EP2821596A1 - Lufteintritt eines Verdichters eines Abgasturboladers - Google Patents

Lufteintritt eines Verdichters eines Abgasturboladers Download PDF

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EP2821596A1
EP2821596A1 EP14175495.2A EP14175495A EP2821596A1 EP 2821596 A1 EP2821596 A1 EP 2821596A1 EP 14175495 A EP14175495 A EP 14175495A EP 2821596 A1 EP2821596 A1 EP 2821596A1
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EP
European Patent Office
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air inlet
compressor
inlet cone
notches
wall
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14175495.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Armin Schmid
Christian Kreienkamp
Bernd Albiez
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.)
Accelleron Industries AG
Original Assignee
ABB Turbo Systems AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/4213—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps suction ports
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/04—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position
    • F01D21/045—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position special arrangements in stators or in rotors dealing with breaking-off of part of rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/29—Three-dimensional machined; miscellaneous
    • F05D2250/294—Three-dimensional machined; miscellaneous grooved

Definitions

  • the invention relates to the field of supercharged internal combustion engines. It relates to an air inlet housing, in particular a filter silencer or an air intake, a compressor of an exhaust gas turbocharger and a compressor with such an air inlet housing.
  • Turbochargers have an air inlet housing. This is usually either a filter silencer or an air suction. Which variant is used differs depending on the cable routing on the motor and is determined by the motor manufacturer. From the manufacturers of the turbocharger usually both air intake variants are offered for the same type of turbocharger.
  • the object of the present invention is to optimize the inflow region of the compressor of an exhaust gas turbocharger to the effect that the structural load can be minimized in case of bursting while maintaining a high quality of the flow.
  • this is achieved by local weakening of the inlet cone on the air inlet housing in the potential contact area to the insert wall of the compressor by external, axially guided notches.
  • the notches are introduced from the outside into the inlet cone to a residual depth, so that the wall of the inlet cone, which delimits the flow channel to the outside, remains intact from the inside.
  • predetermined breaking points are thus formed, which give way under load.
  • the compressive stresses caused by the impact lead to breakage of at least one of the predetermined breaking points, whereby the continuous annular cross section is canceled in the exit plane of the air inlet housing.
  • the compressive stresses can no longer be distributed over the annular cross-section of the inlet cone interrupted by the at least one breakage point. It comes to the failure and breaking out of individual segments of the inlet cone.
  • breaking off individual limited by predetermined breaking points segments from the inlet cone of the transmitted to the entire air inlet housing axial pulse is reduced by energy is dissipated by deformation and sufficient path for the deformation of the wall insert is provided.
  • the turbine wheel is arranged at one end of a rotatable about the axis A turbocharger shaft, which is rotatably mounted in the bearing housing 40.
  • the compressor wheel At the other end of the turbocharger shaft is the compressor wheel, which compresses air drawn in through the air inlet 11, which is subsequently collected in a spiral or collector housing and fed via the air outlet 12 to the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • the air can be supplied to the intake area of the compressor via a tubular air intake 22 (in the Fig. 1 indicated in the left half above the axis A) or via a silencer 21 (in the Fig. 1 in the left half below the axis A indicated) are supplied.
  • the muffler may additionally comprise filter elements which prevent the entry of larger particles in prevent the compressor. In this case, we talk about a filter silencer.
  • Fig. 2 shows the cylindrical base body 210 of a filter muffler without inserted damping elements and without attached filter element.
  • the main body is either a monobloc (casting) or a component composed of several individual parts.
  • the base body has a closed end-side front wall 211 and a rear wall 212 with a central air outlet opening 213.
  • To the lateral surface of the cylindrical body is usually a filter element through which the air flows into the interior of the filter muffler and there approximately in the radial direction along the grooves provided in 214 arranged damping elements in a central cavity.
  • the inlet cone 24 on the air inlet housing 2 is weakened locally targeted in the potential contact area to the wall of the compressor by external, axially guided notches 25.
  • the notches are introduced up to a residual wall thickness b from the outside into the inlet cone 24 with the wall thickness a, so that the flow channel S outwardly bounding wall of the inlet cone from the inside remains intact. In the region of the notches, predetermined breaking points are thus formed, which give way under load.
  • the compressive stresses can no longer be distributed over the annular cross-section of the inlet cone interrupted by the at least one breakage point. It comes to the failure and breaking out of individual segments of the inlet cone.
  • breaking off individual limited by predetermined breaking points segments from the inlet cone of the transmitted to the entire air inlet housing axial pulse is reduced by energy is dissipated by deformation and sufficient path for the deformation of the insert wall is provided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Der Einlaufkonus am Lufteintrittsgehäuse eines Verdichters wird im potentiellen Kontaktbereich zur Einsatzwand des Verdichters durch aussenliegende, axial geführte Kerben lokal gezielt geschwächt wird. Die Kerben werden bis zu einer Resttiefe von 1 bis 3 mm aussen in den Einlaufkonus eingebracht, so dass die den Strömungskanal nach aussen Begrenzende Wand des Einlaufkonus von Innen unversehrt bleibt. Im Bereich der Kerben werden somit Sollbruchstellen ausgebildet, welche unter Belastung nachgeben. Im lokalen Aufschlagbereich der Einsatzwand kommt es beim Aufschlag zu einer Spannungskonzentration. Die durch das Auftreffen hervorgerufenen Druckspannungen führen zum Bruch mindestens einer der Sollbruchstellen, wodurch der durchgehende Ringquerschnitt in der Austrittsebene des Lufteintrittsgehäuses aufgehoben wird. Die Druckspannungen können sich in der Folge nicht mehr über den durch die mindestens eine Bruchstelle unterbrochenen Ringquerschnitt des Einlaufkonus verteilen. Es kommt zum Versagen und Herausbrechen einzelner Segmente des Einlaufkonus. Durch das Herausbrechen einzelner, von Sollbruchstellen begrenzten Segmente aus dem Einlaufkonus wird der auf das gesamte Lufteintrittsgehäuse übertragene Axialimpuls reduziert, indem Energie durch Deformation abgebaut wird und ausreichend Weg für die Verformung der Einsatzwand zur Verfügung gestellt wird.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der aufgeladenen Brennkraftmaschinen. Sie betrifft ein Lufteintrittsgehäuse, insbesondere einen Filterschalldämpfer oder einen Luftansaugstutzen, eines Verdichters eines Abgasturboladers sowie einen Verdichter mit einem derartigen Lufteintrittsgehäuse.
  • Turbolader besitzen ein Lufteintrittsgehäuse. Dies ist in der Regel entweder ein Filterschalldämpfer oder ein Luftsaugstutzen. Welche Variante zum Einsatz kommt, unterscheidet sich je nach Leitungsführung am Motor und wird durch den Motorenbauer festgelegt. Von den Herstellern der Turbolader werden in der Regel für denselben Turboladertyp beide Lufteintrittsvarianten angeboten.
  • Die den Strömungskanal begrenzende innere Kontur des Lufteintrittsgehäuses im Bereich direkt stromauf vom Verdichterrad wird bei beiden Varianten von Lufteintrittsgehäusen möglichst baugleich ausgeführt. Die Qualität der Anströmung des Verdichterrades beeinflusst das thermodynamische Verhalten und somit den Wirkungsgrad und die Verdichterstabilität des Turboladers sowie das mechanische Verhalten, etwa Schaufelschwingungen des Verdichterrades. Somit ist es aus strömungsmechanischer Sicht erforderlich, dass die Anströmung des Verdichterrades möglichst homogen ist und dass nur möglichst geringe Druckverluste auftreten. Dafür wird bei modernen Turboladern ein Einlaufkonus eingesetzt, der für Filterschalldämpfer und Luftsaugstutzen gleich ausgeführt ist. Man erhält somit für beide Lufteintrittsvarianten einen ähnlichen Strömungszustand vor dem Verdichter.
  • Im Berstfall - Bersten des Verdichterrades bei hoher Drehzahl - muss aufgrund von Sicherheitsvorschriften gewährleistet werden, dass keine Teile den Turbolader verlassen. Beim Bersten des Verdichterrades wird die Eintrittskante der Einsatzwand aufgrund plastischer Verformung axial in Richtung Lufteintritt verschoben. Dadurch wird das Spaltmass zwischen Austrittsebene des Einlaufkonus im Lufteintrittsgehäuse und der Eintrittsebene des Strömungskanals in der Einsatzwand aufgebraucht und es kann zum Kontakt zwischen der Einsatzwand und dem Lufteintrittsgehäuse im Bereich des Einlaufkonus kommen. In diesem Fall überträgt die Einsatzwand beim Aufschlagen auf den Einlaufkonus einen axialen Impuls auf das Lufteintrittsgehäuse. Dies kann zum Brechen des Befestigungsflansches am Lufteintrittsgehäuse oder zum Versagen der Schraubverbindung an diesem Flansch führen
  • Es wird eine Ausführung für den Lufteintrittskanal benötigt, welche den im Containmentfall auftretenden Axialimpuls auf das Lufteintrittsgehäuse minimiert, ohne das die Anströmung des Verdichters nennenswert gestört wird.
  • Eine Option wäre, dass Spaltmass zwischen Austrittsebene des Einlaufkonus im Lufteintrittsgehäuse und der Eintrittsebene des Strömungskanals in der Einsatzwand zu vergrössern. Durch ein vergrössertes Spaltmass zwischen Austrittsebene des Einlaufkonus im Lufteintrittsgehäuse und der Eintrittsebene des Strömungskanals in der Einsatzwand kommt es nur bei grossen plastischen Deformationen der Einsatzwand zum Kontakt zwischen Einsatzwand und Einlaufkonus. Der Nachteil sind potentiell höhere Anströmverluste und somit ein tieferer Verdichterwirkungsgrad.
  • Eine weitere Option wäre, den Einlaufkonus im potentiellen Kontaktbereich durch axiale Schlitze lokal gezielt zu schwächen. Der durchgehende Ringquerschnitt in der Austrittsebene des Lufteintrittsgehäuses wird durch die axialen Schlitze aufgehoben. Im lokalen Aufschlagbereich der Einsatzwand kommt es so beim Aufschlag zu einer Spannungskonzentration. Die durch das Auftreffen hervorgerufenen Druckspannungen können sich nicht mehr über den (durch die Schlitze unterbrochenen) Ringquerschnitt des Einlaufkonus verteilen. Es kommt zum Versagen und Herausbrechen einzelner Segmente des Einlaufkonus. Dies ist ein gewollter Effekt. Durch das Herausbrechen einzelner Segmente aus dem Einlaufkonus (ein Segment läuft von Schlitz zu Schlitz) wird der auf das gesamte Lufteintrittsgehäuse übertragene Axialimpuls reduziert, indem Energie durch Deformation abgebaut wird und ausreichend Weg für die Verformung der Einsatzwand zur Verfügung gestellt wird. Folgende für das Containment relevante Risiken werden somit reduziert:
    • Versagen des Flansches des Lufteintrittsgehäuses
    • Bruch von Schrauben in der Flanschverbindung
    • Absprengen der Lufteintrittsgehäuses-Struktur vom Turbolader
  • Da durch die Schlitze jedoch die Anströmung des Verdichterrades gestört wird und Druckverluste generiert werden, hat diese Massnahme negative Auswirkungen auf den Verdichterwirkungsgrad. Zusätzlich kann durch die Schlitze die mechanische Belastung der Verdichterschaufeln erhöht werden, da es zu einer zusätzlichen strömungsinduzierten Schwingungsanregung der Verdichterschaufeln kommen kann.
    • Kurze Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, den Anströmbereich des Verdichters eines Abgasturboladers dahingehend zu optimieren, dass die Strukturbelastung im Berstfall unter Beibehaltung einer hohen Qualität der Anströmung minimiert werden kann.
  • Erfindungsgemäss wird dies erreicht, indem der Einlaufkonus am Lufteintrittsgehäuse im potentiellen Kontaktbereich zur Einsatzwand des Verdichters durch aussenliegende, axial geführte Kerben lokal gezielt geschwächt wird. Die Kerben werden bis zu einer Resttiefe von aussen in den Einlaufkonus eingebracht, so dass die den Strömungskanal nach aussen Begrenzende Wand des Einlaufkonus von Innen unversehrt bleibt. Im Bereich der Kerben werden somit Sollbruchstellen ausgebildet, welche unter Belastung nachgeben. Im lokalen Aufschlagbereich der Einsatzwand kommt es beim Aufschlag zu einer Spannungskonzentration. Die durch das Auftreffen hervorgerufenen Druckspannungen führen zum Bruch mindestens einer der Sollbruchstellen, wodurch der durchgehende Ringquerschnitt in der Austrittsebene des Lufteintrittsgehäuses aufgehoben wird. Die Druckspannungen können sich in der Folge nicht mehr über den durch die mindestens eine Bruchstelle unterbrochenen Ringquerschnitt des Einlaufkonus verteilen. Es kommt zum Versagen und Herausbrechen einzelner Segmente des Einlaufkonus. Durch das Herausbrechen einzelner, von Sollbruchstellen begrenzten Segmente aus dem Einlaufkonus wird der auf das gesamte Lufteintrittsgehäuse übertragene Axialimpuls reduziert, indem Energie durch Deformation abgebaut wird und ausreichend Weg für die Verformung der Einsatzwand zur Verfügung gestellt wird.
  • Somit werden die Vorteile des bekannten Designs mit Schlitzen genutzt, ohne jedoch dessen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren detailliert erläutert. Hierbei zeigt
    • Fig. 1
    eine Gesamtansicht eines Abgasturboladers gemäss dem Stand der Technik mit einem Verdichter, umfassend, schematisch angedeutet, zwei unterschiedliche Lufteintrittsgehäuse, einen Filterschalldämpfer und einen Luftansaugstutzen
    Fig. 2
    den Grundkörper eines Filterschalldämpfers mit einem erfindungsgemäss ausgebildeten Einlaufkonus,
    Fig. 3
    einen Luftansaugstutzen mit einem erfindungsgemäss ausgebildeten Einlaufkonus, und
    Fig.4
    einen im Bereich IV geführten axialen Schnitt durch den Lufteintritt eines Verdichters nach Fig. 1 mit erfindungsgemäss ausgebildetem Einlaufkonus.
    Weg zur Ausführung der Erfindung
  • Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines herkömmlichen Abgasturboladers mit Verdichter 1 und Abgasturbine 3. Der Verdichter umfasst ein im Verdichtergehäuse 10 angeordnetes Verdichterrad, die Turbine ein im Turbinengehäuse 30 angeordnetes Turbinenrad. Zwischen der Turbine und dem Verdichter ist das Lagergehäuse 40 angeordnet. Das Gehäuse der Abgasturbine 3 umfasst einen Gaseintritt 31, durch welchen das heisse Abgas auf das Turbinenrad strömt und dieses antreibt, bevor das Abgas durch den Gasaustritt 32 der Auspuffanlage zugeführt wird.
  • Das Turbinenrad ist an einem Ende einer um die Achse A rotierbaren Turboladerwelle angeordnet, welche im Lagergehäuse 40 drehbar gelagert ist. Am anderen Ende der Turboladerwelle befindet sich das Verdichterrad, welches durch den Lufteintritt 11 angesaugte Luft verdichtet, welche anschliessend in einem Spiral- oder Kollektorgehäuse gesammelt und über den Luftaustritt 12 den Brennkammern des Verbrennungsmotors zugeführt wird. Die Luft kann dem Ansaugbereich des Verdichters über einen rohrförmigen Luftansaugstutzen 22 (in der Fig. 1 in der linken Hälft oberhalb der Achse A angedeutet) oder über einen Schalldämpfer 21 (in der Fig. 1 in der linken Hälft unterhalb der Achse A angedeutet) zugeführt werden. Der Schalldämpfer kann zusätzlich Filterelemente umfassen, welche das Eintreten von grösseren Partikeln in den Verdichter verhindern. In diesem Fall wird von einem Filterschalldämpfer gesprochen.
  • Fig. 2 zeigt den zylinderförmigen Grundkörper 210 eines Filterschalldämpfers ohne eingesetzte Dämpfungselemente und ohne aufgesetztes Filterelement. Der Grundkörper ist entweder ein Monoblock (Gussteil) oder ein aus mehreren Einzelteilen zusammengefügtes Bauteil. Im vorliegenden Fall weist der Grundkörper eine geschlossene stirnseitige Vorderwand 211 und eine Rückwand 212 mit einer zentralen Luftaustrittsöffnung 213 auf. Um die Mantelfläche des zylindrischen Grundkörpers wird in der Regel ein Filterelement, durch welches die Luft ins Innere des Filterschalldämpfers und dort in etwa in radialer Richtung entlang der in dafür vorgesehenen Nuten 214 angeordneten Dämpfungselemente in einen zentralen Hohlraum strömt. Nach einer Umlenkung in die Axiale Richtung strömt die Luft durch die zentrale Luftaustrittsöffnung 213 in der Rückwand 212 entlang des Einlaufkonus 24 aus dem Filterschalldämpfer in den Eintrittsbereich des Verdichters. In den Einlaufkonus 24 sind erfindungsgemäss aussenliegende Kerben 25 eingelassen.
  • Fig. 3 zeigt einen Luftansaugstutzen welcher in der dargestellten Form eine Umlenkung der dem Verdichter zugeführten Luftströmung aus der radialen Richtung in die axiale Richtung bewirkt. Der Luftansaugstutzen 22 hat zwei Befestigungsflansche, einen eintrittsseitigen Befestigungsflansch 221 mit Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln und den austrittsseitigen Befestigungsflansch mit Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln. Eintrittsseitig wird am Flansch eine Zuführleitung angeschlossen, austrittsseitig wird der Luftansaugstutzen am Verdichtergehäuse befestigt. Im Austrittsbereich weist der Luftansaugstutzen 22 einen Einlaufkonus 24 auf, welcher die Strömung in den Eintrittsbereich des Verdichters leitet. In den Einlaufkonus 24 sind erfindungsgemäss aussenliegende Kerben 25 eingelassen.
  • Die in den Einlaufkonus 24 des Filterschalldämpfers oder des Luftansaugstutzens eingelassenen Kerben 25 werden anhand Fig. 4 detailliert erläutert.
  • Der Einlaufkonus 24 am Lufteintrittsgehäuse 2 (Filterschalldämpfer oder Luftansaugstutzen) wird erfindungsgemäss im potentiellen Kontaktbereich zur Einsatzwand des Verdichters durch aussenliegende, axial geführte Kerben 25 lokal gezielt geschwächt. Die Kerben werden bis zu einer Restwandstärke b von aussen in den Einlaufkonus 24 mit der Wandstärke a eingebracht, so dass die den Strömungskanal S nach aussen Begrenzende Wand des Einlaufkonus von Innen unversehrt bleibt. Im Bereich der Kerben werden somit Sollbruchstellen ausgebildet, welche unter Belastung nachgeben.
  • Beim Bersten des Verdichterrades wird die Eintrittskante 151 der Einsatzwand 15 aufgrund plastischer Verformung axial in Richtung Lufteintritt verschoben (in der Figur nach links). Dadurch wird das Spaltmass c zwischen Austrittsebene FA des Strömungskanals im Einlaufkonus 24 im Lufteintrittsgehäuse 2 und der Eintrittsebene FE des Strömungskanals in der Einsatzwand 15 aufgebraucht und es kann zum Kontakt zwischen der Einsatzwand 15 und dem Lufteintrittsgehäuse 2 im Bereich des Einlaufkonus 24 kommen. Im lokalen Aufschlagbereich der Einsatzwand kommt es beim Aufschlag zu einer Spannungskonzentration. Die durch das Auftreffen hervorgerufenen Druckspannungen führen zum Bruch mindestens einer der Sollbruchstellen, wodurch der durchgehende Ringquerschnitt in der Austrittsebene des Lufteintrittsgehäuses aufgehoben wird. Die Druckspannungen können sich in der Folge nicht mehr über den durch die mindestens eine Bruchstelle unterbrochenen Ringquerschnitt des Einlaufkonus verteilen. Es kommt zum Versagen und Herausbrechen einzelner Segmente des Einlaufkonus. Durch das Herausbrechen einzelner, von Sollbruchstellen begrenzten Segmente aus dem Einlaufkonus wird der auf das gesamte Lufteintrittsgehäuse übertragene Axialimpuls reduziert, indem Energie durch Deformation abgebaut wird und ausreichend Weg für die Verformung der Einsatzwand zur Verfügung gestellt wird.
  • Der Einlaufkonus ist Bestandteil des Lufteintrittsgehäuses 2 und in der Regel im Guss integriert. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Einlaufkonus mit 8 axialen Kerben ausgeführt. Beim Bersten des Verdichterrades ist aus Erfahrung mit bis zu 4 grösseren Bruchstücken zu rechnen. Eine Anzahl von 8 Kerben ist ausreichend, um den gewünschten Effekt der Unterteilung des Ringquerschnitts in Segmente zu erzielen, die dann lokal belastet werden. Die Kerben sind gleichmässig über den Umfang verteilt. Optional können die Kerben ungleichmässig über den Umfang verteilt sein.
  • Die Tiefe der Kerbe ist so gross, wie fertigungstechnisch sinnvoll. Je dünner die Restwandstärke b, desto höher der Fertigungsaufwand und die Ausschussrate bei der Fertigung des Lufteintrittsgehäuses. In der Regel dürfte eine optimale Kerbtiefe bei rund 70-90% der mittleren Wandstärke des Einlaufkonus entlang der Kerbe liegen, wobei die fertigungstechnisch schräg auslaufenden Randbereiche der Kerbe hierfür nicht berücksichtig sind. Bei einer Ausgangswandstärke a von 11 mm entspräche der genannte Wert von 70-90% Kerbtiefe (abhängig von Gusstoleranzen und eingesetztem Bearbeitungsverfahren) etwa einer Restwandstärke von 1 bis 3 mm. Dies ist ausreichend, um im Kontaktfall das gewünschte Versagensbild (Herausbrechen einzelner Segmente aus dem Einlaufkonus) zu erhalten. Im Gegensatz zu durchgehenden Schlitzen bleibt eine negative Auswirkung auf die Strömung aus, da die strömungsführende Geometrie nicht verändert wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verdichter
    10
    Verdichtergehäuse
    11
    Lufteintritt ins Lufteintrittsgehäuse (Filterschalldämpfer oder Luftansaugstutzen)
    12
    Luftaustritt aus dem Verdichter
    13
    Verdichterrad
    15
    Einsatzwand
    151
    Eintrittskante
    2
    Lufteintrittsgehäuse
    21
    (Filter-) Schalldämpfer
    210
    Grundkörper des Filterschalldämpfers
    211
    Vorderwand des Filterschalldämpfers
    212
    Rückwand
    213
    Zentrale Luftaustrittsöffnung
    214
    Nuten zur Führung/ Befestigung von Dämpfungselementen
    22
    Luftansaugstutzen
    23
    Befestigungsflansch mit Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln
    24
    Einlaufkonus
    25
    Kerben
    3
    Abgasturbine
    30
    Turbinengehäuse
    31
    Gaseintritt in die Turbine
    32
    Gasaustritt aus der Turbine
    40
    Lagergehäuse
    A
    Achse des Rotors (Verdichterrad, Turbinenrad, Turboladerwelle)
    S
    Strömungskanal
    FA
    Austrittsebene des Strömungskanals des Einlaufkonus
    FE
    Eintrittsebene des Strömungskanals in der Einsatzwand
    a
    Wandstärke des Einlaufkonus
    b
    Restwandstärke am Grund der Kerbe
    c
    Spaltmass zwischen Austrittsebene des Einlaufkonus und der Eintrittsebene des Strömungskanals in der Einsatzwand

Claims (7)

  1. Lufteintrittsgehäuse (2) eines Verdichters eines Abgasturboladers, umfassend einen durch eine Gehäusewand des Lufteintrittsgehäuses gebildeten Einlaufkonus (24) zum Zuführen von Luft in einen Ansaugbereich des Verdichters, wobei der Einlaufkonus einen Strömungskanal umschliesst, welcher sich in Strömungsrichtung bis zu einer Austrittsebene des Einlaufkonus erstreckt dadurch gekennzeichnet, dass unter Belassung einer Restwandstärke (b) von radial aussen Kerben (25) in die den Einlaufkonus (24) bildende Gehäusewand eingelassen sind, welche Kerben sich entlang der axialen Ausdehnung des Einlaufkonus erstrecken.
  2. Lufteintrittsgehäuse nach Anspruch 1, wobei mehrere Kerben vorgesehen sind und die Kerben entlang dem Umfang verteilt angeordnet sind.
  3. Lufteintrittsgehäuse nach Anspruch 2, wobei die Kerben gleichmässig entlang dem Umfang verteilt angeordnet sind.
  4. Lufteintrittsgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kerben eine Tiefe von 70-90% der mittleren Wandstärke (a) der den Einlaufkonus (24) bildenden Gehäusewand aufweist, wobei als mittlere Wandstärke (a) die durchschnittliche Wandstärke entlang der Kerbe gilt.
  5. Lufteintrittsgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich beim Lufteintrittsgehäuse um einen Schalldämpfer (21) handelt.
  6. Lufteintrittsgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich beim Lufteintrittsgehäuse um einen Luftansaugstutzen (22) handelt.
  7. Verdichter eines Abgasturboladers, umfassend ein Lufteintrittsgehäuse nach einem der Ansprüche 5 oder 6.
EP14175495.2A 2013-07-05 2014-07-03 Lufteintritt eines Verdichters eines Abgasturboladers Withdrawn EP2821596A1 (de)

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DE (1) DE102013107134A1 (de)

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