EP2113638A1

EP2113638A1 - Einspritzvorrichtung

Info

Publication number: EP2113638A1
Application number: EP08155446A
Authority: EP
Inventors: Joel Schlienger; Christoph Mathey; Gerd Mundinger; Patrick Aberle
Original assignee: ABB Turbo Systems AG
Current assignee: Accelleron Industries AG
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2009-11-04
Also published as: KR20100107070A; WO2009133139A1; KR101321635B1; DE112009000350A5; CN102016238A; JP5275453B2; JP2011518989A

Abstract

Das Reinigungsmodul dient dazu, die Reinigungsflüssigkeit an einer bestimmten Stelle vor dem Düsenring (26), unter einem vorgegebenen Winkel und bei festem oder auch periodisch sich änderndem Wasserdruck in den Strömungskanal einzuspritzen. Mit der erfindungsgemässen Reinigungsvorrichtung wird eine gleichmässige Wasserverteilung am Düsenring (26) bzw. an den Laufschaufeln (25) des Turbinenlaufrades (24) erreicht.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen eines Mediums in einen Strömungskanal. Solche Einspritzvorrichtungen werden etwa im Gebiet der aufgeladenen Brennkraftmaschinen als Reinigungsmodule zum Einspritzen eines Reinigungsmediums in den Strömungskanal der Abgasturbine des Turboladers eingesetzt.

Stand der Technik

Für die Leistungssteigerung einer Verbrennungskraftmaschine werden heutzutage standardmässig Abgasturbolader mit einem dem Motor vorgelagerten Verdichter und einer daran verbundenen Turbine im Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine eingesetzt. Mit der Aufladung eines Verbrennungsmotors wird die Füllmenge und somit die Kraftstoffmenge in den Zylindern erhöht und daraus ein merklicher Leistungsanstieg gewonnen. Bei gewissen Motoranwendungen im Marinesektor (Medium Speed Motoren) wird nebst Dieseltreibstoff auch Schweröl (Heavy Fuel Oil HFO) als Brennstoff eingesetzt. Das Schweröl (HFO) zeichnet sich durch einen hohen Anteil an Schwefel, Vanadium, Natrium, Nickel und Wasser sowie weiterer Elemente aus. Im Vergleich zu den höherwertigen Kraftstoffen wie Diesel oder Kerosin entsteht bei der Verbrennung von HFO ein übermässiger Anteil an schädigenden Ablagerungen in den Abgasleitungen sowie, im Strömungsbereich der Abgasturbinen, auf den Turbinenschaufeln und den Turbinenkanalkonturen sowie insbesondere den Leitelementen (Leitschaufeln) der Leitvorrichtung (Düsenring), welche den Turbinenschaufeln im Strömungskanal vorgeschaltet ist. Die Ablagerungen in den schmalen Leitschaufelpassagen des Düsenrings führen zu einer Versperrung der Strömungsquerschnitte, beeinträchtigen das Betriebsverhalten der Turbine und reduzieren den Wirkungsgrad des gesamten Aufladesystems. Weiter reduzieren die Ablagerungen auf den Kanalwänden das Spiel zwischen den Turbinenschaufelspitzen und der entsprechenden Gegenkontur. Durch die fortschreitende Verschmutzung und die damit einhergehende Verdickung der Ablagerung können die Schaufelenden der Turbine zusehends durch Abrasion verschleissen. Nach erfolgter Reinigung eines Turboladers (Service) und der Entfernung der Ablagerungen ergeben sich in der Folge zu grosse Spitzenspiele, wodurch sich der Laderwirkungsgrad für den weiteren Betrieb reduzieren kann.
Um einen dauerhaft störungsfreien Betrieb bei voller Leistungsfähigkeit gewährleisten zu können, müssen die verunreinigten Teile, d.h. die Turbinenschaufeln und insbesondere die Leitelemente der Leitvorrichtung, in regelmässigen Abständen mittels einer in den Abgasstrom im Strömungskanal eingespritzten Reinigungsflüssigkeit von den Ablagerungen befreit werden.
Aus CH 335 901 ist eine Axialturbine mit einer Einrichtung zum Einführen eines Reinigungsmediums in den Schaufelkanal bekannt. Dabei wird ein das Reinigungsmedium führender und mit Austrittsstellen versehener, einen Ring bildender Düsenträger offenbart, welcher radial ausserhalb des Zuströmkanals am Eintritt in den Schaufelkanal der Turbine in Abstand vom Leitschaufelträger angeordnet ist. Der Abstand zum Leitschaufelträger sowie die radial aussenliegende Anordnung des Düsenträgers sorgen dafür, dass sich keine thermischen Spannungen zwischen dem Düsenträger und dem Leitschaufelträger bilden. Der Düsenträger und die das Reinigungsmedium in den Strömungskanal einführenden Düsen sind zudem mit Abstand von den Leitschaufeln angeordnet, um zu gewährleisten, dass sich das Reinigungsmedium vor dem Auftreffen auf die Leitschaufeln in der Strömung verteilen kann. Diese Beabstandung von den Leitschaufeln kann jedoch dazu führen, dass das Reinigungsmedium in der Strömung zu stark aufgelöst wird und so die Reinigungswirkung eines gebündelten Strahls bei weitem nicht erreicht werden kann. Eine gezielte Reinigung der Leitelemente kann damit nicht erreicht werden.
Eine ähnliche Vorrichtung ist aus DE 2 008 503 bekannt. Wiederum wird eine Reinigungsflüssigkeit mit grossem Abstand von radial ausserhalb des Strömungskanals in die Strömung eingespritzt.
Aus DE 35 15 825 ist eine Vorrichtung zum Reinigen der Turbinenschaufeln eines Abgasturboladers bekannt, bei der mittels Wassereinspritzdüsen Wasser stromaufwärts der Leitelemente in den Abgasstrom eingespritzt wird. Das Wasser wird von einer Hochdruck-Wasserversorgung über eine Wasserleitung zu den einzelnen Wasserinjektoren geleitet, welche dann den geeigneten Strom von Tröpfchen für das Reinigen liefert. Wasserleitung, -injektoren und -einspritzdüsen sind ausserhalb der den Strömungskanal bildenden Gehäuseteile angeordnet und als separate Bauteile realisiert.
Aus EP 1 627 993 A1 ist eine Reinigungsvorrichtung für eine Abgasturbine eines Abgasturboladers bekannt, welche stromauf des Düsenrings in den Strömungskanal mündende Öffnungen zum Einspritzen einer Reinigungsflüssigkeit von der radialen Innenseite in den ringförmigen Strömungskanal umfasst. Die Vorrichtung umfasst weiter einen Hohlraum für die Verteilung der Reinigungsflüssigkeit auf die Öffnungen sowie eine Zuführleitung zum Zuführen der Reinigungsflüssigkeit zum Hohlraum.

Kurze Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine zuverlässige Einspritzvorrichtung zum Einspritzen eines Mediums in einen Strömungskanal zu schaffen, welche insbesondere in Abgasturbinen als einfache und zuverlässige Reinigungsvorrichtung eingesetzt werden kann.
Erfindungsgemäss wird dies mit einem Einspritzmodul erreicht, welches einen den Strömungskanal zumindest teilweise umgebenden Hohlraum zur Aufnahme des einzuspritzenden Mediums sowie eine den Hohlraum mit dem Strömungskanal verbindende Austrittsöffnung zum Einspritzen des Mediums in den Strömungskanal umfasst, wobei die Austrittsöffnung derart mittels eines vorgespannten Deckblechs verschlossen ist, dass sich das Deckblech beim Anlegen eines höheren Druckes im Hohlraum entgegen der Vorspannung löst und die Austrittsöffnung freigibt.
In einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemässen Einspritzmoduls ist zwischen einem Tragelement und einem Deckblech eine Austrittsöffnung zum Ausspritzen des einzuspritzenden Mediums vorgesehen, wobei das Deckblech im Bereich der Austrittsöffnung mit einer Vorspannung auf dem bis an den Rand des Strömungskanals geführten Tragelement aufliegt, so dass die Austrittsöffnung zwischen dem Tragelement und dem Deckblech durch das Deckblech verschlossen ist. Erst beim Anlegen eines höheren Druckes im Hohlraum löst sich das Deckblech entgegen seiner Vorspannung vom Tragelement und die gibt dadurch die Austrittsöffnung frei. Das einzuspritzende Medium strömt in diesem Moment aus dem Hohlraum durch die Austrittsöffnung zwischen Deckblech und Tragelement in den Strömungskanal.
Optional kann das Deckblech zwischen einem Spannelement und dem Tragelement festgeklemmt sein. Spannelement und Tragelement sind dabei form- und oder kraftschlüssig (z.B. durch Schrauben oder Nieten) miteinander verbunden oder mittels hintergreifendem Sicherungselement aneinander befestigt.
In einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Einspritzmoduls ist die Austrittsöffnung zum Ausspritzen des einzuspritzenden Mediums zwischen zwei Blechen vorgesehen wobei das Deckblech auf dem optional mit einem Tragelement verbundenen Stützblech im Bereich der Austrittsöffnung mit einer Vorspannung aufliegt, so dass die Austrittsöffnung zwischen den beiden Blechen verschlossen ist. Die beiden Bleche sind optional an ihren inneren Enden mit dem Tragelement verbunden und bilden mit diesem zusammen den Hohlraum. Beim Anlegen eines höheren Druckes im Hohlraum löst sich das Deckblech entgegen der Vorspannung vom Stützblech und gibt dadurch die Austrittsöffnung frei. Das einzuspritzende Medium strömt in diesem Moment aus dem Hohlraum durch die Austrittsöffnung zwischen den beiden Blechen in den Strömungskanal.
Optional kann eines der beiden Bleche, oder auch beide, zwischen einem Spannelement und dem Tragelement festgeklemmt sein. Spannelement und Tragelement sind dabei form- und oder kraftschlüssig (z.B. durch Schrauben oder Nieten) miteinander verbunden oder mittels hintergreifendem Sicherungselement aneinander befestigt.
Alternativ können das Deck- bzw. Stützblech am Tragelement angeschweisst, angelötet oder auf andere Weise material-, form- oder kraftschlüssig mit dem Tragelement verbunden sein.
Optional können Deckblech und Stützblech auch zusammenhängend aus einem Blech geformt sein. Dabei kann von diesem Blech optional ein Tragelement umschlossen sein.
Optional kann der Einlaufkanal in den Hohlraum in einem Winkel angeordnet sein, so dass beim Einlaufen des einzuspritzenden Mediums in den Hohlraum dieses mit einer Tangentialkomponente beaufschlagt und dadurch eine verbesserte Verteilung des einzuspritzenden Mediums im Hohlraum erreicht wird.
Das erfindungsgemässe Einspritzmodul kann als Reinigungsmodul in Axial-, wie auch in Radial- oder Mixedflow Turbinen oder in Verdichtern sowie in den damit verbundenen strömungsführenden Rohrleitungen eingesetzt werden, welche in Aufladesystemen vorkommen.
Als Reinigungsmodul in einer Abgasturbine dient das erfindungsgemässe Einspritzmodul dazu, eine Reinigungsflüssigkeit als einzuspritzendes Medium an einer bestimmten Stelle vor dem Düsenring, festem oder auch periodisch sich änderndem Druck (Pulsation) in den Strömungskanal einzuspritzen. Dadurch sollen der Düsenring benetzt und die Verunreinigungen entfernt werden.
Allgemein kann ein solches Reinigungsmodul zur Reinigung eines Strömungskanals eines beliebigen Leitungssystems eingesetzt werden, welches beispielsweise heisse Abgase oder stark verschmutzte Luft über eine kurze oder längere Distanz führt.
Tragelement, Spannelement, Deckblech und Stützblech können ringförmig oder teilringförmig (Ringsegmente) den Strömungskanal zumindest teilweise umgeben oder kreisförmig oder teilkreisförmig im Innern eines ringförmigen Strömungskanals angeordnet sein.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend sind verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemässen Einspritzmoduls anhand von Figuren genauer erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1: eine Gesamtansicht eines Abgasturboladers gemäss dem Stand der Technik,
Fig. 2: einen Schnitt durch eine mit einer nach einer ersten Ausführungsform ausgeführten, erfindungsgemässen Reinigungsvorrichtung ausgestattete Axialturbine,
Fig. 3: eine Detailansicht der aufgeschnittenen Reinigungsvorrichtung der Axialturbine nach Fig. 2,
Fig.4: einen Schnitt durch eine ebenfalls nach der ersten Ausführungsform ausgeführten, erfindungsgemässen Reinigungsvorrichtung ausgestattete Mixedflow-Turbine,
Fig. 5: eine Detailansicht der aufgeschnittenen Reinigungsvorrichtung der Mixedflow-Turbine nach Fig. 4,
Fig. 6: eine Ansicht einer aufgeschnittenen Mixed-Flow Turbine mit einer ersten Variante eines nach einer zweiten Ausführungsform ausgeführten, erfindungsgemässen Reinigungsmoduls, und
Fig. 7: eine Ansicht einer aufgeschnittenen Mixed-Flow Turbine mit einer zweiten Variante eines nach einer zweiten Ausführungsform ausgeführten, erfindungsgemässen Reinigungsmoduls.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele zeigen die erfindungsgemässe Einspritzvorrichtung als Reinigungsmodul für Abgasturbinen von Abgasturboladern. Anstelle des Begriffs Einspritzvorrichtung wird dabei der Begriff Reinigungsmodul verwendet. Alle Merkmale soll jedoch auch für die allgemeine Ausführungsform als Einspritzvorrichtung Geltung haben.
Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Abgasturbolader mit Abgasturbine 20 und Verdichter 10, sowie dazwischen angeordnetem Lagergehäuse 50. Die Abgasturbine umfasst ein Gaseintrittsgehäuse 21, durch welches das heisse Abgas auf das Turbinenrad strömt und dieses antreibt, bevor das Abgas durch das Gasaustrittsgehäuse 22 der Auspuffanlage zugeführt wird. Das Turbinenrad ist an einem Ende einer um die Achse A rotierbaren Welle angeordnet, welche im Lagergehäuse 50 drehbar gelagert ist. Am anderen Ende der Welle befindet sich das Verdichterrad, welches durch das Lufteintrittsgehäuse 11 angesaugte Luft verdichtet, welche anschliessend in dem Luftaustrittsgehäuse 21 gesammelt und den Brennkammern des Verbrennungsmotors zugeführt wird. In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei der Turbine um eine axial angeströmte Axialturbine. Alternativ könnte das Abgas in streng radialer oder zur Radialen leicht geneigten Richtung auf das Turbinenrad geführt werden, wobei in diesem Fall von einer Mixed-Flow Turbine gesprochen wird.
Die folgenden Figuren zeigen eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Reinigungsvorrichtung, welche als Reinigungsmodul aus mehreren Komponenten besteht, für eine Axialturbine und für eine Radial, bzw. Mixed-Flow Turbine sowie eine zweite Ausführungsform, welche nur anhand einer Darstellung für Radial, bzw. Mixed-Flow Turbine erläutert wird, die genauso gut jedoch für Axialturbinen angewandt werden kann. Als einzuspritzendes Medium wird üblicherweise eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder eine Verbindung von Wasser und Zusatzstoffen eingesetzt. Als einzuspritzendes Medium kann jedoch auch Luft , Dampf oder Gemische aus beiden Medien eingesetzt werden.
Bei Axialturbinen gemäss Fig. 2 und Fig. 3 setzt sich das erfindungsgemässe Reinigungsmodul 40 primär aus einem ring- oder teilringförmigen Tragelement 41 und einem Deckblech 43 zusammen. Das Deckblech 43 wird bezüglich des Tragelements 41 derart angeordnet, dass Tragelement 41 und Deckblech 43 einen ring- oder teilringförmigen Hohlraum 46 umschliessen. Das Tragelement 41 weist dabei optional ein Profil auf, welches den Hohlraum 46 auf mindestens zwei Seiten begrenzt, so dass das Deckblech 43 sich wie eine Deckplatte über dem Hohlraum 46 erstreckt. Das Deckblech liegt dabei auf einer Seite des Tragelements 41 auf diesem auf, wobei die Auflage erfindungsgemäss unter Vorspannung erfolgt. Hierfür wird das Deckblech 43 auf der andere Seite des Tragelements 41 unter Deformation am Tragelement 41 befestigt.
Das Deckblech wird beispielsweise über ein ring- oder teilringförmiges Spannelement 42 in axialer Richtung auf das Tragelement 41 aufgespannt. Die axialen Auflageflächen des Deckblechs 43 am Innen- und Aussendurchmesser des Tragelements 41 sind hierfür axial um eine vorgegebene Länge leicht versetzt. Beim anschliessenden Montageschritt wird das Tragelement 41 relativ zum Spannelement 42 in Funktion der Biegesteifigkeit des Deckblechs 43 verspannt, so dass sich dieses leicht durchbiegt. Im Bereich der inneren Auflagefläche entsteht dadurch die erwähnte vorgespannte Auflage. Die Spannkraft des Blechs hängt vom Verspannweg, von der gewählten Blechdicke, respektive dem verwendeten Werkstoff ab.
Ein ring- oder teilringförmiges Sicherungselement 44 kann optional ein relatives Verschieben der Komponenten in axialer Richtung verhindern und hält dadurch die Vorspannung des Klemmverbunds aufrecht.
Die konzentrische Lage des Deckblechs 43 relativ zum Tragelement 41 kann optional über einen Innensitz des ringförmigen Spannelements 42 sichergestellt werden.
Beim Reinigen der Abgasturbine wird Reinigungsflüssigkeit, in der Regel Wasser, durch mehrere, am Umfang verteilte, im Idealfall tangential zum Umfang, in den Hohlraum 46 eingespritzt. Durch den steigenden Wasserdruck im Hohlraum wird das Deckblech 43 leicht verspannt, so dass es von der Auflage auf dem Tragelement 41 abhebt und sich eine Austrittsöffnung 47 in Form eines Ringspalts zwischen dem Deckblech 43 und dem Tragelement 41 öffnet. Das Wasser entweicht durch den sich minimal aufweitenden Ringspalt in den Strömungskanal und benetzt dabei den verschmutzten Düsenring 26 über den gesamten Umfang. Nach Beendigung des Waschvorgangs fällt der Wasserdruck, so dass der Ringspalt sich schliesst und ein Eindringen von Schmutzpartikeln ins Innere des Reinigungsmoduls 40, insbesondere den Hohlraum 46 unterbunden wird.
Die Oberflächenkontur des Deckblechs 43 kann glatt oder mit einer Oberflächenstruktur ausgeführt werden aber auch lokale Öffnungen wie beispielsweise Schlitze in Spritzrichtung aufweisen, durch die das Wasser an bevorzugten Stellen in den Strömungskanal entweichen kann. Alternativ können diese Schlitze auch im Tragelement 41 angebracht werden.
In der Ausführungsform gemäss Fig. 2 und 3 ist das erfindungsgemässe Reinigungsmodul am radial äusseren Bereich des Strömungskanals angeordnet. Ist der Strömungskanal ringförmig, verfügt er also über eine radial innere Gehäusebegrenzung, so kann das Reinigungsmodul ebenso an diesem radial inneren Bereich des Strömungskanals angeordnet sein.
Bei radial- bzw. Mixed-Flow Turbinen gemäss Fig. 4 und Fig. 5 setzt sich das erfindungsgemässe Reinigungsmoduls 40 wiederum aus einem ring- oder teilringförmigen Tragelement 41 sowie einem umlaufenden und in sich geschlossenen oder auch offenen Deckblech 43 zusammen. Dadurch ergibt sich zwischen dem Deckblech 43 und dem Tragelement 41 eine Austrittsöffnung 47 in Form eines Ringspalts, durch welche das Wasser in den Strömungskanal eingespritzt werden kann. Die Biegesteifigkeit des Deckblechs 43 sowie der im Hohlraum 46 aufgebaute Wasserdruck legen die Höhe des Ringspalts fest. Je dicker das Deckblech 43 umso kleiner der Spalt und umso höher die Eindringtiefe des in den Strömungskanal eingespritzten Wassers bei gleichem Wasserdruck. Nach Beendigung des Waschvorgangs fällt der Druck im Hohlraum 46 wieder ab, wodurch sich die Austrittsöffnung 47 schliesst und eine Verschmutzung des Reinigungsmoduls unterbindet. Eventuelle Ablagerungen auf dem Deckblech 43, dem Ringspalt 47 oder dem Tragelement 41 werden durch die Biegebewegung des Deckblechs aufgebrochen und so im Idealfall ein selbstreinigender Effekt für das Reinigungsmodul erzielt.
Bei der Herstellung des erfindungsgemässen Reinigungsmoduls dieser zweiten Ausführungsform wird das Deckblech 43 im Bereich der Austrittsöffnung 47 durch plastische Deformation radial nach Aussen verpresst. Beim anschliessenden axialen Zusammenbauen des Deckblechs 43 mit dem Tragelement 41 und dem damit verbundenen Verspannen des Deckblechs auf dem Tragelement 41 wird die Austrittsöffnung 47 im montierten Zustand durch die aufgebaute Vorspannung und dem noch fehlendem Wasserdruck verschlossen bleiben. Dadurch sind die Anforderungen an die Fertigungstoleranzen des Deckblechs 43 sowie des Tragelements 41 unkritisch und die Funktion des erfindungsgemässen Reinigungsmoduls durch das erreichbare Fertigungsmass wenig beeinträchtigt.
Weiter wird das Deckblech 43 durch ein in sich geschlossenes oder offenes Spannelement 42 mit konischem Aussendurchmesser im Tragelement 41 radial verspannt und durch ein axiales Sicherungselement 44 fixiert. Der Klemmverbund, bestehend aus Tragelement 41, Deckblech 43, Spannelement 42 und Sicherungselement 44, wird abschliessend durch mehrere Schrauben 60 mit dem Turbinengehäuse verschraubt. Die Wasserzuführung in den Hohlraum 46 des erfindungsgemässen Reinigungsmoduls erfolgt über einen oder mehrere am Umfang verteilte Einläufe 45. Diese sind möglichst in tangentialer Richtung, also in einem Winkel zur axialen Richtung, zum Hohlraum 46 auszuführen. Dadurch wird eine gute Wasserverteilung innerhalb des Hohlraums 46 mit gleichmässiger Ausströmung des Waschwassers durch den dünnen Spalt der Austrittsöffnung 47 zwischen Deckblech 43 und Tragelement 41 erreicht.
Die Oberflächenkontur des Deckblech 43 kann wiederum glatt oder mit einer Oberflächenstruktur ausgeführt werden.
In einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Reinigungsmoduls nach Fig. 6 ist anstelle des bis an den Rand des Strömungskanals geführten Tragelements 41, als Auflage für das Deckblech 43 ein Stützblech 411 angeordnet. Das Stützblech 411 ist als flexible Verlängerung des Tragelements 41 zu betrachten und als solche Teil desselben. Die beiden Bleche 43 und 411 begrenzen zusammen mit dem Tragelement 41 den Hohlraum 46. Die beiden Bleche sind mit Vorspannung gegeneinander gepresst.
Die beiden Bleche, das Stützblech 411 und das Deckblech 43 sind an entsprechenden Löt- bzw. Schweissstellen 61 am Tragelement 41 angelötet oder angeschweisst . Optional können die Bleche mittels eines Spannelements (nicht dargestellt) am Tragelement 41 befestigt sein.
Die beiden Bleche, das Stützblech 411 und das Deckblech 43, können gemäss der Darstellung in Fig. 7 zusammenhängend aus einem einzigen Stück Blech gefertigt sein.
Für Anwendungen, bei denen der Strömungskanal heisse Gase führt, sind Deck- und allenfalls Stützblech vorteilhafterweise aus einem hochwarmfesten Material gefertigt. Dieses behält seine Form, welche für die erfindungsgemässe Vorrichtung von zentraler Bedeutung ist, auch bei hohen Temperaturen.
Deck- und Stützblech können aus dem gleichen Material gefertigt sein, oder aber aus Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften, insbesondere unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten, wodurch die Vorspannung zwischen den beiden Blechen auch bei grösseren Temperaturschwankungen aufrechterhalten werden kann. Hierfür können Deck- und Stützblech auch unterschiedliche Blechdicken und/ oder Oberflächenstrukturen aufweisen.
Zur Temperatureinstellung im Bereich der Einspritzvorrichtung kann im Betrieb eine Abfolge von gasförmigen und flüssigen Medien oder Gemischen gleicher oder unterschiedlicher Temperatur und gleicher oder unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit durch das Einspritzmodul in den Strömungskanal eingespritzt werden. Damit kann verhindert werden, dass das Deckblech durch wiederholte Temperaturschocks seine Form verliert und dadurch allenfalls die Vorspannung auf Dauer nicht aufrechterhalten werden kann. Bei einem Reinigungsmodul für Abgasturbinen in Abgasturboladern wird also beispielsweise das aufgrund der heissen Abgasen im Strömungskanal aufgeheizte Deckblech mit warmem Wasser oder Luft auf eine bestimmte Temperatur abgekühlt, bevor anschliessend die kühlere Reinigungsflüssigkeit in den Strömungskanal eingespritzt wird.

Bezugszeichenliste

10: Verdichter
11: Lufteintrittsgehäuse
12: Luftaustrittsgehäuse
20: Abgasturbine
21: Gaseintrittsgehäuse
22: Gasaustrittsgehäuse
23: Diffusor
24: Turbinenrad
25: Laufschaufeln des Turbinenrades
26: Leitapparat, Düsenring
30: Welle
40: Reinigungsmodul
41: Tragelement
411: Stützblech
42: Spannelement
43: Deckblech
44: Sicherungselement
45: Einlauf
46: Hohlraum
47: Austrittsöffnung
48: Befestigungsflansch
49: Befestigungsbohrung
50: Lagergehäuse
60: Befestigungsschraube
61: Löt-/ Schweissstelle
A: Rotationsachse der Welle

Claims

Vorrichtung zum Einspritzen eines Mediums in einen Strömungskanal, umfassend einen den Strömungskanal zumindest teilweise umgebenden Hohlraum (46) zur Aufnahme des Mediums sowie eine den Hohlraum (46) mit dem Strömungskanal verbindende Austrittsöffnung (47) zum Einspritzen des Mediums in den Strömungskanal, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (47) mittels eines vorgespannten Deckblechs (43) verschlossen ist, welches sich beim Anlegen eines höheren Druckes im Hohlraum (46) entgegen der Vorspannung löst und die Austrittsöffnung (47) freigibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Deckblech (43) zusammen mit einem Tragelement (41) den Hohlraum (46) umschliesst, und das Deckblech (43) im Bereich der Austrittsöffnung (47) mit Vorspannung auf dem Tragelement (41) aufliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Deckblech (43) zusammen mit einem Stützblech (411) den Hohlraum (46) umschliesst, und das Deckblech (43) im Bereich der Austrittsöffnung (47) mit Vorspannung auf dem Stützblech (411) aufliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Deckblech (43) und das Stützblech (411) an einem Tragelement (41) befestigt sind und mit diesem zusammen den Hohlraum (46) umschliessen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Deckblech (43) und das Stützblech (411) zusammenhängend aus einem einzigen Blech gefertigt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Deckblech (43) und das Stützblech (411) aus Blechen mit unterschiedlichen Materialeigenschaften gefertigt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Hohlraum (43) kreisförmig oder teilkreisförmig oder ringförmig oder teilringförmig ausgebildet ist.
Reinigungsmodul zum Einspritzen eines Reinigungsmediums in einen Strömungskanal, umfassend ein Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Strömungsmaschine, umfassend ein Reinigungsmodul nach Anspruch 8.
Abgasturbolader, umfassend einen Verdichter oder eine Abgasturbine mit einem Reinigungsmodul nach Anspruch 8.
Leitungssystem mit mindestens einem Strömungskanal, umfassend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Verfahren zum Einspritzen eines Mediums in einen Strömungskanal mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem Verfahren zur Temperaturanpassung im Bereich des Deckblechs (43) nacheinander entweder verschiedene Medien mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit oder Medien mit unterschiedlicher Temperatur in den Hohlraum (46) eingeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei nacheinander ein gasförmiges Medium und ein flüssiges Medium in den Hohlraum (46) eingeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei nacheinander ein flüssiges Medium mit einer höheren Temperatur und ein flüssiges Medium mit einer tieferen Temperatur in den Hohlraum (46) eingeführt werden.