EP2002127B1 - Preswirl guide device - Google Patents

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EP2002127B1
EP2002127B1 EP07701890A EP07701890A EP2002127B1 EP 2002127 B1 EP2002127 B1 EP 2002127B1 EP 07701890 A EP07701890 A EP 07701890A EP 07701890 A EP07701890 A EP 07701890A EP 2002127 B1 EP2002127 B1 EP 2002127B1
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EP
European Patent Office
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guide
vane
preswirl
axis
shank
Prior art date
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EP07701890A
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German (de)
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EP2002127A1 (en
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Daniel Oeschger
Josef Bättig
Adrian Kopp
Janpeter KÜHNEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Turbo Systems AG
Original Assignee
ABB Turbo Systems AG
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Publication date
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Priority to PCT/CH2007/000090 priority patent/WO2007112601A1/en
Priority to EP07701890A priority patent/EP2002127B1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/46Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/462Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/4213Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps suction ports
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/50Inlet or outlet
    • F05D2250/51Inlet

Description

    Technisches GebietTechnical area
  • Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der mit Abgasen von Brennkraftmaschinen beaufschlagten Strömungsmaschinen.The invention relates to the field of turbomachines subjected to exhaust gases of internal combustion engines.
  • Sie betrifft eine Leitvorrichtung zum Erzeugen eines Vordralls im Ansaugbereich eines Verdichters sowie einen Abgasturbolader mit einer solchen Vordrall-Leitvorrichtung.It relates to a guide device for generating a Vordralls in the intake of a compressor and an exhaust gas turbocharger with such a Vordrall guide.
  • Stand der TechnikState of the art
  • Abgasturbolader werden zur Leistungssteigerung von Brennkraftmaschinen eingesetzt. Bei modernen Brennkraftmaschinen wird die Anpassung der Abgasturbolader an variable Betriebsbedingungen zunehmen schwieriger. Eine weit verbreitete Möglichkeit dazu bietet die so genannte variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie. Bei der variablen Turbinengeometrie werden die Leitschaufeln des Leitapparates stromauf des Turbinenrades entsprechend dem Leistungsbedarf der Turbine mehr oder weniger steil zur Strömung ausgerichtet. Bei der variablen Verdichtergeometrie werden die Leitschaufeln im Diffusor stromab des Verdichterrades mehr oder weniger steil zur Strömung ausgerichtet.Exhaust gas turbochargers are used to increase the performance of internal combustion engines. In modern internal combustion engines, the adaptation of the exhaust gas turbocharger to variable operating conditions will become more difficult. A widely used option is the so-called variable turbine and / or compressor geometry. In the variable turbine geometry, the stator vanes are aligned more or less steeply with the flow upstream of the turbine wheel in accordance with turbine power requirements. In the variable compressor geometry, the vanes in the diffuser downstream of the compressor wheel are aligned more or less steeply to the flow.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Anpassung des Abgasturboladers an die variablen Betriebsbedingungen bieten Vordrall-Leitvorrichtungen, welche im Ansaugebereich des Verdichters in der angesaugten Luft, bzw. gegebenenfalls dem angesaugten Luft-Brennstoff-Gemisch, einen bestimmten Vordrall erzeugen, je nach Betriebspunkt mehr oder weniger ausgeprägt mit- oder gegenläufig zur Drehrichtung des Verdichterrades.Another way to adapt the exhaust gas turbocharger to the variable operating conditions offer Vordrall guide devices which produce in the Ansaugebereich of the compressor in the intake air, or possibly the aspirated air-fuel mixture, a certain Vordrall, depending on the operating point more or less pronounced - or in opposite directions to the direction of rotation of the compressor wheel.
  • Bei herkömmlichen Vordrall-Leitvorrichtungen, wie sie etwa aus der DE 36 13 857 A1 bekannt sind, werden die Schaufeln in einem im Lagerbereich einteiligen Gehäuse gelagert. Dazu muss die Schaufel mit einer zusätzlichen Lagerbüchse gesichert und der Verstellhebel aus Montagegründen trennbar ausgeführt sein. Dies kann zu zusätzliche Kosten und Toleranzfehlern führen und die Zuverlässigkeit in Betrieb erheblich reduzieren. Ebenfalls aus Montagegründen trennbar ausgeführt sind die Verstellhebel der Leitvorrichtung nach US 4 428 714 . DE 22 03 643 A1 die als nächstliegender Stend der Technikangesehen wird, offenbart Leitschaufeln, welche je mit einem Teller versehen sind, wobei auf Aussenseiten der Teller jeweils zwei Kugelköpfe befestigt sind. DE 15 03 658 A1 offenbart einen Kranz von Leitschaufeln, deren Achsen je mit einer Kurbelwange versehen sind, die einen exzentrischen Kurbelzapfen trägt. US 4 932 206 offenbart Ansaugleitschaufeln, welche durch ein Zahnrad gesteuert sind.In conventional Vordrall guide devices, such as those from the DE 36 13 857 A1 are known, the blades are stored in a one-piece housing in the storage area. For this purpose, the bucket must be secured with an additional bearing bush and the adjusting lever must be separable for reasons of assembly. This can be additional Lead to cost and tolerance errors and significantly reduce reliability in operation. Also designed to be separable for assembly reasons, the adjusting lever of the guide after U.S. 4,428,714 , DE 22 03 643 A1 which is considered to be the closest Stend of the art discloses guide vanes, which are each provided with a plate, wherein on outer sides of the plate each two ball heads are attached. DE 15 03 658 A1 discloses a ring of vanes, the axes of which are each provided with a crank arm carrying an eccentric crankpin. US 4,932,206 discloses intake vanes which are controlled by a gear.
  • Kurze Darstellung der ErfindungBrief description of the invention
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine über eine lange Betriebszeit zuverlässig funktionierende, einfach zu montierende Vordrall-Leitvorrichtung mit verstellbaren Leitschaufeln zu schaffen.The object of the present invention is to provide a reliably operating over a long period of operation, easy to install predrirl guide with adjustable vanes.
  • Die erfindungsgemässe Vordrall-Leitvorrichtung zum Erzeugen eines Vordralls im Ansaugbereich eines Verdichters, umfasst eine Mehrzahl von Leitschaufeln, welche jeweils um einen mit der Leitschaufel verbundenen Schaufelschaft schwenkbar sind, wobei die Schaufelschäfte und somit die Drehachse der Leitschaufeln im wesentlichen senkrecht und radial zu der Wellenachse des Verdichters ausgerichtet sind. Die erfindungsgemässe Vordrall-Leitvorrichtung umfasst weiter einen koaxial zur Wellenachse des Verdichters angeordneten, um diese Achse schwenkbaren Stellring, sowie Verstellhebel zum Übertragen von Drehmoment vom Stellring auf den Schaufelschaft jeder Leitschaufel. Erfindungsgemäss sind Schaufelschaft und Verstellhebel jeder Leitschaufel einteilig ausgebildet.The pre-whirl baffle device according to the invention for generating a pre-puff in the intake area of a compressor comprises a plurality of vanes which are each pivotable about a vane shaft connected to the vane, the vane shafts and thus the axis of rotation of the vanes being substantially perpendicular and radial to the shaft axis of the vane Compressor are aligned. The pre-whirl guide device according to the invention further comprises a coaxial with the shaft axis of the compressor arranged, pivotable about this axis collar, and adjusting lever for transmitting torque from the adjusting ring on the blade shank of each vane. According to the invention, vane shank and adjusting lever of each vane are formed in one piece.
  • Durch die einteilige Ausführung der Leitschaufel wird die Anzahl der Fügestellen reduziert, was sich positiv auf den Materialverschleiss auswirkt. Zudem wird die Anzahl zu montierenden Komponenten reduziert. Dies vereinfacht die Montage und allfällige Servicearbeiten an der Leitvorrichtung.The one-piece design of the vane reduces the number of joints, which has a positive effect on material wear. In addition, the number of components to be assembled is reduced. This simplifies the assembly and any service work on the guide.
  • Das Gehäuse der erfindungsgemässen Vordrall-Leitvorrichtung, in welchem die Leitschaufeln drehbar gelagert sind, umfasst mindestens zwei, im Bereich der Lager der Leitschaufel zusammengefügte Teile.The housing of the pre-whirl guide device according to the invention, in which the guide vanes are rotatably mounted, comprises at least two parts joined together in the region of the bearings of the guide vane.
  • Dies ermöglicht einerseits die Montage der einteilig mit integriertem Verstellhebel ausgeführten Leitschaufel, zudem ist es dadurch möglich die Schaufel mit der Lagerstelle bezüglich der Drehachse jeder Laufschaufel in axialer Richtung zu lagern und zu sichern. Zur Verbesserung der Vershleissfestigkeit, können die Lager mit eingesetzten Lagerhülsen geschützt werden.On the one hand, this makes it possible to assemble the guide vane, which is made in one piece with an integrated adjusting lever. In addition, this makes it possible to support and secure the blade with the bearing point in the axial direction with respect to the axis of rotation of each moving blade. To improve the wear resistance, the bearings can be protected with inserted bearing sleeves.
  • Diese axiale Lagerung der Leitschaufeln erfolgt erfindungsgemäss über Vorsprünge an den Schaufeischäften und an dem die Schaufeischäfte umgebenden Gehäuse. Diese Vorsprünge erstrecken sich bezüglich der Drehachse der Leitschaufel in radialer Richtung. Die Vorsprünge greifen zur axialen Lagerung der Leitschaufel ineinander.According to the invention, this axial bearing of the guide vanes takes place via projections on the shovel shafts and on the housing surrounding the shovel shafts. These projections extend in the radial direction with respect to the axis of rotation of the guide vane. The projections engage each other for the axial storage of the guide vane.
  • Zusätzlich oder alternativ können auch Nuten in das Gehäuse und/ oder in die Schaufelschäfte eingelassen sein, welche zur axialen Sicherung der Leitschaufel mit entsprechenden Vorsprüngen zusammenwirken. Werden sowohl in das Gehäuse als auch die Schaufelschäfte Nuten eingelassen, kann die axiale Lagerung mit speziellen Lagerringen erfolgen, welche in den Nuten angeordnet werden. Die Nuten undAdditionally or alternatively, grooves can also be embedded in the housing and / or in the blade shafts, which cooperate with corresponding projections for the axial securing of the guide blade. If grooves are embedded both in the housing and the blade shafts, the axial bearing can be made with special bearing rings, which are arranged in the grooves. The grooves and
  • Vorsprünge können sich auch nur teilweise um den jeweiligen Schaufelschaft erstrecken.Projections may also extend only partially around the respective vane shank.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further advantages emerge from the dependent claims.
  • Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
  • Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen detailliert erläutert. Hierbei zeigt
  • Fig. 1
    einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäss ausgebildeten Vordrall-Leitvorrichtung, mit einem mittels Halterippe gehaltenen Zentralkörper,
    Fig. 2
    eine isometrische Detailansicht der Vordrall-Leitvorrichtung nach Fig. 1,
    Fig. 3
    einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäss ausgebildeten Vordrall-Leitvorrichtung,
    Fig. 4
    eine isometrische Detailansicht der Vordrall-Leitvorrichtung nach Fig. 3,
    Fig. 5
    einen vergrössert dargestellten Ausschnitt des Schnittes in Fig. 1 im Bereich des Leitschaufel-Schaftes mit einer detaillierten Darstellung einer ersten Variante der axialen Lagerung der Leitschaufeln,
    Fig. 6
    den vergrössert dargestellten Ausschnitt des Schnittes in Fig. 1 im Bereich des Leitschaufel-Schaftes mit einer detaillierten Darstellung einer zweiten Variante der axialen Lagerung der Leitschaufeln,
    Fig. 7
    einen vergrössert dargestellten Ausschnitt des Schnittes in Fig. 1 im Bereich des Verstellhebels mit Details zur Lagerung des Verstellringes,
    Fig. 8
    einen Schnitt durch eine erfindungsgemäss ausgebildete Vordrall-Leitvorrichtung mit einem durch die Leitschaufeln gehaltenen Zentralkörper, und
    Fig. 9
    einen Ausschnitt mit einer alternativen Variante der zweite Ausführungsform der erfindungsgemäss ausgebildeten Vordrall-Leitvorrichtung nach Fig. 3.
    Hereinafter, various embodiments of the invention will be explained in detail with reference to drawings. This shows
    Fig. 1
    a section through a first embodiment of an inventively designed Vordrall guide device, with a held by means of retaining rib central body,
    Fig. 2
    an isometric view of the Vordrall guide after Fig. 1 .
    Fig. 3
    a section through a second embodiment of an inventively designed Vordrall guide device,
    Fig. 4
    an isometric view of the Vordrall guide after Fig. 3 .
    Fig. 5
    an enlarged section of the section in Fig. 1 in the region of the guide blade shaft with a detailed representation of a first variant of the axial bearing of the guide vanes,
    Fig. 6
    the enlarged section of the section in Fig. 1 in the region of the guide blade shaft with a detailed representation of a second variant of the axial bearing of the guide vanes,
    Fig. 7
    an enlarged section of the section in Fig. 1 in the area of the adjusting lever with details on the bearing of the adjusting ring,
    Fig. 8
    a section through an inventively designed Vordrall-Leitvorrichtung with a held by the vanes central body, and
    Fig. 9
    a section with an alternative variant of the second embodiment of the inventively designed Vordrall guiding device according to Fig. 3 ,
  • Weg zur Ausführung der ErfindungWay to carry out the invention
  • Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Leitvorrichtung im Ansaugbereich eines Verdichters. Solche Verdichter werden, wie eingangs beschrieben, in Abgasturboladern zum Steigern der Leistung von Brennkraftmaschinen eingesetzt. Die Pfeile in der Figur deuten den Strömungsweg des zu verdichtenden Mediums an, welches in der Regel Luft oder gegebenenfalls ein Luft-Brennstoff-Gemisch für den Verbrennungsvorgang in der Brennkraftmaschine ist. Ausserdem können solche Leitvorrichtungen in jeder Art von Verdichter eingesetzt werden, beispielsweise in mit Elektromotoren angetriebenen Industrieverdichtern. Fig. 1 shows a section through a guide in the intake of a compressor. Such compressors are, as described above, used in exhaust gas turbochargers to increase the performance of internal combustion engines. The arrows in the figure indicate the flow path of the medium to be compressed, which is usually air or optionally an air-fuel mixture for the combustion process in the internal combustion engine. In addition, such guide devices can be used in any type of compressor, for example, in electric motors driven industrial compressors.
  • Die Leitvorrichtung umfasst mehrere, bezüglich der Verdichterachse in radialer Richtung ausgerichtet angeordnete Leitschaufeln 10. Jede der Leitschaufeln umfasst neben dem in den Strömungskanal hineinragenden Schaufelprofil 11 einen Schaufelschaft 12, mit welchem das Schaufelprofil drehbar in einem Gehäuse gelagert ist. Über einen Verstellhebel 13 lässt sich das Schaufelprofil um die Achse des Schaufelschaftes drehen. Zum Antrieb des Verstellhebels, und somit zum Verstellen des Schaufelprofils, ist ein Verstellring 30 vorgesehen, welcher konzentrisch zur Achse des Verdichters angeordnet ist. Durch Drehen des Verstellrings 30, werden alle Schaufeln gleichzeitig um die jeweiligen Achsen ihrer Schaufelschäfte verstellt.The guide device comprises a plurality of guide vanes 10 arranged aligned with respect to the compressor axis in the radial direction. In addition to the blade profile 11 projecting into the flow channel, each of the guide vanes comprises a blade shank 12 with which the blade profile is rotatably mounted in a housing. Via an adjusting lever 13, the blade profile can be rotated about the axis of the blade shank. For driving the adjusting lever, and thus for adjusting the blade profile, an adjusting ring 30 is provided, which is arranged concentrically to the axis of the compressor. By turning the adjusting ring 30, all blades are simultaneously adjusted about the respective axes of their shovel shafts.
  • In einer ersten Ausführungsform gemäss den Fig. 1 und 2 erfolgt die Drehmomentübertragung vom Verstellring 30 auf den Schaufelschaft 12 über einen am freien Ende des Verstellhebels 13 angeordneten Kugelkopf 14. Der Kugelkopf 14 wird in einer Nut 31 des Verstellrings mit zwei parallel zueinander verlaufenden Wänden geführt. In der Nut hat der Kugelkopf die translatorischen und rotatorischen Bewegungsfreiheiten, welche zur Umsetzung der Momentübertragung notwendig sind.In a first embodiment according to the Fig. 1 and 2 the torque transmission from the adjusting ring 30 to the blade shank 12 via a arranged at the free end of the adjusting lever 13 ball head 14. The ball head 14 is guided in a groove 31 of the adjusting ring with two mutually parallel walls. In the groove of the ball head has the translational and rotational freedom of movement, which are necessary to implement the torque transfer.
  • Um eine gleichmässige, grossflächige Druckverteilung im Kontaktbereich zwischen Kugelkopf und Nutwand zu erzielen, und um so den Verschleiss der aufeinander pressenden Teile zu verringern, ist die zum Übertragen von Drehmoment vom Verstellring auf den Schaufelschaft jeder Leitschaufel auf den Kugelkopf der Stellhebel wirkende Oberfläche nach Art einer Kugelpfanne ausgebildet. Dabei ist die Kugelpfanne zumindest teilweise aus einem translatorisch verschiebbar angeordneten Gleitschuh 20 gebildet. Wird der Verstellring 30 zum Verstellen der Leitschaufeln gedreht, so wird der Gleitschuh 20 von dem Kugelkopf 14 in der Nut 31 in der Ebene der Nutwände verschoben. Wird der Stellring weggedreht, so verändert sich die Lage des Verstellhebels relativ zum Verstellring. Neben der translatorischen Verschiebung des Rotationszentrums des Kugelkopfes innerhalb der Nut, kommt es zu einer Verdrehung des Versteilhebeis bezüglich des Verstellrings. Die translatorische Verschiebung des Rotationszentrums des Kugelkopfes wird durch den, den Nutwänden entlang gleitenden Gleitschuh ermöglicht, während sich für die Verdrehung der Kugelkopf in der durch den Gleitschuh geformten Kugelpfanne beliebig in jede Richtung verdrehen kann. Der Gleitschuh kann auch zweiteilig ausgebildet sein, indem auf jeder Seite der Nut im Verstellring eine Kugelpfannenhälfte mit einer flachen, gleitfähigen Rückseite angeordnet ist.In order to achieve a uniform, large-area pressure distribution in the contact area between the ball head and groove wall, and so as to reduce the wear of the pressing parts, the acting for transmitting torque from the adjusting ring on the blade shank of each vane on the ball head of the lever in the manner of a Ball socket formed. In this case, the ball socket is at least partially made of a translationally displaceable sliding shoe 20th educated. If the adjusting ring 30 is rotated for adjusting the guide vanes, then the sliding shoe 20 is displaced by the ball head 14 in the groove 31 in the plane of the groove walls. If the adjusting ring is turned away, the position of the adjusting lever changes relative to the adjusting ring. In addition to the translational displacement of the center of rotation of the ball head within the groove, there is a rotation of the Versteilhebeis with respect to the adjusting ring. The translational displacement of the center of rotation of the ball head is made possible by sliding the sliding wall along the groove walls, while for the rotation of the ball head in the ball socket formed by the sliding shoe can rotate arbitrarily in any direction. The shoe may also be formed in two parts by a ball socket half is arranged with a flat, sliding back on each side of the groove in the adjusting ring.
  • In einer zweiten Ausführungsform gemäss den Fig. 3 und 4 erfolgt die Drehmomentübertragung vom Verstellring 30 auf den Schaufelschaft 12 über einen am freien Ende des Verstellhebels 13 angeordneten, zylinderförmigen Stift 15. Der Stift greift in eine Bohrung eines im Verstellring 30 ebenfalls in einer Bohrung 32 gelagerten, zylinderförmigen Gleitelements 21 ein. Der Gleitzylinder 21 lässt sich in der Bohrung 32 um die eigene Achse drehen und entlang der eigenen Achse verschieben. Die Bohrung im Gleitzylinder, welche zur Aufnahme des Stifts 15 vorgesehen ist, steht senkrecht zur Achse des Gleitzylinders. Der Stift lässt sich in dieser Bohrung um seine eigene Achse drehen und entlang seiner eigenen Achse verschieben. Somit sind wiederum die für die Umsetzung der Momentübertragung notwendigen Bewegungsfreiheiten, je zwei translatorische und rotatorische, gegeben. Alternativ kann der Stift 15, wie in der Fig. 9 dargestellt, im Gleitzylinder 21 fixiert und dafür in einer entsprechenden Bohrung im freien Ende des Verstellhebels 13 der Leitschaufel gleitend gelagert sein.In a second embodiment according to the 3 and 4 The torque is transmitted from the adjusting ring 30 to the blade shank 12 via a cylindrical pin 15 arranged at the free end of the adjusting lever 13. The pin engages in a bore of a cylindrical sliding element 21 likewise mounted in a bore 32 in the adjusting ring 30. The sliding cylinder 21 can be rotated in the bore 32 about its own axis and move along its own axis. The bore in the sliding cylinder, which is provided for receiving the pin 15, is perpendicular to the axis of the sliding cylinder. The pin can be rotated in this hole around its own axis and move along its own axis. Thus, in turn, the necessary for the implementation of torque transfer freedom of movement, two translational and rotational, given. Alternatively, the pin 15, as in the Fig. 9 shown, fixed in the sliding cylinder 21 and be slidably mounted in a corresponding hole in the free end of the adjusting lever 13 of the guide vane.
  • Anstelle der dargestellten und detailliert beschriebenen sind weitere Ausführungsformen zur Momentübertragung denkbar, etwa mit einem als Zahnradsegment ausgebildeten Verstellhebel, welcher in dem mit einem Zahnkranz versehenen Verstellring eingreift. Erfindungsgemäss sind Schaufelprofil 11, Schaufelschaft 12 und der Verstellhebel 13 mitsamt dem für die Momentübertragung notwendigen Aufsatz, also dem Kugelkopf 14 bzw. dem Stift 15, einteilig ausgebildet. Dies bedeutet, dass die gesamte Leitschaufel 10 mit ihren funktionellen Bestandteilen aus einem Stück gegossen oder gefräst oder aber aus mehreren Teilen vor dem Einbau ins Gehäuse kraft-, form- oder materialschlüssig zu einem Stück zusammengefügt ist. Beispielsweise wird das Schaufelprofil, der Schaufelschaft und der Verstellhebel als ein Stück gegossen und anschliessend der Kugelkopf bzw. der Stift in eine dafür vorgesehene Öffnung im Verstellhebel mit Presssitz eingetrieben oder aber lose eingefügt und angeschweisst oder -gegossen.Instead of the illustrated and described in detail further embodiments for torque transmission are conceivable, for example with a trained as a gear segment adjusting lever, which engages in the provided with a ring gear adjusting ring. According to the invention, the blade profile 11, blade shank 12 and the adjusting lever 13, together with the attachment required for torque transmission, that is to say the ball head 14 or the pin 15, are integrally formed. This means that the entire guide blade 10 with its functional components cast or milled from one piece or force of several parts prior to installation in the housing force, shape or materially joined together in one piece. For example, the blade profile, the blade shank and the adjusting lever is poured as a piece and then driven the ball head or pin into a designated opening in the adjusting lever with interference fit or loosely inserted and welded or -gegossen.
  • Damit die einteilig ausgebildete Leitschaufel in die dafür vorgesehene Ausnehmung im Gehäuse eingebracht werden kann, ist das Gehäuse erfindungsgemäss im Bereich der Lagerstellen der Leitschaufeln geteilt.So that the integrally formed guide vane can be introduced into the recess provided in the housing, the housing is divided according to the invention in the region of the bearing points of the guide vanes.
  • Wie aus Fig. 2 ersichtlich wird, sind mindestens zwei, bezüglich der Verdichterachse in axialer Richtung zusammenfügbare Gehäuseteile 41 und 42 vorgesehen. Im Bereich der Lagerstelle jeder Leitschaufeln bilden die beiden Gehäuseteile gemeinsam die Ausnehmung 45. Die beiden Gehäuseteile 41 und 42 werden beispielsweise mit Verbindungselementen in dafür vorgesehenen Bohrungen 46 oder über andere, nachträglich verbaute Gehäuseteile zusammengehalten.How out Fig. 2 can be seen, at least two, with respect to the compressor axis joinable in the axial direction housing parts 41 and 42 are provided. In the region of the bearing point of each guide vanes, the two housing parts together form the recess 45. The two housing parts 41 and 42 are held together, for example, with connecting elements in holes 46 provided for this purpose or via other subsequently installed housing parts.
  • Dank der efindungsgemässen Teilung des Gehäuses im Bereich der Leitvorrichtung, lässt sich die Lagerung der Leitschaufeln und des Verstellrings stark vereinfachen. Wie in Fig. 5 dargestellt, lässt sich so der Schaufelschaft in axialer Richtung anstatt mit einer zusätzlichen Lagerbuchse oder mit aussen liegenden Lagerstellen auf einfache Weise an radial vorstehenden Gehäusekanten 49 sichern. Diese Gehäusevorsprünge 49 können beidseitig oder an einem Gehäuseteil jeweils an den axialen Enden der Lagerstelle des Schaufelschaftes vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann, wie in Fig. 6 dargestellt, eine zumindest teilweise umlaufende Nut in der Ausnehmung zwischen den beiden Gehäuseteilen 41 und 42 einen den Schaufelschaft ebenfalls zumindest teilweise umlaufenden Vorsprung 17 aufnehmen. Anstelle einer Nut in den Gehäuseteilen kann in einer anderen Variante die Nut auch in den Schaufelschaft eingelassen und die Gehäuseteile mit einem entsprechenden Vorsprung versehen sein. In einer weiteren Variante ist in einem Gehäuseteil eine Nut eingelassen während das andere Gehäuseteil einen Vorsprung aufweist und entsprechend der Schaufelschaft mit je einem Vorsprung und einer Nut versehen ist. Mittels einer nicht vollständig umlaufenden Nut und einem noch weniger weit umlaufenden Vorsprung lässt sich auch auf einfache Weise die Drehbarkeit der Leitschaufeln begrenzen. In einer weiteren Variante sind sowohl in den Schaufelschaft wie auch das in das ihn umgebende Gehäuse Nuten eingelassen. Ein in den Nuten angeordneter Lagerring sorgt in dieser Variante für die axiale Lagerung der Leitschaufeln. Alle diese Varianten der innen liegenden Axiallagerungen ermöglichen eine Verringerung des axialen Spiels der Leitschaufeln. Zur Verbesserung der Gleiteigenschaft im Lagerbereich der Leitschaufeln oder um Verschleiss vorzubeugen, können die Lagerbestandteile, also die Gehäuseteile und/ oder der Schaufelschaft gehärtet oder mit einer Beschichtung aus einem abriebfesten Material versehen sein.Thanks to the efindungsgemässen division of the housing in the region of the guide device, the storage of the guide vanes and the adjusting ring can be greatly simplified. As in Fig. 5 represented, so the blade shank in the axial direction instead of an additional bearing bush or with outboard bearing points in a simple manner to radially projecting housing edges 49 secure. These housing protrusions 49 may be provided on both sides or on a housing part in each case at the axial ends of the bearing point of the blade shank. Additionally or alternatively, as in Fig. 6 represented, an at least partially circumferential groove in the recess between the two housing parts 41 and 42 a the blade shank also at least partially circumferential projection 17 record. Instead of a groove in the housing parts, in another variant, the groove may also be embedded in the blade shank and the housing parts may be provided with a corresponding projection. In a further variant, a groove is embedded in a housing part while the other housing part has a projection and is provided according to the blade shank with a projection and a groove. By means of a not completely circumferential groove and an even less far-reaching projection can be easily limit the rotation of the vanes. In a further variant, grooves are recessed both in the blade shank and in the surrounding housing. An arranged in the grooves bearing ring provides in this Variant for the axial bearing of the guide vanes. All these variants of the internal thrust bearings allow a reduction in the axial clearance of the vanes. To improve the sliding property in the bearing area of the guide vanes or to prevent wear, the bearing components, so the housing parts and / or the blade shank can be hardened or provided with a coating of an abrasion-resistant material.
  • Die axiale und radiale Lagerung des Verstellrings lässt sich, wie in Fig. 7 dargestellt, ebenfalls auf einfach Weise realisieren. Bevor die Gehäuseteile 41 und 42 in axialer Richtung zusammen geschoben werden, wird der Verstellring 30 zusammen mit den Leitschaufeln zwischen den Gehäuseteilen oder auf einem der beiden Gehäuseteile angeordnet. Beim Zusammenschieben erfolgt anschliessend automatisch die endgültige Ausrichtung des Verstellringes in axialer Richtung. Dabei wird der Verstellring 30 von beiden Seiten durch ein entsprechendes Lagerelement 47' und 47" in axialer Richtung gelagert. Wie auch aus Fig. 2 ersichtlich, ist das erste axiale Lagerelement 47' Teil des ersten Gehäuseteils 41, während das zweite axiale Lagerelement 47" Teil des zweiten Gehäuseteils 42 ist. Die radiale Lagerung des Verstellrings lässt sich auf einfache Weise durch Auflage des Verstellrings auf einem umlaufenden Vorsprung 48 erreichen.The axial and radial bearing of the adjusting ring can be, as in Fig. 7 shown, also realized in a simple manner. Before the housing parts 41 and 42 are pushed together in the axial direction, the adjusting ring 30 is arranged together with the guide vanes between the housing parts or on one of the two housing parts. When pushed together, the final alignment of the adjusting ring in the axial direction then takes place automatically. In this case, the adjusting ring 30 is supported from both sides by a corresponding bearing element 47 'and 47 "in the axial direction Fig. 2 As can be seen, the first axial bearing element 47 'is part of the first housing part 41, while the second axial bearing element 47 "is part of the second housing part 42. The radial bearing of the adjusting ring can be achieved in a simple manner by supporting the adjusting ring on a circumferential projection 48.
  • Wie in der Lagerstelle der Leitschaufel, können auch die Lagerteile des Verstellrings gehärtet oder Beschichtet sein.As in the bearing of the vane, and the bearing parts of the adjusting ring can be hardened or coated.
  • Im zentralen Bereich der Leitvorrichtung, in welchem die Spitzen der mehreren Leitschaufeln zusammen kommen, ist gemäss einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Leitvorrichtung optional ein zentraler Gehäusekörper angeordnet. Dieser Zentralkörper liegt konzentrisch auf der Achse des Verdichters. Der Zentralkörper ist Teil des Gehäuses, welches im Bereich der Leitvorrichtung den Strömungskanal des zu verdichtenden Mediums bildet.In the central region of the guide device, in which the tips of the plurality of guide vanes come together, a central housing body is optionally arranged according to an embodiment of the inventive guide device. This central body is concentric with the axis of the compressor. The central body is part of the housing which forms the flow channel of the medium to be compressed in the region of the guide device.
  • Wie in Fig. 1 dargestellt, kann der Zentralkörper 44 über eine oder mehrere radial verlaufende Gehäuserippen 43 positioniert und festgehalten sein.As in Fig. 1 illustrated, the central body 44 may be positioned and held by one or more radially extending housing ribs 43.
  • Um die Strömung im Strömungskanal nicht mit solchen Rippen beeinträchtigen zu müssen, kann der Zentralkörper auch über die Leitschaufelspitzen positioniert und festgehalten werden. Wie in Fig. 8 dargestellt sind hierzu radial geführte Bohrungen 441 in den Zentralkörper 44 eingelassen, in welche speziell hierfür ausgebildete Schäfte 16 an den Schaufelspitzen eingreifen. Diese Vorrichtung mit den strahlenförmig um den Zentralkörper angeordneten Leitschaufeln ermöglicht auch eine vereinfachte Montage der Leitschaufeln, welche vor dem Einbringen in eines der beiden Gehäuseteile 41 oder 42 bereits um den Zentralkörper 44 angeordnet werden können. Anschliessend kann die Einheit aus Zentralkörper und sämtlichen Leitschaufeln in einem einzigen Arbeitsschritt an den dafür vorgesehenen Platz geführt werden.In order not to affect the flow in the flow channel with such ribs, the central body can also be positioned and held on the vane tips. As in Fig. 8 For this purpose, radially guided holes 441 are shown in the central body 44, in which specially designed shafts 16 engage the blade tips. This device with the rays around the Central body arranged vanes also allows a simplified assembly of the vanes, which can already be arranged around the central body 44 prior to introduction into one of the two housing parts 41 or 42. Subsequently, the unit of central body and all vanes can be performed in a single step to the designated space.
  • Natürlich können entsprechende Bohrungen auch in der Ausführungsform mit mittels einer Halterippe positioniertem und gehaltenem Zentralkörper vorgesehen sein. In diesem Fall dienen sie auch einer vereinfachten Montage, indem die Leitschaufeln mit den speziellen Schaufelspitzen-Schäften in die Bohrungen im Zentralkörper eingesteckt werden, bevor sie anschliessend in die radial verlaufenden Ausnehmungen in dem einen Gehäuseteil platziert werden.Of course, corresponding bores may also be provided in the embodiment with a central body positioned and held by means of a retaining rib. In this case, they also serve a simplified assembly by the guide vanes are inserted with the special blade tip shafts in the holes in the central body, before they are then placed in the radially extending recesses in the one housing part.
  • Die beschriebenen Schaufelspitzen-Schäfte können fest mit den Spitzen der Leitschaufeln verbunden, oder aber drehbar in dafür vorgesehenen Bohrungen in den Schaufelspitzen gelagert sein. Im zweiten Fall können die Schäfte auch fest mit dem Zentralkörper verbunden sein, so dass bei der Montage die Leitschaufeln mit ihren Bohrungen an den Schaufelspitzen auf die Schäfte aufgesteckt werden.The described blade tip shanks can be fixedly connected to the tips of the guide vanes, or rotatably mounted in holes provided in the blade tips. In the second case, the shafts may also be fixedly connected to the central body, so that during mounting the guide vanes are plugged with their holes at the blade tips on the shafts.
  • Natürlich ist auch eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Leitvorrichtung ohne Zentralkörper mit bis in die Mitte laufenden Leitschaufeln möglich.Of course, an embodiment of the inventive guide device without a central body with up to the middle current vanes is possible.
  • BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1010
    Leitschaufelvane
    1111
    Schaufelprofilblade profile
    1212
    Schaufelschaftblade shank
    1313
    Verstellhebel zum Bewegen der LeitschaufelnAdjustment lever for moving the guide vanes
    1414
    Kugelkopfball head
    1515
    Stiftpen
    1616
    Schaufelspitzen-Schaft zum Zentrieren und Festhalten des ZentralkörpersBlade tip shank for centering and holding the central body
    1717
    Wellenvorsprung zur axialen Lagerung der LeitschaufelShaft projection for the axial bearing of the guide vane
    2020
    Gleitschuhshoe
    2121
    Gleitzylindersliding cylinder
    3030
    Verstellring zum Bewegen der Leitschaufeln über die VerstellhebelAdjusting ring for moving the guide vanes via the adjusting lever
    3131
    Ringnut zur Aufnahme von GleitschuhRing groove for receiving sliding shoe
    3232
    Ringbohrung zur Aufnahme von GleitzylinderRing bore for receiving sliding cylinders
    4040
    Gehäusecasing
    41, 4241, 42
    Gehäuseteilehousing parts
    4343
    Halterippeholding rib
    4444
    Zentralkörpercentral body
    441441
    Bohrung zur Aufnahme des Schaufelspitzen-SchaftsBore for receiving the blade tip shaft
    4545
    Aussparung im Gehäuse zur Aufnahme des SchaufelschaftesRecess in the housing for receiving the shovel shaft
    4646
    Bohrung zur Fügung der GehäuseteileBore for joining the housing parts
    4747
    Lagerelement zur axialen Lagerung des VerstellringsBearing element for axial mounting of the adjusting ring
    4848
    Lagerelement zur radialen Lagerung des VerstellringsBearing element for radial mounting of the adjusting ring
    4949
    Radiale Vorsprünge im Bereich der Aussparung im Gehäuse zur axialen Lagerung der LeitschaufelRadial projections in the region of the recess in the housing for the axial bearing of the guide vane

Claims (13)

  1. Preswirl guide device for generating a preswirl in the intake region of a compressor, having guide vanes (10) which are pivotable about a respective vane shank (12) connected to the guide vane, having a pivotable adjusting ring (30), and having adjusting levers (13) for transmitting torque from the adjusting ring (30) to the vane shank (12) of each guide vane, characterized in that the vane shank (12) and the adjusting lever (13) of the respective guide vanes are of one-piece design.
  2. Preswirl guide device according to Claim 1, characterized in that the adjusting lever of each guide vane comprises a cylindrical pin (15) which is guided in such a way as to be rotatable about its axis and displaceable along its axis in a hole of a cylindrical transmission element (21), the transmission element (21) being guided in such a way as to be rotatable about its axis and displaceable along its axis in a hole (32) of the adjusting ring (30).
  3. Preswirl guide device according to Claim 1, characterized in that the adjusting lever (13) of each guide vane comprises a hole in which a pin (15) projecting radially from a cylindrical transmission element is guided, the transmission element (21) being guided in such a way as to be rotatable about its axis and displaceable along its axis in a hole (32) of the adjusting ring (30).
  4. Preswirl guide device according to Claim 1, characterized in that the adjusting lever of each guide vane has an end which is designed like a ball head (14) and which is guided in a groove (31) of the adjusting ring (30), the groove (31) having walls which run parallel to one another and between which the ball head (14) of the adjusting lever is guided.
  5. Preswirl guide device according to Claim 4, characterized in that the ball head (14) is rotatably guided in a ball socket of a transmission element (20), and in that the transmission element (20) is displaceable along the walls running parallel to one another.
  6. Preswirl guide device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that a casing in which the guide vanes (10) are rotatably mounted consists of at least two parts (41, 42) joined together in the region of the bearings of the guide vanes.
  7. Preswirl guide device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that projections (49) extending radially with respect to the axis of rotation of the guide vanes are arranged on the vane shank (12) and on the casing (41, 42) surrounding the vane shank, a projection of the vane shank and a projection of the casing engaging one inside the other for the axial mounting of the respective guide vane.
  8. Preswirl guide device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that, with respect to the axis of rotation of the guide vane, a radially oriented groove is incorporated in the vane shank (12) and/or in the casing (41, 42) surrounding the vane shank, which groove, for the axial mounting of the guide vane, interacts with a projection (17), extending radially with respect to the axis of rotation of the guide vane and engaging in the groove, and/or with a bearing ring.
  9. Preswirl guide device according to one of Claims 1 to 8, characterized in that a central body (44) is arranged in the region of the tips of the guide vanes arranged radially about an axis.
  10. Preswirl guide device according to Claim 9, characterized in that the central body (44) is fastened to an external casing part (41) via at least one retaining rib (43) directed radially outward.
  11. Preswirl guide device according to either of Claims 9 and 10, characterized in that shanks (16) formed on the vane tips are rotatably mounted in radially oriented holes (441) of the central body (44).
  12. Compressor comprising a preswirl guide device according to one of the preceding claims.
  13. Exhaust gas turbocharger comprising a compressor having a preswirl guide device according to one of the preceding claims.
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