DE2831519A1 - EXHAUST TURBINE FOR CHARGER - Google Patents

EXHAUST TURBINE FOR CHARGER

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DE2831519A1
DE2831519A1 DE19782831519 DE2831519A DE2831519A1 DE 2831519 A1 DE2831519 A1 DE 2831519A1 DE 19782831519 DE19782831519 DE 19782831519 DE 2831519 A DE2831519 A DE 2831519A DE 2831519 A1 DE2831519 A1 DE 2831519A1
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exhaust gas
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Michio Kuroda
Kazuo Nagai
Koichiro Yamada
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/026Scrolls for radial machines or engines

Description

HITACHI, LTD., Tokyo, JapanHITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Abgasturbine für AufladerExhaust gas turbine for superchargers

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasturbine für Auflader, die von den aus einer Brennkraftmaschine austretenden Abgasen getrieben wird, insbesondere ein verbessertes Turbinengehäuse für eine Abgasturbine.The invention relates to an exhaust gas turbine for superchargers that emerge from an internal combustion engine Exhaust gases is driven, in particular an improved turbine housing for an exhaust gas turbine.

Bisher werden bei bestehenden Abgasturbinen für Auflader die zu verschiedenen Zeitpunkten aus mehreren Zylindern ausgestoßenen Abgase gesammelt und in das Turbinengehäuse geleitet, In der US-PS 3 292 364- ist z. B. ein Turbinengehäuse vorgeschlagen, das zwei Spiralkammern aufweist, die durch eine Trennwand voneinander getrennt sind, so daß für die Spiralkammern Drosselabschnitte gebildet sind; dadurch wird verhindert, daß der Abgasstrom aus den einen Zylindern den Betrieb der anderen Zylinder stört. Bei einem solchen Turbinengehäuse liegt der Randabschnitt der Trennwand konzentrisch zur AchseSo far, in existing exhaust gas turbines for superchargers, these have been ejected from several cylinders at different times Exhaust gases are collected and passed into the turbine housing. In US Pat. No. 3,292,364, e.g. B. proposed a turbine housing, which has two spiral chambers, which are separated from one another by a partition, so that for the spiral chambers Throttle portions are formed; this prevents the exhaust gas flow from one of the cylinders from stopping the operation the other cylinder interferes. In the case of such a turbine housing, the edge section of the partition wall is concentric to the axis

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des Turbinen-Laufrads und nahe "bei den Enden der Turbinenschaufeln, so daß der in die eine Spiralkammer geleitete Abgasstrom wirksam daran gehindert wird, die mit der anderen Spiralkammer verbundenen Zylinder zu stören.of the turbine runner and close "to the ends of the turbine blades, so that the exhaust gas flow directed into one spiral chamber is effectively prevented from that with the other Disturbing spiral chamber connected cylinder.

Bei solchen Turbinengehäusen ändern sich jedoch die Druckverteilungs-Charakteristiken in den Spiralkammern und die Strömungsgeschwindigkeit des in das Laufrad eintretenden Abgasstroms in Abhängigkeit von verschiedenen Bereichen in den Spiralkammern bzw. von dem Spiralwinkel. Insbesondere erhöhen sich der Druck des Abgasstroms in den Spiralkammern und die Strömungsgeschwindigkeit der aus den Spiral kammern in das Laufrad eintretenden Abgase mit zunehmendem Spiralwinkel des Turbinengehäuses. Daher werden die Abgase nicht gleichmäßig um den Gesamtumfang des Laufrads eingeleitet, wodurch der Wirkungsgrad der Turbine verringert wird. Insbesondere beim Betrieb des Motors mit hoher Last und hoher Drehzahl erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit des Abgasstroms an den Drosselabschnitten des Turbinengehäuses am Spiralenende (dem Abschnitt mit größerem Spiralwinkel) des Turbinengehäuses, und die Gefahr einer Verringerung des Turbinen-Wirkungsgrads ist sehr groß.In such turbine housings, however, the pressure distribution characteristics change in the spiral chambers and the flow velocity of the exhaust gas flow entering the impeller depending on different areas in the spiral chambers or on the spiral angle. In particular, increase the pressure of the exhaust gas flow in the spiral chambers and the flow velocity of the chambers from the spiral exhaust gases entering the impeller with increasing spiral angle of the turbine housing. Hence the exhaust fumes will not introduced evenly around the entire circumference of the impeller, reducing the efficiency of the turbine. In particular when the engine is operated at high load and high speed, the flow velocity of the exhaust gas flow increases at the throttle sections of the turbine housing at the spiral end (the section with the larger spiral angle) of the Turbine housing, and the risk of a reduction in turbine efficiency is very great.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Turbinengehäuses einer Abgasturbine für Auflader, wobei die Energie der Abgase einer Brennkraftmaschine wirksam nutzbar ist, ohne daß der Spülwirkungsgrad des Motors verschlechtert wird.The object of the invention is to create a turbine housing for an exhaust gas turbine for superchargers, whereby the energy the exhaust gases of an internal combustion engine can be used effectively without the scavenging efficiency of the engine being impaired.

Das Turbinengehäuse nach der Erfindung ist so aufgebaut, daß die Dimension jedes sich zum Laufrad öffnenden Drosselabschnitts der Spiralkammern mit der Größe des Spiralwinkels, also zum Spiralenende hin, zunimmt. Bei einer solchen An-The turbine housing according to the invention is constructed in such a way that the dimension of each throttle section opening towards the impeller of the spiral chambers increases with the size of the spiral angle, i.e. towards the end of the spiral. At such an

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Ordnung werden die Abgase aus den Spiralkammern in das laufrad mit gleichmäßiger Strömungsgeschwindigkeit um den Gesamtumfang des Laufrads eingeleitet, und die Spüleigenschaften des Motors werden nicht durch die Pulsdruckwelle des Abgasstroms beeinträchtigt, da die Dimensionen der Drosselabschnitte an dem Spiralenanfang (dem Abschnitt mit kleinerem Spiralwinkel) des Turbinengehäuses abnehmen.Order the exhaust gases from the spiral chambers into the impeller with a constant flow velocity around the The entire circumference of the impeller is initiated, and the scavenging properties of the motor are not affected by the pulse pressure wave of the exhaust gas flow is impaired, since the dimensions of the throttle sections at the beginning of the spiral (the section with smaller spiral angle) of the turbine housing.

Durch die Erfindung wird also eine Abgasturbine für Auflader angegeben, mit einem Turbinengehäuse, das mit mehreren Abgasleitungen verbunden ist, die Abgase aus den Motorzylindern führen, mit einem im Turbinengehäuse um die Mitte der Turbinengehäuse-Spirale drehbaren Laufrad, wobei das Turbinengehäuse zwei oder mehr Spiralkammern aufweist, die die Abgase aus den Abgasleitungen dem Gesamtumfang des Laufrads zuführen, während die Abgase voneinander getrennt gehalten werden, mit einer an einer Innenwand des Turbinengehäuses angeordneten Trennwand, die um das Laufrad verläuft und das Innere des Turbinengehäuses in die Spiralkammern unterteilt, und mit zwischen einem radial inneren Endabschnitt der Trennwand und den Seitenwänden der Spiralkammern definierten Drosselabschnitten zum Leiten der Abgase aus den Spiralkammern zum Laufradumfang, wobei die Größe der Drosselabschnitte so bemessen ist, daß sie in Richtung zum Spiralenende der Spiralkammern stetig größer werden.The invention thus specifies an exhaust gas turbine for superchargers, with a turbine housing which is provided with a plurality of exhaust gas lines is connected to lead the exhaust gases from the engine cylinders, with a spiral in the turbine housing around the center of the turbine housing rotatable impeller, wherein the turbine housing has two or more spiral chambers, which the exhaust gases from the exhaust pipes to the entire circumference of the impeller, while the exhaust gases are kept separate from each other, with a partition, which is arranged on an inner wall of the turbine housing and runs around the impeller and the interior of the Turbine housing divided into the spiral chambers, and with between a radially inner end portion of the partition wall and the side walls of the spiral chambers defined throttle sections for guiding the exhaust gases from the spiral chambers to Impeller circumference, the size of the throttle sections being dimensioned so that they are in the direction of the spiral end of the spiral chambers get bigger and bigger.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail, for example, with the aid of the drawing. Show it:

Pig. 1 eine teilweise weggebrochene Vorderansicht einer herkömmlichen Abgasturbine für Auflader;Pig. 1 is a partially broken front view of a conventional exhaust gas turbine for charger;

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Fig. 2 eine Unteransicht der Abgasturbine nach Fig. 1;FIG. 2 shows a bottom view of the exhaust gas turbine according to FIG. 1;

Fig. 3 A einen Spiralenwinkel im Turbinengehäuse; 3 A shows a spiral angle in the turbine housing;

Fig. 3B die Beziehung zwischen dem Spiralenwinkel und den Abmessungen des Drosselteils im herkömmlichen Turbinengehäuse (Strichlinie) und in dem Turbinengehäuse nach der Erfindung (Vollinie);Fig. 3B shows the relationship between the spiral angle and the dimensions of the throttle part in the conventional turbine housing (dashed line) and in the turbine housing according to the invention (solid line);

Fig. 3C die Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit des Abgasstroms an den Drosseln und dem Spiralwinkel in dem herkömmlichen Turbinengehäuse (Strichlinie) bzw. in dem Turbinengehäuse nach der Erfindung (Vollinie);Fig. 3C shows the relationship between the flow rate of the exhaust gas stream to the Throttles and the spiral angle in the conventional turbine housing (dashed line) or in the turbine housing according to the invention (solid line);

Fig. 4A die Druckwelle des Abgasstroms im Spiralenanfang jeder Spiralkammer des herkömmlichen Turbinengehäuses;4A shows the pressure wave of the exhaust gas flow in the spiral beginning of each spiral chamber of the conventional one Turbine housing;

Fig. 4B die Druckwelle des Abgasstroms im Spiralenende jeder Spiralkammer des herkömmlichen Turbinengehäuses;Fig. 4B shows the pressure wave of the exhaust gas flow in the spiral end of each spiral chamber of the conventional one Turbine housing;

Fig. 5 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der Abgasturbine für Auflader nach der Erfindung;5 shows a sectional view of an exemplary embodiment of the exhaust gas turbine for superchargers according to the invention;

Fig. Sk die Druckwelle des Abgasstroms imFig. Sk shows the pressure wave of the exhaust gas flow in

Spiralenanfang jeder Spiralkammer des Turbinengehäuses nach der Erfindung;Spiral beginning of each spiral chamber of the turbine housing according to the invention;

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]pig. 6B die Druckwelle des Abgasstroms im] pig. 6B shows the pressure wave of the exhaust gas flow in

Spiralenende jeder Spiralkammer des Turbinengehäuses nach der Erfindung;Spiral end of each spiral chamber of the turbine housing according to the invention;

Pig. 7 eine Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Abgasturbine nach der Erfindung; undPig. 7 shows a front view of a further exemplary embodiment of the exhaust gas turbine according to FIG the invention; and

Pig. 8 eine Schnittansicht VIII-VIII nach Pig. 7cPig. 8 shows a sectional view VIII-VIII according to Pig. 7c

Die Pig. 1 und 2 zeigen eine herkömmliche Abgasturbine 10 für Auflader. Abgase eines Motors mit sechs Zylindern 1 werden der Turbine 10 durch ein Paar Abgasleitungen 2, 3 zugeführt, deren jede an einem Ende mit drei Zylindern mit dem gleichen Auspufftakt und am anderen Ende mit einer Spiralkammer 16, 17 der Turbine verbunden ist.The Pig. 1 and 2 show a conventional exhaust gas turbine 10 for superchargers. Exhaust gases from an engine with six cylinders 1 will be supplied to the turbine 10 through a pair of exhaust pipes 2, 3, each of which has three cylinders with the same exhaust stroke at one end and a spiral chamber 16 at the other end, 17 of the turbine is connected.

Die Turbine 10 umfaßt ein Turbinengehäuse 14, in dem ein Laufrad 20 um eine Rotationsachse 23 drehbar angeordnet ist. Das Laufrad 20 weist mehrere Turbinenschaufeln (nicht gezeigt) auf, die mit dem Schub des eingeleiteten Abgasstroms beaufschlagt werden, so daß das Laufrad umläuft„The turbine 10 includes a turbine housing 14 in which a Impeller 20 is arranged rotatably about an axis of rotation 23. The impeller 20 has multiple turbine blades (not shown) on, which are acted upon by the thrust of the introduced exhaust gas flow, so that the impeller rotates "

Das Turbinengehäuse 14 umfaßt zwei Spiralkammern 16, 17, die die eingeleiteten Abgase auf einer spiralförmigen Bahn leiten. Die beiden Spiralkammern 16, 17 sind voneinander durch eine Trennwand 21 getrennt, die sich von einem Einlaßflansch 15 erstreckt. Die Trennwand liegt in einer radialen Ebene senkrecht zur Rotationsachse 23 des Laufrads und unterteilt das Innere des Turbinengehäuses 14 in die beiden Spiralkammern, die im wesentlichen gleichen QuerschnittsbereichThe turbine housing 14 comprises two spiral chambers 16, 17, the guide the introduced exhaust gases on a spiral path. The two spiral chambers 16, 17 are from each other separated by a partition wall 21 which extends from an inlet flange 15. The partition is in a radial direction Plane perpendicular to the axis of rotation 23 of the impeller and divides the interior of the turbine housing 14 into the two spiral chambers, the substantially same cross-sectional area

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haben. Ein radial inneres Ende 22 der Trennwand 21 erstreckt sich konzentrisch mit der Rotationsachse 23 des Laufrads und liegt im Umfang eines Radius *t\ to have. A radially inner end 22 of the partition wall 21 extends concentrically with the axis of rotation 23 of the impeller and lies in the circumference of a radius * t \

Bei einer solchen herkömmlichen Abgasturbine für Auflader besteht die Wellenform des Abgasdrucks der vom Motor abgegebenen Abgase am Einlaßbereich (Spiralenanfang) des Turbinengehäuses 14 hauptsächlich aus einer pulsierenden Wellenform. Jede Stördruckwelle, die in der anderen Abgasleitung durch den pulsförmigen Abgasdruck auftreten kann, wird am Auftreten durch die die Spiralkammern 16, 17 voneinander trennende Trennwand 21 gehindert. Die Wellenform des Abgasdrucks am Spiralenende umfaßt jedoch eine pulsierende Wellenform in einem kleineren Teil und eine gleichmäßige Wellenform in einem größeren Teil.In such a conventional exhaust gas turbine for superchargers, the waveform of the exhaust pressure is that output from the engine Exhaust gases at the inlet area (spiral beginning) of the turbine housing 14 mainly from a pulsating waveform. Every disturbance pressure wave that can occur in the other exhaust gas line due to the pulse-shaped exhaust gas pressure is on Prevented occurrence by the partition wall 21 separating the spiral chambers 16, 17 from one another. The waveform of the exhaust pressure however, at the spiral end includes a pulsating waveform in a smaller part and a smooth one Waveform in a larger part.

Beim Hochgeschwindigkeitsbetrieb ändern sich jedoch der Druck der Abgase im Turbinengehäuse und die Strömungsgeschwindigkeit der aus dem Düsenteil in das Laufrad eintretenden Abgase beträchtlich zwischen dem Spiralenanfang und dem Spiralenende. Insbesondere (vgl. Kurve 43 in Fig. 3C) erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase am Spiralenende mit zunehmender Motordrehzahl, und daher ergibt sich kein gleichmäßiges Eintreten der Abgase in das Laufrad 20. Dies ist ein Problem, durch das der Wirkungsgrad des Laufrads 20 vermindert wird.During high-speed operation, however, the pressure of the exhaust gases in the turbine housing and the flow velocity change of the exhaust gases entering the impeller from the nozzle part considerably between the beginning of the spiral and the end of the spiral. In particular (cf. curve 43 in FIG. 3C), the flow velocity of the exhaust gases at the spiral end increases with it as the engine speed increases, and therefore there is no smooth entry of the exhaust gases into the impeller 20. This is a Problem that the efficiency of the impeller 20 is reduced.

Die Pig. 4A und 4B veranschaulichen ein Beispiel der Druckwellenform am Spiraleneinlaß A und am Spiralenende B nach Pig. 1, die als der vorgenannte Einlaßbereich des Turbinengehäuses und das genannte Spiralenende gewählt wurden. Die Ordinate repräsentiert den Druck im Turbinengehäuse in kg/cm und die Abszisse die Zeit. Die obere Hälfte von Fig. 4A zeigt die Druckwellenform in der Spiralkammer 16The Pig. 4A and 4B illustrate an example of the pressure waveform at the spiral inlet A and at the spiral end B to Pig. 1, which as the aforementioned inlet area of the turbine housing and said spiral end were chosen. The ordinate represents the pressure in the turbine housing in kg / cm and the abscissa the time. The upper half of FIG. 4A shows the pressure waveform in the spiral chamber 16

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und die untere Hälfte diejenige in der Spiralkammer 17. Der Druck der von den Motorzylindern 1 durch die Abgasleitung 2 zur Spiralkammer 16 geleiteten Abgase erzeugt zyklisch Hauptdruckwellen 51, und eine Hauptdruckwelle 32 der Abgase in der Spiralkammer 17 wird zeitlich jeweils genau zwischen den Hauptdruckwellen 31 erzeugt. Die zwischen benachbarten Hauptdruckwellen 31 bzw. 33 auftretenden niedrigen Wellen 32 und 34 sind Stördruckwellen, die durch den Leck-Abgasstrom (Hauptdruckwellen 31, 33) hervorgerufen sind, der aus der anderen Spiralkammer durch den Drosselabschnitt ausgetreten ist.and the lower half that in the spiral chamber 17. The pressure of the engine cylinders 1 through the exhaust pipe 2 exhaust gases conducted to the spiral chamber 16 cyclically generate main pressure waves 51 and a main pressure wave 32 of the exhaust gases in the spiral chamber 17 is generated exactly between the main pressure waves 31 in terms of time. The between adjacent main pressure waves 31 and 33 occurring low waves 32 and 34 are disturbance pressure waves, which by the Leakage exhaust gas flow (main pressure waves 31, 33) caused from the other spiral chamber through the throttle section has left.

Fig. 4-B zeigt die Wellenform des Abgasdrucks im Spiralenende B, wobei die obere bzw. die untere Hälfte die Wellenform der Abgase in den Spiralkammern 16 bzw. 17 zeigt. Im Vergleich mit der Wellenform am Einlaßbereich A weist die Wellenform am Abschnitt B in beiden Kammern als Grundanteil Konstantdruckkomponenten mit höherem Pegel auf, die Spitzen der Hauptdruckwellen 35, 37 sowie der Stördruckwellen 36, 38 liegen nahe beieinander, und die Pulswellenkomponenten sind vermindert.Fig. 4-B shows the waveform of the exhaust pressure in the scroll end B, the upper and lower halves showing the waveform of the exhaust gases in the spiral chambers 16 and 17, respectively. in the When compared with the waveform at the inlet area A, the waveform at the section B in both chambers is the basic component Constant pressure components with a higher level, the peaks of the main pressure waves 35, 37 and the disturbance pressure waves 36, 38 are close to each other and the pulse wave components are decreased.

Wie bereits erläutert, weist die Wellenform des Abgasdrucks am Einlaßbereich A des Turbinengehäuses als größeren Teil die Pulswellenkomponente auf, und es ist daher erforderlich, die Erzeugung der vorgenannten Stordruckwellen in Anbetracht der Spülwirkung für den Motor kleinzuhalten. Die die Spiralkammern 16, 17 trennende Trennwand dient dazu, ein Stören zwischen den Druckwellen zu verhindern, aber die Pulskomponenten der Druckwelle werden verringert, wenn sich der Abgasstrom zu dem Spiralenendabschnitt B bewegt. Das Turbinengehäuse der herkömmlichen Abgasturbine für Auflader ist jedoch so aufgebaut, daß das Ende 22 der Trennwand 21 (vgl.As already explained, the waveform of the exhaust gas pressure at the inlet area A of the turbine housing is a major part the pulse wave component, and it is therefore necessary to consider the generation of the aforementioned shock waves to keep the scavenging effect for the engine small. The dividing wall separating the spiral chambers 16, 17 serves to prevent interference between the pressure waves, but the pulse components of the pressure wave are reduced when the exhaust gas flow increases moved to the scroll end portion B. However, the turbine housing of the conventional exhaust gas turbine for superchargers is constructed so that the end 22 of the partition wall 21 (cf.

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Pig. 1) mit gleichem Abstand (^ = konstant) von der Rotationsachse 23 des Laufrads 20 vorgesehen ist und die von den Spiralkammern 16, 17 zum Laufrad 20 verlaufenden kleinsten Drosselabschnitte an jedem Punkt um den Gesamtumfang des Laufrads gleichbleibende Abmessung haben, wie die Gerade 42 in Fig. 3B zeigt. Infolgedessen nehmen der Druck der Abgase in den Spiralkammern und die Strömungsgeschwindigkeit des Abgasstroms aus den Spiralkammern zum Laufrad gegen das Spiralenende zu. Insbesondere beim Betrieb mit hoher Last und hoher Drehzahl erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase am Drosselabschnitt (vgl. die Kurve 43 in Fig. 3C) gegen das Spiralenende, und es wird ein Hochdruck-Drosselzustand erzeugt (ein Teil des Abgasstroms wird zum Spiralenanfang zurückgeleitet), der den gleichmäßigen Eintritt des Abgasstroms in das Laufrad stört, wodurch der Wirkungsgrad der Turbine vermindert wird.Pig. 1) with the same distance (^ = constant) from the The axis of rotation 23 of the impeller 20 is provided and that extends from the spiral chambers 16, 17 to the impeller 20 smallest throttle sections at every point around the total circumference of the impeller have constant dimensions, such as shows straight line 42 in Figure 3B. As a result, the pressure of the exhaust gases in the scroll chambers and the flow rate increase of the exhaust gas flow from the spiral chambers to the impeller towards the spiral end. Especially when it comes to operation with a high load and high speed, the flow velocity of the exhaust gases at the throttle section increases (see curve 43 in Fig. 3C) towards the scroll end, and a high pressure throttling condition is generated (a part of the exhaust gas flow is led back to the beginning of the spiral), which ensures the even entry of the exhaust gas flow into the impeller disturbs, whereby the efficiency of the turbine is reduced.

Es wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Abgasturbine nach der Erfindung erläutert, wobei gleiche Teile wie in Fig. 1 gleiche Bezugszeichen haben. Die Turbine nach Fig. 5 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß die Abmessungen der Drosselabschnitte, die durch die Seitenwände der Spiralkammern 16, 17 und den Endabschnitt 22 der die Kammern voneinander trennenden Trennwand 21 definiert sind, mit zunehmendem Spiralwinkel θ größer werden (vgl. Fig. 3B).An exemplary embodiment of the exhaust gas turbine according to the invention will now be explained with reference to FIG. 5, wherein the same parts as in Fig. 1 have the same reference numerals. The turbine of Fig. 5 differs from that according to Fig. 1 in that the dimensions of the throttle sections, which are defined by the side walls of the spiral chambers 16, 17 and the end portion 22 of the partition wall 21 separating the chambers from one another are defined, with increasing Helix angles θ become larger (see. Fig. 3B).

Nach Fig. 5 liegt der Endabschnitt 22 der die Spiralkaannern 16, 17 trennenden Trennwand 21 auf dem Umfang mit einem gleichen Abstand A von der Rotationsachse 23 des Laufrads 20, aber die Drosselabschnitte 19, 19' sind so ausgebildet,According to FIG. 5, the end section 22 of the partition wall 21 separating the spiral ducts 16, 17 lies on the circumference at an equal distance A from the axis of rotation 23 of the impeller 20, but the throttle sections 19, 19 'are designed so

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daß ihre Größe in Richtung zum Spiralenende zunimmt (S" T^ S1)· Daher kann der Widerstand gegen die in das Laufrad 20 eingelassenen Abgase verringert werden, so daß das Auftreten der vorgenannten Drosselerscheinung verhindert wird. Wie durch die Vollinie in Fig. 3C angedeutet ist, kann die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase an dem Drosselabschnitt auf einem im Vergleich mit demjenigen des herkömmlichen Turbinengehäuses im wesentlichen gleichbleibenden Wert gehalten werden, und zwar unabhängig von dem Spiralwinkel θ im Turbinengehäuse, und dadurch ist die Rotationsenergie um den Gesamtumfang des Laufrads 20 gleichmäßig.that its size increases toward the scroll end (S " T ^ S 1 ) · Therefore, the resistance to the exhaust gases admitted into the impeller 20 can be reduced, so that the aforementioned throttling phenomenon is prevented from occurring. As indicated by the solid line in Fig. 3C is indicated, the flow speed of the exhaust gases at the throttle portion can be maintained at a value compared with that of the conventional turbine housing substantially constant regardless of the spiral angle θ in the turbine housing, and thereby the rotational energy around the entire circumference of the impeller 20 is uniform.

Die Fig. 6A und 6B zeigen Wellenformen des Abgasdrucks an Stellen im Turbinengehäuse des ersten Ausführungsbeispiels, wobei diese Stellen den Stellen A und B in den Spiralkammern 16, 17 nach Fig. 1 entsprechen. Die Wellenform des Abgasdrucks am Einlaßabschnitt A in Fig. 6A weist Pulskomponeiiten ähnlich denjenigen nach Fig. 4A auf, wodurch Stördruckwellen 32, 34 kleingehalten werden. In der Wellenform des Abgasdrucks am Spiralenendabschnitt B in Fig. 6B haben die Pulskomponenten 35, 37 Durchschnittswerte und haben keinen so starken Einfluß auf die Spülwirkung des Motors.6A and 6B show waveforms of the exhaust gas pressure at locations in the turbine housing of the first embodiment, these locations corresponding to locations A and B in the spiral chambers 16, 17 according to FIG. The waveform of the exhaust pressure at the inlet portion A in Fig. 6A has pulse components similar to those of FIG. 4A, as a result of which interference pressure waves 32, 34 are kept small. In the waveform of the exhaust pressure at the spiral end portion B in Fig. 6B, the pulse components 35, 37 have average values and have none strong influence on the scavenging effect of the engine.

Bei dem vorstehend erläuterten Turbinengehäuse ist der Einlaßteil mit Drosselabschnitten ausgebildet, die im wesentlichen die gleichen Abmessungen wie diejenigen des herkömmlichen Turbinengehäuses haben, so daß die Spülwirkung für den Motor nicht verringert werden kann; die Abmessungen der Drosselabschnitte am Spiralenendabschnitt sind vergrößert, so daß die üblicherweise auftretende Drosselerscheinung beseitigt ist. Es ist daher möglich, eine Abgasturbine für Auflader zu schaffen, bei der eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit um den Gesamtumfang des Laufrads erzielbar ist.In the above-explained turbine housing, the inlet part is formed with throttle portions which are essentially have the same dimensions as those of the conventional turbine housing, so that the scavenging effect for the engine cannot be reduced; the dimensions of the throttle sections at the volute end section are enlarged, so that the throttling phenomenon that usually occurs is eliminated. It is therefore possible to use an exhaust turbine for superchargers to create at which a uniform flow velocity around the entire circumference of the impeller can be achieved is.

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Dabei ist der Abstand £. von der Rotationsachse 23 zum Rand 22 der Trennwand 21 im wesentlichen um den Gesamtumfang des Laufrads gleichbleibend, und die Dimension S der durch die Seitenwände der Spiralkammern und den Randabschnitt 22 der Trennwand definierten Drosselabschnitte ist unterschiedlich. The distance is £. from the axis of rotation 23 to the edge 22 of the partition wall 21 essentially constant around the entire circumference of the impeller, and the dimension S of the throttle sections defined by the side walls of the spiral chambers and the edge section 22 of the partition wall is different.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Abgasturbine für Auflader nach den Fig. 7 und 8 sind gleiche Teile wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Abgasturbine unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß der Abstand <<£ von der Rotationsachse 23 zum Randabschnitt 22 der Trennwand 21, die die Spiralkammern 16, 17 voneinander trennt, in Richtung zum Spiralenende zunimmt (^" y ^ in Fig. 8). Daher ist der Querschnittsbereich der Drosselabschnitte 19, 19' zum Einführen der Abgase in das Laufrad 20 größer, und zwar aufgrund der Tatsache, daß der Randabschnitt 22 der Trennwand in Richtung zum Spiralenende B des Turbinengehäuses weiter von der Rotationsachse des Laufrads entfernt ist, wodurch ein gleichmäßiger Durchtritt der Abgase erzielt wird, die dazu tendieren, gegen das Spiralenende B verdichtet zu werden. Damit wird der Strömungswiderstand in der Nähe des Spiralenendes B des Turbinengehäuses 14 verringert, so daß das Auftreten der Drosselerscheinung verhindert und eine gleichmäßige Rotationsenergie um den Gesamtumfang des Laufrads 20 erhalten wird.In the second embodiment of the exhaust gas turbine for superchargers according to FIGS. 7 and 8, the same parts are again provided with the same reference numerals. The exhaust gas turbine differs from that of Fig. 1 in that the distance << £ from the axis of rotation 23 to the edge section 22 of the partition wall 21, which separates the spiral chambers 16, 17 from one another, increases in the direction of the spiral end (^ " y ^ in Fig 8) Therefore, the cross-sectional area of the throttle sections 19, 19 'for introducing the exhaust gases into the impeller 20 is larger due to the fact that the edge portion 22 of the partition wall in the direction of the spiral end B of the turbine housing is further away from the axis of rotation of the impeller is, whereby a smooth passage of the exhaust gases is achieved, which tend to be compressed against the scroll end B. This reduces the flow resistance in the vicinity of the scroll end B of the turbine casing 14, so that the occurrence of the throttling phenomenon is prevented and a uniform rotational energy around the entire circumference of the impeller 20 is obtained.

Bei dem herkömmlichen Turbinengehäuse 14 nach Fig. 1 ist der Abstand zwischen dem Randabschnitt 22 der Trennwand 21 und dem Außenumfang des Laufrads 20 gleichbleibend, und der Querschnittsbereich der Spiralkammern 16, 17 wird gegen das Spiralenende sowie die Drosselabsehnitte kleiner. Daher istIn the conventional turbine housing 14 according to FIG. 1, the distance between the edge portion 22 of the partition wall 21 and the outer circumference of the impeller 20 constant, and the cross-sectional area of the spiral chambers 16, 17 is against the Spiral end as well as the throttle section smaller. thats why

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die Strömungsgeschwindigkeit der aus den Spiralkammern in das Laufrad eintretenden Abgase am Spiralenende B hoch (vgl. die Kurve 43 in Fig. 3C), so daß die eine so hohe Strömungsgeschwindigkeit aufweisenden Abgase die Rotation des Laufrads nicht unterstützen. Bei der Turbine nach den Pig. 7 und 8 nehmen die Abmessungen der Drosselabschnitte mit dem Spiralwinkel zu (vgl. die Kurve 41 in Fig. 3B), und es wird daher die gleiche Auswirkung wie bei dem vorher erläuterten Ausführungsbeispiel erhalten.the flow velocity of the exhaust gases entering the impeller from the spiral chambers is high at the spiral end B. (cf. curve 43 in FIG. 3C), so that the exhaust gases having such a high flow velocity cause the rotation of the impeller. At the turbine after the Pig. 7 and 8 take the dimensions of the throttle sections with the helix angle increases (see curve 41 in Fig. 3B), and therefore it becomes the same effect as that before illustrated embodiment.

Bei dem Turbinengehäuse der Abgasturbine für Auflader ist die Energie des Abgasstroms einer Brennkraftmaschine im Laufrad der Turbine mit hohem Wirkungsgrad nutzbar, ohne daß die Spülwirkung verringert wird.In the turbine housing of the exhaust gas turbine for superchargers, the energy of the exhaust gas flow of an internal combustion engine is im The impeller of the turbine can be used with high efficiency without reducing the flushing effect.

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Claims (1)

AnsprücheExpectations \\J Abgasturbine für Auflader, mit einem Turbinengehäuse, einem darin um die Mitte der Turbinengehäuse-Spirale umlaufenden Laufrad, wobei das Turbinengehäuse wenigstens zwei Spiralkammern zum Leiten von Abgasen von einer Brennkraftmaschine zum Gesamtumfang des Laufrads aufweist und die Abgase voneinander getrennt gehalten werden, mit einer an einer Innenwand des Turbinengehäuses befestigten Trennwand, die das Gehäuseinnere in die Spiralkammern unterteilt, und mit durch Seitenwände der Spiralkammern und einen radial inneren Endabschnitt der Trennwand gebildete Drosselabschnitte, die sich von den Spiralkammern im wesentlichen zum Gesamtumfang des Laufrads öffnen, \\ J exhaust gas turbine for superchargers, with a turbine housing, an impeller rotating therein around the center of the turbine housing spiral, the turbine housing having at least two spiral chambers for conducting exhaust gases from an internal combustion engine to the entire circumference of the impeller and the exhaust gases are kept separate from one another a partition wall attached to an inner wall of the turbine housing, which divides the interior of the housing into the spiral chambers, and with throttle sections formed by side walls of the spiral chambers and a radially inner end portion of the partition wall, which throttle sections open from the spiral chambers substantially to the entire circumference of the impeller, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Drosselabschnitte (19f 19') in Richtung zu dem Spiralenende (B) der Spiralkammern (16, 17) allmählich größer werden.that the throttle sections (19 f 19 ') gradually become larger in the direction of the spiral end (B) of the spiral chambers (16, 17). 2. Abgasturbine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
2. exhaust gas turbine according to claim 1,
characterized,
daß der Abstand (j£) zwischen der Rotationsachse (23) des Laufrads (20) und dem inneren Endabschnitt (22) der Trennwand (21) in Richtung zum Spiralenende (B) der Spiralkammern (16, 17) zunimmt.that the distance (j £) between the axis of rotation (23) of the impeller (20) and the inner end portion (22) of the partition wall (21) increases in the direction of the spiral end (B) of the spiral chambers (16, 17). 81-(A 296i-03)-schö81- (A 296i-03) -schö 809885/0927809885/0927 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED 3. Abgasturbine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
3. exhaust gas turbine according to claim 1,
characterized,
daß der Abstand (-/?) zwischen der Rotationsachse (23) des Laufrads (20) und dem inneren Endabschnitt (22) der Trennwand (21) im wesentlichen über den Gesamtumfang des Laufrads (20) gleichbleibend ist und der Abstand zwischen dem inneren Endabschnitt (22) der Trennwand (21) und den Seitenwänden der Spiralkammern (16, 17) in Richtung zum Spiralenende (B) der Spiralkammern (16, 17) zunimmt.that the distance (- /?) between the axis of rotation (23) of the Impeller (20) and the inner end portion (22) of the partition wall (21) substantially over the entire circumference of the impeller (20) and the distance between the inner end portion (22) of the partition wall (21) and the side walls is constant the spiral chambers (16, 17) in the direction of the spiral end (B) the spiral chambers (16, 17) increases. 4. Abgasturbine nach Anspruch 2,4. exhaust gas turbine according to claim 2, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß der Abstand zwischen dem inneren Endabschnitt (22) der Trennwand (21) und den Seitenwänden der Spiralkammern (16,that the distance between the inner end portion (22) of the partition wall (21) and the side walls of the spiral chambers (16, 17) in Richtung zum Spiralenende (B) der Spiralkammern (16,17) in the direction of the spiral end (B) of the spiral chambers (16, 17) zunimmt.17) increases. 809885/0927809885/0927
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