EP3150805A1 - Schaufel eines turboladers mit verstellbarer turbinengeometrie sowie turbolader - Google Patents

Schaufel eines turboladers mit verstellbarer turbinengeometrie sowie turbolader Download PDF

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EP3150805A1
EP3150805A1 EP16196372.3A EP16196372A EP3150805A1 EP 3150805 A1 EP3150805 A1 EP 3150805A1 EP 16196372 A EP16196372 A EP 16196372A EP 3150805 A1 EP3150805 A1 EP 3150805A1
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EP
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blade
profile
leading edge
center line
upper side
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Mathias Dr. Weber
Dietmar Metz
Jochen Zuck
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BorgWarner Inc
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    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
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    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/165—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for radial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially parallel to the rotor centre line
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    • F05D2250/70—Shape
    • F05D2250/71—Shape curved
    • F05D2250/713—Shape curved inflexed

Definitions

  • the invention relates to a turbocharger, in particular a VTG turbocharger, according to the preamble of claim 1.
  • Such a turbocharger is from the US 6,709,232 B1 (corresponding EP 1 534 933 A1 ) known.
  • variable-turbocharger turbochargers The benefits and success of direct-injection diesel engines in terms of driveability and low fuel consumption have been substantially supported by the use of variable-turbocharger turbochargers.
  • the possible operating range of the turbine can be significantly increased with good efficiency compared to bypass-controlled turbines.
  • variable turbine geometry (VTG) turbocharger When using a variable turbine geometry (VTG) turbocharger, it is known that the efficiency of using straight blades (i.e., straight skeleton blades and symmetrical thickness distribution blades) reaches their limits at high levels of turbocharging. This applies in particular to the starting range of the engine (low engine speed at full load). However, the properties of the straight blades with regard to their controllability can be described as good.
  • VGT variable turbine geometry
  • the blade geometry according to the invention has the advantage that the displacement of the axis of rotation compared to the known from the prior art blades must be made only by a smaller amount. Thus, a smaller radial space compared to known solutions is required.
  • the wave-shaped profile center line of the blade according to the invention consists of two counter-rotating shaft bellies. If this profile center line shape is entered in an XY coordinate system with horizontal X-axis and vertical Y-axis, following the leading edge of the blade, negative Y-values will first result, which will change into positive Y-values after passing through the X-axis and at where the profile centerline has a turning point.
  • thermodynamic properties results in a change in the orientation of the blade leading edge, which reduces the impact losses due to a shallower flow of the blade leading edge.
  • a blade according to the invention is defined as a self-negotiable object.
  • Fig. 1 an inventive turbocharger 1 is shown in the form of a VTG exhaust gas turbocharger.
  • the turbocharger 1 has a turbine housing 2, which comprises an exhaust gas inlet opening 3 and an exhaust gas outlet opening 4.
  • a turbine wheel 5 is arranged in the turbine housing 2, which is mounted on a shaft 6.
  • a plurality of blades is arranged in the turbine housing 2 between the exhaust gas inlet opening 3 and the turbine wheel 5.
  • turbocharger 1 also has all other conventional components of a turbocharger such as a compressor wheel, which is mounted on the shaft 6 and arranged in a compressor housing, as well as the entire storage unit, which will not be described below, as they are for the explanation of Principles of the present invention are not required.
  • a turbocharger such as a compressor wheel, which is mounted on the shaft 6 and arranged in a compressor housing, as well as the entire storage unit, which will not be described below, as they are for the explanation of Principles of the present invention are not required.
  • a first embodiment of a blade 7 according to the invention is shown.
  • the blade 7 has a blade underside 8 which, when installed, is the blade side facing the turbine wheel 5.
  • the blade 7 has a blade upper side 9, which together with the blade underside 8 determines the thickness of the blade 7.
  • the blade bottom 8 and the blade top 9 run at the in Fig. 2 shown position of the blade 7 on the right side in a blade leading edge 10 and on the left side in a blade trailing edge 11 together.
  • this profile centerline 12 two oppositely curved portions 12A and 12B, the configuration of which give a wavy contour of the profile center line 12, wherein the regions 12A and 12B are each formed in the manner of shaft bellies.
  • Fig. 2 further clarifies that the profile center line 12 has a turning point WP and also illustrates Fig. 2 the position of the angle of attack ⁇ at the blade leading edge 10, which is also referred to as the nose of the profile of the blade 7.
  • the angle of incidence ⁇ is the acute angle of the tangent of the profile center line 12 at the inflection point and the tangent of the profile center line 12 B to the blade leading edge 10.
  • Fig. 3 the profile of the center line 12 is plotted in an XY coordinate system, wherein the X-axis represents the blade length of the blade 7.
  • Fig. 3 selected representation is a profile of the profile center line or skeleton line 12, formed as a vertical distance relative to the tendon, by linear
  • Connection of the blade front and the blade trailing edge is formed and represents the length of the blade.
  • the 4 and 5 represent two basically conceivable embodiments of the blade 7 according to Fig. 2
  • the top 9 in the region 13 subsequent to the blade trailing edge 11 is curved.
  • This area is in Fig. 5 is denoted by the reference numeral 13 'and is flattened, that is not curved, but flat.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen mit einem Turbinengehäuse (2), das eine Abgaseintrittsöffnung (3) und eine Abgasaustrittsöffnung (4) aufweist; mit einem Turbinenrad (5), das auf einer Welle (6) befestigt und im Turbinengehäuse (2) angeordnet ist; mit einer Mehrzahl von Schaufeln (7; 7'), die im Turbinengehäuse (2) zwischen der Abgaseintrittsöffnung (3) und im Turbinenrad (5) angeordnet sind, wobei jede Schaufel folgendes aufweist: eine Profilunterseite (8; 8') und eine Profiloberseite (9; 9'), die die Schaufeldicke bestimmen, eine Schaufelvorderkante (10; 10') an einem ersten Schnittpunkt der Schaufelunterseite (8; 8') und der Schaufeloberseite (9; 9'), eine Schaufelhinterkante (11; 11') an einem zweiten Schnittpunkt der Schaufelunterseite (8; 8') und der Schaufeloberseite (9; 9'), eine Profilmittellinie (12; 12'), die von der Schaufelunterseite (8; 8') und der Schaufeloberseite (9; 9') definiert ist und zwischen diesen von der Schaufelvorderkante (10; 11') zur Schaufelhinterkante (11; 11') verläuft, wobei der Verlauf der Profilmittellinie (12; 12') wellenförmig ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Turbolader, insbesondere einen VTG-Abgasturbolader, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Ein derartiger Turbolader ist aus der US 6,709,232 B1 (entsprechend EP 1 534 933 A1 ) bekannt.
  • Die Vorteile und der Erfolg direkt einspritzender Dieselmotoren bezüglich Fahrbarkeit und geringem Verbrauch sind durch den Einsatz von Turboladern mit leitschaufelgeregelter Turbine wesentlich unterstützt worden. Hiermit kann der mögliche Betriebsbereich der Turbine bei gutem Wirkungsgrad im Vergleich zu bypassgeregelten Turbinen wesentlich vergrößert werden.
  • Bei Einsatz eines Turboladers mit variabler Turbinengeometrie (VTG) ist es bekannt, dass die Effizienz bei Verwendung von geraden Schaufeln (d.h., Schaufeln mit gerader Skelett- bzw. Profilmittellinie und einer symmetrischen Dickenverteilung) bei hohen Aufladegraden an ihre Grenzen stößt. Dies gilt insbesondere für den Anfahrbereich des Motors (geringe Motordrehzahl bei Volllast). Die Eigenschaften der geraden Schaufeln bezüglich deren Regelbarkeit können jedoch als gut bezeichnet werden.
  • Um die genannten thermodynamischen Defizite der geraden Schaufeln auszugleichen, schlägt die zuvor genannte US 6,709,232 B1 den Einsatz gebogener bzw. profilierter Schaufeln vor. Im geschlossenen Zustand dieser Schaufeln, d.h., wenn die Schaufeln sehr eng beieinanderstehen, kommt es bei der aus der gattungsgemäßen Druckschrift bekannten Anordnung zu Fehlanströmungen, die zu Verstellmomenten führen, die entweder in die Richtung des Öffnens der Schaufeln oder des Schließens der Schaufeln wirken. Weiterhin beeinflusst die Geschwindigkeitsverteilung und die daraus resultierende Verteilung des statischen Druckes im Kanal, der von zwei benachbarten Schaufeln gebildet wird, die Momentenbildung auf die Schaufeln. Ferner kann dieser Effekt zu einer Vergrößerung der Hysterese beim Regelungsvorgang führen, was bis zum Verlust der Verstellfähigkeit führen kann, falls die auftretenden Kräfte die Kräfte der Verstelleinrichtung überschreiten.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Turbolader der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, der gute thermodynamische Eigenschaften seiner Schaufeln der verstellbaren Turbinengeometrie mit einer verbesserten Regelungseigenschaft ermöglicht.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
  • Durch den Einsatz eines Turboladers mit der erfindungsgemäßen Schaufelform kann neben einer Verbesserung der Thermodynamik durch Verringerung der Totaldruckverluste im Leitapparat das auftretende Schließmoment deutlich reduziert werden. Somit kann unter Beibehaltung der Drehachse der Schaufel das Regelungsverhalten verbessert werden.
  • Sollen Öffnungsmomente erzielt werden, muss eine Verschiebung der Drehachse zur Schaufelvorderkante hin erfolgen. Hierfür bietet die erfindungsgemäße Schaufelgeometrie den Vorteil, dass die Verschiebung der Drehachse im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Schaufeln nur um einen geringeren Betrag erfolgen muss. Somit ist ein geringerer radialer Bauraum im Vergleich zu bekannten Lösungen erforderlich.
  • Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
  • Die wellenförmige Profilmittellinie der erfindungsgemäßen Schaufel besteht aus zwei gegenläufigen Wellenbäuchen. Wird diese Profilmittellinienform in ein X-Y-Koordinatensystem mit horizontaler X-Achse und vertikaler Y-Achse eingetragen, ergeben sich im Anschluss an die Schaufelvorderkante zunächst negative Y-Werte, die nach dem Durchtritt durch die X-Achse in positive Y-Werte übergehen und bei denen die Profilmittellinie einen Wendepunkt aufweist.
  • Hinsichtlich der thermodynamischen Eigenschaften ergibt sich eine geänderte Ausrichtung der Schaufelvorderkante, was die Stoßverluste aufgrund einer flacheren Anströmung der Schaufelvorderkante verringert.
  • Ferner ergeben sich in den Kanälen zwischen den Schaufeln geringere Geschwindigkeiten, was geringere Strömungsverluste ergibt, wobei jedoch eine annähernd gleich bleibende Umlenkung in Umfangsrichtung aufrecht erhalten werden kann.
  • Ferner werden die auftretenden Momente in Richtung "Öffnen" geändert, was durch geringere Geschwindigkeiten im Kanal erreicht wird, wobei der statische Druck ansteigt und dadurch in Verbindung mit dem Drehpunkt ein Moment in Richtung "Öffnen" entsteht. Dies gilt für den vorderen Bereich der Schaufelunterseite und den hinteren Bereich der Schaufeloberseite Wird der hintere Bereich 13' der Schaufeloberseite geradlinig ausgeführt, ergibt sich eine Vergrößerung des wirksamen Kanalquerschnitts.
  • Dies ergibt wiederum geringere Verluste durch niedrige Geschwindigkeiten im Kanal bei gleich bleibender Umlenkung in Umfangsrichtung.
  • Auch bei dieser Ausführungsform ergibt sich eine Änderung der auftretenden Momente in Richtung "Öffnen" durch geringere Geschwindigkeiten im Kanal, was wiederum den statischen Druck ansteigen lässt, der in Verbindung mit dem Drehpunkt ein Moment in Richtung "Öffnen" entstehen lässt.
  • In Anspruch 5 ist eine erfindungsgemäße Schaufel als selbstständig handelbares Objekt definiert.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Turboladers;
    Fig. 2
    eine vereinfachte Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaufel der verstellbaren Turbinengeometrie des Turboladers gemäß Fig. 1;
    Fig. 3
    ein X-Y-Koordinatensystem, in dem der Verlauf der Profilmittellinie bzw. Skelettlinie der Schaufel gemäß Fig. 2 dargestellt ist;
    Fig. 4 und 5
    weitere Ausführungsvarianten der Schaufel gemäß Fig. 2;
  • In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Turbolader 1 in Form eines VTG-Abgasturboladers dargestellt.
  • Der Turbolader 1 weist ein Turbinengehäuse 2 auf, das eine Abgaseintrittsöffnung 3 und eine Abgasaustrittsöffnung 4 umfasst.
  • Ferner ist im Turbinengehäuse 2 ein Turbinenrad 5 angeordnet, das auf einer Welle 6 befestigt ist.
  • Eine Mehrzahl von Schaufeln, von denen in Fig. 1 nur die Schaufel 7 zu sehen ist, ist im Turbinengehäuse 2 zwischen Abgaseintrittsöffnung 3 und dem Turbinenrad 5 angeordnet.
  • Natürlich weist der erfindungsgemäße Turbolader 1 auch alle anderen üblichen Bauteile eines Turboladers wie ein Verdichterrad, das auf der Welle 6 befestigt und in einem Verdichtergehäuse angeordnet ist, wie auch die gesamte Lagereinheit auf, die jedoch nachfolgend nicht beschrieben werden, da sie für die Erläuterung der Prinzipien vorliegender Erfindung nicht erforderlich sind.
  • In Fig. 2 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaufel 7 dargestellt.
  • Die Schaufel 7 weist eine Schaufelunterseite 8 auf, die im eingebauten Zustand die dem Turbinenrad 5 zugewandte Schaufelseite ist.
  • Ferner weist die Schaufel 7 eine Schaufeloberseite 9 auf, die zusammen mit der Schaufelunterseite 8 die Dicke der Schaufel 7 bestimmt.
  • Die Schaufelunterseite 8 und die Schaufeloberseite 9 laufen bei der in Fig. 2 dargestellten Lage der Schaufel 7 auf der rechten Seite in einer Schaufelvorderkante 10 und auf der linken Seite in einer Schaufelhinterkante 11 zusammen.
  • Die Schaufelunter- und -Oberseite 8 bzw. 9 definieren eine zwischen ihnen liegende Profilmittellinie 12, die auch als Skelettlinie bezeichnet wird. Wie Fig. 2 verdeutlicht, weist bei der dargestellten Ausführungsform diese Profilmittellinie 12 zwei gegenläufig gekrümmte Bereiche 12A und 12B auf, deren Ausgestaltung eine wellenförmige Kontur der Profilmittellinie 12 ergeben, wobei die Bereiche 12A und 12B jeweils nach Art von Wellenbäuchen ausgebildet sind. Fig. 2 verdeutlicht ferner, dass die Profilmittellinie 12 einen Wendepunkt WP aufweist und ferner verdeutlicht Fig. 2 die Lage des Anströmwinkels γ an der Schaufelvorderkante 10, die auch als Nase des Profils der Schaufel 7 bezeichnet wird. Der Anströmwinkel γ ist der spitze Winkel der Tangente der Profilmittellinie 12 im Wendepunkt und der Tangente der Profilmittellinie 12B an der Schaufelvorderkante 10.
  • In Fig. 3 ist der Verlauf der Profilmittellinie 12 in einem X-Y-Koordinatensystem aufgetragen, wobei die X-Achse die Schaufellänge der Schaufel 7 darstellt.
  • Der Graph der Profilmittellinie 12 zeigt den an der Schaufelvorderkante 10 beginnenden Bereich 12B, der zwischen der Schaufelvorderkante 10 (X=0, Y=0) und dem Nulldurchgang (X≈0,27; Y=0) negative Y-Werte aufweist. Der Nulldurchgang liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen X=0,10 und X=0,40.
  • Der zweite Bereich 12A weist ab dem genannten Nulldurchgang stets positive Werte bis zur Schaufelhinterkante 11 (X=1, Y=0) auf. Der Wendepunkt WP liegt bei einem Wert von etwa X=0,4; Y=0,02).
  • Bei der in Fig. 3 gewählten Darstellung handelt es sich um einen Verlauf der Profilmittellinie bzw. Skelettlinie 12, gebildet als senkrechter Abstand relativ zur Sehne, die durch lineare
  • Verbindung der Schaufelvorder- und der Schaufelhinterkante gebildet wird und die Länge der Schaufel repräsentiert.
  • Die Fig. 4 und 5 stellen zwei grundsätzlich denkbare Ausführungsvarianten der Schaufel 7 gemäß Fig. 2 dar. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist die Oberseite 9 im Bereich 13 anschließend an die Schaufelhinterkante 11 gekrümmt ausgebildet. Dieser Bereich ist in Fig. 5 mit dem Bezugszeichen 13' gekennzeichnet und ist abgeplattet, also nicht gekrümmt, sondern flach ausgebildet.
  • Zur Offenbarung der Merkmale vorliegender Erfindung wird zusätzlich zur schriftlichen Beschreibung explizit auf die zeichnerische Darstellung verwiesen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Turbolader
    2
    Turbinengehäuse
    3
    Abgaseintrittsöffnung
    4
    Abgasaustrittsöffnung
    5
    Turbinenrad
    6
    Welle
    7, 7'
    Schaufeln
    8, 8'
    Schaufelunterseite (untere Leitflächen)
    9, 9'
    Schaufeloberseite (obere Leitflächen)
    10, 10'
    Schaufelvorderkante
    11, 11'
    Schaufelhinterkante
    12, 12'
    Profilmittellinie (Skelettlinie)
    12A, 12B
    Bauchige Bereiche der Profilmittellinie 12
    13, 13'
    Hintere Bereiche der Profiloberseite 9 bzw. 9'
    WP
    Wendepunkt
    γ
    Anströmwinkel
    Ausführungsformen
  • Obwohl die vorliegende Erfindung oben beschrieben wurde und in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, sollte verstanden werden, dass die Erfindung alternativ auch entsprechend der folgenden Ausführungsformen definiert werden kann:
    1. 1. Turbolader (1) mit einem Turbinengehäuse (2), das eine Abgaseintrittsöffnung (3) und eine Abgasaustrittsöffnung (4) aufweist;
      mit einem Turbinenrad (5), das auf einer Welle (6) befestigt und im Turbinengehäuse (2) angeordnet ist;
      mit einer Mehrzahl von Schaufeln (7; 7'), die im Turbinengehäuse (2) zwischen der Abgaseintrittsöffnung (3) und im Turbinenrad (5) angeordnet sind, wobei jede Schaufel folgendes aufweist:
      • eine Schaufelunterseite (8; 8') und eine Schaufeloberseite (9; 9'), die die Schaufeldicke bestimmen,
      • eine Schaufelvorderkante (10; 10') an einem ersten Schnittpunkt der Schaufelunterseite (8; 8') und der Schaufeloberseite (9; 9'),
      • eine Schaufelhinterkante (11; 11') an einem zweiten Schnittpunkt der Schaufelunterseite (8; 8') und der Schaufeloberseite (9; 9'),
      • eine Profilmittellinie (12; 12'), die von der Schaufelunterseite (8; 8') und der Schaufeloberseite (9; 9') definiert ist und zwischen diesen von der Schaufelvorderkante (10; 10') zur Schaufelhinterkante (11; 11') verläuft,
      dadurch gekennzeichnet,
      • dass der Verlauf der Profilmittellinie (12; 12') wellenförmig mit zwei gegenläufigen Wellenbäuchen (12A, 12B) ist.
    2. 2. Turbolader nach Ausführungsform 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufel (7) einen hinteren Bereich (13) der Schaufeloberseite (9) aufweist, der gekrümmt ist.
    3. 3. Turbolader nach Ausführungsform 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufel (7') einen hinteren Bereich (13') der Schaufeloberseite (9') aufweist, der flach ausgebildet ist.
    4. 4. Turbolader nach Ausführungsform 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anströmwinkel γ vorzugsweise in einem Bereich von 10° bis 30 ° liegt.
    5. 5. Schaufel (7; 7') eines Turboladers (1), der ein Turbinengehäuse (2) mit einer Abgaseintrittsöffnung (3) und einer Abgasaustrittsöffnung (4) aufweist, in dem ein auf einer Welle (6) befestigtes Turbinenrad (5) angeordnet ist, wobei die Schaufel (7) folgendes umfasst:
      • eine Schaufelunterseite (8; 8') und eine Schaufeloberseite (9; 9'), die die Schaufeldicke bestimmen,
      • eine Schaufelvorderkante (10; 10') an einem ersten Schnittpunkt der Schaufelunterseite (8; 8') und der Schaufeloberseite (9; 9'),
      • eine Schaufelhinterkante (11; 11') an einem zweiten Schnittpunkt der Schaufelunterseite (8; 8') und der Schaufeloberseite (9; 9'), und
      • eine Profilmittellinie (12; 12'), die von der Schaufelunterseite (8; 8') und der Schaufeloberseite (9; 9') definiert ist und zwischen diesen von der Schaufelvorderkante (10; 10') zur Schaufelhinterkante (11; 11') verläuft, gekennzeichnet durch wenigstens eines der kennzeichnenden Merkmale der Ausführungsformen 1 bis 3.

Claims (9)

  1. Schaufel (7; 7') eines Turboladers (1) mit verstellbarer Turbinengeometrie, der ein Turbinengehäuse (2) mit einer Abgaseintrittsöffnung (3) und einer Abgasaustrittsöffnung (4) aufweist, in dem ein auf einer Welle (6) befestigtes Turbinenrad (5) angeordnet ist, wobei die Schaufel (7) folgendes umfasst:
    • eine Schaufelunterseite (8; 8') und eine Schaufeloberseite (9; 9'), die die Schaufeldicke bestimmen,
    • eine Schaufelvorderkante (10; 10') an einem ersten Schnittpunkt der Schaufelunterseite (8; 8') und der Schaufeloberseite (9; 9'),
    • eine Schaufelhinterkante (11; 11') an einem zweiten Schnittpunkt der Schaufelunterseite (8; 8') und der Schaufeloberseite (9; 9'), und
    • eine Profilmittellinie (12), die von der Schaufelunterseite (8; 8') und der Schaufeloberseite (9; 9') definiert ist und zwischen diesen von der Schaufelvorderkante (10; 10') zur Schaufelhinterkante (11; 11') verläuft, dadurch gekennzeichnet,
    • dass der Verlauf der Profilmittellinie (12) wellenförmig mit zwei gegenläufigen Wellenbäuchen (12A, 12B) ist, und
    • dass ein Anströmwinkel γ vorzugsweise in einem Bereich von 10° bis 30 ° liegt, wobei der Anströmwinkel γ der spitze Winkel einer Tangente der Profilmittellinie (12) im Wendepunkt (WP) und einer Tangente der Profilmittellinie (12) an der Schaufelvorderkante (10; 10') ist.
  2. Schaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufel (7) einen hinteren Bereich (13) der Schaufeloberseite (9) aufweist, der gekrümmt ist.
  3. Schaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufel (7') einen hinteren Bereich (13') der Schaufeloberseite (9') aufweist, der flach ausgebildet ist.
  4. Schaufel nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeloberseite (9; 9') sowohl konkave als auch konvexe Abschnitte aufweist.
  5. Schaufel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeloberseite (9; 9') in einem vorderen Bereich einen konkaven Abschnitt aufweist, der in Richtung der Schaufelhinterkante (11; 11') in einen konvexen Abschnitt übergeht.
  6. Schaufel nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Profilmittellinie (12) in einem X-Y-Koordinatensystem aufgetragen wird, dessen X-Achse die Schaufellänge der Schaufel (7; 7') darstellt und die Schaufelvorderkante (10; 10') und die Schaufelhinterkante (11; 11') bei Y=0 liegen, einer der Wellenbäuche der Profilmittellinie (12), ein an der Schaufelvorderkante (10, 10') beginnender Bereich (12B) ist, der zwischen der Schaufelvorderkante (10) und einem Nulldurchgang der Profilmittellinie (12) durch die X-Achse negative Y-Werte aufweist, und dass der zweite der Wellenbäuche der Profilmittellinie (12) ein Bereich (12A) ist, der ab dem Nulldurchgang der Profilmittellinie (12) durch die X-Achse bis zur Schaufelhinterkante (11) stets positive Y-Werte aufweist.
  7. Schaufel gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nulldurchgang in einem Bereich zwischen x=0,10 und x=0,40 liegt, wobei die Schaufelvorderkante (10; 10') bei x=0 liegt und die Schaufelhinterkante (11; 11') bei x= 1 liegt.
  8. Schaufel gemäß Anspruch 6, wobei der Wendepunkt (WP) bei ungefähr x=0,4 liegt.
  9. Turbolader (1) mit einem Turbinengehäuse (2), das eine Abgaseintrittsöffnung (3) und eine Abgasaustrittsöffnung (4) aufweist;
    mit einem Turbinenrad (5), das auf einer Welle (6) befestigt und im Turbinengehäuse (2) angeordnet ist;
    mit einer Mehrzahl von Schaufeln (7; 7'), die im Turbinengehäuse (2) zwischen der Abgaseintrittsöffnung (3) und dem Turbinenrad (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (7; 7') gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8 ausgestaltet sind.
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1790830B1 (de) * 2005-11-25 2019-03-27 BorgWarner, Inc. Schaufel eines Turboladers, sowie Turbolader
DE102008004014A1 (de) * 2008-01-11 2009-07-23 Continental Automotive Gmbh Leitschaufel für eine variable Turbinengeometrie
DE102009006209B4 (de) 2009-01-27 2022-12-01 BMTS Technology GmbH & Co. KG Ladeeinrichtung mit variabler Turbinengeometrie
DE102009031229A1 (de) * 2009-07-01 2011-01-20 Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg Leitschaufel
DE102009041027B4 (de) * 2009-09-14 2012-02-09 Continental Automotive Gmbh Leitschaufel für einen Turbolader, Leitschaufelanordnung, Turbolader, Kraftfahrzeug und Verfahren
US8172508B2 (en) 2010-06-20 2012-05-08 Honeywell International Inc. Multiple airfoil vanes
US8834104B2 (en) 2010-06-25 2014-09-16 Honeywell International Inc. Vanes for directing exhaust to a turbine wheel
JP5964081B2 (ja) 2012-02-29 2016-08-03 三菱重工業株式会社 可変容量ターボチャージャ
DE102013225642B4 (de) * 2013-12-11 2020-09-17 Vitesco Technologies GmbH Abgasturbolader mit einem verstellbaren Leitgitter
DE102014221362A1 (de) 2014-10-21 2016-04-21 Siemens Aktiengesellschaft Profilierung von Leitschaufeln von Leitapparaten bei Turbomaschinen, insbesondere Verdichtern
US9752536B2 (en) 2015-03-09 2017-09-05 Caterpillar Inc. Turbocharger and method
US9777747B2 (en) 2015-03-09 2017-10-03 Caterpillar Inc. Turbocharger with dual-use mounting holes
US9810238B2 (en) 2015-03-09 2017-11-07 Caterpillar Inc. Turbocharger with turbine shroud
US9879594B2 (en) 2015-03-09 2018-01-30 Caterpillar Inc. Turbocharger turbine nozzle and containment structure
US9890788B2 (en) 2015-03-09 2018-02-13 Caterpillar Inc. Turbocharger and method
US9650913B2 (en) 2015-03-09 2017-05-16 Caterpillar Inc. Turbocharger turbine containment structure
US9739238B2 (en) 2015-03-09 2017-08-22 Caterpillar Inc. Turbocharger and method
US9915172B2 (en) 2015-03-09 2018-03-13 Caterpillar Inc. Turbocharger with bearing piloted compressor wheel
US9822700B2 (en) 2015-03-09 2017-11-21 Caterpillar Inc. Turbocharger with oil containment arrangement
US9732633B2 (en) 2015-03-09 2017-08-15 Caterpillar Inc. Turbocharger turbine assembly
US10066639B2 (en) 2015-03-09 2018-09-04 Caterpillar Inc. Compressor assembly having a vaneless space
US9903225B2 (en) 2015-03-09 2018-02-27 Caterpillar Inc. Turbocharger with low carbon steel shaft
US9683520B2 (en) 2015-03-09 2017-06-20 Caterpillar Inc. Turbocharger and method
US10006341B2 (en) 2015-03-09 2018-06-26 Caterpillar Inc. Compressor assembly having a diffuser ring with tabs
US9638138B2 (en) 2015-03-09 2017-05-02 Caterpillar Inc. Turbocharger and method
DE102015205208A1 (de) * 2015-03-23 2016-09-29 Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg Ladeeinrichtung mit variabler Turbinengeometrie
US20170152860A1 (en) * 2015-11-30 2017-06-01 Borgwarner Inc. Compressor inlet guide vanes
WO2020100222A1 (ja) * 2018-11-13 2020-05-22 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 ノズルベーン
CN115380169B (zh) * 2020-04-23 2026-02-17 三菱重工船用机械株式会社 叶轮及离心压缩机
DE102022203619A1 (de) 2022-04-11 2023-10-12 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verdichterschaufel zur Umlenkung eines strömenden Mediums in einem Verdichter, insbesondere Radialverdichter, Rotor und System
DE102023121472B4 (de) * 2023-08-10 2025-12-18 Borgwarner Inc. Leitschaufel für eine leiteinrichtung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5299909A (en) * 1993-03-25 1994-04-05 Praxair Technology, Inc. Radial turbine nozzle vane
US6709232B1 (en) 2002-09-05 2004-03-23 Honeywell International Inc. Cambered vane for use in turbochargers
WO2005064121A1 (en) * 2003-12-31 2005-07-14 Honeywell International, Inc. Cambered vane for use in turbochargers
US20050220616A1 (en) * 2003-12-12 2005-10-06 Costas Vogiatzis Vane and throat shaping
WO2007011355A1 (en) * 2005-07-19 2007-01-25 Honeywell International Inc. Variable nozzle turbocharger

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL115026B (de) * 1943-12-11 1949-04-15
US2484554A (en) * 1945-12-20 1949-10-11 Gen Electric Centrifugal impeller
CH305524A (de) * 1952-10-23 1955-02-28 Tech Studien Ag Vorrichtung zur Drehrichtungsänderung eines Turbinenlaufrades.
GB1495708A (en) * 1974-01-11 1977-12-21 Kamelmacher E Blade for a centrifugal pump impeller
US4243357A (en) * 1979-08-06 1981-01-06 Cummins Engine Company, Inc. Turbomachine
US5088894A (en) * 1990-05-02 1992-02-18 Westinghouse Electric Corp. Turbomachine blade fastening
EP0567874B1 (de) * 1992-04-27 1995-09-06 Gebrüder Becker GmbH & Co. Strömungsmaschine zur Gasverdichtung
EP1394364B1 (de) * 2002-08-26 2006-03-08 BorgWarner Inc. Turbolader und Schaufellagerring hierfür
US7147433B2 (en) * 2003-11-19 2006-12-12 Honeywell International, Inc. Profiled blades for turbocharger turbines, compressors, and the like
EP1797283B2 (de) * 2004-11-16 2017-11-29 Honeywell International Inc. Turbolader mit leitschaufeln variabler geometrie
EP1790830B1 (de) * 2005-11-25 2019-03-27 BorgWarner, Inc. Schaufel eines Turboladers, sowie Turbolader
JP4691002B2 (ja) * 2006-11-20 2011-06-01 三菱重工業株式会社 斜流タービンまたはラジアルタービン
US8517664B2 (en) * 2010-01-19 2013-08-27 Ford Global Technologies, Llc Turbocharger

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5299909A (en) * 1993-03-25 1994-04-05 Praxair Technology, Inc. Radial turbine nozzle vane
US6709232B1 (en) 2002-09-05 2004-03-23 Honeywell International Inc. Cambered vane for use in turbochargers
EP1534933A1 (de) 2002-09-05 2005-06-01 Honeywell International, Inc. Verbesserte und gekrümmte leitschaufeln zur verwendung in einem turbolader
US20050220616A1 (en) * 2003-12-12 2005-10-06 Costas Vogiatzis Vane and throat shaping
WO2005064121A1 (en) * 2003-12-31 2005-07-14 Honeywell International, Inc. Cambered vane for use in turbochargers
WO2007011355A1 (en) * 2005-07-19 2007-01-25 Honeywell International Inc. Variable nozzle turbocharger

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