas mass flow to be expected is managed at a certain pressure and a certain temperature with a flow cross section that is open to about 85 to 90%. In order to be able to counteract higher exhaust pressures than expected or to be able to cope with larger exhaust masses than expected, the variable turbine geometry can then be further adjusted, ie. H. the flow cross-section be opened even further. Against the background of the above, it is the object of the present invention to provide a turbine according to the preamble of claim 1, which is optimized with regard to the problem of excessive pressure in the inlet region of the turbine.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Turbine mit einem Turbinengehäuse, in dem mindestens ein auf einer drehbaren Welle gelagertes Laufrad angeordnet ist, bei der

  • – das Turbinengehäuse einen Eintrittsbereich zum Zuführen von Abgas und einen Austrittsbereich zum Abführen des Abgases aufweist, wobei der Eintrittsbereich stromaufwärts des mindestens einen Laufrades und der zu einem Abgasabführsystem gehörende Austrittsbereich stromabwärts des mindestens einen Laufrades angeordnet ist und sich an das mindestens eine Laufrad anschließt,
  • – mindestens ein Abgas führender Strömungskanal vorgesehen ist, der den Eintrittsbereich via Laufrad mit dem Austrittsbereich verbindet, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass
  • – mindestens eine Überdruckleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts des Austrittsbereichs von dem mindestens einen Abgas führenden Strömungskanal abzweigt und stromabwärts des mindestens einen Laufrades in das Abgasabführsystem mündet, wobei in der Überdruckleitung ein selbsttätig steuerndes Druckventil angeordnet ist.
This object is achieved by a turbine with a turbine housing in which at least one impeller mounted on a rotatable shaft is arranged, in which
  • The turbine housing has an inlet region for supplying exhaust gas and an outlet region for discharging the exhaust gas, wherein the inlet region upstream of the at least one impeller and the outlet region belonging to an exhaust gas removal system is arranged downstream of the at least one impeller and adjoins the at least one impeller,
  • - At least one exhaust gas leading flow channel is provided, which connects the inlet area via the impeller with the outlet region, and which is characterized in that
  • - At least one pressure relief line is provided, which branches off upstream of the outlet region of the at least one exhaust gas flow channel leading downstream of the at least one impeller into the Abgasabführsystem, wherein in the overpressure line, an automatically controlling pressure valve is arranged.

Erfindungsgemäß wird im Turbinengehäuse mindestens eine Überdruckleitung vorgesehen. Jede Überdruckleitung ist mit einem selbsttätig steuernden Druckventil ausgestattet, das ohne weiteres Zutun öffnet, sobald der Druck im Eintrittsbereich der Turbine einen vorgebbaren Druck übersteigt. Dies dient der Vermeidung zu hoher Drücke im Eintrittsbereich.According to the invention, at least one overpressure line is provided in the turbine housing. Each pressure relief line is equipped with an automatically controlled pressure valve, which opens without further action as soon as the pressure in the inlet area of the turbine exceeds a predeterminable pressure. This serves to avoid too high pressures in the inlet area.

Infolgedessen muss die Turbine nicht mehr mit einer gewissen Sicherheit, d. h. nicht mehr größer ausgelegt werden als dies für den zu bewältigenden Abgasmassenstrom erforderlich ist. Das Wegfallen dieser sicherheitsbedingten Überdimensionierung führt zu einer kleineren Turbine, die ein niedrigeres Gewicht hat und weniger voluminös ist. Das Ansprechverhalten verbessert sich aufgrund der geringeren Trägheit des Laufzeugs ebenfalls. Der Wirkungsgrad dieser kleineren Turbine ist höher und insbesondere das Betriebsverhalten bei kleineren Abgasmassenströmen ist deutlich verbessert.As a result, the turbine no longer needs to be protected with certainty, i. H. no longer be designed larger than this is required for the exhaust gas mass flow to be handled. The elimination of this safety-related oversizing leads to a smaller turbine, which has a lower weight and is less bulky. The response also improves due to the lower inertia of the power tool. The efficiency of this smaller turbine is higher and in particular the performance at smaller exhaust gas mass flows is significantly improved.

Bei Turbinen mit variabler Turbinengeometrie wird der maximal zu erwartende Abgasmassenstrom eines bestimmten Drucks und einer bestimmten Temperatur bei vollständig geöffnetem Strömungsquerschnitt bewältigt. Bei höheren Abgasdrücken wird nicht die Geometrie weiter geöffnet, die bereits vollständig geöffnet ist. Vielmehr öffnet das Überdruckventil selbständig, sobald der Druck im Eintrittsbereich der Turbine einen vorgebbaren Druck übersteigt. In turbines with variable turbine geometry, the maximum expected exhaust gas mass flow of a certain pressure and a certain temperature is overcome when the flow cross section is completely open. At higher exhaust pressures, the geometry that is already fully opened will not be further opened. Rather, the pressure relief valve opens automatically as soon as the pressure in the inlet region of the turbine exceeds a predeterminable pressure.

Damit wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich eine Turbine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitgestellt, die hinsichtlich der Problematik eines zu hohen Drucks im Eintrittsbereich der Turbine optimiert ist.Thus, the object underlying the invention is achieved, namely a turbine according to the preamble of claim 1 is provided, which is optimized in terms of the problem of excessive pressure in the inlet region of the turbine.

Die erfindungsgemäße Überdruckleitung ist im Durchmesser nicht vergleichbar mit der Bypassleitung einer Waste-Gate-Turbine und das schnell steuernde Druckventil, das nahezu bzw. völlig leckagefrei ist, ist nicht vergleichbar mit dem Bypassventil, welches in der Regel als verschwenkbare Klappe ausgebildet ist und mechanisch betätigt wird. Die Klappe lässt auch in der Schließstellung einen nicht unbeachtlichen Leckagestrom zu.The pressure relief line according to the invention is not comparable in diameter to the bypass line of a waste gate turbine and the rapidly controlling pressure valve, which is almost or completely leak-free, is not comparable to the bypass valve, which is usually designed as a pivotable flap and mechanically operated becomes. The flap allows a not inconsiderable leakage flow even in the closed position.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen, bei denen die mindestens eine Überdruckleitung einen maximalen Durchmesser dmax aufweist mit dmax ≤ 5mm, dmax ≤ 3mm bzw. mit dmax ≤ 2mm.In this context, embodiments are advantageous in which the at least one overpressure line has a maximum diameter d max with d max ≦ 5 mm, d max ≦ 3 mm or with d max ≦ 2 mm.

Vorteilhaft können Ausführungsformen sein, bei denen die Turbine eine zweiflutige Turbine ist, die einen Eintrittsbereich mit zwei Abgaseintrittsöffnungen und zwei Abgas führenden Strömungskanälen aufweist. Die Abgasleitungen der Brennkraftmaschine können gruppenweise mit der zweiflutigen Turbine in der Art verbunden werden, dass die Zusammenführung der Abgasströme – wenn überhaupt – im Laufrad bzw. stromabwärts der Turbine erfolgt. Werden die Abgasleitungen in der Weise gruppiert, dass die hohen Drücke, insbesondere die Vorauslassstöße, erhalten werden können, eignet sich eine zweiflutige Turbine insbesondere für eine Stoßaufladung, womit auch hohe Turbinendruckverhältnisse bei niedrigen Drehzahlen erzielt werden können. Die Turbine kann auch mehr als zwei Fluten aufweisen und damit mehr als zwei abgasführende Strömungskanäle.Embodiments may be advantageous in which the turbine is a double-flow turbine having an inlet region with two exhaust gas inlet openings and two flow channels carrying exhaust gas. The exhaust pipes of the internal combustion engine can be connected in groups with the twin-flow turbine in such a way that the merging of the exhaust gas streams - if any - takes place in the impeller or downstream of the turbine. If the exhaust pipes are grouped in such a way that the high pressures, in particular the Vorlassstöße, can be obtained, a double-flow turbine is particularly suitable for a burst charge, which also high turbine pressure ratios can be achieved at low speeds. The turbine can also have more than two floods and thus more than two exhaust-carrying flow channels.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Turbine gemäß den Unteransprüchen werden im Folgenden erörtert.Further advantageous embodiments of the turbine according to the subclaims are discussed below.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Turbine, bei denen die mindestens eine Überdruckleitung stromabwärts des mindestens einen Laufrades in den Austrittsbereich mündet. Vorliegend mündet die mindestens eine Überdruckleitung nicht an einer beliebigen Stelle in das Abgasabführsystem, sondern mündet in den Bereich ein, der sich an das mindestens eine Laufrad unmittelbar anschließt, nämlich den stromabwärts gelegenen Austrittsbereich. Dies verkürzt die Länge der Überdruckleitung weitestgehend.Embodiments of the turbine in which the at least one overpressure line opens downstream of the at least one impeller into the outlet region are advantageous. In the present case, the at least one overpressure line does not open at any point in the exhaust gas discharge system, but opens into the region which immediately adjoins the at least one impeller, namely the downstream exit region. This shortens the length of the overpressure line as far as possible.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Turbine, bei denen mindestens eine Überdruckleitung im Eintrittsbereich stromaufwärts des mindestens einen Laufrades von dem mindestens einen Abgas führenden Strömungskanal abzweigt. Im Eintrittsbereich, d. h. am Eintritt in das mindestens eine Laufrad, werden die höchsten Abgasdrücke erwartet. Insofern kann es sinnvoll sein, die mindestens eine Überdruckleitung bzw. das dazugehörige Überdruckventil mit dem im Eintrittsbereich vorliegenden Druck zu beaufschlagen.Embodiments of the turbine in which at least one overpressure line branches off in the inlet region upstream of the at least one impeller from the flow channel carrying at least one exhaust gas are advantageous. In the entrance area, d. H. at the entrance to the at least one impeller, the highest exhaust pressures are expected. In this respect, it may be useful to pressurize the at least one pressure line or the associated pressure relief valve with the pressure present in the inlet region.

Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen der Turbine, bei denen mindestens eine Überdruckleitung in dem mindestens einen Laufrad von dem mindestens einen Abgas führenden Strömungskanal abzweigt. Vorliegend öffnet die Überdruckleitung bzw. das dazugehörige Druckventil, wenn der Druck im Laufradbereich einen vorgebbaren Druck übersteigt. Durch Öffnen der Leitung baut sich der Druck im Laufrad ab, wodurch auch der Druck im Eintrittsbereich vermindert wird. Embodiments of the turbine in which at least one overpressure line branches off in the at least one impeller from the flow channel leading at least one exhaust gas are also advantageous. In the present case, the overpressure line or the associated pressure valve opens when the pressure in the impeller region exceeds a presettable pressure. By opening the line, the pressure in the impeller breaks down, whereby the pressure in the inlet area is reduced.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Turbine, bei denen das Druckventil einlassseitig in der Überdruckleitung angeordnet ist. Das Vorsehen des Ventils am Einlass in die Überdruckleitung hat den Vorteil, dass das Ventil an der Stelle im Turbinengehäuse platziert ist, an der ein zu hoher Druck sicher verhindert werden soll. Das Ventil wird direkt mit dem zu begrenzenden Druck beaufschlagt. Zudem ist die Überdruckleitung einlassseitig nur dann geöffnet, wenn ein zu hoher Druck abgebaut wird. Andernfalls ist die Einlassseite verschlossen, so dass sich keine Bestandteile des Abgases ablagern können, um die Leitung zu verstopfen.Embodiments of the turbine are advantageous in which the pressure valve is arranged on the inlet side in the overpressure line. The provision of the valve at the inlet into the overpressure line has the advantage that the valve is placed at the point in the turbine housing at which an excessively high pressure is to be reliably prevented. The valve is directly pressurized with the pressure to be limited. In addition, the overpressure line is open on the inlet side only if too high a pressure is released. Otherwise, the inlet side is closed, so that no components of the exhaust gas can be deposited in order to clog the line.

Vorteilhaft können aber auch Ausführungsformen der Turbine sein, bei denen das Druckventil auslassseitig in der Überdruckleitung angeordnet ist. Dies bietet sich beispielsweise in den Fällen an, in denen auf der Einlassseite nicht ausreichend Bauraum für das Ventil zur Verfügung steht, beispielsweise bei Ausführungsformen, bei denen eine Überdruckleitung im Laufradbereich von einem Abgas führenden Strömungskanal abzweigt.But can also be advantageous embodiments of the turbine, in which the pressure valve is arranged on the outlet side in the overpressure line. This is suitable, for example, in cases in which there is insufficient space available for the valve on the inlet side, for example, in embodiments in which a pressure relief line in the impeller region branches off from a flow channel carrying exhaust gas.

Vorteilhaft können darüber hinaus noch Ausführungsformen der Turbine sein, bei denen das Überdruckventil zwischen dem Einlass in die Überdruckleitung und dem Auslass aus der Überdruckleitung angeordnet ist. Diese Ausführungsform bietet sich bei gebauten modularen Gehäusen an, bei denen das Ventil dann in einer dafür vorgesehenen Tasche, d. h. Ausnehmung, angeordnet wird. In addition, embodiments of the turbine may be advantageous in which the pressure relief valve is arranged between the inlet in the overpressure line and the outlet from the overpressure line. This embodiment lends itself to built-modular housings in which the valve then in a designated pocket, d. H. Recess, is arranged.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Turbine, bei denen das Turbinengehäuse zur Ausbildung einer Kühlung mindestens einen im Turbinengehäuse angeordneten Kühlmittelkanal aufweist, wobei dieser mindestens eine Kühlmittelkanal sich im Gehäuse zumindest abschnittsweise ringförmig um die Welle erstreckt.Embodiments of the turbine in which the turbine housing has at least one coolant channel arranged in the turbine housing are advantageous, wherein this at least one coolant channel extends annularly around the shaft in the housing at least in sections.

Die Herstellungskosten einer ungekühlten Turbine sind vergleichsweise hoch, da der für das thermisch hochbelastete Turbinengehäuse verwendete – häufig nickelhaltige – Werkstoff kostenintensiv ist, insbesondere im Vergleich zu dem für den Zylinderkopf vorzugsweise verwendeten Werkstoff; beispielweise Aluminium. Nicht nur die Werkstoffkosten an sich sind vergleichsweise hoch, sondern auch die Kosten für die Bearbeitung dieser für das Turbinengehäuse verwendeten Werkstoffe.The production costs of an uncooled turbine are comparatively high, since the material used for the thermally heavily loaded turbine housing - often nickel-containing material - is expensive, in particular in comparison to the material preferably used for the cylinder head; for example aluminum. Not only the material costs per se are comparatively high, but also the costs for the processing of these materials used for the turbine housing.

Um kostengünstigere Werkstoffe für die Herstellung der Turbine verwenden zu können, ist es vorteilhaft, die Turbine mit einer Kühlung, insbesondere mit einer Flüssigkeitskühlung, auszustatten, welche die thermische Belastung der Turbine bzw. des Turbinengehäuses durch die heißen Abgase stark vermindert und damit den Einsatz thermisch weniger belastbarer Werkstoffe ermöglicht.In order to use more cost-effective materials for the production of the turbine, it is advantageous to equip the turbine with a cooling, in particular with a liquid cooling, which greatly reduces the thermal load on the turbine or the turbine housing by the hot exhaust gases and thus the use of thermal less resilient materials possible.

Ist das Gehäuse ein Gussteil, kann der mindestens eine Kühlmittelkanal im Rahmen des Gießvorganges als integrierter Kühlmittelkanal eines monolithischen Gehäuses mit ausgebildet werden. Bei einem modular aufgebauten Gehäuse kann im Rahmen des Zusammenbaus ein Hohlraum ausgebildet werden, der als Kühlmittelkanal dient.If the housing is a casting, the at least one coolant channel can be formed as part of the casting process as an integrated coolant channel of a monolithic housing. In a modular housing, a cavity can be formed as part of the assembly, which serves as a coolant channel.

Bei der konstruktiven Auslegung einer gekühlten Turbine ist ein Kompromiss zwischen Kühlleistung und Werkstoff erforderlich, wobei man grundsätzlich anstrebt, die Turbine nur in dem Umfang zu kühlen, den der verwendete Werkstoff tatsächlich erfordert, um auf diese Weise die Abgasenthalpie der heißen Abgase, die maßgeblich von der Abgastemperatur mitbestimmt wird, optimal nutzen zu können.In the structural design of a cooled turbine, a compromise between cooling capacity and material is required, which is basically aimed at cooling the turbine only to the extent that actually requires the material used in order in this way the exhaust gas enthalpy of the hot exhaust gases, which significantly the exhaust gas temperature is determined to be able to use optimally.

Vorteilhaft können daher Ausführungsformen sein, bei denen der mindestens eine Kühlmittelkanal einen maximalen Durchmesser dmax aufweist mit dmax ≤ 12mm, dmax ≤ 10mm, dmax ≤ 8mm bzw. mit dmax ≤ 6mm.Advantageous may be embodiments, therefore, in which the at least one coolant channel has a maximum diameter d max where d max ≤ 12mm, d max ≤ 10mm, d max ≤ 8mm, or with d max ≤ 6 mm.

Je kleiner der maximale Durchmesser eines Kühlmittelkanals ist, desto schwieriger wird es, diesen Kühlmittelkanal im Rahmen eines Gießvorganges als im Gehäuse integrierten Kanal, der vollständig von Gehäusematerial umgeben ist, auszubilden, so dass derartige Kühlmittelkanäle vorzugsweise gebaut werden. Der Kühlmittelkanal kann in einer bestehenden Fuge angeordnet sein, beispielsweise in einem eine Montage-Flanschfläche aufnehmenden und ausbildenden Flansch auf der einem Lagergehäuse zugewandten Seite des Turbinengehäuses, wobei der Kühlmittelkanal zur Montage-Flanschfläche hin offen ist und vom Lagergehäuse im montierten Zustand deckelartig verschlossen wird.The smaller the maximum diameter of a coolant channel, the more difficult it becomes to form this coolant channel as part of a casting process as a channel integrated in the housing, which is completely surrounded by housing material, so that such coolant channels are preferably constructed. The coolant channel can be arranged in an existing joint, for example in a mounting flange surface receiving and forming a flange on the bearing housing facing side of the turbine housing, wherein the coolant channel is open to the mounting flange surface and is capped closed by the bearing housing in the assembled state.

Es wird eine minimalistische Kühlung des Turbinengehäuses bevorzugt, bei der der mindestens eine Kühlmittelkanal in einem Schnitt entlang der Welle einen Abgas führenden Strömungskanal nur in einem begrenzten Winkelbereich α überstreicht bzw. überdeckt, beispielsweise mit α ≤ 45°, α ≤ 35° bzw. α ≤ 25°, und nicht mantelartig möglichst großflächig. Die Kühlleistung wird bewusst begrenzt, indem der mindestens eine Kühlmittelkanal kleiner dimensioniert wird. Durch diese Maßnahme wird die abzuführende Wärmemenge in vorteilhafter Weise vermindert bzw. begrenzt.A minimalistic cooling of the turbine housing is preferred in which the at least one coolant channel in a section along the shaft sweeps or covers a flow channel leading to exhaust gas only in a limited angular range α, for example with α ≦ 45 °, α ≦ 35 ° or α ≤ 25 °, and not coat-like as large as possible. The cooling capacity is deliberately limited by making the at least one coolant channel smaller. By this measure, the dissipated amount of heat advantageously reduced or limited.

Korrespondierend zu der moderaten Kühlleistung ist für die Herstellung der Turbine ein entsprechender Werkstoff zu wählen, nämlich Grauguss bzw. Stahlguss oder dergleichen.Corresponding to the moderate cooling capacity is to choose a corresponding material for the production of the turbine, namely gray cast iron or steel casting or the like.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Turbine, bei denen die mindestens eine Überdruckleitung im Rahmen eines Gießvorganges des Gehäuses als integrierter Kanal eines monolithischen Gehäuses mit ausgebildet wird. Eine solch integrierte Überdruckleitung wird vom Gehäusematerial umgeben und geformt und ist daher in der Regel frei von Leckage, d. h. abgasdicht. Die Anzahl der Bauteile wird durch die Integration der Überdruckleitung in das Gehäuse reduziert und die Montage der Turbine vereinfacht sich.Embodiments of the turbine are advantageous in which the at least one overpressure line is formed as part of a casting process of the housing as an integrated channel of a monolithic housing. Such an integrated overpressure line is surrounded and shaped by the housing material and is therefore generally free of leakage, d. H. exhaust tight. The number of components is reduced by the integration of the pressure line into the housing and the installation of the turbine is simplified.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Turbine, bei denen die mindestens eine Überdruckleitung durch Bohren oder eine andere spanabhebende Fertigung ausgebildet wird. Auch eine derartige Überdruckleitung wird vom Gehäusematerial umgeben und geformt und ist in der Regel leckagefrei. Die Anzahl der Bauteile wird durch die Integration der Überdruckleitung in das Gehäuse reduziert und die Montage der Turbine vereinfacht sich.Embodiments of the turbine in which the at least one overpressure line is formed by drilling or another machining operation are advantageous. Such a positive pressure line is surrounded and molded by the housing material and is usually leak-free. The number of components is reduced by the integration of the pressure line into the housing and the installation of the turbine is simplified.

Eine Integration der Überdruckleitung gemäß einer vorstehenden Art verkürzt zudem die Länge der Überdruckleitung, wodurch ein Druckabbau im Eintrittsbereich bei geöffneter Überdruckleitung unterstützt wird.An integration of the overpressure line according to an above type also shortens the length of the overpressure line, whereby a pressure reduction in the inlet region is supported with open pressure line.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Turbine, bei denen die mindestens eine Überdruckleitung geradlinig ausgebildet ist, wodurch eine Fertigung beispielsweise mittels Bohren erleichtert wird.Embodiments of the turbine in which the at least one overpressure line is rectilinear are advantageous, as a result of which production, for example by means of drilling, is facilitated.

Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen der Turbine, bei denen die mindestens eine Überdruckleitung aus mindestens zwei geradlinigen Abschnitten aufgebaut ist. Vorteile ergeben sich hinsichtlich der Fertigung mittels Bohren.Embodiments of the turbine in which the at least one overpressure line is constructed from at least two rectilinear sections are also advantageous. Advantages arise with regard to production by means of drilling.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Turbine, bei denen mindestens zwei Überdruckleitungen vorgesehen sind. Die Überdruckleitungen sind vergleichsweise klein dimensioniert und nicht zu vergleichen mit der Bypassleitung einer Waste-Gate-Turbine, die von Hause aus regelmäßig auf mittelgroße Abgasströme ausgelegt ist. Übersteigt der Druck im Eintrittsbereich der Turbine einen vorgebbaren Druck überdeutlich, kann mehr als eine Überdruckleitung zum schnellen Abbau des Überdrucks erforderlich bzw. vorteilhaft sein.Advantageous embodiments of the turbine, in which at least two pressure lines are provided. The overpressure lines are comparatively small in size and can not be compared with the bypass line of a waste gate turbine, which is designed from the outset regularly for medium exhaust gas flows. If the pressure in the inlet region of the turbine clearly exceeds a predefinable pressure, more than one overpressure line may be required or advantageous for rapidly reducing the overpressure.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Turbine, bei denen das Turbinengehäuse ein monolithisch gegossenes Gehäuse ist. Durch Gießen und Verwendung entsprechender Kerne lässt sich die komplexe Struktur des Gehäuses in einem Arbeitsgang formen, so dass anschließend nur eine Nachbearbeitung des Gehäuses und die Montage erforderlich sind, um die Turbine auszubilden.Embodiments of the turbine in which the turbine housing is a monolithically cast housing are advantageous. By casting and using appropriate cores, the complex structure of the housing can be formed in one operation, so that subsequently only a post-processing of the housing and the assembly are required to form the turbine.

Vorteilhaft können aber auch Ausführungsformen der Turbine sein, bei denen das Turbinengehäuse modular aufgebaut ist. Eine solche Ausführungsform bietet sich beispielsweise für flüssigkeitsgekühlte Turbinen mit gebauten Kühlmittelkanälen an, bei denen ein Kühlmittelkanal auch in einer Fuge bzw. Trennfläche angeordnet sein kann, beispielsweise in der Montage-Flanschfläche zwischen dem Lagergehäuse und dem Turbinengehäuse. Ein modular aufgebautes Turbinengehäuse eignet sich auch, um die mindestens eine Überdruckleitung zu bauen.But can also be advantageous embodiments of the turbine, in which the turbine housing is modular. Such an embodiment lends itself, for example, to liquid-cooled turbines with built-up coolant channels, in which a coolant channel can also be arranged in a joint or separation surface, for example in the mounting flange surface between the bearing housing and the turbine housing. A modular turbine housing is also suitable for building the at least one overpressure line.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Turbine, bei denen die Turbine mit einer variablen Turbinengeometrie ausgestattet ist, die im Eintrittsbereich der Turbine angeordnete und verstellbare Leitschaufeln zur Beeinflussung der Strömungsrichtung umfasst.Advantageous embodiments of the turbine, in which the turbine is equipped with a variable turbine geometry, which includes arranged in the inlet region of the turbine and adjustable vanes for influencing the flow direction.

Die Turbine ist vorliegend mit einer variablen Turbinengeometrie ausgestattet, die eine weitergehende Anpassung an den jeweiligen Betriebspunkt einer Brennkraftmaschine durch Verstellen der Turbinengeometrie bzw. des wirksamen Turbinenquerschnittes gestattet. Dabei sind im Eintrittsbereich der Turbine verstellbare Leitschaufeln zur Beeinflussung der Strömungsrichtung angeordnet. Im Gegensatz zu den Laufschaufeln des umlaufenden Laufrades rotieren die Leitschaufeln nicht mit der Welle der Turbine.The turbine is presently equipped with a variable turbine geometry, which allows a further adaptation to the respective operating point of an internal combustion engine by adjusting the turbine geometry or the effective turbine cross-section. In this case, adjustable guide vanes for influencing the flow direction are arranged in the inlet region of the turbine. Unlike the vanes of the rotating impeller, the vanes do not rotate with the shaft of the turbine.

Verfügt die Turbine über eine feste unveränderliche Geometrie, sind die Leitschaufeln nicht nur stationär, sondern zudem völlig unbeweglich im Eintrittsbereich angeordnet, d. h. starr fixiert. Bei einer variablen Geometrie hingegen sind die Leitschaufeln zwar stationär angeordnet, aber nicht völlig unbeweglich, sondern um ihre Achse drehbar, so dass auf die Anströmung der Laufschaufeln Einfluss genommen werden kann. Die Turbine kann grundsätzlich auch ohne jede Leiteinrichtung ausgeführt werden.If the turbine has a fixed invariable geometry, the vanes are not only stationary, but also completely immovable in the entry area, i. H. rigidly fixed. With a variable geometry, however, the vanes are indeed arranged stationary, but not completely immobile, but rotatable about its axis, so that the flow of the blades can be influenced. The turbine can in principle be executed without any guide.

Das erfindungsgemäße Vorsehen mindestens einer Überdruckleitung erweist sich bei Turbinen mit variabler Turbinengeometrie als besonders vorteilhaft, da diese kostenintensiven Turbinen mit der Absicht eingesetzt werden, unter möglichst vielen unterschiedlichen Betriebsbedingungen mittels veränderbarer Geometrie wirkungsgradoptimiert Energie zu gewinnen, so dass eine sicherheitsbedingte Überdimensionierung der Turbine aufgrund ihres wirkungsgradverschlechternden Effekts als besonders kontraproduktiv anzusehen ist.The inventive provision of at least one positive pressure line proves to be particularly advantageous in turbines with variable turbine geometry, since these costly turbines are used with the intention of gaining energy efficiency-optimized energy under as many different operating conditions using variable geometry, so that a safety-related oversizing of the turbine due to their efficiency-detrimental effect is considered to be particularly counterproductive.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen die Turbine eine Radialturbine ist, d. h. die Anströmung der Laufschaufeln erfolgt im Wesentlichen radial. Im Wesentlichen radial bedeutet dabei, dass die Geschwindigkeitskomponente in radialer Richtung größer ist als die axiale Geschwindigkeitskomponente. Der Geschwindigkeitsvektor der Strömung schneidet die Welle bzw. Achse der Turbine und zwar in einem rechten Winkel, falls die Anströmung exakt radial verläuft. Insofern kann die Radialturbine auch in der Mixed-Flow-Bauweise ausgeführt sein, solange die Geschwindigkeitskomponente in radialer Richtung größer ist als die Geschwindigkeitskomponente in axialer Richtung.Advantageous are embodiments in which the turbine is a radial turbine, d. H. the flow of the blades takes place substantially radially. In this case, essentially radial means that the velocity component in the radial direction is greater than the axial velocity component. The velocity vector of the flow intersects the shaft of the turbine at a right angle if the flow is exactly radial. In this respect, the radial turbine can also be designed in the mixed-flow design, as long as the velocity component in the radial direction is greater than the velocity component in the axial direction.

Um die Laufschaufeln radial anströmen zu können, wird der Eintrittsbereich zur Zuführung des Abgases vorzugsweise als rundum verlaufendes Spiral- oder Schneckengehäuse ausgebildet, so dass die Zuströmung des Abgases zur Turbine im Wesentlichen radial erfolgt.In order to be able to flow radially to the rotor blades, the inlet region for supplying the exhaust gas is preferably designed as a spiral or worm casing running all around, so that the inflow of the exhaust gas to the turbine takes place essentially radially.

Die Turbine kann aber auch als Axialturbine ausgeführt sein, bei der die Geschwindigkeitskomponente in axialer Richtung größer ist als die Geschwindigkeitskomponente in radialer Richtung.The turbine can also be designed as an axial turbine, in which the velocity component in the axial direction is greater than the velocity component in the radial direction.

Vorteilhaft sind daher auch Ausführungsformen, bei denen die Turbine eine Axialturbine ist.Therefore, embodiments in which the turbine is an axial turbine are also advantageous.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen die Turbine die Turbine eines Abgasturboladers ist.Embodiments in which the turbine is the turbine of an exhaust-gas turbocharger are advantageous.

Die Aufladung dient in erster Linie der Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine. Die für den Verbrennungsprozess benötigte Luft wird dabei verdichtet, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und damit der Mitteldruck gesteigert werden.The charge is used primarily to increase the performance of the internal combustion engine. The air required for the combustion process is compressed, which allows each cylinder per working cycle, a larger air mass can be supplied. As a result, the fuel mass and thus the medium pressure can be increased.

Die Aufladung ist ein geeignetes Mittel, bei unverändertem Hubraum die Leistung einer Brennkraftmaschine zu steigern, oder bei gleicher Leistung den Hubraum zu reduzieren. In jedem Fall führt die Aufladung zu einer Erhöhung der Bauraumleistung und einer günstigeren Leistungsmasse. Bei gleichen Fahrzeugrandbedingungen lässt sich so das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist. Die Aufladung unterstützt folglich das ständige Bemühen in der Entwicklung von Verbrennungsmotoren, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, d. h. den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.The charge is a suitable means to increase the capacity of an internal combustion engine with unchanged displacement, or to reduce the displacement at the same power. In any case, the charging leads to an increase in space performance and a lower power mass. At the same vehicle boundary conditions, the load collective can thus be shifted to higher loads in which the specific fuel consumption is lower. Charging therefore supports the constant effort in the development of internal combustion engines to minimize fuel consumption, d. H. to improve the efficiency of the internal combustion engine.

Gegenüber einem mechanischen Lader besteht der Vorteil eines Abgasturboladers darin, dass keine mechanische Verbindung zur Leistungsübertragung zwischen Lader und Brennkraftmaschine erforderlich ist. Während ein mechanischer Lader die für seinen Antrieb benötigte Energie direkt von der Brennkraftmaschine bezieht, nutzt der Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase.Compared to a mechanical supercharger, the advantage of an exhaust gas turbocharger is that no mechanical connection is required for transmitting power between the supercharger and the internal combustion engine. While a mechanical supercharger obtains the energy required for its drive directly from the internal combustion engine, the exhaust gas turbocharger uses the exhaust gas energy of the hot exhaust gases.

Für eine Abgasturboaufladung, bei der die mindestens eine Turbine aufgrund der hohen Abgastemperaturen thermisch besonders stark belastet ist, eignet sich eine flüssigkeitsgekühlte erfindungsgemäße Turbine besonders.For a turbocharger turbocharger in which the at least one turbine is subject to particularly high thermal loads due to the high exhaust gas temperatures, a liquid-cooled turbine according to the invention is particularly suitable.

Ein Zylinderkopf einer aufgeladenen Brennkraftmaschine ist thermisch höher belastet als ein herkömmlicher Zylinderkopf und stellt daher erhöhte Anforderungen an die Kühlung, weshalb es vorteilhaft ist, den Zylinderkopf zur Ausbildung einer Flüssigkeitskühlung mit mindestens einem im Zylinderkopf integrierten Kühlmittelmantel auszustatten.A cylinder head of a supercharged internal combustion engine is thermally more heavily loaded than a conventional cylinder head and therefore places increased demands on the cooling, which is why it is advantageous to provide the cylinder head with at least one coolant jacket integrated in the cylinder head to form a liquid cooling.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen gemäß den 1 und 2 näher beschrieben. Hierbei zeigt:In the following the invention is based on two embodiments according to the 1 and 2 described in more detail. Hereby shows:

1 eine erste Ausführungsform der Turbine, teilweise entlang der Welle des Turbinenlaufrades geschnitten, und 1 a first embodiment of the turbine, partially cut along the shaft of the turbine runner, and

2 eine zweite Ausführungsform der Turbine, teilweise entlang der Welle des Turbinenlaufrades geschnitten. 2 a second embodiment of the turbine, partially cut along the shaft of the turbine runner.

1 zeigt eine erste Ausführungsform der Turbine 1, teilweise entlang der Welle 4a des Turbinenlaufrades 4 geschnitten. 1 shows a first embodiment of the turbine 1 , partly along the shaft 4a of the turbine runner 4 cut.

Die Turbine 1 ist eine Radialturbine 1a, welche ein Turbinengehäuse 2 und ein in diesem Turbinengehäuse 2 angeordnetes und auf einer drehbaren Welle 4a gelagertes Laufrad 4 umfasst. Damit das Abgas die Laufschaufeln des Laufrades 4 radial anströmen kann, ist das Turbinengehäuse 2 als rund um das Laufrad 4 verlaufendes Spiralgehäuse ausgebildet, bei dem sich ein Abgas führender Strömungskanal 5 spiralförmig um das Laufrad 4 erstreckt.The turbine 1 is a radial turbine 1a which is a turbine housing 2 and one in this turbine housing 2 arranged and on a rotatable shaft 4a stored impeller 4 includes. So that the exhaust the blades of the impeller 4 can flow radially, is the turbine housing 2 as around the wheel 4 running spiral housing formed, in which an exhaust gas leading flow channel 5 spiral around the wheel 4 extends.

Das Turbinengehäuse 2 verfügt über einen Eintrittsbereich 6 zum Zuführen von Abgas und einen Austrittsbereich 7 zum Abführen des Abgases, wobei der Eintrittsbereich 6 stromaufwärts des Laufrades 4 angeordnet ist. Der zu einem Abgasabführsystem 8 gehörende Austrittsbereich 7 ist stromabwärts des Laufrades 4 angeordnet und schließt sich unmittelbar an das Laufrad 4 an.The turbine housing 2 has an entrance area 6 for supplying exhaust gas and an exit area 7 for discharging the exhaust gas, wherein the inlet area 6 upstream of the impeller 4 is arranged. The to an exhaust gas removal system 8th belonging exit area 7 is downstream of the impeller 4 arranged and closes immediately to the impeller 4 at.

Vorliegend handelt es sich um eine einflutige Turbine 1, wobei ein Abgas führender Strömungskanal 5 den Eintrittsbereich 6 via Laufrad 4 mit dem Austrittsbereich 7 verbindet.In the present case, it is a single-flow turbine 1 , wherein an exhaust gas leading flow channel 5 the entrance area 6 via impeller 4 with the exit area 7 combines.

Es sind zwei Überdruckleitungen 2b, 2c vorgesehen, die jeweils im Eintrittsbereich 6 stromaufwärts des Laufrades 4 von dem Abgas führenden Strömungskanal 5 abzweigen, stromabwärts des Laufrades 4 in den Austrittsbereich 7 münden und einlassseitig mit einem selbsttätig steuernden Druckventil 3 ausgestattet sind. Die Überdruckleitungen 2b, 2c verlaufen geradlinig und sind gebohrt.There are two pressure lines 2 B . 2c provided, each in the entry area 6 upstream of the impeller 4 from the exhaust gas leading flow channel 5 branch off, downstream of the impeller 4 in the exit area 7 open and on the inlet side with an automatically controlling pressure valve 3 are equipped. The pressure lines 2 B . 2c are straight and drilled.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Turbine 1, teilweise entlang der Welle 4a des Turbinenlaufrades 4 geschnitten. Es sollen nur die Unterschiede zu der in 1 dargestellten Ausführungsform erörtert werden, weshalb im Übrigen Bezug genommen wird auf 1 und die dazugehörige Beschreibung. Für dieselben Bauteile wurden dieselben Bezugszeichen verwendet. 2 shows a second embodiment of the turbine 1 , partly along the shaft 4a of the turbine runner 4 cut. It should only the differences to the in 1 Otherwise, reference will be made to FIG 1 and the corresponding description. The same reference numerals have been used for the same components.

Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform zweigen die Überdruckleitungen 2b, 2c bei der in 2 dargestellten Turbine 1 im Laufrad 4 von dem Abgas führenden Strömungskanal 5 ab. Die Druckventile 3 sind auslassseitig in den Überdruckleitungen 2b, 2c angeordnet, da einlassseitig am Laufrad 4 nicht genügend Bauraum für die Ventile 3 zur Verfügung steht. Durch Öffnen der Leitungen 2b, 2c baut sich der Druck im Laufrad 4 ab, wodurch auch der Druck im Eintrittsbereich 6 vermindert wird.Unlike the in 1 illustrated embodiment branches the pressure lines 2 B . 2c at the in 2 illustrated turbine 1 in the wheel 4 from the exhaust gas leading flow channel 5 from. The pressure valves 3 are on the outlet side in the overpressure lines 2 B . 2c arranged, as inlet side of the impeller 4 not enough space for the valves 3 is available. By opening the lines 2 B . 2c the pressure builds up in the impeller 4 which also reduces the pressure in the inlet area 6 is reduced.

Die Überdruckleitungen 2b, 2c sind aus zwei geradlinigen Abschnitten zusammengesetzt und ebenfalls gebohrt. Während die Überdruckleitungen 2b, 2c gemäß 1 im Turbinengehäuse 2 angeordnet sind, verlaufen die Leitungen 2b, 2c entsprechend 2 durch die kassettenförmig ausgebildete Aufnahme der variablen Turbinengeometrie und damit sozusagen durch das erweiterte Turbinengehäuse 2.The pressure lines 2 B . 2c are composed of two rectilinear sections and also drilled. While the pressure lines 2 B . 2c according to 1 in the turbine housing 2 are arranged, the lines run 2 B . 2c corresponding 2 by the cassette-shaped receiving the variable turbine geometry and thus by the extended turbine housing so to speak 2 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Turbine turbine
1a1a
Radialturbine radial turbine
22
Turbinengehäuse turbine housing
2b2 B
erste Überdruckleitung first overpressure line
2c2c
zweite Überdruckleitung second overpressure line
33
selbsttätig steuerndes Druckventil automatically controlling pressure valve
44
Laufrad Wheel
4a4a
Welle wave
55
Abgas führender Strömungskanal Exhaust gas leading flow channel
66
Eintrittsbereich entry area
77
Austrittsbereich exit area
88th
Abgasabführsystem Abgasabführsystem

Claims (14)

Turbine (1) mit einem Turbinengehäuse (2), in dem mindestens ein auf einer drehbaren Welle (4a) gelagertes Laufrad (4) angeordnet ist, bei der – das Turbinengehäuse (2) einen Eintrittsbereich (6) zum Zuführen von Abgas und einen Austrittsbereich (7) zum Abführen des Abgases aufweist, wobei der Eintrittsbereich (6) stromaufwärts des mindestens einen Laufrades (4) und der zu einem Abgasabführsystem (8) gehörende Austrittsbereich (7) stromabwärts des mindestens einen Laufrades (4) angeordnet ist und sich an das mindestens eine Laufrad (4) anschließt, – mindestens ein Abgas führender Strömungskanal (5) vorgesehen ist, der den Eintrittsbereich (6) via Laufrad (4) mit dem Austrittsbereich (7) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass – mindestens eine Überdruckleitung (2b, 2c) vorgesehen ist, die stromaufwärts des Austrittsbereichs (7) von dem mindestens einen Abgas führenden Strömungskanal (5) abzweigt und stromabwärts des mindestens einen Laufrades (4) in das Abgasabführsystem (8) mündet, wobei in der Überdruckleitung (2b, 2c) ein selbsttätig steuerndes Druckventil (3) angeordnet ist.Turbine ( 1 ) with a turbine housing ( 2 ), in which at least one on a rotatable shaft ( 4a ) stored impeller ( 4 ) is arranged, in which - the turbine housing ( 2 ) an entrance area ( 6 ) for supplying exhaust gas and an exit region ( 7 ) for discharging the exhaust gas, wherein the entry area ( 6 ) upstream of the at least one impeller ( 4 ) and to an exhaust gas removal system ( 8th ) belonging exit area ( 7 ) downstream of the at least one impeller ( 4 ) is arranged and to the at least one impeller ( 4 ), - at least one exhaust gas leading flow channel ( 5 ) is provided, the the entry area ( 6 ) via impeller ( 4 ) with the exit area ( 7 ), characterized in that - at least one overpressure line ( 2 B . 2c ) is provided upstream of the exit region ( 7 ) of the at least one exhaust gas leading flow channel ( 5 ) branches off and downstream of the at least one impeller ( 4 ) into the exhaust gas removal system ( 8th ), wherein in the overpressure line ( 2 B . 2c ) an automatically controlling pressure valve ( 3 ) is arranged. Turbine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Überdruckleitung (2b, 2c) stromabwärts des mindestens einen Laufrades (4) in den Austrittsbereich (7) mündet.Turbine ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the at least one overpressure line ( 2 B . 2c ) downstream of the at least one impeller ( 4 ) in the exit area ( 7 ) opens. Turbine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Überdruckleitung (2b, 2c) im Eintrittsbereich (6) stromaufwärts des mindestens einen Laufrades (4) von dem mindestens einen Abgas führenden Strömungskanal (5) abzweigt. Turbine ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that at least one overpressure line ( 2 B . 2c ) in the entry area ( 6 ) upstream of the at least one impeller ( 4 ) of the at least one exhaust gas leading flow channel ( 5 ) branches off. Turbine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Überdruckleitung (2b, 2c) in dem mindestens einen Laufrad (4) von dem mindestens einen Abgas führenden Strömungskanal (5) abzweigt.Turbine ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that at least one overpressure line ( 2 B . 2c ) in the at least one impeller ( 4 ) of the at least one exhaust gas leading flow channel ( 5 ) branches off. Turbine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckventil (3) einlassseitig in der Überdruckleitung (2b, 2c) angeordnet ist.Turbine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure valve ( 3 ) on the inlet side in the overpressure line ( 2 B . 2c ) is arranged. Turbine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckventil (3) auslassseitig in der Überdruckleitung (2b, 2c) angeordnet ist.Turbine ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pressure valve ( 3 ) on the outlet side in the overpressure line ( 2 B . 2c ) is arranged. Turbine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinengehäuse (2) zur Ausbildung einer Kühlung mindestens einen im Turbinengehäuse (2) angeordneten Kühlmittelkanal aufweist, wobei dieser mindestens eine Kühlmittelkanal sich im Gehäuse (2) zumindest abschnittsweise ringförmig um die Welle (4a) erstreckt.Turbine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the turbine housing ( 2 ) for forming a cooling at least one in the turbine housing ( 2 ) arranged coolant channel, wherein this at least one coolant channel in the housing ( 2 ) at least in sections annularly around the shaft ( 4a ). Turbine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Überdruckleitungen (2b, 2c) vorgesehen sind.Turbine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least two overpressure lines ( 2 B . 2c ) are provided. Turbine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinengehäuse (2) ein monolithisch gegossenes Gehäuse (2) ist.Turbine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the turbine housing ( 2 ) a monolithically cast housing ( 2 ). Turbine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinengehäuse (2) modular aufgebaut ist.Turbine ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the turbine housing ( 2 ) is modular. Turbine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (1) mit einer variablen Turbinengeometrie ausgestattet ist, die im Eintrittsbereich (6) der Turbine (1) angeordnete und verstellbare Leitschaufeln zur Beeinflussung der Strömungsrichtung umfasst.Turbine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the turbine ( 1 ) is equipped with a variable turbine geometry, which in the inlet area ( 6 ) of the turbine ( 1 ) and adjustable guide vanes for influencing the flow direction comprises. Turbine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (1) eine Radialturbine (1a) ist.Turbine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the turbine ( 1 ) a radial turbine ( 1a ). Turbine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (1) eine Axialturbine ist.Turbine ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that the turbine ( 1 ) is an axial turbine. Turbine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (1) die Turbine (1) eines Abgasturboladers ist.Turbine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the turbine ( 1 ) the turbine ( 1 ) is an exhaust gas turbocharger.
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Effective date: 20150423

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R152 Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years