JP2019011758A - Turbine inflow housing of axial flow turbine of turbocharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ターボチャージャーの軸流タービンのタービン流入ハウジングに関する。 The present invention relates to a turbine inflow housing of an axial turbine of a turbocharger.
ターボチャージャーは、第1の媒体を膨張させるためのタービンと、第2の媒体を圧縮するためのコンプレッサーとを含む。ターボチャージャーのタービンは、タービンハウジングとタービンローターとを含む。ターボチャージャーのコンプレッサーは、コンプレッサーハウジングおよびターボチャージャローターを含む。タービンローターおよびコンプレッサーローターは、ターボチャージャーの軸受ハウジングに回転可能に取り付けられたシャフトを介して互いに接続されている。ターボチャージャーのベアリングハウジングは、タービンハウジングとコンプレッサーハウジングの両方に接続されている。ターボチャージャーのタービンは、軸流タービンとして、またはラジアルタービンとして具現化することができる。同様に、ターボチャージャーのコンプレッサーは、軸流コンプレッサーまたはラジアルコンプレッサーとして具現化することができる。ここに存在する本発明は、軸流タービンとして具現化されたターボチャージャーのタービンのタービンハウジングのタービン流入ハウジングに関する。 The turbocharger includes a turbine for expanding the first medium and a compressor for compressing the second medium. The turbocharger turbine includes a turbine housing and a turbine rotor. The turbocharger compressor includes a compressor housing and a turbocharger rotor. The turbine rotor and the compressor rotor are connected to each other via a shaft that is rotatably attached to the bearing housing of the turbocharger. The turbocharger bearing housing is connected to both the turbine housing and the compressor housing. The turbocharger turbine may be embodied as an axial turbine or as a radial turbine. Similarly, the turbocharger compressor can be embodied as an axial compressor or a radial compressor. The present invention herein relates to a turbine inflow housing of a turbine housing of a turbocharger turbine embodied as an axial flow turbine.
ターボチャージャーの軸流タービンの基本的な構造は特許文献1から公知である。したがって、この先行技術は、タービンハウジングのタービン流入ハウジングと共に、タービンのタービンローターを抽出物として示している。特許文献1には、タービン流入ハウジングの流れ出口側端部が示されており、ここで、タービン流入ハウジング、すなわち、その半径方向内壁および半径方向外壁は断面が環状である流れダクトを画定する。膨張させられる媒体は、この環状流れダクトを介して、軸流タービンのタービンローターに供給することができる。 The basic structure of a turbocharger axial flow turbine is known from US Pat. This prior art thus shows the turbine rotor of the turbine as an extract along with the turbine inflow housing of the turbine housing. U.S. Patent No. 6,057,037 shows a flow outlet end of a turbine inflow housing, where the turbine inflow housing, i.e., its radially inner wall and its radially outer wall, define a flow duct having an annular cross section. The medium to be expanded can be supplied to the turbine rotor of the axial turbine via this annular flow duct.
特許文献1によれば、タービンローターとタービン流入ハウジングの流れ出口側端部との間にはノズルリングが配置されている。このノズルリングはまた、案内装置または案内バッフルとしても説明される。 According to Patent Document 1, a nozzle ring is arranged between a turbine rotor and a flow outlet side end of a turbine inflow housing. This nozzle ring is also described as a guide device or guide baffle.
慣例から、タービン流入ハウジングの半径方向内壁とその半径方向外壁とは、タービン流入ハウジングの流れ出口側端部において環状流れダクトを通って延びるリブを介して互いに接続されることが知られている。タービンローターに供給される媒体は、これらのリブの周りを循環する。 By convention, it is known that the radially inner wall and its radially outer wall of the turbine inlet housing are connected to each other via ribs that extend through an annular flow duct at the flow outlet end of the turbine inlet housing. The medium supplied to the turbine rotor circulates around these ribs.
実際に知られているタービン流入ハウジングは、熱サイクルの結果として亀裂形成にさらされる。このため、タービン流入ハウジングの寿命は制限される。亀裂形成に加えて、実際に知られているタービン流入ハウジングには、熱サイクルの結果として同様に、タービン流入ハウジングと、アセンブリ、特にタービン流入ハウジングに取り付けられた案内装置またはノズルリングとの間の相対運動が増大し得るという問題があり、これによって、作動中に出現したタービン流入ハウジングと案内装置との間のギャップが変化する。熱サイクルの結果として生じる亀裂形成が低減されるタービン流入ハウジングが必要とされている。さらに、熱サイクルの結果として生じる、タービン流入ハウジングと、タービン流入ハウジングに取り付けられたアセンブリとの間の相対運動を最小化する必要がある。 Actually known turbine inflow housings are subject to crack formation as a result of thermal cycling. This limits the life of the turbine inflow housing. In addition to crack formation, the actually known turbine inflow housings also include, as a result of thermal cycling, between the turbine inflow housing and the assembly, in particular the guide device or nozzle ring attached to the turbine inflow housing. The problem is that the relative motion can increase, which changes the gap between the turbine inlet housing and the guide device that emerges during operation. There is a need for a turbine inflow housing that reduces crack formation as a result of thermal cycling. Furthermore, there is a need to minimize the relative motion between the turbine inflow housing and the assembly attached to the turbine inflow housing that occurs as a result of thermal cycling.
上記に鑑みて、本発明は新しいタイプのタービン流入ハウジングを創出することを目的とする。 In view of the above, the present invention aims to create a new type of turbine inflow housing.
本発明の第1の態様によれば、この目的は請求項1に記載のタービン流入ハウジングによって解決される。 According to a first aspect of the invention, this object is solved by a turbine inflow housing according to claim 1.
第1の態様によれば、リブは、それぞれのリブの流入側と流出側との間および外壁と内壁との間に延びる、その流れ案内面間に、最小で、タービン流入ハウジングの外壁の厚みの1.5倍に相当する平均距離を有する。リブの流れ案内面間のこの平均距離は、リブの厚みを決定する。このようなリブによって、熱サイクルの結果としてのタービン流入ハウジングの亀裂形成を低減することができる。さらに、タービン流入ハウジングとタービン流入ハウジングに取り付けられたアセンブリとの間の相対運動のリスクを最小化することができる。 According to the first aspect, the ribs extend between the inflow side and the outflow side of each rib and between the outer wall and the inner wall, between its flow guide surfaces, and at a minimum the thickness of the outer wall of the turbine inflow housing. An average distance corresponding to 1.5 times. This average distance between the flow guide surfaces of the ribs determines the rib thickness. Such ribs can reduce crack formation in the turbine inlet housing as a result of thermal cycling. Furthermore, the risk of relative movement between the turbine inflow housing and the assembly attached to the turbine inflow housing can be minimized.
本発明の第2の態様によれば、上記目的は請求項6に記載のタービン流入ハウジングによって解決される。 According to a second aspect of the invention, the object is solved by a turbine inflow housing according to claim 6.
第2の態様によれば、リブは、軸方向断面で見たとき、半径方向に対して軸方向に傾斜させられる。リブのこの傾斜によって、亀裂形成のリスクと、タービン流入ハウジングとそれに取り付けられたアセンブリとの間の相対的な移動とを同様に最小限に抑えることができる。 According to the second aspect, the rib is inclined in the axial direction with respect to the radial direction when viewed in the axial section. This inclination of the ribs can also minimize the risk of crack formation and the relative movement between the turbine inflow housing and the assembly attached thereto.
本発明の第3の態様によれば、上記目的は請求項9に記載のタービン流入ハウジングによって解決される。 According to a third aspect of the invention, the object is solved by a turbine inflow housing according to claim 9.
第3の態様によれば、リブは、軸方向の視方向から見たとき、半径方向に対して接線方向に傾斜させられる。リブのこの傾斜は、熱サイクルの結果としての亀裂形成の最小化、そしてタービン流入ハウジングとそれに取り付けられたアセンブリとの間の相対運動の最小化に役立つ。 According to the third aspect, the rib is inclined in the tangential direction with respect to the radial direction when viewed from the axial viewing direction. This inclination of the ribs helps to minimize crack formation as a result of thermal cycling and to minimize relative movement between the turbine inlet housing and the assembly attached to it.
本発明の第4の態様によれば、上記目的は請求項12に記載のタービン流入ハウジングによって解決される。 According to a fourth aspect of the invention, the object is solved by a turbine inflow housing according to claim 12.
第4の態様によれば、リブは、外壁の領域においてかつ内壁の領域において、それぞれのリブを不均一に丸くする移行半径を伴って、外壁および内壁にとけ込む。これにより、熱サイクルの結果としての亀裂形成リスクおよび相対運動リスクを最小化することができる。 According to a fourth aspect, the ribs merge into the outer wall and the inner wall in the region of the outer wall and in the region of the inner wall, with a transition radius that causes each rib to be non-uniformly rounded. This can minimize the risk of crack formation and relative motion as a result of thermal cycling.
本発明の第5の態様によれば、上記目的は請求項15に記載のタービン流入ハウジングによって解決される。 According to a fifth aspect of the present invention, the object is solved by a turbine inflow housing according to claim 15.
第5の態様によれば、案内バッフルのための接続セクションは、リブから離れる方向を向く内壁の側において、リブが内壁にとけ込む領域に隣接して形成される。案内バッフルまたは案内装置またはノズルリング用の接続セクションは、熱サイクルの結果としてのタービン流入ハウジングと案内バッフルとの間の相対運動を最小化するために特に有利である。しかしながら、それはまた、熱サイクルの結果としての亀裂形成のリスクを最小にするためにも有利である。 According to the fifth aspect, the connection section for the guide baffle is formed on the side of the inner wall facing away from the rib, adjacent to the area where the rib penetrates into the inner wall. Connection sections for guide baffles or guide devices or nozzle rings are particularly advantageous for minimizing relative movement between the turbine inlet housing and the guide baffle as a result of thermal cycling. However, it is also advantageous to minimize the risk of crack formation as a result of thermal cycling.
本発明の上記五つの態様は、単独で、または好ましくは互いに組み合わせて採用することができる。したがって、上記五つの態様のうちの二つ、上記五つの態様のうちの三つ、上記五つの態様のうちの四つまたは五つの態様全てを互いに組み合わせて利用することができる。第1の態様、第2の態様、第3の態様および第4の態様、すなわちリブの規定された厚みがリブの傾斜および不均一に丸みのある移行半径と組み合わされたタービン流入ハウジングの形態が特に好ましい。 The above five aspects of the present invention can be employed alone or preferably in combination with each other. Accordingly, two of the five aspects, three of the five aspects, four or all five aspects of the five aspects can be used in combination with each other. A first aspect, a second aspect, a third aspect and a fourth aspect, namely a turbine inflow housing configuration in which the defined thickness of the rib is combined with a rib slope and a non-uniformly rounded transition radius. Particularly preferred.
本発明の好ましいさらなる展開は従属請求項および以下の説明から得られる。本発明の例示的な実施形態について、それに限定されることなく図面を用いてより詳細に説明する。 Preferred further developments of the invention result from the dependent claims and the following description. Exemplary embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings without being limited thereto.
図1は、ターボチャージャーの軸流タービンのタービン流入ハウジング10を示している。このようなタービン流入ハウジング10は流れ入口側端部11と流れ出口側端部12とを備えている。流れ入口側端部11において、軸流タービンの領域において膨張させられる媒体がタービン流入ハウジング10に流入する。流れ出口側端部12において、この媒体は、タービン流入ハウジング10を軸方向に出ていき、続いて、軸方向タービンのタービンローターに軸方向に供給される。したがって、流れ出口側端部12の領域における媒体の出口方向は軸流タービンの軸方向に延びている。このため、図1に示されるタービン流入ハウジング10を通る図1の断面もまた軸方向断面として説明される。 FIG. 1 shows a turbine inflow housing 10 of an axial turbine of a turbocharger. Such a turbine inflow housing 10 includes a flow inlet side end 11 and a flow outlet side end 12. At the flow inlet end 11, the medium that is expanded in the region of the axial turbine flows into the turbine inflow housing 10. At the outlet end 12, this medium exits the turbine inflow housing 10 axially and is subsequently fed axially to the turbine rotor of the axial turbine. Therefore, the outlet direction of the medium in the region of the flow outlet side end 12 extends in the axial direction of the axial turbine. For this reason, the cross section of FIG. 1 through the turbine inflow housing 10 shown in FIG. 1 is also described as an axial cross section.
タービン流入ハウジング10は外壁13および内壁14を含む。外壁13は、タービン流入ハウジング10の流れ入口側端部11に、断面が円形であるタービン流入ハウジング10の流れダクト15を画定する。流出口側端部12において、外壁13は、内壁14と共に、断面に関して環状のタービン流入ハウジング10の流れダクト16を画定する。 The turbine inflow housing 10 includes an outer wall 13 and an inner wall 14. The outer wall 13 defines a flow duct 15 of the turbine inflow housing 10 having a circular cross section at the flow inlet side end 11 of the turbine inflow housing 10. At the outlet end 12, the outer wall 13, together with the inner wall 14, defines a flow duct 16 of the turbine inlet housing 10 that is annular in cross section.
図3に示す例示的な実施形態では、タービン流入ハウジング10は、エルボー設計で具体化されている。流れ入口側11の領域における流れの入口方向は、流れ出口側端部12の領域における流れの出口方向に対して90°だけオフセットされている。したがって、図1に示す例示的な実施形態では、タービンローターに供給される媒体の流れは90°偏向される。 In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the turbine inflow housing 10 is embodied in an elbow design. The flow inlet direction in the region of the flow inlet side 11 is offset by 90 ° with respect to the flow outlet direction in the region of the flow outlet end 12. Thus, in the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the flow of media supplied to the turbine rotor is deflected by 90 °.
しかしながら、本発明は、エルボー設計のタービン流入ハウジングには限定されない。エルボー設計で具現化されていないタービン流入ハウジングの場合、流れ入口側端部11の領域における流れ入口方向およびタービン流入ハウジングの流れ出口側端部12の領域における流れ出口方向の両方は軸方向に延びる。 However, the present invention is not limited to elbow designed turbine inlet housings. In the case of a turbine inlet housing not embodied in an elbow design, both the flow inlet direction in the region of the flow inlet end 11 and the flow outlet direction in the region of the turbine outlet housing end 12 extend axially. .
いずれの場合においても、断面が円形の流れダクト15は流れ入口側端部11の領域において外壁13によって画定され、そして流れ出口側端部12の領域における環状流れダクト16は外壁13および内壁14によって画定される。 In any case, the flow duct 15 having a circular cross section is defined by the outer wall 13 in the region of the flow inlet end 11 and the annular flow duct 16 in the region of the flow outlet end 12 is defined by the outer wall 13 and the inner wall 14. Defined.
内壁14はベルとしても説明される。 Inner wall 14 is also described as a bell.
流れ出口側端部12の領域、すなわち外壁13および内壁14がタービン流入ハウジング10の環状流ダクト16を画定するところでは、リブ17が延びており、リブ17は外壁13および内壁14を互いに接続すると共に環状流れダクト16を通って延びている。したがって、タービン流入ハウジング10を通って流れる媒体はリブ17の周りを循環する。 In the region of the outlet end 12, i.e. where the outer wall 13 and the inner wall 14 define an annular flow duct 16 of the turbine inflow housing 10, ribs 17 extend, and the ribs 17 connect the outer wall 13 and the inner wall 14 to each other. And extends through the annular flow duct 16. Accordingly, the medium flowing through the turbine inflow housing 10 circulates around the ribs 17.
図2は、図1の視方向IIに関してタービン流入ハウジング10を示している。図1の視方向IIは軸方向に延びている。したがって、図2では、視方向は、タービン流入ハウジング10の流れ出口側端部12の領域において環状流れダクト16内に向けられている。 FIG. 2 shows the turbine inflow housing 10 with respect to the viewing direction II of FIG. The viewing direction II in FIG. 1 extends in the axial direction. Accordingly, in FIG. 2, the viewing direction is directed into the annular flow duct 16 in the region of the flow outlet end 12 of the turbine inlet housing 10.
本発明の第1の態様によれば、それぞれのリブ17の流入側21と流出側20との間および壁13,14間に延在する、その流れ案内面18,19間のリブ17は、平均距離を、したがって外壁13の厚みsの最小で1.5倍に相当する平均厚みを有する。好ましくは、リブ17の流れ案内面18,19間の平均距離は、したがってその厚みは、タービン流入ハウジング10の外壁13の厚みsの1.5倍ないし3.0倍に相当する。本発明の第1の態様の形態が特に好ましく、ここでは、リブ17の流れ案内面18,19間の平均距離、したがってその平均厚みは、タービン流入ハウジング10の壁13の厚みsの最小で1.6倍に相当する。最も好ましくは、リブ17の流れ案内面18,19間の平均距離、したがってその平均厚みは、タービン流入ハウジング10の外壁13の厚みsの1.6倍ないし2.6倍に相当する。 According to the first aspect of the invention, the ribs 17 between the flow guide surfaces 18, 19 extending between the inflow side 21 and the outflow side 20 of each rib 17 and between the walls 13, 14 are: The average distance has an average thickness corresponding to 1.5 times the minimum of the outer wall 13 thickness s. Preferably, the average distance between the flow guide surfaces 18, 19 of the rib 17, and therefore its thickness, corresponds to 1.5 to 3.0 times the thickness s of the outer wall 13 of the turbine inlet housing 10. The form of the first aspect of the invention is particularly preferred, where the average distance between the flow guide surfaces 18, 19 of the rib 17, and thus its average thickness, is at least 1 of the thickness s of the wall 13 of the turbine inlet housing 10. Corresponds to 6 times. Most preferably, the average distance between the flow guide surfaces 18, 19 of the rib 17, and thus its average thickness, corresponds to 1.6 to 2.6 times the thickness s of the outer wall 13 of the turbine inlet housing 10.
図3から明らかなように、リブ17は、流入側21および流出側20に隣接して丸みを帯びているので、流入側21の領域における流れ案内面18,19間の距離BRAnおよび流出側20の領域における流れ案内面18,19間の距離BRbは、各場合において、リブの長さLRmの中央における流れ案内面18,19間の距離BRmよりも小さく、ここで、リブの長さLRmは流入側21と流出側20との間の距離に相当する。 As can be seen from FIG. 3, the rib 17 is rounded adjacent to the inflow side 21 and the outflow side 20, so that the distance B RAn between the flow guide surfaces 18, 19 in the region of the inflow side 21 and the outflow side distance BRb between flow guide surfaces 18, 19 in the 20 regions, in each case, less than the distance B Rm between the flow guide surfaces 18 and 19 at the center of the rib length L Rm, wherein the rib length The length L Rm corresponds to the distance between the inflow side 21 and the outflow side 20.
図1および図2から明らかなように、リブ17は、優先的には、外壁13から始まり、内壁14の方向に、すなわち軸方向の視方向II(図2参照)に、そして軸方向断面(図1参照)で見たときに、先細になるように具現化される。 1 and 2, the ribs 17 preferentially start from the outer wall 13, in the direction of the inner wall 14, ie in the axial viewing direction II (see FIG. 2) and in the axial section ( When viewed in FIG. 1), it is embodied to be tapered.
軸方向断面で見たとき(図1参照)、各リブ17の流入側21と流出側20との間の、外壁13に隣接した距離、したがってリブの長さLRmは寸法bに相当し、半径方向内壁14に隣接した各リブ17の流入側21と流出側20との間のこの距離、したがってリブの長さLRmは寸法aに相当する。 When viewed in an axial cross-section (see FIG. 1), the distance between the inflow side 21 and the outflow side 20 of each rib 17 adjacent to the outer wall 13, and thus the rib length L Rm , corresponds to the dimension b, This distance between the inflow side 21 and the outflow side 20 of each rib 17 adjacent to the radially inner wall 14 and thus the rib length L Rm corresponds to the dimension a.
図2から、外壁13に隣接するそれぞれのリブ17の流れ案内面18,19間の図3に示す距離BRmは寸法dに相当し、内壁14に隣接するそれは寸法cに相当する。b>aかつd>cが当てはまる。 From FIG. 2, the distance BRm shown in FIG. 3 between the flow guide surfaces 18, 19 of the respective ribs 17 adjacent to the outer wall 13 corresponds to the dimension d, and that adjacent to the inner wall 14 corresponds to the dimension c. b> a and d> c apply.
このことから、当然の結果として、リブ17は、外壁13から始まって、内壁14の方向に、優先的には連続的に、すなわちリブ17の流れ案内面18,19の間の距離BRmに関して、そしてまたリブ17の流入側21と流出側20との間の距離LRmに関して、相応に先細になる。 From this it follows that the ribs 17 start from the outer wall 13 and in the direction of the inner wall 14, preferentially continuously, ie with respect to the distance BRm between the flow guide surfaces 18, 19 of the ribs 17. , And also with respect to the distance L Rm between the inflow side 21 and the outflow side 20 of the rib 17, correspondingly tapers.
この理由のために、本発明の第1の態様に関連して、各リブ17の流れ案内面18および19間の平均距離についても言及され、ここで、平均距離、したがって各リブ17の平均厚みは0.5*(c+d)になる。 For this reason, in connection with the first aspect of the invention, reference is also made to the average distance between the flow guide surfaces 18 and 19 of each rib 17, where the average distance and thus the average thickness of each rib 17. Becomes 0.5 * (c + d).
上記にように規定されたそれぞれのリブ17の平均厚みにより、熱サイクルの結果としての亀裂形成のリスクを低減することができる。このため、タービン流入ハウジング10の寿命が長くなる。内壁14、外壁13およびリブ17の間で、熱サイクルの場合の均質な応力および変形分布が保証される。さらに、タービン流入ハウジング10とそれに取り付けられたアセンブリ、例えば案内装置またはノズルリングとの間の相対運動は、熱サイクルによって誘起されるこれらのアセンブリ間の相対運動によって、再び最小限に抑えることができる。 The average thickness of each rib 17 defined as described above can reduce the risk of crack formation as a result of thermal cycling. For this reason, the lifetime of the turbine inflow housing 10 becomes long. A homogeneous stress and deformation distribution in the case of a thermal cycle is ensured between the inner wall 14, the outer wall 13 and the ribs 17. Furthermore, the relative movement between the turbine inflow housing 10 and the assembly attached thereto, for example a guide device or nozzle ring, can again be minimized by the relative movement between these assemblies induced by thermal cycling. .
上述した第1の態様と組み合わされたタービン流入ハウジング10において優先的に採用される本発明の第2の態様によれば、リブ17は、図1の軸方向断面で見て、半径方向23に対して軸方向に傾斜させられている。 According to the second aspect of the present invention preferentially employed in the turbine inflow housing 10 in combination with the first aspect described above, the ribs 17 are arranged in the radial direction 23 as viewed in the axial section of FIG. In contrast, it is inclined in the axial direction.
ここで、図1は、図1の軸方向断面で見て、半径方向23とリブ17の長手方向中心軸線24との間に角度αが形成されることを示しており、これは、半径方向23に対する軸方向断面におけるリブ17の軸方向傾斜を規定する。 Here, FIG. 1 shows that an angle α is formed between the radial direction 23 and the longitudinal central axis 24 of the rib 17 when viewed in the axial section of FIG. An axial inclination of the rib 17 in the axial section relative to 23 is defined.
この角度αは、優先的には、20°ないし80°、好ましくは20°ないし70°、特に好ましくは20°ないし60°、最も好ましくは30°ないし40°である。 This angle α is preferentially 20 ° to 80 °, preferably 20 ° to 70 °, particularly preferably 20 ° to 60 °, most preferably 30 ° to 40 °.
図1および図2に示されるエルボー設計のタービン流入ハウジング10では、各リブ17の領域にリブ個別の、したがってリブ固有の角度αが設けられており、これによって、各リブ17のそれぞれの長手方向中心軸線24は、リブ17が外壁13と内壁14との間に同じかまたは略同じリブ高さRHmを有するように、半径方向23に対して傾斜させられている。 In the elbow design turbine inflow housing 10 shown in FIGS. 1 and 2, each rib 17 is provided with a rib-specific, and therefore rib-specific angle α, in the respective longitudinal direction of each rib 17. The central axis 24 is inclined with respect to the radial direction 23 so that the ribs 17 have the same or substantially the same rib height R Hm between the outer wall 13 and the inner wall 14.
本発明の第2の態様の上記の詳細は、本発明の第1の態様の詳細と同様に、熱サイクルの結果としてのタービン流入ハウジング10の亀裂形成リスクの低減に役立つ。外壁13と内壁14とリブ17との間の一様で均一な応力および変形分布を提供することができる。熱サイクルの結果として、タービン流入ハウジング10と、このタービン流入ハウジング10に取り付けられた案内装置またはノズルリングとの間に相対運動が生じるリスクが低減される。 The above details of the second aspect of the invention, like the details of the first aspect of the invention, help reduce the risk of crack formation in the turbine inflow housing 10 as a result of thermal cycling. A uniform and uniform stress and deformation distribution among the outer wall 13, the inner wall 14, and the rib 17 can be provided. As a result of the thermal cycle, the risk of relative movement between the turbine inflow housing 10 and the guide device or nozzle ring attached to the turbine inflow housing 10 is reduced.
上述した第1の態様および上述した本発明の第2の態様と組み合わされたタービン流入ハウジング10において優先的に採用される本発明の第3の態様によれば、リブ17は、軸方向の視方向II(図2参照)に見たとき、半径方向23に対して接線方向にもさらに傾斜させられている。 According to the third aspect of the present invention preferentially employed in the turbine inflow housing 10 combined with the first aspect described above and the second aspect of the present invention described above, the ribs 17 are viewed in the axial direction. When viewed in the direction II (see FIG. 2), it is further inclined in the tangential direction with respect to the radial direction 23.
ここで、図2は同図の上側リブ17に関する角度βを示しており、これはリブ17の長手方向中心軸線24と半径方向23とがなす角度である、この角度βは、5°ないし30°、好ましくは5°ないし20°、特に好ましくは10°ないし15°である。 Here, FIG. 2 shows an angle β with respect to the upper rib 17 in the figure, which is an angle formed by the longitudinal central axis 24 of the rib 17 and the radial direction 23. This angle β is 5 ° to 30 °. °, preferably 5 ° to 20 °, particularly preferably 10 ° to 15 °.
それぞれのリブ17の領域において、特に半径方向23に延びる内壁14へのそれぞれのリブ17の移行領域において、その長手方向軸線24と交差する軸線をリブのそれぞれを通って引くことができる。それぞれのリブ17のそれぞれの長手方向中心軸線24が、それぞれのリブ17を通って延びるこの半径方向23となす角度βは、したがって優先的に、角度βに関して上述した角度範囲内にある。 In the region of each rib 17, in particular in the transition region of each rib 17 to the inner wall 14 extending in the radial direction 23, an axis that intersects its longitudinal axis 24 can be drawn through each of the ribs. The angle β that each longitudinal central axis 24 of each rib 17 makes with this radial direction 23 extending through each rib 17 is therefore preferentially in the angular range described above with respect to angle β.
図2の軸方向の視方向から見て、それぞれの二つのリブ17の長手方向中心軸線24は、個々の交点で互いに交差する。全てのリブ17の全ての長手方向中心軸線Lに関して共通の交点は存在しない。 As viewed from the axial viewing direction of FIG. 2, the longitudinal central axes 24 of the two ribs 17 intersect each other at their respective intersections. There is no common intersection point for all longitudinal central axes L of all ribs 17.
本発明の第3の態様の詳細はまた、熱サイクルの結果としての亀裂形成リスクおよび相対運動リスクを低減する。特に、外壁13と内壁14とリブ17との間の均一な応力および変形分布が保証される。 The details of the third aspect of the present invention also reduce the risk of crack formation and relative motion as a result of thermal cycling. In particular, a uniform stress and deformation distribution between the outer wall 13, the inner wall 14 and the rib 17 is ensured.
特に、図に示すように、タービン流入ハウジング10がエルボー設計で具体化される場合、下側リブ17、すなわち下側リブ17のそれぞれの長手方向中心軸線24と外壁13との交点は、概ね同じ高さに配置される。したがって、下側リブ17から外壁13への移行領域は、互いに対してオフセットされておらず、垂直方向から見たとき、略同じ垂直位置に配置される。 In particular, as shown in the figure, when the turbine inflow housing 10 is embodied in an elbow design, the intersection of the lower rib 17, that is, the longitudinal central axis 24 of the lower rib 17 and the outer wall 13 is substantially the same. Placed at height. Therefore, the transition region from the lower rib 17 to the outer wall 13 is not offset with respect to each other and is disposed at substantially the same vertical position when viewed from the vertical direction.
上述した本発明の三つの態様と組み合わされたタービン流入ハウジング10において優先的に採用される本発明の第4の態様によれば、リブ17は、移行半径Raを伴って外壁13に、そして移行半径Riを伴って内壁14にとけ込むが、これは、外壁13の領域および内壁14の領域において、各場合に、それぞれのリブ17を不均一に丸みをつける。したがって、外壁13の領域において、各リブ17の流入側21に隣接する移行半径RaAnは、その流出側20に隣接する移行半径RaAbよりも小さい。したがって、RaAn<RaAbが当てはまる。内壁14の領域において、それぞれのリブ17の流入側21に隣接する移行半径RiAnは、その流出側20に隣接する移行半径RiAbより大きい。したがって、RiAn>RiAbが当てはまる。 According to a fourth aspect of the present invention that is preferentially employed in the turbine inflow housing 10 in combination with the three aspects of the present invention described above, the ribs 17 are on the outer wall 13 with a transition radius Ra, and It melts into the inner wall 14 with a transition radius R i , which rounds the ribs 17 unevenly in each case in the region of the outer wall 13 and in the region of the inner wall 14. Accordingly, in the region of the outer wall 13, the transition radius R aAn adjacent to the inflow side 21 of each rib 17 is smaller than the transition radius R aAb adjacent to the outflow side 20. Therefore, R aAn <R aAb applies. In the region of the inner wall 14, the transition radius R iAn adjacent to the inflow side 21 of each rib 17 is greater than the transition radius R iAb adjacent to its outflow side 20. Therefore, R iAn > R iAb applies.
上述した四つの態様と共にタービン流入ハウジング10に優先的に採用される本発明の第5の態様では、タービン流入ハウジング10に案内バッフルまたは案内装置またはノズルリングを固定するための接続セクション22が、リブ17が内壁14に作用するかあるいはそれぞれのリブ17から離れる方向を向く内壁14の側においてそれにとけ込む領域に隣接して形成される。上述した本発明の発明の詳細の別な詳細と組み合わされた内壁14へのリブ17の移行領域に隣接するこれらの接続セクション22は、特に、熱流サイクルの結果としてのタービン流入ハウジング10とそれに取り付けられた案内装置との間の相対運動のリスクを低減する。タービン流入ハウジング10とノズルリングとの間の調整された遊びおよび間隙は、したがって、変更されずに維持され、熱サイクルの結果として、ほとんどあるいは全く変化を受けない。 In a fifth aspect of the present invention that is preferentially employed in the turbine inflow housing 10 with the four aspects described above, the connecting section 22 for securing the guide baffle or guide device or nozzle ring to the turbine inflow housing 10 is provided with ribs. 17 is formed on the side of the inner wall 14 which acts on the inner wall 14 or faces away from the respective ribs 17 and is adjacent to the area where it merges. These connecting sections 22 adjacent to the transition region of the ribs 17 to the inner wall 14 combined with other details of the inventive details described above are in particular attached to the turbine inflow housing 10 as a result of the heat flow cycle. Reducing the risk of relative movement between the guide devices provided. The adjusted play and clearance between the turbine inlet housing 10 and the nozzle ring is therefore maintained unchanged and undergoes little or no change as a result of the thermal cycle.
上述した本発明の態様により、タービン流入ハウジングが熱サイクルの結果としての顕著に低減された亀裂形成のリスクにしかさらされないことを、それ自体に関して達成でき、あるいは優先的にはその組み合わせにおいて達成できる。このため、寿命を延ばすことができ、メンテナンス間隔を長くすることができる。剛性低下が低減された弾性的な全体構造が提供され、この結果、熱サイクルの結果としての外壁13と内壁14とリブ17との間の均一な応力および変形分布が保証される。内壁14は、外壁13と同様の変形挙動にさらされる。特に、例えば案内装置などのタービン流入ハウジングに固定されるコンポーネントが熱サイクルの結果としてタービン流入ハウジングに対して移動することが防止され、これによって遊びおよびギャップが保持され、それらは熱サイクルの結果としての変化をほとんどあるいは全く受けなくなる。 By virtue of the above-described aspects of the invention, it can be achieved on its own, or preferentially in combination, that the turbine inflow housing is only exposed to a significantly reduced risk of crack formation as a result of thermal cycling. . For this reason, a lifetime can be extended and a maintenance interval can be lengthened. An elastic overall structure with reduced stiffness reduction is provided, which ensures a uniform stress and deformation distribution between the outer wall 13, the inner wall 14 and the ribs 17 as a result of thermal cycling. The inner wall 14 is subjected to the same deformation behavior as the outer wall 13. In particular, components fixed to the turbine inflow housing, such as for example guide devices, are prevented from moving relative to the turbine inflow housing as a result of the thermal cycle, so that play and gaps are retained, which are the result of the thermal cycle. Little or no change.
リブ17は、中空リブとして具現化することができる。特にリブ17が中空であるとき、重量を節約することができ、さらに、それを通って冷却媒体を導くことができる。 The rib 17 can be embodied as a hollow rib. Particularly when the ribs 17 are hollow, weight can be saved and further the cooling medium can be guided therethrough.
10 タービン流入ハウジング
11 流れ入口側端部
12 流れ出口側端部
13 外壁
14 内壁
15 円形流れダクト
16 環状流れダクト
17 リブ
18 流れ案内面
19 流れ案内面
20 流出側
21 流入側
22 接続セクション
23 半径方向
24 長手方向中心軸線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Turbine inflow housing 11 Flow inlet side edge part 12 Flow outlet side edge part 13 Outer wall 14 Inner wall 15 Circular flow duct 16 Annular flow duct 17 Rib 18 Flow guide surface 19 Flow guide surface 20 Outflow side 21 Inflow side 22 Connection section 23 Radial direction 24 Longitudinal central axis
Claims (16)
流れ入口側端部(11)であって、この流れ入口側端部(11)において、前記タービン流入ハウジングの外壁(13)が、断面が円形である流れダクト(15)を形成する、流れ入口側端部(11)と、
流れ出口側端部(12)であって、この流れ出口側端部(12)において、前記タービン流入ハウジングの前記外壁(13)と、前記タービン流入ハウジングの内壁(14)とが、断面が環状である流れダクト(16)を形成する、流れ出口側端部(12)と、
リブ(17)であって、このリブ(17)を介して、前記タービン流入ハウジングの前記外壁(13)と、前記タービン流入ハウジングの前記内壁(14)とが互いに接続される、リブ(17)と
を具備し、
それぞれのリブ(17)の流入側(21)と流出側(20)との間および前記外壁(13)と前記内壁(14)との間に延びる、その流れ案内面(18,19)間で、前記リブ(17)は、前記タービン流入ハウジングの前記外壁(13)の厚みの最小で1.5倍に相当する平均距離を有することを特徴とするタービン流入ハウジング(10)。 A turbine inflow housing (10) for an axial turbine of a turbocharger comprising:
A flow inlet end (11), at which the outer wall (13) of the turbine inlet housing forms a flow duct (15) having a circular cross section. Side end (11);
A flow outlet side end (12), wherein the outer wall (13) of the turbine inflow housing and the inner wall (14) of the turbine inflow housing have an annular cross section at the flow outlet side end (12). A flow outlet end (12) forming a flow duct (16) which is
A rib (17) through which the outer wall (13) of the turbine inlet housing and the inner wall (14) of the turbine inlet housing are connected to each other via the rib (17); And
Between the flow guide surfaces (18, 19) extending between the inflow side (21) and the outflow side (20) of each rib (17) and between the outer wall (13) and the inner wall (14). The turbine inlet housing (10), wherein the rib (17) has an average distance corresponding to at least 1.5 times the thickness of the outer wall (13) of the turbine inlet housing.
流れ入口側端部(11)であって、この流れ入口側端部(11)において、前記タービン流入ハウジングの外壁(13)が、断面が円形である流れダクト(15)を形成する、流れ入口側端部(11)と、
流れ出口側端部(12)であって、この流れ出口側端部(12)において、前記タービン流入ハウジングの前記外壁(13)と、前記タービン流入ハウジングの内壁(14)とが、断面が環状である流れダクト(16)を形成する、流れ出口側端部(12)と、
リブ(17)であって、このリブ(17)を介して、前記タービン流入ハウジングの前記外壁(13)と、前記タービン流入ハウジングの前記内壁(14)とが互いに接続される、リブ(17)と
を具備し、
前記リブ(17)は、軸方向断面で見たとき、半径方向(23)に対して軸方向に傾斜させられていることを特徴とするタービン流入ハウジング(10)。 A turbine inflow housing (10) for an axial turbine of a turbocharger comprising:
A flow inlet end (11), at which the outer wall (13) of the turbine inlet housing forms a flow duct (15) having a circular cross section. Side end (11);
A flow outlet side end (12), wherein the outer wall (13) of the turbine inflow housing and the inner wall (14) of the turbine inflow housing have an annular cross section at the flow outlet side end (12). A flow outlet end (12) forming a flow duct (16) which is
A rib (17) through which the outer wall (13) of the turbine inlet housing and the inner wall (14) of the turbine inlet housing are connected to each other via the rib (17); And
The turbine inflow housing (10), wherein the rib (17) is inclined in the axial direction with respect to the radial direction (23) when viewed in an axial section.
流れ入口側端部(11)であって、この流れ入口側端部(11)において、前記タービン流入ハウジングの外壁(13)が、断面が円形である流れダクト(15)を形成する、流れ入口側端部(11)と、
流れ出口側端部(12)であって、この流れ出口側端部(12)において、前記タービン流入ハウジングの前記外壁(13)と、前記タービン流入ハウジングの内壁(14)とが、断面が環状である流れダクト(16)を形成する、流れ出口側端部(12)と、
リブ(17)であって、このリブ(17)を介して、前記タービン流入ハウジングの前記外壁(13)と、前記タービン流入ハウジングの前記内壁(14)とが互いに接続される、リブ(17)と
を具備し、
前記リブ(17)は、軸方向の視方向に見たとき、半径方向(23)に対して接線方向に傾斜させられていることを特徴とするタービン流入ハウジング(10)。 A turbine inflow housing (10) for an axial turbine of a turbocharger comprising:
A flow inlet end (11), at which the outer wall (13) of the turbine inlet housing forms a flow duct (15) having a circular cross section. Side end (11);
A flow outlet side end (12), wherein the outer wall (13) of the turbine inflow housing and the inner wall (14) of the turbine inflow housing have an annular cross section at the flow outlet side end (12). A flow outlet end (12) forming a flow duct (16) which is
A rib (17) through which the outer wall (13) of the turbine inlet housing and the inner wall (14) of the turbine inlet housing are connected to each other via the rib (17); And
The turbine inflow housing (10), wherein the rib (17) is inclined in a tangential direction with respect to the radial direction (23) when viewed in the axial viewing direction.
流れ入口側端部(11)であって、この流れ入口側端部(11)において、前記タービン流入ハウジングの外壁(13)が、断面が円形である流れダクト(15)を形成する、流れ入口側端部(11)と、
流れ出口側端部(12)であって、この流れ出口側端部(12)において、前記タービン流入ハウジングの前記外壁(13)と、前記タービン流入ハウジングの内壁(14)とが、断面が環状である流れダクト(16)を形成する、流れ出口側端部(12)と、
リブ(17)であって、このリブ(17)を介して、前記タービン流入ハウジングの前記外壁(13)と、前記タービン流入ハウジングの前記内壁(14)とが互いに接続される、リブ(17)と
を具備し、
前記リブ(17)は、前記外壁(13)の領域および前記内壁(14)の領域において、それぞれのリブ(17)に不均一に丸みをつける移行半径を伴って、前記外壁(13)および前記内壁(14)にとけ込むことを特徴とするタービン流入ハウジング(10)。 A turbine inflow housing (10) for an axial turbine of a turbocharger comprising:
A flow inlet end (11), at which the outer wall (13) of the turbine inlet housing forms a flow duct (15) having a circular cross section. Side end (11);
A flow outlet side end (12), wherein the outer wall (13) of the turbine inflow housing and the inner wall (14) of the turbine inflow housing have an annular cross section at the flow outlet side end (12). A flow outlet end (12) forming a flow duct (16) which is
A rib (17) through which the outer wall (13) of the turbine inlet housing and the inner wall (14) of the turbine inlet housing are connected to each other via the rib (17); And
The rib (17) has a transition radius that non-uniformly rounds the rib (17) in the region of the outer wall (13) and the region of the inner wall (14), and the outer wall (13) and the Turbine inflow housing (10) characterized in that it snaps into the inner wall (14).
流れ入口側端部(11)であって、この流れ入口側端部(11)において、前記タービン流入ハウジングの外壁(13)が、断面が円形である流れダクト(15)を形成する、流れ入口側端部(11)と、
流れ出口側端部(12)であって、この流れ出口側端部(12)において、前記タービン流入ハウジングの前記外壁(13)と、前記タービン流入ハウジングの内壁(14)とが、断面が環状である流れダクト(16)を形成する、流れ出口側端部(12)と、
リブ(17)であって、このリブ(17)を介して、前記タービン流入ハウジングの前記外壁(13)と、前記タービン流入ハウジングの前記内壁(14)とが互いに接続される、リブ(17)と
を具備し、
前記リブ(17)が前記内壁(14)へととけ込む領域に隣接して、前記リブ(17)から離れる方向を向く前記内壁(14)の側に、案内バッフル用の接続セクション(22)が形成されていることを特徴とするタービン流入ハウジング(10)。 A turbine inflow housing (10) for an axial turbine of a turbocharger comprising:
A flow inlet end (11), at which the outer wall (13) of the turbine inlet housing forms a flow duct (15) having a circular cross section. Side end (11);
A flow outlet side end (12), wherein the outer wall (13) of the turbine inflow housing and the inner wall (14) of the turbine inflow housing have an annular cross section at the flow outlet side end (12). A flow outlet end (12) forming a flow duct (16) which is
A rib (17) through which the outer wall (13) of the turbine inlet housing and the inner wall (14) of the turbine inlet housing are connected to each other via the rib (17); And
A connecting section (22) for a guide baffle is formed on the side of the inner wall (14) facing away from the rib (17), adjacent to the area where the rib (17) penetrates into the inner wall (14). A turbine inflow housing (10), characterized in that:
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Legal Events
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A02 | Decision of refusal |
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