DE202018101705U1

DE202018101705U1 - Ventilanordnung für mehrflutige Turbine

Info

Publication number: DE202018101705U1
Application number: DE202018101705.5U
Authority: DE
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2018-04-20
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: CN110307045A; CN110307045B; US20190301355A1; CN215292670U; JP2019173749A; EP3546719A3; US11434813B2; KR20190113630A; US20210033022A1; EP3546719A2; CN210122926U; JP7458710B2; US20210079836A1; US11624315B2; WO2019190662A1; US10883416B2

Abstract

Ventilanordnung (100) für eine mehrflutige Turbine (10) zum Steuern eines Überströmens von Abgasen zwischen einer ersten Spirale (36) und einer zweiten Spirale (38) sowie zum Steuern einer Bypassöffnung (50), wobei die Ventilanordnung (100) umfasst:einen Hebel (110) undeinen Ventil-Schließkörper (120) der mit dem Hebel (110) wirkverbunden ist, gekennzeichnet durchein Federelement (130), das ausgelegt ist den Ventil-Schließkörper (120) gegen den Hebel (110) vorzuspannen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für eine mehrflutige Turbine. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine mehrflutige Turbine mit einer entsprechenden Ventilanordnung.
Hintergrund
Immer mehr Fahrzeuge der neueren Generation werden mit Aufladevorrichtungen ausgestattet, um die Anforderungsziele und gesetzlichen Auflagen zu erreichen. Bei der Entwicklung von Aufladevorrichtung gilt es sowohl die einzelnen Komponenten als auch das System als Ganzes bezüglich ihrer Zuverlässigkeit und Effizienz zu optimieren.
Bekannte Abgasturbolader weisen eine Turbine mit einem Turbinenrad auf, die vom Abgasstrom des Verbrennungsmotors angetrieben wird. Ein Verdichter mit einem Verdichterrad, das mit dem Turbinenrad auf einer gemeinsamen Welle angeordnet ist, verdichtet die für den Motor angesaugte Frischluft. Dadurch wird die Luft- bzw. Sauerstoffmenge, die der Motor zur Verbrennung zur Verfügung hat, erhöht. Dies führt wiederum zu einer Leistungssteigerung des Verbrennungsmotors. Im Stand der Technik sind insbesondere auch mehrflutige Turbinen bekannt, welche zum Beispiel für Sechszylindermotoren eingesetzt werden.
Nachteilig an bekannten mehrflutigen Turbinen, zum Beispiel Dual-Volute Turbinen oder Twin-Scroll Turbinen, ist, dass bei bestimmten Betriebszuständen, zum Bespiel ab einer gewissen Drehzahl, sich die Trennung in zwei Spiralen negativ auf die Performance des Turboladers auswirkt. Um dieses Problem zu beheben, ist aus dem Stand der Technik bekannt Überströmbereiche vorzusehen, in denen die Abgase aus der einen Spirale in die andere Spirale und in die umgekehrte Richtung überströmen können. Außerdem ist es bekannt, diese Überströmbereiche variabel über lineare Stellvorrichtungen mit einer entsprechenden Ventilanordnung zu öffnen und zu schließen. Weiterhin ist es bekannt diese Überströmbereiche mit einer Bypassöffnung zu kombinieren. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit die Bypassöffnung und die Überströmbereiche durch die selbe Ventilanordnung zu steuern. Nachteilig an den bekannten Systemen sind ein erhöhter Verschleiß im Aktionsbereich der Ventilanordnung und dadurch eine eingeschränkte Bypass- bzw. Überströmungsfunktion der mehrflutigen Turbine.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Ventilanordnung für eine mehrflutige Turbine sowie eine entsprechende mehrflutige Turbine mit einer optimierten Ventilanordnung zur Verbesserung der Bypass- bzw. Überströmungsfunktion bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für eine mehrflutige Turbine gemäß den Schutzansprüchen 1 und 9, sowie eine mehrflutige Turbine mit einer entsprechenden Ventilanordnung gemäß Schutzanspruch 54.
In einer ersten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Ventilanordnung für eine mehrflutige Turbine zum Steuern eines Überströmens von Abgasen zwischen einer ersten Spirale und einer zweiten Spirale sowie zum Steuern einer Bypassöffnung einen Hebel und einen Ventil-Schließkörper, der mit dem Hebel wirkverbunden ist. Weiterhin umfasst die Ventilanordnung ein Federelement, das ausgelegt ist den Ventil-Schließkörper gegen den Hebel vorzuspannen. Hierdurch können Relativbewegungen zwischen dem Hebel und dem Ventil-Schließkörper ausgeglichen bzw. gedämpft werden. Dies ist insbesondere in eingebautem Zustand in eine mehrflutige Turbine von Vorteil, da dann einerseits Vibrationen des Ventil-Schließkörper gedämpft werden können. Somit kann ein Verschleiß des Ventil-Schließkörpers und der den Ventil-Schließkörper berührenden Bereiche, wie beispielsweise ein Ventilsitz, reduziert werden. Andererseits kann eine Geräuschentwicklung der sich bewegenden Ventilanordnung, insbesondere des Ventil-Schließkörpers, reduziert werden. Durch das Federelement zwischen dem Hebel und dem Ventil-Schließkörper kann eine Kraft, die von dem durch die Spiralen geführten pulsierenden Gasstrom auf den Ventil-Schließkörper ausgeübt wird, gedämpft werden. Somit wird auch eine entsprechende Vibrationsbewegung des Ventil-Schließkörpers eingeschränkt, die dann letztendlich zu einem geringeren Verschleiß sowohl an dem Ventil-Schließkörper selbst als auch an dem Turbinengehäuse und zu einer geringeren Geräuschentwicklung führt. Somit kann schließlich die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Systems erhöht werden.
In Ausgestaltungen, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, kann der Ventil-Schließkörper eine zylinderförmige Erhebung umfassen.
In Ausgestaltungen, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, kann der Ventil-Schließkörper zumindest teilweise hohl ausgebildet sein. Dabei kann sich die zylinderförmige Erhebung mittig vom Boden des hohlen Ventil-Schließkörpers in einen Hohlraum des Ventil-Schließkörpers erstrecken.
In Ausgestaltungen, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, kann der Hebel einen Ventilabschnitt aufweisen, der ausgelegt ist in den Hohlraum des Ventil-Schließkörpers hineinzuragen.
In Ausgestaltungen, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, kann der Ventilabschnitt einen im Wesentlichen gabelförmigen Endbereich haben. Alternativ kann der Ventilabschnitt einen im Wesentlichen ösenförmigen Endbereich haben. Der Endbereich kann dabei die zylinderförmige Erhebung des Ventil-Schließkörpers umgeben, insbesondere radial umgeben, so dass der Hebel mit dem Ventil-Schließkörper wirkverbunden ist.
In Ausgestaltungen, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann der Ventil-Schließkörper eine Gleitkontaktfläche aufweisen, auf der eine erste Gleitkontaktfläche des Hebels abgleiten kann. Zusätzlich kann die Gleitkontaktfläche an einer Innenkontur des Ventil-Schließkörpers angeordnet sein.
In Ausgestaltungen, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, kann die Gleitkontaktfläche gekrümmt, insbesondere gekrümmt und ringförmig ausgebildet sein. Weiterhin kann die erste Gleitkontaktfläche des Hebels gekrümmt oder konisch ausgebildet sein, so dass der Hebel über die erste Gleitkontaktfläche auf der Gleitkontaktfläche des Ventil-Schließkörpers abgleiten kann.
Die Gleitkontaktfläche des Ventil-Schließkörpers kann dabei insbesondere radial außerhalb der zylinderförmigen Erhebung angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Gleitkontaktfläche des Ventil-Schließkörpers dabei am Boden des Hohlraums angeordnet sein. Alternativ kann die Gleitkontaktfläche des Ventil-Schließkörpers auch konisch oder eben ausgebildet sein.
In einer zweiten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Ventilanordnung für eine mehrflutige Turbine zum Steuern eines Überströmens von Abgasen zwischen einer ersten Spirale und einer zweiten Spirale sowie zum Steuern einer Bypassöffnung einen Hebel und einen Ventil-Schließkörper, der mit dem Hebel wirkverbunden ist. Der Ventil-Schließkörper ist dabei zumindest teilweise hohl ausgebildet und umfasst eine zylinderförmige Erhebung, die sich mittig vom Boden des hohlen Ventil-Schließkörpers in einen Hohlraum des Ventil-Schließkörpers erstreckt. Der Hebel weist einen Ventilabschnitt mit einem im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Endbereich auf. Der hohlzylinderförmige Endbereich ist in dem Hohlraum angeordnet und umgibt die zylinderförmige Erhebung, so dass der Hebel mit dem Ventil-Schließkörper wirkverbunden ist. Hierdurch können Relativbewegungen zwischen dem Hebel und dem Ventil-Schließkörper ausgeglichen bzw. beschränkt werden. Dies ist insbesondere in eingebautem Zustand in eine mehrflutige Turbine von Vorteil, da dann einerseits Vibrationen des Ventil-Schließkörper eingeschränkt werden können. Somit kann ein Verschleiß des Ventil-Schließkörpers und der den Ventil-Schließkörper berührenden Bereiche, wie beispielsweise ein Ventilsitz, reduziert werden. Andererseits kann eine Geräuschentwicklung der sich bewegenden Ventilanordnung, insbesondere des Ventil-Schließkörpers, reduziert werden. Somit wird auch eine entsprechende Vibrationsbewegung des Ventil-Schließkörpers eingeschränkt, die dann letztendlich zu einem geringeren Verschleiß sowohl an dem Ventil-Schließkörper selbst als auch an dem Turbinengehäuse und zu einer geringeren Geräuschentwicklung führt. Somit kann schließlich die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Systems erhöht werden.
In Ausgestaltungen der zweiten Ausführungsform, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, kann die Ventilanordnung weiterhin ein Federelement umfassen, das ausgelegt ist, den Ventil-Schließkörper gegen den Hebel vorzuspannen. Durch das Federelement kann eine Kraft, die von dem durch die Spiralen geführten pulsierenden Gasstrom auf den Ventil-Schließkörper ausgeübt wird, gedämpft werden. Somit wird auch eine entsprechende Vibrationsbewegung des Ventil-Schließkörpers eingeschränkt, die dann letztendlich zu einem geringeren Verschleiß sowohl an dem Ventil-Schließkörper selbst als auch an dem Turbinengehäuse und zu einer geringeren Geräuschentwicklung führt. Somit kann schließlich die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Systems erhöht werden.
In Ausgestaltungen der zweiten Ausführungsform, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann der Ventilabschnitt ausgelegt sein, in den Hohlraum hineinzuragen.
In Ausgestaltungen der zweiten Ausführungsform, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann der Ventil-Schließkörper eine Gleitkontaktfläche aufweisen, auf der eine erste Gleitkontaktfläche des Hebels abgleiten kann.
In Ausgestaltungen der zweiten Ausführungsform, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, kann die Gleitkontaktfläche an einer Innenkontur des Ventil-Schließkörpers angeordnet sein.
In Ausgestaltungen der zweiten Ausführungsform, die mit irgendeiner der beiden vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die Gleitkontaktfläche gekrümmt oder konisch ausgebildet sein. Dabei kann die Gleitkontaktfläche insbesondere auch ringförmig ausgebildet sein. Weiterhin kann die erste Gleitkontaktfläche des Hebels gekrümmt ausgebildet ist, so dass der Hebel über die erste Gleitkontaktfläche auf der Gleitkontaktfläche des Ventil-Schließkörpers abgleiten kann.
In Ausgestaltungen der zweiten Ausführungsform, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann der Hebel eine erste ringförmige Erhebung und eine zweite ringförmige Erhebung umfassen. Dabei erstreckt sich die erste ringförmige Erhebung von dem hohlzylinderförmigen Endbereich radial nach außen und ist entlang der Hohlzylinderachse von der zweiten ringförmigen Erhebung axial beabstandet.
In Ausgestaltungen der zweiten Ausführungsform, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, kann sich die zweite ringförmige Erhebung von dem hohlzylinderförmigen Endbereich radial nach außen erstrecken. Zusätzlich kann eine radial äußere Mantelfläche der zweiten ringförmigen Erhebung derart ausgebildet sein, insbesondere gekrümmt ausgebildet sein und derart mit der Innenkontur in Kontakt treten, dass eine begrenzte Verkippung des Hebels gegenüber dem Ventil-Schließkörper ermöglicht wird. Alternativ kann sich die zweite ringförmige Erhebung von dem hohlzylinderförmigen Endbereich radial nach innen erstrecken. Zusätzlich kann ein radial äußerer Mantelabschnitt der zylinderförmigen Erhebung derart ausgebildet sein, insbesondere gekrümmt ausgebildet sein und derart mit einer radial inneren Mantelfläche der zweiten ringförmigen Erhebung in Kontakt treten, dass eine begrenzte Verkippung des Hebels gegenüber dem Ventil-Schließkörper ermöglicht wird.
In Ausgestaltungen der zweiten Ausführungsform, die mit irgendeiner der beiden vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die zweite ringförmige Erhebung konfiguriert sein, mit der Innenkontur des Ventil-Schließkörpers derart in Eingriff zu treten, dass der Hebel gegenüber dem Ventil-Schließkörper zentriert wird.
In Ausgestaltungen der zweiten Ausführungsform, die mit irgendeiner der drei vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die erste Gleitkontaktfläche an der ersten ringförmigen Erhebung angeordnet sein. Dabei kann sich die erste ringförmige Erhebung in einem ersten Kontaktbereich zwischen dem Ventil-Schließkörper und dem Hebel am Boden des Hohlraums befinden.
In Ausgestaltungen der zweiten Ausführungsform, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann ein Außendurchmesser der zylinderförmigen Erhebung geringer ist als ein Innendurchmesser des hohlzylinderförmigen Endbereichs.
Im Folgenden werden Ausgestaltungen erläutert, die mit irgendeiner der beiden Ausführungsformen kombinierbar sind:
In Ausgestaltungen in denen der Ventil-Schließkörper eine zylinderförmige Erhebung umfasst, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die Ventilanordnung weiterhin eine Scheibe umfassen, die an der zylinderförmigen Erhebung des Ventil-Schließkörpers angeordnet ist. Die zylinderförmige Erhebung kann sich dabei entlang einer Mittelachse des Ventil-Schließkörpers erstrecken. Dabei kann sich die zylinderförmige Erhebung in einer Richtung erstrecken, die der Schließrichtung des Ventil-Schließkörpers entgegengesetzt ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Scheibe in dem Hohlraum des Ventil-Schließkörpers angeordnet sein. Insbesondere kann die zylinderförmige Erhebung in dem Hohlraum angeordnet sein. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass sich die zylinderförmige Erhebung vom Boden des Hohlraums in Achsrichtung entgegen der Schließrichtung des Ventil-Schließkörpers erstrecken kann. Dabei kann die zylinderförmige Erhebung nur innerhalb des Hohlraums angeordnet sein oder auch über diesen in Achsrichtung hinausragen. Die Achse der zylinderförmigen Erhebung kann dabei mit der Mittelachse übereinstimmen. Die Scheibe kann dabei in einem Endbereich der zylinderförmigen Erhebung, also an einem freien Ende der zylinderförmigen Erhebung angeordnet sein. Die Scheibe kann dabei an der zylinderförmigen Erhebung fixiert sein, insbesondere kann die Scheibe dabei mit der zylinderförmigen Erhebung verschweißt sein. Somit ist eine Kraftübertragung zwischen zylinderförmiger Erhebung und Scheibe möglich bzw. verbessert.
In Ausgestaltungen in denen die Ventilanordnung ein Federelement umfasst und die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, kann das Federelement zwischen der Scheibe und dem Hebel angeordnet sein. Zwischen der Scheibe und dem Hebel kann in diesem Fall insbesondere axial zwischen Scheibe und Hebel bedeuten. Der Hebel kann dabei im Bereich der zylinderförmigen Erhebung angeordnet sein. Der Hebel kann dabei insbesondere radial außerhalb der zylinderförmigen Erhebung angeordnet sein. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung ist einerseits eine Kraftübertragung zwischen dem Hebel und der Scheibe und dadurch zwischen Hebel und Ventil-Schließkörper möglich. Andererseits ist durch das zwischen Hebel und Scheibe angeordnete Federelement eine Dämpfung der zwischen Scheibe bzw. Ventil-Schließkörper und Hebel wirkenden Kräfte möglich. Alternativ kann das Federelement zwischen dem Ventil-Schließkörper und dem Hebel angeordnet sein. Die eben beschriebenen Ausgestaltungen gelten analog für diesen zweiten Fall.
In Ausgestaltungen, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann ein erster Kontaktbereich zwischen dem Ventil-Schließkörper und dem Hebel ausgebildet sein, der für ein gegenseitiges Abgleiten ausgelegt ist. Alternativ oder zusätzlich kann in Ausgestaltungen in denen eine Federelement vorgesehen ist, ein zweiter Kontaktbereich zwischen dem Federelement und dem Hebel ausgebildet sein, der für ein gegenseitiges Abgleiten ausgelegt ist. Durch diese vorteilhaften Ausgestaltungen kann eine Schrägstellung des Ventil-Schließkörper relativ zu den abzudichtenden Flächen reduziert werden, wodurch die Funktion, insbesondere die Dichtfunktion der Ventilanordnung verbessert wird.
In Ausgestaltungen mit einer ersten Gleitkontaktfläche des Hebels und einer Gleitkontaktfläche des Ventil-Schließkörpers, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, kann die erste Gleitkontaktfläche des Hebels und die Gleitkontaktfläche des Ventil-Schließkörpers über einen Linienkontakt aneinander anliegen. Hiermit ist insbesondere ein Linienkontakt in Umfangsrichtung zu verstehen. Dadurch wird die Reibung minimiert und eine gewisse Beweglichkeit zwischen Ventil-Schließkörper und Hebel sichergestellt. Hierbei ist insbesondere eine bestimmte Kippbewegung des Ventil-Schließkörper relativ zum Hebel gewünscht, wodurch in bestimmten Öffnungszuständen der Ventilanordnung eine Schrägstellung des Ventil-Schließkörper relativ zu den abzudichtenden Flächen reduziert werden kann.
In Ausgestaltungen, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann der Hebel eine zweite Gleitkontaktfläche aufweisen, auf der eine erste Gleitkontaktfläche des Federelements abgleiten kann. Dabei kann die zweite Gleitkontaktfläche des Hebels insbesondere gekrümmt oder konisch ausgebildet sein. Alternativ kann die zweite Gleitkontaktfläche des Hebels auch eben ausgeführt sein.
In Ausgestaltungen, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, kann die zweite Gleitkontaktfläche des Hebels und die erste Gleitkontaktfläche des Federelements über einen Linienkontakt aneinander anliegen.
In Ausgestaltungen mit einem Federelement und einer Scheibe, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann das Federelement eine zweite Gleitkontaktfläche aufweisen, damit das Federelement auf der Scheibe abgleiten kann.
In Ausgestaltungen, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann das Federelement als Tellerfeder ausgebildet sein. In alternativen Ausgestaltungen kann das Federelement auch eine andere Federform aufweisen, wie beispielsweise eine wellenförmige Ringfeder, eine Spiralfeder oder ähnliches.
In Ausgestaltungen, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann das Federelement im Wesentlichen ringförmiger Grundkörper mit zumindest drei radial abstehenden Federarmen ausgebildet sein. Die Federarme können dabei insbesondere radial aus einem Außenumfang des ringförmigen Grundkörpers heraustreten. Die Federarme können dabei insbesondere in radial äußeren Bereichen nicht miteinander verbunden sein. Die Federarme können dabei in radialer Richtung gekrümmt sein, um eine Vorspannkraft auf den Hebel Auszuüben. Zumindest zwei der mindestens drei Federarme können dabei unterschiedlich ausgestaltet sein. In Ausgestaltungen in denen die zweite Gleitkontaktfläche des Hebels gekrümmt ausgebildet ist, können die Federarme entsprechend gekrümmt ausgebildet sein, damit ein Abgleiten zwischen Federarmen und Hebel, insbesondere ausschließlich zwischen Federarmen und Hebel ermöglicht wird. Der Ausdruck „ausschließlich“ bezieht sich hierbei nur auf ein Abgleiten zwischen Federelement und Hebel, nicht aber auf andere Kontaktbereiche, wie beispielsweise ein Abgleiten zwischen Hebel und Ventil-Schließkörper.
In Ausgestaltungen, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann der Ventil-Schließkörper im Wesentlichen hutförmig ausgebildet sein. In anderen Ausgestaltungen kann der Ventil-Schließkörper auch andere geeignet rotationssymmetrische Körper, wie beispielsweise eine Schalenform oder eine Zylinderform annehmen.
In Ausgestaltungen mit einem Ventilabschnitt und in denen der Ventil-Schließkörper zumindest teilweise hohl ausgebildet ist, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann der Ventilabschnitt insbesondere stufenförmig ausgelegt sein, um in den Hohlraum hineinzuragen. Alternativ oder zusätzlich können der Ventilabschnitt und/oder das Federelement in dem Hohlraum des Ventil-Schließkörpers angeordnet sein.
In Ausgestaltungen, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die Ventilanordnung weiterhin eine Spindel umfassen, die mit dem Hebel zum Verstellen des Ventil-Schließkörpers verbunden ist. Hebel und Spindel können dabei bevorzugt integral geformt sein und besonders bevorzugt miteinander verschweißt sein. Die Spindel kann dabei einer drehbaren Lagerung der Ventilanordnung in einem Gehäuse, insbesondere einem Turbinengehäuse dienen.
In Ausgestaltungen, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann der Ventil-Schließkörper derart ausgebildet sein, dass er im Einbauzustand mit einem Ventilbereich in einem Verbindungsbereich zwischen der ersten und der zweiten Spirale in Eingriff bringbar ist.
In Ausgestaltungen, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann der Ventil-Schließkörper eine ringförmige Dichtfläche umfassen. Die Dichtfläche kann derart ausgebildet sein, dass sie im Einbauzustand mit einem Ventilsitz eines Turbinengehäuses in Kontakt bringbar ist, um eine Bypassöffnung in einem Verbindungsbereich zwischen der ersten und der zweiten Spirale zu verschließen.
In Ausgestaltungen, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann der Ventil-Schließkörper eine Innenkontur und eine Außenkontur aufweisen. Zusätzlich kann die Außenkontur im Wesentlichen schalenförmig ausgestaltet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Außenkontur im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgestaltet sein.
In Ausgestaltungen, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, kann die Außenkontur einen ersten Konturabschnitt und in einen zweiten Konturabschnitt umfassen.
In Ausgestaltungen, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, kann der erste Konturabschnitt im Wesentlichen durch drei Kurven definiert werden. Zumindest zwei der drei Kurven können dabei Radien unterschiedlicher Krümmungen entsprechen.
In Ausgestaltungen, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, können die Kurven des ersten Konturabschnitts derart ausgestaltet sein, dass der Konturabschnitt im Einbauzustand mit einem komplementär geformten Ventilbereich in einem Verbindungsbereich zwischen der ersten und der zweiten Spirale in Eingriff bringbar ist.
In Ausgestaltungen, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, können die Kurven des ersten Konturabschnitts derart ausgestaltet sein, dass der erste Konturabschnitt bei einem Verstellen des Ventil-Schließkörpers von einer geschlossenen in eine geöffnete Stellung zuerst nur den Verbindungsbereich zum Überströmen von Abgasen zwischen der ersten Spirale und der zweiten Spirale kontinuierlich öffnet, und ab einem bestimmten Öffnungsgrad des Ventil-Schließkörpers zusätzlich ein kontinuierliches Öffnen der Bypassöffnung bewirkt.
In Ausgestaltungen in denen der Ventil-Schließkörper eine Innenkontur und eine Außenkontur aufweist, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die Außenkontur Aussparungen aufweisen, um eine Bypassströmung zu vergrößern.
In Ausgestaltungen, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, wenn der Ventil-Schließkörper eine Innenkontur und eine Außenkontur aufweist und, wenn die Außenkontur einen ersten Konturabschnitt und in einen zweiten Konturabschnitt umfasst, können die Aussparungen in dem ersten Konturabschnitt angeordnet sein.
In Ausgestaltungen, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, können die Aussparungen an Seitenwänden des ersten Konturabschnitts und 180° gegenüberliegend angeordnet sein.
In Ausgestaltungen, die mit irgendeiner der beiden vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, können die Aussparungen derart ausgestaltet sein, dass der erste Konturabschnitt bei einem Verstellen des Ventil-Schließkörpers von einer geschlossenen in eine geöffnete Stellung quasi gleichzeitig die Bypassöffnung und den Verbindungsbereich (zum Überströmen von Abgasen zwischen der ersten Spirale und der zweiten Spirale kontinuierlich öffnet.
In Ausgestaltungen, die mit irgendeiner der drei vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, können die Aussparungen derart ausgestaltet sein, dass sie in der Außenkontur im ersten Konturabschnitt eine stegförmige Erhebung formen, die mit einem komplementär geformten Ventilbereich in einem Verbindungsbereich zwischen der ersten und der zweiten Spirale in Eingriff bringbar ist.
In Ausgestaltungen, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, wenn der Ventil-Schließkörper eine Innenkontur und eine Außenkontur aufweist und, wenn die Außenkontur einen ersten Konturabschnitt und in einen zweiten Konturabschnitt umfasst, kann der zweite Konturabschnitt eine ringförmige Dichtfläche bilden, die derart ausgebildet ist, dass sie im Einbauzustand mit einem Ventilsitz eines Turbinengehäuses in Kontakt bringbar ist, um eine Bypassöffnung in einem Verbindungsbereich zwischen der ersten und der zweiten Spirale zu verschließen.
In Ausgestaltungen, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann der Ventil-Schließkörper derart ausgebildet sein, dass er im Einbauzustand mit einem Ventilbereich in einem Verbindungsbereich zwischen der ersten und der zweiten Spirale in Eingriff bringbar ist.
Die Erfindung umfasst außerdem eine mehrflutige Turbine für einen Abgasturbolader. Die mehrflutige Turbine umfasst ein Turbinenrad, ein Turbinengehäuse mit einer ersten Spirale und einer zweiten Spirale, einen Verbindungsbereich, in dem die erste und die zweite Spirale fluidisch miteinander verbunden sind, und eine Bypassöffnung, die im Verbindungsbereich angeordnet ist. Weiterhin umfasst die mehrflutige Turbine eine Ventilanordnung nach irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen. Die Ventilanordnung ist dabei zumindest teilweise im Verbindungsbereich angeordnet, so dass der Ventil-Schließkörper mit dem Verbindungsbereich und der Bypassöffnung zusammenwirken kann.
In Ausgestaltungen, die mit der vorangehenden Ausgestaltung kombinierbar sind, kann die Ventilanordnung zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verstellbar sein. Die erste Stellung kann dabei einer vollständig geschlossenen Stellung des Ventil-Schließkörpers und die zweite Stellung einer vollständig geöffneten Stellung des Ventil-Schließkörpers entsprechen. Zusätzlich kann der Ventil-Schließkörper ausgelegt sein in der vollständig geschlossenen Stellung sowohl die Bypassöffnung als auch den Verbindungsbereich zu verschließen. Mit „Verschließen“ ist bezüglich des Verbindungsbereichs kein hermetischer Verschluss zu verstehen. Vielmehr dringt der Ventil-Schließkörper derart in den Verbindungsbereich ein, so dass ein Überströmen zwischen den Spiralen im Wesentlichen unterbunden wird. Das heißt, dass ein Großteil des jeweils durch eine Spirale strömenden Gasvolumenstroms, bevorzugt mehr als 95% und besonders bevorzugt mehr als 99% des jeweils durch eine Spirale strömenden Gasvolumenstroms an einem Überströmen durch den Ventil-Schließkörper gehindert wird.
In Ausgestaltungen, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann im Verbindungsbereich ein Ventilbereich zur Aufnahme des Ventil-Schließkörpers ausgebildet sein. Der Ventil-Schließkörper kann in der vollständig geschlossenen Stellung mit dem Ventilbereich derart zusammenwirken, so dass ein Überströmen von Abgasen zwischen der ersten Spirale und der zweiten Spirale im Verbindungsbereich unterbunden wird. Wie bereits erwähnt bedeutet dies auch an dieser Stelle nicht, dass Ventil-Schließkörper den Ventilbereich hermetisch abdichtet.
In Ausgestaltungen, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann das Turbinengehäuse einen Ventilsitz im Verbindungsbereich aufweisen, wobei die ringförmige Dichtfläche in der geschlossenen Stellung des Ventil-Schließkörpers mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, um die Bypassöffnung zu verschließen.
In Ausgestaltungen, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die Ventilanordnung in mehrere Zwischenstellungen zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung bringbar sein. Dadurch kann die Ventilanordnung flexibel an verschiedenste Betriebszustände und -anforderungen angepasst werden.
In Ausgestaltungen, die mit irgendeiner der vorangehenden Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die Ventilanordnung und insbesondere der Ventil-Schließkörper derart ausgebildet sein, dass ein Verstellen der Ventilanordnung von der ersten Stellung in die zweite Stellung zuerst nur den Verbindungsbereich zum Überströmen von Abgasen zwischen der ersten Spirale und der zweiten Spirale kontinuierlich öffnet, und ab einem bestimmten Öffnungsgrad des Ventil-Schließkörpers zusätzlich ein kontinuierliches Öffnen der Bypassöffnung bewirkt. Hierdurch kann das Überströmen entkoppelt von der Bypassöffnung bis zu einem gewissen Grad (Öffnungsgrad) gesteuert werden. Dies führt zu einer flexibleren Ventilanordnung, die gezielter auf bestimmte Betriebsbereiche einstellbar ist.
Figurenliste

1a zeigt eine isometrische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ventilanordnung mit einem in Schnittansicht dargestellten Ventil-Schließkörper;
1b zeigt einen vergrößerten Teilausschnitt eines Hebels der erfindungsgemäßen Ventilanordnung aus 1;
2a zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Ventilanordnung aus 1;
2b zeigt einen vergrößerten Teilausschnitt der Schnittansicht aus 2a;
Figs. 3a-3b zeigen eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ventilanordnung;
3c zeigt eine Schnittansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ventilanordnung in einer bestimmten Ausgestaltung;
4a zeigt eine isometrische Explosionsdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ventilanordnung aus den Figs. 3a-3b;
4b zeigt eine isometrische Explosionsdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ventilanordnung mit zusätzlichem Federelement;
4c zeigt eine isometrische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ventilanordnung aus 4a mit alternativ ausgestaltetem Federelement;
5a zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Ventilanordnung in einem geschnitten dargestellten Turbinengehäuse in einer Zwischenstellung;
5b zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Ventilanordnung in einem geschnitten dargestellten Turbinengehäuse in einer Zwischenstellung wie in 5a, jedoch mit einem Ventil-Schließkörper dessen Außenkontur Aussparungen aufweist;
Figs. 6a-6b zeigen eine isometrische Ansicht und eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ventil-Schließkörpers dessen Außenkontur Aussparungen aufweist;
7 zeigt eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Turbine mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung;
8 zeigt eine Ansicht der Turbine aus 7, in der das Turbinengehäuse mit Verbindungsbereich, Spiralen, Bypassöffnung und Turbinenrad zu erkennen ist.

Ausführliche Beschreibung
Im Folgenden werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße Ventilanordnung 100, 200 bzw. für die erfindungsgemäße Turbine 10 beschrieben.
Figs. 1a und 2a zeigen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung 100 für eine mehrflutige Turbine 10 zum Steuern eines Überströmens von Abgasen zwischen einer ersten Spirale 36 und einer zweiten Spirale 38 sowie zum Steuern einer Bypassöffnung 50. Die Ventilanordnung 100 umfasst einen Hebel 110 und einen Ventil-Schließkörper 120, der mit dem Hebel 110 wirkverbunden ist. Weiterhin umfasst die Ventilanordnung 100 ein Federelement 130, das ausgelegt ist den Ventil-Schließkörper 120 gegen den Hebel 110 vorzuspannen. Hierdurch können Relativbewegungen zwischen dem Hebel 110 und dem Ventil-Schließkörper 120 ausgeglichen bzw. gedämpft werden. Dies ist insbesondere in eingebautem Zustand in eine mehrflutige Turbine 10 von Vorteil, da dann einerseits Vibrationen des Ventil-Schließkörper 120 gedämpft werden können. Somit kann ein Verschleiß des Ventil-Schließkörpers 120 und der den Ventil-Schließkörper 120 berührenden Bereiche, wie beispielsweise ein Ventilsitz 33, reduziert werden. Andererseits kann eine Geräuschentwicklung der sich bewegenden Ventilanordnung 100, insbesondere des Ventil-Schließkörpers 120, reduziert werden. Durch das Federelement 130 zwischen dem Hebel 110 und dem Ventil-Schließkörper 120 kann eine Kraft, die von dem durch die Spiralen 36, 38 geführten pulsierenden Gasstrom auf den Ventil-Schließkörper 120 ausgeübt wird, gedämpft werden. Somit wird auch eine entsprechende Vibrationsbewegung des Ventil-Schließkörpers 120 eingeschränkt, die dann letztendlich zu einem geringeren Verschleiß sowohl an dem Ventil-Schließkörper 120 selbst als auch an dem Turbinengehäuse 30 und zu einer geringeren Geräuschentwicklung führt. Somit kann schließlich die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Systems erhöht werden.
Der Ventil-Schließkörper 120 weist allgemein eine Innenkontur 128 und eine Außenkontur 129 auf.
In der beispielhaften Ausführungsform der Figs. 1a und 2a umfasst die erfindungsgemäße Ventilanordnung 100 weiterhin eine Scheibe 140. Der Ventil-Schließkörpers 120 umfasst weiterhin eine zylinderförmige Erhebung 122, die sich entlang einer Mittelachse 120a des Ventil-Schließkörpers 120 erstreckt. Die zylinderförmige Erhebung 122 erstreckt sich dabei in einer Richtung, die der Schließrichtung des Ventil-Schließkörpers 120 entgegengesetzt ist. Weiterhin zu erkennen ist, dass die Scheibe 140 an der zylinderförmigen Erhebung 122 angeordnet ist. Die Achse 122a der zylinderförmigen Erhebung 122 stimmt dabei mit der Mittelachse 120a des Ventil-Schließkörpers 120 überein. In alternativen Ausgestaltungen kann eine Achse 122a der zylinderförmigen Erhebung 120 aber auch nicht mit der Mittelachse 120a des Ventil-Schließkörpers 120 übereinstimmen, das heißt die zylinderförmige Erhebung 120 kann auch außermittig auf dem Ventil-Schließkörper 120 angeordnet sein. Wie insbesondere der 2a zu entnehmen ist, ist die Scheibe 140 dabei in einem Endbereich der zylinderförmigen Erhebung 122 angeordnet. Mit Endbereich der zylinderförmigen Erhebung 122 ist hier also ein freies Ende der zylinderförmigen Erhebung 122 in Richtung des Pfeils, der durch die Bezugszeichen 120a, 122a beschrieben ist, gemeint. In alternativen Ausgestaltungen kann die Scheibe auch an einer anderen axialen Position der zylinderförmigen Erhebung, beispielsweise, weiter entgegen der Pfeilrichtung 120a, 122a angeordnet sein. In der beispielhaften Ausführungsform ist die Scheibe 140 an der zylinderförmigen Erhebung 122 fixiert, so dass eine Kraftübertragung zwischen zylinderförmiger Erhebung 122 und Scheibe 140 möglich ist. Dies kann beispielsweise durch eine Schweißverbindung umgesetzt werden (siehe 2a). Wie weiterhin in der 2a zu erkennen ist, ist die zylinderförmige Erhebung 122 als Hohlzylinder ausgeführt. In alternativen Ausführungen kann die zylinderförmige Erhebung 122 aber beispielsweise auch als Vollzylinder oder umgedrehter Konus oder zylinder-ähnlich ausgeführt sein.
Das Federelement 130 ist dabei axial zwischen der Scheibe 140 und dem Hebel 110 angeordnet, wobei Hebel 110 dabei im Bereich der zylinderförmigen Erhebung 122 angeordnet ist, also in radialer Richtung 122b außerhalb der zylinderförmigen Erhebung 122 angeordnet ist (siehe insbesondere 2a). Das heißt, der Hebel 110 umgibt die zylinderförmige Erhebung 122 radial zumindest teilweise (siehe insbesondere 1a). Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung ist einerseits eine Kraftübertragung zwischen dem Hebel 110 und der Scheibe 140 und dadurch zwischen Hebel 110 und Ventil-Schließkörper 120 möglich. Andererseits ist durch das zwischen Hebel 110 und Scheibe 140 angeordnete Federelement 130 eine Dämpfung der zwischen Scheibe 140 bzw. Ventil-Schließkörper 120 und Hebel 110 wirkenden Kräfte möglich. Alternativ kann das Federelement 130 zwischen dem Ventil-Schließkörper 120 und dem Hebel 110 angeordnet sein. Die in Zusammenhang mit dem axial zwischen Scheibe 140 und Hebel 110 angeordnetem Federelement 130 beschriebenen Ausführungen gelten analog für Ausführungen in denen das Federelement 130 zwischen dem Ventil-Schließkörper 120 und dem Hebel 110 angeordnet ist.
Der Ventil-Schließkörper 120 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel zumindest teilweise hohl ausgebildet. Die zylinderförmige Erhebung 122 ist dabei in dem Hohlraum 124 angeordnet, bzw. erstreckt sich vom Boden des Hohlraums 124 in Achsrichtung 120a, 122a entgegen der Schließrichtung des Ventil-Schließkörpers 120. Dabei ist die zylinderförmige Erhebung 122 nur innerhalb des Hohlraums 124 angeordnet. Das heißt, die zylinderförmige Erhebung 122 endet bündig mit den radial äußeren Bereichen des Ventil-Schließkörpers 120 (siehe 2a). In alternativen Ausführungen kann die zylinderförmige Erhebung 122 auch über den Hohlraum 124 in Achsrichtung 120a, 122a entgegen der Schließrichtung hinausragen oder aber weiter innerhalb des Hohlraums 124 in Schließrichtung enden.
In der beispielhaften Ausführung sind ebenfalls die Scheibe 140, der Hebel 110 und das Federelement 130 in dem Hohlraum 124 an der zylinderförmigen Erhebung 122 angeordnet (siehe 2a). Wie in der 1a dargestellt, weist der Hebel 110 einen Ventilabschnitt 112 auf, der ausgelegt ist in den Hohlraum 124 des Ventil-Schließkörpers 120 hineinzuragen. Die Scheibe 140 dient dabei als Sicherung gegen Herausrutschen des Federelements 130 und des Hebels 110, sowie als Gegenlager des Federelements 130, um eine Vorspannung zwischen Ventil-Schließkörper 120 und Hebel 110 zu gewährleisten.
1b zeigt diesbezüglich einen vergrößerten Teilausschnitt des Hebels 110 mit dem der Ventilabschnitt 112. Der Ventilabschnitt 112 ist dabei stufenförmig ausgelegt, um in den Hohlraum 124 hineinzuragen. Der Ventilabschnitt 112 des Hebels 110 weist einen Endbereich auf, der ösenförmig ausgebildet ist. Durch diese vorteilhaften Ausgestaltungen kann der Hebel 110 einerseits in den Hohlraum 124 hineinragen und andererseits die zylinderförmige Erhebung 122 umgeben, insbesondere radial umgeben, so dass der Hebel 110 mit dem Ventil-Schließkörper 120 wirkverbunden ist. In alternativen Ausgestaltungen kann der Ventilabschnitt 112 auch einen im Wesentlichen gabelförmigen Endbereich 114 haben.
Figs. 3a bis 4c zeigen eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung 200 für eine mehrflutige Turbine 10 zum Steuern eines Überströmens von Abgasen zwischen einer ersten Spirale 36 und einer zweiten Spirale 38 sowie zum Steuern einer Bypassöffnung 50. Die Ventilanordnung 200 ist generell ähnlich aufgebaut wie die Ventilanordnung 100. Gleiche Merkmale sind dabei mit analogen Bezugszeichen benannt. Ebenso wie die Ventilanordnung 100 umfasst auch die Ventilanordnung 200 einen Hebel 210 und einen Ventil-Schließkörper 220, der mit dem Hebel 210 wirkverbunden ist. Der Ventil-Schließkörper 220 ist dabei zumindest teilweise hohl ausgebildet und umfasst eine zylinderförmige Erhebung 222. Die zylinderförmige Erhebung 222 erstreckt sich mittig vom Boden des hohlen Ventil-Schließkörpers 220 in einen Hohlraum 224 des Ventil-Schließkörpers 220. Der Hebel 210 weist einen Ventilabschnitt 212 mit einem im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Endbereich 214 auf. Der Ventilabschnitt 212 ist dabei ausgelegt, in den Hohlraum 224 hineinzuragen. Der hohlzylinderförmige Endbereich 214 ist in dem Hohlraum 224 angeordnet und umgibt die zylinderförmige Erhebung 222, so dass der Hebel 210 mit dem Ventil-Schließkörper 220 wirkverbunden ist. Hierdurch können Relativbewegungen zwischen dem Hebel 210 und dem Ventil-Schließkörper 220 ausgeglichen bzw. beschränkt werden. Dies ist insbesondere in eingebautem Zustand in eine mehrflutige Turbine 10 von Vorteil, da dann einerseits Vibrationen des Ventil-Schließkörper 220 eingeschränkt werden können. Somit kann ein Verschleiß des Ventil-Schließkörpers 220 und der den Ventil-Schließkörper 220 berührenden Bereiche, wie beispielsweise ein Ventilsitz 33, reduziert werden. Andererseits kann eine Geräuschentwicklung der sich bewegenden Ventilanordnung 200, insbesondere des Ventil-Schließkörpers 120, reduziert werden. Somit wird auch eine entsprechende Vibrationsbewegung des Ventil-Schließkörpers 220 eingeschränkt, die dann letztendlich zu einem geringeren Verschleiß sowohl an dem Ventil-Schließkörper 220 selbst als auch an dem Turbinengehäuse 30 und zu einer geringeren Geräuschentwicklung führt. Somit kann schließlich die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Systems erhöht werden. Der Ventil-Schließkörper 220 weist allgemein eine Innenkontur 228 und eine Außenkontur 229 auf.
Wie in Figs. 4b und 4c dargestellt, kann die Ventilanordnung 200 weiterhin ein Federelement 230 umfassen, das ausgelegt ist, den Ventil-Schließkörper 220 gegen den Hebel 210 vorzuspannen. Durch das Federelement 230 kann eine Kraft, die von dem durch die Spiralen 36, 38 geführten pulsierenden Gasstrom auf den Ventil-Schließkörper 220 ausgeübt wird, gedämpft werden. Somit wird auch eine entsprechende Vibrationsbewegung des Ventil-Schließkörpers 220 eingeschränkt, die dann letztendlich zu einem geringeren Verschleiß sowohl an dem Ventil-Schließkörper 220 selbst als auch an dem Turbinengehäuse 30 und zu einer geringeren Geräuschentwicklung führt. Somit kann schließlich die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Systems erhöht werden.
Der Hebel 210 umfasst eine erste ringförmige Erhebung 214a und eine zweite ringförmige Erhebung 214b (siehe beispielsweise 3a oder 4a). Dabei erstreckt sich die erste ringförmige Erhebung 214a von dem hohlzylinderförmigen Endbereich 214 radial nach außen und ist entlang der Hohlzylinderachse 222a von der zweiten ringförmigen Erhebung 214b axial beabstandet. Die zweite ringförmige Erhebung 214b erstreckt sich von dem hohlzylinderförmigen Endbereich 214 radial nach außen. Eine radial äußere Mantelfläche der zweiten ringförmigen Erhebung 214b ist dabei gekrümmt ausgebildet. Somit kann die radial äußere Mantelfläche der zweiten ringförmigen Erhebung 214b derart mit der Innenkontur 228 in Kontakt treten, dass eine begrenzte Verkippung des Hebels gegenüber dem Ventil-Schließkörper ermöglicht wird. In einer alternativen Ausgestaltung (siehe 3c), kann sich die zweite ringförmige Erhebung 214b von dem hohlzylinderförmigen Endbereich 214 radial nach innen erstrecken. Ein radial äußerer Mantelabschnitt der zylinderförmigen Erhebung 222 ist dabei gekrümmt ausgebildet Somit kann eine radial innere Mantelfläche der zweiten ringförmigen Erhebung 214b derart mit dem radial äußeren Mantelabschnitt der zylinderförmigen Erhebung 222 in Kontakt treten, dass eine begrenzte Verkippung des Hebels 210 gegenüber dem Ventil-Schließkörper 220 ermöglicht wird. Somit kann die zweite ringförmige Erhebung 214b mit der Innenkontur des Ventil-Schließkörpers 220 derart in Eingriff treten, dass der Hebel 210 gegenüber dem Ventil-Schließkörper 220 zentriert wird.
Der Ventil-Schließkörper 220 weist eine Gleitkontaktfläche 226 auf, auf der eine erste Gleitkontaktfläche 216 des Hebels 210 abgleiten kann (siehe 3b). Die Gleitkontaktfläche 226 ist dabei an der Innenkontur 228 am Boden des Ventil-Schließkörpers 220 angeordnet. Die Gleitkontaktfläche 226 ist dabei gekrümmt ausgebildet und verläuft ringförmig. Alternativ kann die Gleitkontaktfläche 226 ist auch konisch ausgebildet sein. Die erste Gleitkontaktfläche 216 ist an der ersten ringförmigen Erhebung 214a angeordnet. Die erste ringförmige Erhebung 214a befindet sich dabei in einem ersten Kontaktbereich 106 zwischen dem Ventil-Schließkörper 220 und dem Hebel 210 am Boden des Hohlraums 224. Die erste Gleitkontaktfläche 216 des Hebels 210 ist ebenfalls gekrümmt ausgebildet. Die Krümmung der Gleitkontaktfläche 226 ist allerdings geringer als die Krümmung der ersten Gleitkontaktfläche 216 des Hebels 210, so dass der Hebel 210 über die erste Gleitkontaktfläche 216 auf der Gleitkontaktfläche 226 des Ventil-Schließkörpers 220 abgleiten kann.
Wie in den Figs. 3a bis 3c zu entnehmen ist, ist ein Außendurchmesser der zylinderförmigen Erhebung 222 geringer als ein Innendurchmesser des hohlzylinderförmigen Endbereichs 214.
Wie auch die Ventilanordnung 100, umfasst auch die Ventilanordnung 200 eine Scheibe 240, die an der zylinderförmigen Erhebung 222 des Ventil-Schließkörpers 220 angeordnet ist (siehe Figs. 3). Die Scheibe 240 ist dabei an einem freien Ende der zylinderförmigen Erhebung 222 angebracht bzw. mit diesem verschweißt. Das freie Ende weist dabei einen geringeren Durchmesser als der Rest der zylinderförmigen Erhebung 222 auf. Dadurch lässt sich die Scheibe 240 leicht auf der zylinderförmigen Erhebung 222 positionieren (siehe auch 4a). In der beispielhaften Ausführungsform der Figs. 3 und 4 ist die Scheibe 240 an der zylinderförmigen Erhebung 222 fixiert, so dass eine Kraftübertragung zwischen zylinderförmiger Erhebung 222 und Scheibe 240 möglich ist. Dies kann beispielsweise durch eine Schweißverbindung umgesetzt werden. Die Scheibe 240 dient dabei als Sicherung gegen Herausrutschen des Federelements 230 und des Hebels 210, sowie als Gegenlager des Federelements 230, um eine Vorspannung zwischen Ventil-Schließkörper 220 und Hebel 210 zu gewährleisten.
Der Begriff Achsrichtung/axial bezieht sich im Rahmen dieser Erfindung auf eine Mittelachse 120a, 220a des Ventil-Schließkörpers 120, 220, die im Wesentlichen entlang der Schließ-/Öffnungsrichtung angeordnet ist. Bei Vorhandensein einer zylinderförmigen Erhebung 122, 222 bezieht sich der Begriff Achsrichtung/axial 120a, 220a, 122a, 222a ebenso auf die Achse 122a, 222a der zylinderförmigen Erhebung 122, 222. Die Begriffe radial bzw. radiale Richtung 120b, 220b, 122b, 222b beziehen sich demnach auf radiale Richtungen/Dimensionen ausgehend von den eben genannten axialen Richtungen/Dimensionen 120a, 220a, 122a, 222a. Die Schließrichtung bezeichnet dabei eine Richtung zu der Bypassöffnung 50 hin bzw. zu einem Verbindungsbereich 40 in dem ein Überströmen zwischen den Spiralen stattfinden kann hin (siehe beispielsweise 7, die weiter unten erläutert wird).
Weitere Merkmale die explizit für beide Ausführungsbeispiele der Ventilanordnungen 100 und 200 gelten werden im Folgenden gemeinsam erläutert. Auch wenn sich einige Merkmale auf bestimmte Figuren beziehen bzw. in anderen Figuren nicht zu erkennen bzw. nicht dargestellt sind, können beide Ausführungsbeispiele der Ventilanordnungen 100 und 200 diese Merkmale aufweisen.
Das Federelement 130, 230 ist axial zwischen der Scheibe 140, 240 und dem Hebel 110, 210 angeordnet (siehe insbesondere 2a und 4b). Der Hebel 110, 210 bzw. dessen Endbereich 114, 214 ist dabei im Bereich der zylinderförmigen Erhebung 122, 222 angeordnet. Das heiß der Endbereich 114, 214 des Hebels 110, 210 ist in radialer Richtung 122b, 222b außerhalb der zylinderförmigen Erhebung 122, 222 angeordnet (siehe insbesondere 2a und 4b-4c). Das heißt, der Hebel 110, 210 umgibt die zylinderförmige Erhebung 122, 222 radial zumindest teilweise (siehe insbesondere 1a) Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung ist einerseits eine Kraftübertragung zwischen dem Hebel 110, 210 und der Scheibe 140, 240 und dadurch zwischen Hebel 110, 120 und Ventil-Schließkörper 120, 220 möglich. Andererseits ist durch das zwischen Hebel 110, 210 und Scheibe 140, 240 angeordnete Federelement 130, 230 eine Dämpfung der zwischen Scheibe 140, 240 bzw. Ventil-Schließkörper 120, 220 und Hebel 110, 210 wirkenden Kräfte möglich. In alternativen Ausführungen kann das Federelement 130, 230 zwischen dem Ventil-Schließkörper 120, 220 und dem Hebel 110, 210 angeordnet sein. Die in Zusammenhang mit dem axial zwischen Scheibe 140, 240 und Hebel 110, 210 angeordnetem Federelement 130, 230 beschriebenen Ausführungen gelten analog für Ausführungen in denen das Federelement 130, 230 zwischen dem Ventil-Schließkörper 120, 220 und dem Hebel 110, 210 angeordnet ist.
Zwischen dem Ventil-Schließkörper 120, 220 und dem Hebel 110, 210 ist ein erster Kontaktbereich 106, 206 ausgebildet, der für ein gegenseitiges Abgleiten von Ventil-Schließkörper 120, 220 und Hebel 110, 210 ausgelegt ist. Weiterhin ist zwischen dem Federelement 130, 230 und dem Hebel 110, 210 ein zweiter Kontaktbereich 108, 208 ausgebildet, der für ein gegenseitiges Abgleiten von Federelement 130, 230 und Hebel 110, 210 ausgelegt ist. Durch die Bereitstellung eines gegenseitigen Abgleitens an diesen Kontaktbereichen (siehe 106, 206, 108, 208 in 2a, 3a und 4c) kann eine Schrägstellung des Ventil-Schließkörper 120, 220 relativ zu den abzudichtenden Flächen reduziert werden. Hierdurch kann die Funktion, insbesondere die Dichtfunktion der Ventilanordnung 100, 200 verbessert werden.
Die 2b zeigt einen vergrößerten Teilausschnitt der 2a, dem weitere Details zu den Kontaktbereichen 106, 108 zu entnehmen sind. Betreffend die Ventilanordnung 200 und die Kontaktbereichen 206, 208 sei hier analog auf die 2b und die Figs. 4b und 4c verwiesen.
Im ersten Kontaktbereich 106, 206 weist der Ventil-Schließkörper 120, 220 eine gekrümmte Gleitkontaktfläche 126, 226 auf, die sich ringförmig radial außerhalb um die zylinderförmigen Erhebung 122 erstreckt. Die Gleitkontaktfläche 126 des Ventil-Schließkörpers 120 erstreckt sich dabei vom Boden des Hohlraums 124 ausgehend in axialer Richtung 120a, 122a entgegen der Schließrichtung. Die Gleitkontaktfläche 226 des Ventil-Schließkörpers 220 erstreckt sich dabei am Boden des Hohlraums 224. Der Hebel 110, 210 weist eine erste Gleitkontaktfläche 116, 216 auf, über die er auf der gekrümmten Gleitkontaktfläche 126, 226 des Ventil-Schließkörpers 120, 220 abgleiten kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste Gleitkontaktfläche 116 des Hebels 110 ebenfalls gekrümmt, weist allerdings einen größeren Krümmungsradius auf als die Gleitkontaktfläche 126 des Ventil-Schließkörpers 120. Die erste Gleitkontaktfläche 116 des Hebels 110 ist dabei konkav und die Gleitkontaktfläche 126 des Ventil-Schließkörpers 120 ist dabei konvex ausgeformt (siehe Figs. 2a und 2b). Analog hierzu ist die erste Gleitkontaktfläche 216 des Hebels 210 ebenfalls gekrümmt, weist allerdings einen kleineren Krümmungsradius auf als die Gleitkontaktfläche 226 des Ventil-Schließkörpers 220 (siehe Figs. 2a und 2b). Die erste Gleitkontaktfläche 216 des Hebels 210 ist dabei konvex und die Gleitkontaktfläche 226 des Ventil-Schließkörpers 220 ist dabei konkav ausgeformt.
Durch diese besondere Ausführung liegen die erste Gleitkontaktfläche 116, 216 des Hebels 110, 210 und die Gleitkontaktfläche 126, 226 des Ventil-Schließkörpers 120, 220 über einen Linienkontakt aneinander an. Mit Linienkontakt ist hierbei insbesondere ein Linienkontakt in Umfangsrichtung zu verstehen. Dadurch wird die Reibung minimiert und eine gewisse Beweglichkeit zwischen Ventil-Schließkörper 120, 220 und Hebel 110, 210 sichergestellt. Hierbei ist insbesondere eine bestimmte Kippbewegung des Ventil-Schließkörper 120, 220 relativ zum Hebel 110, 210 gewünscht, wodurch in bestimmten Öffnungszuständen der Ventilanordnung 100, 200 eine Schrägstellung des Ventil-Schließkörper 120, 220 relativ zu den abzudichtenden bzw. zu schließenden Flächen beispielsweise die weiter unten erläuterten Ventilsitz 33 und Ventilbereich 42 reduziert werden kann. In alternativen Ausgestaltungen kann die Gleitkontaktfläche 126 des Ventil-Schließkörpers 120 bzw. analog die erste Gleitkontaktfläche 216 des Hebels 210 auch konisch ausgebildet sein. Hierbei müsste zur Gewährleistung einer gewissen Beweglichkeit wie eben erwähnt erste Gleitkontaktfläche 116 des Hebels 110 bzw. analog die Gleitkontaktfläche 226 des Ventil-Schließkörpers 220 entsprechend, beispielsweise konvex gekrümmt ausgebildet sein. Auch die erste Gleitkontaktfläche 116 des Hebels 110 bzw. analog die Gleitkontaktfläche 226 des Ventil-Schließkörpers 220 kann in alternativen Ausführungen konisch ausgebildet sein. Eine konische Ausbildung der ersten Gleitkontaktfläche 116 des Hebels 110 bzw. analog der Gleitkontaktfläche 226 des Ventil-Schließkörpers 220 würde keine Anpassung der gekrümmten Gleitkontaktfläche 126 des Ventil-Schließkörpers 120 bzw. der ersten Gleitkontaktfläche 216 des Hebels 210 erfordern, da hier weiterhin ein Linienkontakt vorläge.
Im zweiten Kontaktbereich 108, 208 weist der Hebel 110, 210 eine zweite Gleitkontaktfläche 118, 218 auf, auf der eine erste Gleitkontaktfläche 136, 236 des Federelements 130, 230 abgleiten kann.
In der beispielhaften Ausführung der Ventilanordnung 100 aus 2a ist das Federelement 130, 230 als Tellerfeder ausgebildet. Dabei umgibt das Federelement 130 die zylinderförmige Erhebung 122 und ist zwischen dem Hebel 110 und der Scheibe 140 angeordnet. Die zweite Gleitkontaktfläche 118 des Hebels 110 ist dabei als ebene (Ring-) Fläche ausgeführt. Die erste Gleitkontaktfläche 136 des Federelements 130 ist entsprechend ebenflächig ausgeführt. Analog zu den weiter oben erläuterten Eigenschaften der Gleitkontaktflächen 116, 126 im ersten Kontaktbereich 106, können in alternativen Ausführungen auch die Gleitkontaktflächen 118, 136 im zweiten Kontaktbereichs 108 entsprechend angepasst, beispielsweise gekrümmt, konisch und/oder über einen Linienkontakt aneinander anliegend, ausgebildet sein. Das Federelement 130 weist weiterhin eine zweite Gleitkontaktfläche 138 auf, um ein Abgleiten des Federelements 130 auf der Scheibe 140 in einem dritten Kontaktbereich 109 zu ermöglichen (siehe insbesondere 2a).
In der beispielhaften Ausführung der Ventilanordnung 200 aus 4b ist das Federelement 130, 230 als im Wesentlichen ringförmiger Grundkörper 232 mit zumindest drei radial aus einem Außenumfang des ringförmigen Grundkörpers 232 heraustretenden Federarmen 234 ausgebildet. Die Federarme 234 sind dabei in radial äußeren Bereichen nicht miteinander verbunden. Die Federarme 234 sind in radialer Richtung gekrümmt, um eine Vorspannkraft auf den Hebel 210 auszuüben. Die zweite Gleitkontaktfläche 218 des Hebels 210 ist dabei als radial nach außen abfallende (Ring-) Fläche, also als konvex gekrümmte Fläche ausgeführt. Die erste Gleitkontaktfläche 236 des Federelements 230 kann somit relativ auf der zweiten Gleitkontaktfläche 218 des Hebels 210 abgleiten. Insbesondere ist durch die gekrümmte zweite Gleitkontaktfläche 218 des Hebels 210 und die in radialer Richtung gekrümmt ausgestalteten Federarme 234 eine relative Verkippung zwischen dem Federelement 230 und dem Hebel 210 möglich. Durch die radiale Krümmung der Federarme 234 ergibt sich die erste Gleitkontaktfläche 236 des Federelements 230 insbesondere aus der Summe der einzelnen Gleitkontaktflächen der Federarme 234. Somit wird ein Gleiten ausschließlich zwischen den Federarmen 234 und dem Hebel 210 ermöglicht. Der Ausdruck „ausschließlich“ bezieht sich hierbei nur auf ein Abgleiten zwischen Federelement 230 und Hebel 210, nicht aber auf andere Kontaktbereiche, wie beispielsweise ein Abgleiten zwischen Hebel 210 und Ventil-Schließkörper 220. Eine besondere Ausgestaltung des Federelements 230 in der 4c umfasst vier Federarme 234. Dabei sind zwei Federarme 234 unterschiedliche ausgestaltet als die anderen zwei. Dadurch kann eine richtungsabhängige Federkraft eingestellt werden. Alternativ kann ein Federelement 230, das unterschiedlich ausgeführte Federarme 234 aufweist, auch mehr oder weniger als vier Federarme 230 umfassen. Analog zu den weiter oben erläuterten Eigenschaften der Gleitkontaktflächen 216, 226 im ersten Kontaktbereich 206, können in alternativen Ausführungen auch die Gleitkontaktflächen 218, 236 im zweiten Kontaktbereichs 208 entsprechend angepasst, beispielsweise gekrümmt, konisch und/oder über einen Linienkontakt aneinander anliegend, ausgebildet sein.
In alternativen Ausgestaltungen kann das Federelement 130, 230 auch eine andere Federform aufweisen, wie beispielsweise eine wellenförmige Ringfeder, eine Spiralfeder oder ähnliches.
Wie insbesondere den Schnittdarstellungen Figs. 1a, 2a, 3a und 4a zu entnehmen ist, ist der Ventil-Schließkörper 120, 220 im Wesentlichen hutförmig ausgebildet (in den Figs. 1a, 2a und 4a ist der Ventil-Schließkörper ähnlich eines auf dem Kopf stehenden Hutes dargestellt). In anderen Ausgestaltungen kann der Ventil-Schließkörper 120, 220 auch andere geeignete Formen, wie beispielsweise eine Schalenform, eine Zylinderform oder andere, insbesondere rotationssymmetrische Formen annehmen.
Der Ventilabschnitt 112, 212 ist stufenförmig ausgelegt, um in den Hohlraum 124, 224 hineinzuragen. Der Ventilabschnitt 112, 212 und das Federelement 130, 230 sind in dem Hohlraum 124, 224 des Ventil-Schließkörpers 120, 220 angeordnet.
Wie 1a und 4a zeigen, umfasst die Ventilanordnung 100, 200 weiterhin eine Spindel 150, 250. Die Spindel 150, 250 ist mit dem Hebel 110, 210 zum Verstellen des Ventil-Schließkörpers 120, 220 verbunden. Die Spindel 150, 250 ist ausgelegt, drehbar in einem Gehäuse, insbesondere drehbar in einem Turbinengehäuse 30, gelagert zu werden. Diesbezüglich ist in der 1a eine Drehachse 152a, 252a der Spindel 150, 250 eingezeichnet, aus der die resultierende Bewegung der Ventilanordnung 100, 200 abgeleitet werden kann. Somit dient Spindel 150, 250 der drehbaren bzw. verstellbaren Lagerung der Ventilanordnung 100, 200. Hebel 110, 210 und Spindel 150, 250 sind dabei integral geformt. In alternativen Ausgestaltungen können Hebel 110, 210 und Spindel 150, 250 auch miteinander verschweißt sein.
Allgemein weist der Ventil-Schließkörper 120, 220 eine Innenkontur 128, 228 und eine Außenkontur 129, 229 auf. Die Außenkontur 129, 229 ist dabei im Wesentlichen schalenförmig ausgestaltet. Weiterhin ist die Außenkontur 129, 229 im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgestaltet. „Im Wesentlichen“ bezieht sich hierbei auf eine Form, die auch leicht von einer rotationssymmetrischen Form abweichen kann, beispielsweise leicht eine leicht ovale Grundform aufweist oder die später erläuterten Aussparungen in der Außenkontur aufweist. Die Außenkontur 129, 229 umfasst einen ersten Konturabschnitt 129a, 229a und einen zweiten Konturabschnitt 129b, 229b (siehe 5a). Der erste Konturabschnitt 129a, 229a kann im Wesentlichen durch drei Kurven 125, 225 definiert werden. Alle drei Kurven 125, 225 entsprechen dabei Radien unterschiedlicher Krümmungen (siehe 6a). Zwei der drei Kurven 125, 225 verlaufen dabei in Umfangsrichtung um den Ventil-Schließkörper und bilden zusammen mit der dritten Kurve 125, 225, die einer dem Ventilsitz 42 zugewandten Fläche des Ventil-Schließkörpers entspricht, die Außenkontur 129, 229. In alternativen Ausführungen können die Kurven auch anders ausgestaltet sein. Beispielsweise können zumindest zwei der drei Kurven 125, 225 auch jeweils einer geradlinigen Strecke entsprechen.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Kurven 125, 225 des ersten Konturabschnitts 129a, 229a derart ausgestaltet, dass der Konturabschnitt 129a, 229a im Einbauzustand mit einem komplementär geformten Ventilbereich 42 in einem Verbindungsbereich 40 zwischen der ersten 36 und der zweiten Spirale 38 in Eingriff bringbar ist (siehe 5a und 5b). Insbesondere in 5a ist zu erkennen, dass die Kurven 125, 225 des ersten Konturabschnitts 129a, 229a derart ausgestaltet sind, dass der erste Konturabschnitt 129a, 229a bei einem Verstellen des Ventil-Schließkörpers 120, 220 von einer geschlossenen in eine geöffnete Stellung zuerst nur den Verbindungsbereich 40 zum Überströmen von Abgasen zwischen der ersten Spirale 36 und der zweiten Spirale 38 kontinuierlich öffnet, und ab einem bestimmten Öffnungsgrad des Ventil-Schließkörpers 120, 220 zusätzlich ein kontinuierliches Öffnen der Bypassöffnung 50 bewirkt. Diesbezüglich zeigt die 5a eine Zwischenstellung der Ventilanordnung 100, 200 in einem Turbinengehäuse 30. Es ist zu erkennen, dass der Verbindungsbereich 40 zum Überströmen von Abgasen zwischen der ersten Spirale 36 und der zweiten Spirale 38 bereits weiter geöffnet ist, als die Bypassöffnung 50. Weiterhin ist zu erkennen, dass dieses Verhältnis, also Öffnungsgrad des Verbindungsbereichs 40 im Verhältnis zum Öffnungsgrad der Bypassöffnung 50, durch eine entsprechende Ausgestaltung der Außenkontur 129, 229 des Ventil-Schließkörpers 120, 220 und durch eine entsprechende Stellung der Ventilanordnung 100, 200 beeinflusst bzw. gesteuert werden kann.
Diesbezüglich zeigen die 5b, 6a und die 6b eine alternative Ausgestaltung des Außenkontur 129, 229 des Ventil-Schließkörpers 120, 220. Die Außenkontur 129, 229 weist dabei Aussparungen 127, 227 auf. Dadurch wird ein eine Bypassströmung vergrößert. Insbesondere das eben angesprochene Verhältnis der Öffnungsgrade verschiebt sich auf Seiten der Bypassöffnung 50. Die Aussparungen 127, 227 sind in dem ersten Konturabschnitt 129a, 229a angeordnet sind. Insbesondere in 6a und 6b ist zu erkennen, dass die Aussparungen 127, 227 an Seitenwänden des ersten Konturabschnitts 129a, 229a und 180° gegenüberliegend angeordnet sind. Weiterhin sind die Aussparungen 127, 227 derart ausgestaltet, dass sie in der Außenkontur 129, 229 im ersten Konturabschnitt 129a, 229a eine stegförmige Erhebung 129c, 229c formen, die mit einem komplementär geformten Ventilbereich 42 in dem Verbindungsbereich 40 zwischen der ersten 36 und der zweiten Spirale 38 in Eingriff bringbar ist.
Insbesondere im Vergleich zu 5a in 5b ist zu erkennen, dass die Aussparungen 127, 227 derart ausgestaltet sind, dass der erste Konturabschnitt 129a, 229a bei einem Verstellen des Ventil-Schließkörpers 120, 220 von einer geschlossenen in eine geöffnete Stellung quasi gleichzeitig die Bypassöffnung 50 und den Verbindungsbereich 40 kontinuierlich öffnet. Diesbezüglich zeigt die 5b eine Zwischenstellung der Ventilanordnung 100, 200 in einem Turbinengehäuse 30. Es ist zu erkennen, dass der Verbindungsbereich 40 zum Überströmen von Abgasen zwischen der ersten Spirale 36 und der zweiten Spirale 38 ähnlich weit geöffnet ist wie die Bypassöffnung 50. Insbesondere zeigt ein Vergleich zwischen einer Ausführung mit Aussparungen (5b) und einer Ausführung ohne Aussparungen (5a) mit einer Ventilanordnung 100, 200, die in beiden Ausführungen in der gleichen Zwischenstellung ist, dass die Bypassöffnung 50 der Ausführung mit Aussparungen (5b) bereits weiter geöffnet ist, als die Bypassöffnung 50 der Ausführung ohne Aussparungen ( 5a).
Der zweite Konturabschnitt 129b, 229b bildet eine ringförmige Dichtfläche 123, 223, die derart ausgebildet ist, dass sie im Einbauzustand mit einem Ventilsitz 33 des Turbinengehäuses 30 in Kontakt bringbar ist, um die Bypassöffnung 50 in dem Verbindungsbereich 40 zwischen der ersten 36 und der zweiten Spirale 38 zu verschließen.
Der Ventil-Schließkörper 120, 220 ist derart ausgebildet, dass er im Einbauzustand mit einem Ventilbereich 42 in einem Verbindungsbereich 40 zwischen der ersten 36 und der zweiten Spirale 38 in Eingriff bringbar ist (siehe 7).
Der Ventil-Schließkörper 120, 220 umfasst weiterhin eine ringförmige Dichtfläche 123, 223 (siehe Figs. 1a und 2a). Die Dichtfläche 123, 223 ist dabei derart ausgebildet, dass sie im Einbauzustand mit einem Ventilsitz 33 eines Turbinengehäuses 30 in Kontakt bringbar ist, um eine Bypassöffnung 50 in einem Verbindungsbereich 40 zwischen der ersten 36 und der zweiten Spirale 38 zu verschließen (siehe 7).
In den Figs. 7 und 8 ist eine erfindungsgemäße mehrflutige Turbine 10 für einen Abgasturbolader dargestellt. Die mehrflutige Turbine 10 umfasst ein Turbinenrad 20, ein Turbinengehäuse 30 mit einer ersten Spirale 36 und einer zweiten Spirale 38, einen Verbindungsbereich 40, in dem die erste 36 und die zweite Spirale 38 fluidisch miteinander verbunden sind. Weiterhin umfasst die mehrflutige Turbine 10 eine Bypassöffnung 50, die im Verbindungsbereich 40 angeordnet ist. Darüber hinaus weist die mehrflutige Turbine 10 eine Ventilanordnung 100, 200 nach irgendeiner der vorherigen Ausführungen auf. Die Ventilanordnung 100, 200 ist dabei zumindest teilweise im Verbindungsbereich 40 angeordnet, so dass der Ventil-Schließkörper 120, 220 mit dem Verbindungsbereich 40 und der Bypassöffnung 50 zusammenwirken kann (siehe insbesondere 7).
Die Ventilanordnung 100, 200 ist zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verstellbar. Die erste Stellung entspricht dabei einer vollständig geschlossenen Stellung des Ventil-Schließkörpers 120, 220 und die zweite Stellung einer vollständig geöffneten Stellung des Ventil-Schließkörpers 120, 220. Der Ventil-Schließkörper 120, 220 ist ausgelegt in der vollständig geschlossenen Stellung sowohl die Bypassöffnung 50 als auch den Verbindungsbereich 40 zu verschließen. Mit „Verschließen“ ist bezüglich des Verbindungsbereichs 40 kein hermetischer Verschluss zu verstehen, der Ventil-Schließkörper 120, 220 dringt vielmehr derart in den Verbindungsbereich 40 ein, so dass ein Überströmen zwischen den Spiralen 36, 38 im Wesentlichen unterbunden wird. Das heißt, dass ein Großteil des jeweils durch eine Spirale 36, 38 strömenden Gasvolumenstroms (Abgase), bevorzugt mehr als 95% und besonders bevorzugt mehr als 99% des jeweils durch eine Spirale strömenden Gasvolumenstroms Abgase an einem Überströmen zwischen den Spiralen 36, 38 durch den Ventil-Schließkörper 120, 220 gehindert wird.
Im Verbindungsbereich 40 ist ein Ventilbereich 42 ausgebildet. Dieser dient zur Aufnahme des Ventil-Schließkörpers 120, 220. Der Ventil-Schließkörper 120, 220 kann in der vollständig geschlossenen Stellung mit dem Ventilbereich 42 derart zusammenwirken, dass ein Überströmen von Abgasen zwischen der ersten Spirale 36 und der zweiten Spirale 38 im Verbindungsbereich 40 unterbunden wird. Wie bereits erwähnt bedeutet dies auch an dieser Stelle nicht, dass der Ventil-Schließkörper 120, 220 den Ventilbereich 42 hermetisch abdichtet.
Das Turbinengehäuse 30 weist einen Ventilsitz 33 im Verbindungsbereich 40 auf. Der Ventilsitz 33 ist dabei derart ausgebildet, dass die ringförmige Dichtfläche 123, 223 in der geschlossenen Stellung des Ventil-Schließkörpers 120, 220 mit dem Ventilsitz 33 zusammenwirken kann, um die Bypassöffnung 50 zu verschließen.
Die Ventilanordnung 100, 200 ist ausgebildet, um in mehrere Zwischenstellungen zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung bringbar zu sein. Das heißt die Ventilanordnung 100, 200 ist stufenlos verstellbar. Mit anderen Worten ausgedrückt, bedeutet dies, dass die Ventilanordnung 100, 200 kontinuierlich verstellbar ist. Hierdurch kann die Ventilanordnung 100, 200 flexibel an verschiedenste Betriebszustände und -anforderungen angepasst werden.
Die Ventilanordnung 100, 200 und insbesondere der Ventil-Schließkörper 120, 220 sind derart ausgebildet, dass ein Verstellen der Ventilanordnung 100, 200 von der ersten Stellung in die zweite Stellung zuerst nur den Verbindungsbereich 40 zum Überströmen von Abgasen zwischen der ersten Spirale 36 und der zweiten Spirale 38 kontinuierlich öffnet, und ab einem bestimmten Öffnungsgrad des Ventil-Schließkörpers 120, 220 zusätzlich ein kontinuierliches Öffnen der Bypassöffnung 50 bewirkt. Hierdurch kann das Überströmen zwischen den Spiralen 36, 38 entkoppelt von der Bypassöffnung 50 bis zu einem gewissen Grad (Öffnungsgrad) gesteuert werden. Dies führt zu einer flexibleren Ventilanordnung 100, 200, die gezielter auf bestimmte Betriebsbereiche einstellbar ist.

Claims

Ventilanordnung (100) für eine mehrflutige Turbine (10) zum Steuern eines Überströmens von Abgasen zwischen einer ersten Spirale (36) und einer zweiten Spirale (38) sowie zum Steuern einer Bypassöffnung (50), wobei die Ventilanordnung (100) umfasst: einen Hebel (110) und einen Ventil-Schließkörper (120) der mit dem Hebel (110) wirkverbunden ist, gekennzeichnet durch ein Federelement (130), das ausgelegt ist den Ventil-Schließkörper (120) gegen den Hebel (110) vorzuspannen.
Ventilanordnung (100) nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventil-Schließkörper (120) eine zylinderförmige Erhebung (122) umfasst.
Ventilanordnung (100) nach Schutzanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventil-Schließkörper (120) zumindest teilweise hohl ausgebildet ist und wobei sich die zylinderförmige Erhebung (122) mittig vom Boden des hohlen Ventil-Schließkörpers (120) in einen Hohlraum (124) des Ventil-Schließkörpers (120) erstreckt.
Ventilanordnung (100) nach Schutzanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (110) einen Ventilabschnitt (112) aufweist, der ausgelegt ist in den Hohlraum (124) hineinzuragen.
Ventilanordnung (100) nach Schutzanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilabschnitt (112) einen im Wesentlichen gabelförmigen oder im Wesentlichen ösenförmigen Endbereich (114) hat, wobei der Endbereich (114) die zylinderförmige Erhebung (122) des Ventil-Schließkörpers (120) umgibt, so dass der Hebel (110) mit dem Ventil-Schließkörper (120) wirkverbunden ist.
Ventilanordnung (100) nach irgendeinem der vorangehenden Schutzansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventil-Schließkörper (120) eine Gleitkontaktfläche (126) aufweist, auf der eine erste Gleitkontaktfläche (116) des Hebels (110) abgleiten kann.
Ventilanordnung (100) nach Schutzanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitkontaktfläche (126) an einer Innenkontur (128) des Ventil-Schließkörpers (120) angeordnet ist.
Ventilanordnung (100) nach irgendeinem der Schutzansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitkontaktfläche (126) gekrümmt, insbesondere gekrümmt und ringförmig ausgebildet ist, und, dass die erste Gleitkontaktfläche (116) des Hebels (110) gekrümmt oder konisch ausgebildet ist, so dass der Hebel (110) über die erste Gleitkontaktfläche (116) auf der Gleitkontaktfläche (126) des Ventil-Schließkörpers (120) abgleiten kann.
Ventilanordnung (200) für eine mehrflutige Turbine (10) zum Steuern eines Überströmens von Abgasen zwischen einer ersten Spirale (36) und einer zweiten Spirale (38) sowie zum Steuern einer Bypassöffnung (50), wobei die Ventilanordnung (200) umfasst: einen Hebel (210) und einen Ventil-Schließkörper (220) der mit dem Hebel (210) wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventil-Schließkörper (220) zumindest teilweise hohl ausgebildet ist und eine zylinderförmige Erhebung (222) umfasst, die sich mittig vom Boden des hohlen Ventil-Schließkörpers (220) in einen Hohlraum (224) des Ventil-Schließkörpers (220) erstreckt und, dass der Hebel (210) einen Ventilabschnitt (212) mit einem im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Endbereich (214) aufweist, der in dem Hohlraum (224) angeordnet ist und die zylinderförmige Erhebung (222) umgibt, so dass der Hebel (210) mit dem Ventil-Schließkörper (220) wirkverbunden ist.
Ventilanordnung (200) nach Schutzanspruch 9, weiterhin umfassend ein Federelement (230), das ausgelegt ist, den Ventil-Schließkörper (220) gegen den Hebel (210) vorzuspannen.
Ventilanordnung (200) nach irgendeinem der Schutzansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass Ventilabschnitt (212) ausgelegt ist, in den Hohlraum (224) hineinzuragen.
Ventilanordnung (200) nach irgendeinem der Schutzansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventil-Schließkörper (220) eine Gleitkontaktfläche (226) aufweist, auf der eine erste Gleitkontaktfläche (216) des Hebels (210) abgleiten kann.
Ventilanordnung (200) nach Schutzanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitkontaktfläche (226) an einer Innenkontur (228) des Ventil-Schließkörpers (220) angeordnet ist.
Ventilanordnung (200) nach irgendeinem der Schutzansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitkontaktfläche (226) gekrümmt oder konisch ausgebildet ist, wobei die Gleitkontaktfläche (226) insbesondere auch ringförmig ausgebildet ist, und, dass die erste Gleitkontaktfläche (216) des Hebels (210) gekrümmt ausgebildet ist, so dass der Hebel (210) über die erste Gleitkontaktfläche (216) auf der Gleitkontaktfläche (226) des Ventil-Schließkörpers (220) abgleiten kann.
Ventilanordnung (200) nach irgendeinem der Schutzansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (210) eine erste ringförmige Erhebung (214a) und eine zweite ringförmige Erhebung (214b) umfasst, wobei sich die erste ringförmige Erhebung (214a) von dem hohlzylinderförmigen Endbereich (214) radial nach außen ersteckt und entlang der Hohlzylinderachse von der zweiten ringförmigen Erhebung (214b) axial beabstandet sind.
Ventilanordnung (200) nach Schutzanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweite ringförmige Erhebung (214b) von dem hohlzylinderförmigen Endbereich (214) radial nach außen erstreckt oder alternativ, dass sich die zweite ringförmige Erhebung (214b) von dem hohlzylinderförmigen Endbereich (214) radial nach innen erstreckt.
Ventilanordnung (200) nach Schutzanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweite ringförmige Erhebung (214b) von dem hohlzylinderförmigen Endbereich (214) radial nach außen erstreckt, wobei eine radial äußere Mantelfläche der zweiten ringförmigen Erhebung (214b) derart ausgebildet, insbesondere gekrümmt ausgebildet ist und derart mit der Innenkontur (228) Kontakt tritt, dass eine begrenzte Verkippung des Hebels (210) gegenüber dem Ventil-Schließkörper (220) ermöglicht wird.
Ventilanordnung (200) nach Schutzanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweite ringförmige Erhebung (214b) von dem hohlzylinderförmigen Endbereich (214) radial nach innen erstreckt, wobei ein radial äußerer Mantelabschnitt der zylinderförmigen Erhebung (222) derart ausgebildet, insbesondere gekrümmt ausgebildet ist und derart mit einer radial inneren Mantelfläche der zweiten ringförmigen Erhebung (214b) in Kontakt tritt, dass eine begrenzte Verkippung des Hebels (210) gegenüber dem Ventil-Schließkörper (220) ermöglicht wird.
Ventilanordnung (200) nach irgendeinem der Schutzansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite ringförmige Erhebung (214b) konfiguriert ist, mit der Innenkontur (228) des Ventil-Schließkörpers (220) derart in Eingriff zu treten, dass der Hebel (210) gegenüber dem Ventil-Schließkörper (220) zentriert wird.
Ventilanordnung (200) nach irgendeinem der Schutzansprüche 15 bis 19, wenn abhängig von irgendeinem der Schutzansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gleitkontaktfläche (216) an der ersten ringförmigen Erhebung (214a) angeordnet ist, wobei die erste ringförmige Erhebung (214a) in einem ersten Kontaktbereich (206) zwischen dem Ventil-Schließkörper (220) und dem Hebel (210) am Boden des Hohlraums (224), befindet.
Ventilanordnung (200) nach irgendeinem der Schutzansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser der zylinderförmigen Erhebung (222) geringer ist als ein Innendurchmesser des hohlzylinderförmigen Endbereichs (214).
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der Schutzansprüche 2 bis 8 oder nach irgendeinem der Schutzansprüche 10 bis 21, weiterhin umfassend eine Scheibe (140; 240), die an der zylinderförmigen Erhebung (122; 222) des Ventil-Schließkörpers (120; 220) angeordnet ist.
Ventilanordnung (100; 200) nach Schutzanspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (140; 240) an einem freien Ende der zylinderförmigen Erhebung (122; 222) angebracht ist.
Ventilanordnung (100; 200) nach Schutzanspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (140; 240) an dem freien Ende der zylinderförmigen Erhebung (122; 222) fixiert, insbesondere mit der zylinderförmigen Erhebung (122; 222) verschweißt ist.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der Schutzansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (130; 230) zwischen der Scheibe (140; 240) und dem Hebel (110; 210) angeordnet ist, wobei der Hebel (110; 210) im Bereich der zylinderförmigen Erhebung (122; 222) angeordnet ist.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der Schutzansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (130; 230) zwischen dem Ventil-Schließkörper (120; 220) und dem Hebel (110; 210) angeordnet ist.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der vorangehenden Schutzansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Kontaktbereich (106; 206) zwischen dem Ventil-Schließkörper (120; 220) und dem Hebel (110; 210) ausgebildet ist, der für ein gegenseitiges Abgleiten ausgelegt ist.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der vorangehenden Schutzansprüche, in denen ein Federelement (130; 230) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Kontaktbereich (108; 208) zwischen dem Federelement (130; 230) und dem Hebel (110; 210) ausgebildet ist, der für ein gegenseitiges Abgleiten ausgelegt ist.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der vorangehenden Schutzansprüche, wenn abhängig von Schutzanspruch 6 oder von Schutzanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gleitkontaktfläche (116; 216) des Hebels (110; 210) und die Gleitkontaktfläche (126; 226) des Ventil-Schließkörpers (120; 220) über einen Linienkontakt aneinander anliegen.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der vorangehenden Schutzansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (110; 210) eine zweite Gleitkontaktfläche (118; 218), insbesondere eine gekrümmte oder konische Gleitkontaktfläche (118; 218) aufweist, auf der eine erste Gleitkontaktfläche (136; 236) des Federelements (130; 230) abgleiten kann.
Ventilanordnung (100; 200) nach Schutzanspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gleitkontaktfläche (118; 218) des Hebels (110; 210) und die erste Gleitkontaktfläche (136; 236) des Federelements (130; 230) über einen Linienkontakt aneinander anliegen.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der vorangehenden Schutzansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (130; 230) als Tellerfeder ausgebildet ist.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der vorangehenden Schutzansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (130; 230) als im Wesentlichen ringförmiger Grundkörper (232) mit zumindest drei radial aus einem Außenumfang des ringförmigen Grundkörpers (232) heraustretenden Federarmen (234), ausgebildet ist.
Ventilanordnung (100; 200) nach Schutzanspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der mindestens drei Federarme (234) unterschiedlich ausgestaltet sind.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der vorangehenden Schutzansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventil-Schließkörper (120; 220) im Wesentlichen hutförmig ausgebildet ist.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der Schutzansprüche 4 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilabschnitt (112; 212) stufenförmig ausgelegt ist, um in den Hohlraum (124; 224) hineinzuragen.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der Schutzansprüche 4 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilabschnitt (112; 212) und/oder das Federelement (130; 230) in dem Hohlraum (124; 224) des Ventil-Schließkörpers (120; 220) angeordnet sind.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der vorangehenden Schutzansprüche weiterhin umfassend eine Spindel (150; 250), die mit dem Hebel (110; 210) zum Verstellen des Ventil-Schließkörpers (120; 220) verbunden ist, bevorzugt wobei Hebel (110; 210) und Spindel (150; 250) bevorzugt integral geformt sind oder besonders bevorzugt wobei Hebel (110; 210) und Spindel (150; 250) miteinander verschweißt sind.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der vorangehenden Schutzansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventil-Schließkörper (120; 220) eine Innenkontur (128; 228) und eine Außenkontur (129; 229) aufweist.
Ventilanordnung (100; 200) nach Schutzanspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur (129; 229) im Wesentlichen schalenförmig ausgestaltet ist.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der Schutzansprüche 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur (129; 229) im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgestaltet ist.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der Schutzansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur (129; 229) einen ersten Konturabschnitt (129a; 229a) und einen zweiten Konturabschnitt (129b; 229b) umfasst.
Ventilanordnung (100; 200) nach Schutzanspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Konturabschnitt (129a; 229a) im Wesentlichen durch drei Kurven (125; 225) definiert werden kann, wobei zumindest zwei der drei Kurven (125; 225) Radien unterschiedlicher Krümmungen entsprechen.
Ventilanordnung (100; 200) nach Schutzanspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurven des ersten Konturabschnitts (129a; 229a) derart ausgestaltet sind, dass der Konturabschnitt (129a; 229a) im Einbauzustand mit einem komplementär geformten Ventilbereich (42) in einem Verbindungsbereich (40) zwischen der ersten (36) und der zweiten Spirale (38) in Eingriff bringbar ist.
Ventilanordnung (100; 200) nach Schutzanspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurven des ersten Konturabschnitts (129a; 229a) derart ausgestaltet sind, dass der erste Konturabschnitt (129a; 229a) bei einem Verstellen des Ventil-Schließkörpers (120; 220) von einer geschlossenen in eine geöffnete Stellung zuerst nur den Verbindungsbereich (40) zum Überströmen von Abgasen zwischen der ersten Spirale (36) und der zweiten Spirale (38) kontinuierlich öffnet, und ab einem bestimmten Öffnungsgrad des Ventil-Schließkörpers (120; 220) zusätzlich ein kontinuierliches Öffnen der Bypassöffnung (50) bewirkt.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der Schutzansprüche 39 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur (129; 229) Aussparungen (127; 227) aufweist, um eine Bypassströmung zu vergrößern.
Ventilanordnung (100; 200) nach Schutzanspruch 46, wenn abhängig von irgendeinem der Schutzansprüche 42 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (127; 227) in dem ersten Konturabschnitt (129a; 229a) angeordnet sind.
Ventilanordnung (100; 200) nach Schutzanspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (127; 227) an Seitenwänden des ersten Konturabschnitts (129a; 229a) und 180° gegenüberliegend angeordnet sind.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der Schutzansprüche 47 oder 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (227) derart ausgestaltet sind, dass der erste Konturabschnitt (129a; 229a) bei einem Verstellen des Ventil-Schließkörpers (120; 220) von einer geschlossenen in eine geöffnete Stellung quasi gleichzeitig die Bypassöffnung (50) und den Verbindungsbereich (40) zum Überströmen von Abgasen zwischen der ersten Spirale (36) und der zweiten Spirale (38) kontinuierlich öffnet.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der Schutzansprüche 47 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (227) derart ausgestaltet sind, dass sie in der Außenkontur (129; 229) im ersten Konturabschnitt (129a; 229a) eine stegförmige Erhebung (129c; 229c) formen, die mit einem komplementär geformten Ventilbereich (42) in einem Verbindungsbereich (40) zwischen der ersten (36) und der zweiten Spirale (38) in Eingriff bringbar ist.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der vorangehenden Schutzansprüche, wenn abhängig von Schutzanspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Konturabschnitt (129b; 229b) eine ringförmige Dichtfläche (123; 223) bildet, die derart ausgebildet ist, dass sie im Einbauzustand mit einem Ventilsitz (33) eines Turbinengehäuses (30) in Kontakt bringbar ist, um eine Bypassöffnung (50) in einem Verbindungsbereich (40) zwischen der ersten (36) und der zweiten Spirale (38) zu verschließen.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der vorangehenden Schutzansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventil-Schließkörper (120; 220) eine ringförmige Dichtfläche (123; 223) umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie im Einbauzustand mit einem Ventilsitz (33) eines Turbinengehäuses (30) in Kontakt bringbar ist, um eine Bypassöffnung (50) in einem Verbindungsbereich (40) zwischen der ersten (36) und der zweiten Spirale (38) zu verschließen.
Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der vorangehenden Schutzansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventil-Schließkörper (120; 220) derart ausgebildet ist, dass er im Einbauzustand mit einem Ventilbereich (42) in einem Verbindungsbereich (40) zwischen der ersten (36) und der zweiten Spirale (38) in Eingriff bringbar ist.
Mehrflutige Turbine (10) für einen Abgasturbolader umfassend: ein Turbinenrad (20), ein Turbinengehäuse (30) mit einer ersten Spirale (36) und einer zweiten Spirale (38), einen Verbindungsbereich (40), in dem die erste (36) und die zweite Spirale (38) fluidisch miteinander verbunden sind, und eine Bypassöffnung (50), die im Verbindungsbereich (40) angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Ventilanordnung (100; 200) nach irgendeinem der vorangehenden Schutzansprüche, die zumindest teilweise im Verbindungsbereich (40) angeordnet ist, so dass der Ventil-Schließkörper (120; 220) mit dem Verbindungsbereich (40) und der Bypassöffnung (50) zusammenwirken kann.
Mehrflutige Turbine (10) nach Schutzanspruch 54, wobei die Ventilanordnung (100; 200) zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verstellbar ist, wobei die erste Stellung einer vollständig geschlossenen Stellung des Ventil-Schließkörpers (120; 220) und die zweite Stellung einer vollständig geöffneten Stellung des Ventil-Schließkörpers (120; 220) entspricht.
Mehrflutige Turbine (10) nach Schutzanspruch 55, wobei der Ventil-Schließkörper (120; 220) ausgelegt ist in der vollständig geschlossenen Stellung sowohl die Bypassöffnung (50) als auch den Verbindungsbereich (40) zu verschließen.
Mehrflutige Turbine (10) nach irgendeinem der Schutzansprüche 55 oder 56, wobei im Verbindungsbereich (40) ein Ventilbereich (42) zur Aufnahme des Ventil-Schließkörpers (120; 220) ausgebildet ist, wobei der Ventil-Schließkörper (120; 220) in der vollständig geschlossenen Stellung mit dem Ventilbereich (42) zusammenwirkt, um Überströmen von Abgasen zwischen der ersten Spirale (36) und der zweiten Spirale (38) im Verbindungsbereich (40) zu unterbinden.
Mehrflutige Turbine (10) nach irgendeinem der Schutzansprüche 55 bis 57, wobei das Turbinengehäuse (30) einen Ventilsitz (33) im Verbindungsbereich (40) aufweist und wobei eine ringförmige Dichtfläche (123; 223) des Ventil-Schließkörpers (120; 220) in der geschlossenen Stellung des Ventil-Schließkörpers (120; 220) mit dem Ventilsitz (33) zusammenwirkt, um die Bypassöffnung (50) zu verschließen.
Mehrflutige Turbine (10) nach irgendeinem der Schutzansprüche 55 bis 58, wobei die Ventilanordnung (100; 200) in mehrere Zwischenstellungen zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung bringbar ist.
Mehrflutige Turbine (10) nach irgendeinem der Schutzansprüche 55 bis 59, wobei die Ventilanordnung (100; 200) und insbesondere der Ventil-Schließkörper (120; 220) derart ausgebildet sind, dass ein Verstellen der Ventilanordnung (100; 200) von der ersten Stellung in die zweite Stellung zuerst nur den Verbindungsbereich (40) zum Überströmen von Abgasen zwischen der ersten Spirale (36) und der zweiten Spirale (38) kontinuierlich öffnet, und ab einem bestimmten Öffnungsgrad des Ventil-Schließkörpers (120; 220) zusätzlich ein kontinuierliches Öffnen der Bypassöffnung (50) bewirkt.