WO2013156048A1 - Turbine mit variabler turbinengeometrie für einen abgasturbolader - Google Patents

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WO2013156048A1
WO2013156048A1 PCT/EP2012/002585 EP2012002585W WO2013156048A1 WO 2013156048 A1 WO2013156048 A1 WO 2013156048A1 EP 2012002585 W EP2012002585 W EP 2012002585W WO 2013156048 A1 WO2013156048 A1 WO 2013156048A1
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exhaust gas
adjusting element
section
flow
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Andreas MÜLLER
Nicolai SCHMOCK
Sebastian Kunze
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Ihi Charging Systems International Gmbh
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    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a turbine with variable turbine geometry of the type specified in the preamble of patent claim 1 and an exhaust gas turbocharger according to claim 10.
  • variable turbine geometry which have vanes of an adjustable nozzle in an overflow channel of the turbine, wherein an effective flow cross-section of the adjustable
  • Diaphragm either by turning from rotating on a support ring
  • the published patent application DE 10 2009 050 975 A1 discloses a turbine with variable turbine geometry, comprising a flow-through exhaust gas guide section with an adjustable guide, which a flow-through guide grille and a
  • Control element comprises. Between a spiral channel of the exhaust gas guide portion, which is formed for the flowability of the exhaust gas guide portion, and a
  • Wheel chamber for receiving a rotatably positioned in the wheel chamber
  • Turbine wheel is formed an overflow.
  • the flow-through guide grid is immovably arranged in the overflow channel projecting in the exhaust gas guide section. With the aid of the actuating element, a conditioning of a fluid flowing through the exhaust gas guide section can be brought about.
  • the actuator is in the form of a
  • Fluid flow arranged axially displaceable in the exhaust gas guide section.
  • Axial slide is grate blades of the flow-through Leitgitters like a matrix
  • Overflow channel can be pushed out, wherein it is positioned between the guide grid and the turbine wheel.
  • Axial slide, as well as at least partially even distortion of an adjustment mechanism of the axial slide appear. This means that there may be undesirable friction to each other due to the delays touching parts, with a total failure of the adjustability of the nozzle can not be excluded.
  • the object of the present invention is a turbine with variable
  • the adjustable diffuser has a relation to the prior art improved reliability while reducing a space requirement.
  • This task is accomplished by a turbine with variable turbine geometry with the
  • the adjusting element coaxial with a rotational axis of the turbine wheel and this rotatable in the
  • Overflow channel of the exhaust gas guide section arranged disposable. This means that the actuating element for conditioning of the exhaust gas guide section
  • this exhaust gas of an internal combustion engine with which the turbine is mechanically connected, can perform a rotational movement.
  • the conditioning of the exhaust gas then takes place in that a certain free, flowed through by the exhaust flow cross-section, which with the aid of
  • the actuator thus has several positions, so that between a largest free flow cross section in the overflow and a smallest free flow cross section in the overflow numerous other
  • Flow cross sections are adjustable.
  • the actuator is adapted to the
  • the free flow cross section of the overflow is also small with small amounts of fluid, whereas at large amounts of fluid, for example at full load of an internal combustion engine, with which the exhaust gas turbocharger is connected, the Flow cross-section and thus the overflow is completely open.
  • the Flow cross-section and thus the overflow is completely open.
  • at low loads of the internal combustion engine is preferably only a smaller
  • the actuator is to be rotated until the corresponding flow cross-section is formed.
  • the actuator can, as it can be arranged coaxially with the axis of rotation of the turbine wheel, rotated about its own axis of rotation. Because only one radial
  • Movement is required to change the position of the actuating element, jamming due to an axial displacement for positioning of the actuating element is excluded.
  • Another advantage of the turbine according to the invention is that there is a smaller space requirement compared to an axial slide. Since an exclusively rotational movement of the actuating element is required, eliminating the need for an axial movement additional in the axial direction of the exhaust duct section extending space requirement. It can thus be reduced space, and concomitantly reduced material and weight of the turbine.
  • the rotational movement can be introduced by simple means and does not require, as usual for realizing the positioning of an axially displaceable actuating element, a translational and rotational forces transmitting adjusting mechanism, which itself, since arranged in the exhaust guide section, the temperature differences is exposed during operation of the turbine and thus itself to retire.
  • a reliable turbine is formed, which in addition to their reliability has the advantages of a low weight with low space requirements and low costs due to a reduced cost of materials.
  • control element and the flow-through guide grille are in
  • the adjusting element is designed to flow through at least in a first longitudinal section.
  • a more differentiated adjustment of a free flow cross section is advantageously achievable than for example with an obliquely cut hollow cylinder, which can be provided by a rotation different free flow cross sections adjustable in the exhaust guide portion as an actuator.
  • the flow-through guide grid has an irregular arrangement of its guide vanes.
  • Length portion such that it has a vane-like profiling with a plurality of vanes.
  • the vanes of the plurality of vanes have an airfoil-like flow profile such that
  • Leitgitterring immovably arranged grid blades is already achieved for a certain amount of fluid optimized turbine efficiency.
  • a further increase in the turbine efficiency of the turbine according to the invention can now be achieved in that the actuating element has the plurality of guide vanes, which have the airfoil profile-like flow profile.
  • the control element has the plurality of guide vanes, which have the airfoil profile-like flow profile.
  • a significantly improved adjustment of the control element to achieve a maximum turbine efficiency for a certain operating point can be realized.
  • a airfoil-like airfoil having plurality of vanes is a significantly improved, the respective amounts of fluid adjustable position of the axial slide achievable, so that the highest possible
  • Turbine efficiency can be achieved.
  • the exhaust gas guide section has a bypass for bypassing the turbine wheel, which is adjustable by means of the adjusting element.
  • a bypassing of the turbine wheel is especially advantageous when the turbine is designed to be relatively small in order to achieve particularly good acceleration behavior. That is, when the turbine is made small, it has a small turbine wheel which has a small moment of inertia compared to a larger turbine wheel. Thus, this small turbine wheel can be accelerated faster than the larger turbine wheel. However, the smaller turbine wheel has one in comparison with the larger one
  • the adjusting element provided in the exhaust passage portion bypass is adjustable, an adjustment of this bypass is achieved simultaneously and with a single component with the setting of a largest free flow cross-section.
  • a significant cost advantage is created because it is possible to dispense with a further component and a further adjustment mechanism of the other component.
  • the actuating element has a sealing element which can be arranged in the region of the overflow channel.
  • This sealing element serves to reduce or avoid an axial overflow of a fluid quantity or amount of exhaust gas past the grate blades of the guide grid to the plurality of guide vanes of the control element or if the control element is comprehensively positioned, the sealing element of the
  • the actuator has a macroscopically recognizable surface roughness on the inside wall.
  • the actuating element is formed supporting in the exhaust guide portion, whereby in this area, a surface contact between a
  • Inner wall of the actuating element and a said inner wall opposite surface of the exhaust gas guide section is present.
  • the possible friction loss can be achieved by reducing the contact surfaces. If the inner wall of the adjusting element has groove-like grooves or recesses, thus macroscopic, that is visible to the eye surface roughness, a possible friction loss is substantially reduced and thus a further increase in turbine efficiency can be achieved.
  • the invention also relates to an exhaust gas turbocharger with a compressor and such a turbine.
  • an exhaust gas turbocharger can be realized, which is characterized by a reduced
  • an internal combustion engine is particularly effective and fuel-reducing operable.
  • FIG. Fig. 1 shows a section through the exhaust gas guide section according to FIG. Fig. 1 along the
  • Section line AA, 3 shows a section through the exhaust gas guide section according to FIG. Fig. 1 along the
  • FIG. 4 shows a detail of a longitudinal section through the turbine according to the invention in a perspective view.
  • a turbine 2 according to the invention of an exhaust-gas turbocharger 1 is constructed along a rotation axis 4 of a turbine wheel 3 of the turbine 2 in accordance with a longitudinal section shown in FIG. 1.
  • a flow-through exhaust gas guide section 5 of the turbine 2 which of a fluid, usually of exhaust gas of a not shown
  • Internal combustion engine with which the exhaust gas turbocharger 1 is thermodynamically connected, is flowed through, has a wheel chamber 6 for receiving the
  • Turbine wheel 3 on.
  • the turbine wheel 3 is rotatably connected by means of a shaft 7 with a compressor wheel, not shown, which rotatably in a non-illustrated wheel chamber of a flow-through, not shown
  • Air guide section is connected.
  • the turbine wheel 3 is acted upon by exhaust gas, wherein the turbine wheel 3 exerts a rotational movement, and this rotational movement is transmitted by means of the rotationally fixed connection with the compressor wheel, not shown, so that the compressor wheel, not shown, can suck in fresh air, which in not closer compressed air duct section shown and provided an internal combustion engine, not shown.
  • the exhaust gas guide section 5 has a spiral channel 8 upstream of the wheel chamber 6.
  • an adjustable nozzle 9 is arranged for conditioning the exhaust gas.
  • the adjustable nozzle 9 has a flow-through guide grid 10, which is immovably positioned in the exhaust gas guide section 5, wherein the guide grid 10 is formed of grids 1 1 comprising. These grid blades 1 1 are formed wing profile-like and arranged immovably on a Leitgitterring 12 of the guide grid 10.
  • the guide grid 10 is thus in the exhaust gas guide section fifth
  • Exhaust passage section 5 which is formed between the spiral channel 8 and the wheel chamber 6, project over at least partially over an axial length L of the overflow channel 13.
  • the grate blades 11 protrude beyond the full axial length L of the overflow channel 13 into it.
  • These guide vanes 11 deflect the exhaust gas exiting from the spiral channel 8 before impinging on the turbine wheel 8 and act as nozzles for accelerating the Exiting the spiral channel 8 exhaust gas before the impact of the exhaust gas on the turbine wheel.
  • the Leitgitterring 12 is torsion and sliding secure rigidly connected to the exhaust gas guide section 5.
  • an outlet channel 14 for the escape of the exhaust gas from the exhaust gas guide section 5 is formed downstream of the wheel chamber 6 by means of a contoured sleeve 15 manufactured independently of the exhaust gas guide section 5.
  • the contoured sleeve 15 is received in the exhaust gas guide section 5 in such a way that it is at least partially positioned in its axial extent over a circumference of the turbine wheel 3 of the turbine wheel 3.
  • the contour sleeve 15 At a first end 16 of the contour sleeve 15, which is remote from the turbine wheel 3, the contour sleeve 15 has an annular disc 17, by means of which the contour sleeve 15 is arranged supportingly on the exhaust gas guide section 5.
  • An outer diameter DS of the disc 17 is larger than an outer diameter DK of the contour sleeve 15.
  • the contour sleeve 15 is integrally formed with the disc 17 in this embodiment.
  • the contour sleeve 15 is formed independently of the disc 17, wherein these two components in this embodiment at the first end 16 positively with the aid of
  • Fixing elements such as screws, or cohesively by, for example, bonding or welding, are connected together.
  • the disc 17 and the exhaust gas guide section 5 is by means of a cylinder jacket surface 18 of the contour sleeve 15, a first surface 19 of the disc 17, which is positioned facing the cylinder jacket surface 18, and an annular inner surface 20 of the exhaust gas guide portion as far as possible
  • the housing space 21 is designed with respect to the spiral channel 8 with the aid of a spiral channel 8 assignable intermediate wall 22 largely fluid-tight demarcated, with a second surface 23 of the intermediate wall 22 is disposed facing the housing space 21.
  • the housing chamber 21 serves to arrange an adjusting device, with the aid of which the adjustable guide 9 for conditioning the exhaust gas flowing through the exhaust gas guide section 5 operating points of the exhaust gas turbocharger 1 according to or operating points of the associated with the exhaust gas turbocharger 1 internal combustion engine accordingly is customizable to adjust.
  • a sleeve-shaped control element 24 is made by means of a sleeve-shaped control element 24.
  • the adjusting element 24 is arranged coaxially with the axis of rotation 4 of the turbine wheel 3 and rotatable in the overflow channel 13.
  • the adjusting element 24 is rotatably received in the overflow channel 13 between the grating blades 1 1 and the turbine wheel 3, this partially comprising.
  • the adjusting element 24 is positioned in the overflow channel 13 such that the grid blades 11 are arranged between the adjusting element 24 and the turbine wheel 3.
  • the grid blades 11 are arranged at an irregular spacing between the individual blades on the guide-grid ring 12. This means that a flow cross-section which can be flowed through between each two adjacent individual blades of the grid blades 11 is of different size over the circumference of the guide grid 10, in other words the flow-through flow cross-section over the circumference of the guide grid 10 is irregular.
  • a flow cross-section which can be flowed through between each two adjacent individual blades of the grid blades 11 is of different size over the circumference of the guide grid 10, in other words the flow-through flow cross-section over the circumference of the guide grid 10 is irregular.
  • Control element 24 is formed in a simple, not shown variant of a hollow cylinder, wherein the the grating blades 11 facing formed end of the
  • Stellenses 24 in the axial direction has different distances from the grid blades 1 1, since the trained in the form of a hollow cylinder actuator 24th
  • the actuating element 24 embodied in this exemplary embodiment according to FIG. 1 can be flowed through at least in an axial first longitudinal section 25, wherein a length L of the first longitudinal section 25 is almost an effective blade length EF, that is to say a flow-through axial blade length of the grid blades 11
  • the first longitudinal section 25 has in this embodiment fürströmiana a vane-like profiling with a plurality of
  • the actuator 24 is on the aid of a second length section 27 on the
  • Length portion 27 of the adjusting element 24 is formed for storage and mobility, wherein the first longitudinal portion 25 of the adjustment of the flowability of the
  • Diaphragm 9 serves.
  • the adjusting element 24 has a sealing element 28, which is designed annular.
  • the sealing element 28 is remote from the guide ring ring 12 arranged ends of the grid blades 11th
  • This bypass 29 is formed in this embodiment in the contour sleeve 15 and is adjustable by means of the adjusting element 24.
  • the bypass is 24 completely or only partially closed or opened with the aid of the adjusting element 24 depending on the rotation of the actuating element.
  • a passage opening 30 is provided for this purpose in the adjusting element. That is, if this passage opening 30 is brought into coincidence with an end of the bypass 29 positioned facing the passage opening 30, the exhaust gas flowing through the exhaust gas guide section 5 is diverted completely or partially past the turbine wheel 3. In other words, this means that the exhaust gas is completely or partially bypassed the turbine wheel 3 when the bypass 29 is fully or partially released, and thus does not or only partially flows through the overflow channel 13 and the turbine wheel 3.
  • FIG. 2 shows in a section along a section line A-A shown in FIG. 1 through the exhaust gas guide section 5 of the turbine 2 according to the invention.
  • Fig. 1 shows a structure in particular of the spiral channel 8 and the adjustable nozzle 9 with the
  • the grate blades 11 of the guide grid 0 are just like the majority of the guide vanes 26 of the actuating element 24 flow optimized, designed wing profile shape.
  • a very narrow grid in the overflow channel 13 can be formed, so that even at very low flow rates of the exhaust gas, a good exhaust gas turbocharger efficiency can be achieved.
  • a minimum gap 31 is formed, which ensures a non-contact with the guide grid 10 mobility of the control element 24.
  • the minimum gap 31 is at the opposite blade surfaces of the corresponding blades of the grating blades 1 1 and the plurality of vanes 26 just so large that a contact with a rotation of the actuating element 24 is avoided and the minimum gap 31 is still almost un micströmbar.
  • FIG. 1 A section through the exhaust gas guide section 5 of the turbine 2 according to the invention in the region of the second longitudinal section 27, along a section line B - B shown in FIG. 1, is shown in FIG. In the region of the second length section 27 are in
  • Control element 24 the through hole 30 and formed in the contour sleeve 15 of the bypass 29. This means that according to a rotation angle ⁇ of the control element 24, a flow through the through-hole 30 and the bypass 29 is adjustable, so that exhaust gas in the turbine wheel 3 is partially or completely passable.
  • the adjusting element 24 in the region of the second longitudinal section 27, in which the actuating element 24 is located on the
  • Contour sleeve 15 is formed supporting, on its inner wall 33 macroscopically recognizable surface roughness having, for example, elongated or punctiform grooves, is formed. With the aid of this groove-like formation, a friction occurring between the cylinder jacket surface 18 and the inner wall 33 as a result of surface contact in this region can be reduced. Thus, a force required for the rotation or adjustment of the actuating element 24 in comparison with an actuating element 24, which has a conventional, planar inner wall 33, substantially reduced.
  • Fig. 1 formed embodiment of the turbine according to the invention is shown for improved clarity in Fig. 4 in a perspective view in a section of a longitudinal section.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbine für einen Abgasturbolader, aufweisend einen durchströmbaren Abgasführungsabschnitt (5) mit einem verstellbaren Leitapparat (9) umfassend ein durchströmbares Leitgitter (10) und ein Stellelement (24), wobei zwischen einem Spiralkanal (8) des Abgasführungsabschnitts (5) und einer Radkammer (6) zur Aufnahme eines in der Radkammer (6) drehbar positionierten Turbinenrades (3) ein Überströmkanal (13) ausgebildet ist, wobei das durchströmbare Leitgitter (10) in den Überströmkanal (13) hineinragend im Abgasführungsabschnitt (5) unbewegbar angeordnet ist, und wobei mit Hilfe des Stellelementes (24) eine Konditionierung eines den Abgasführungsabschnitt (5) durchströmenden Fluids herbeiführbar ist. Erfindungsgemäß ist das Stellelement (24) koaxial mit einer Drehachse (4) des Turbinenrades (3) sowie um diese verdrehbar im Überströmkanal (13) anordenbar.

Description

TURBINE MIT VARIABLER TURBINENGEOMETRIE FÜR EINEN ABGASTURBOLADER
Die Erfindung betrifft eine Turbine mit variabler Turbinengeometrie der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art und einen Abgasturbolader gemäß Anspruch 10.
Aus dem Stand der Technik sind Turbinen mit variabler Turbinengeometrie bekannt, welche Leitschaufeln eines verstellbaren Leitapparates in einem Überströmkanal der Turbine aufweisen, wobei ein effektiver Strömungsquerschnitt des verstellbaren
Leitapparates entweder durch Verdrehen von an einem Trägerring drehbar
aufgenommenen Leitschaufeln selbst oder mit Hilfe einer axial verschiebbaren Hülse veränderbar ist.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2009 050 975 A1 offenbart eine Turbine mit variabler Turbinengeometrie, aufweisend einen durchströmbaren Abgasführungsabschnitt mit einem verstellbaren Leitapparat, welcher ein durchströmbares Leitgitter und ein
Stellelement umfasst. Zwischen einem Spiralkanal des Abgasführungsabschnitts, welcher zur Durchströmbarkeit des Abgasführungsabschnitts ausgebildet ist, und einer
Radkammer zur Aufnahme eines in der Radkammer drehbar positionierten
Turbinenrades ist ein Überströmkanal ausgebildet. Das durchströmbare Leitgitter ist in den Überströmkanal hineinragend im Abgasführungsabschnitt unbewegbar angeordnet. Mit Hilfe des Stellelementes ist eine Konditionierung eines den Abgasführungsabschnitt durchströmenden Fluids herbeiführbar. Das Stellelement ist in Form eines
hülsenförmigen Axialschiebers ausgebildet und zur weiteren Konditionierung der
Fluidströmung axial verschiebbar im Abgasführungsabschnitt angeordnet. Der
Axialschieber ist Gitterschaufeln des durchströmbaren Leitgitters matrizenartig
aufnehmbar ausgebildet und in den Überströmkanal einschiebbar bzw. aus dem
Überströmkanal ausschiebbar, wobei er zwischen dem Leitgitter und dem Turbinenrad positioniert ist.
Problematisch ist, dass bei großen Temperaturschwankungen im Betrieb der Turbine Verzüge der geometrischen Formen sowohl der Gitterschaufeln als auch des
Axialschiebers, sowie mindestens teilweise sogar Verzüge eines Verstellmechanismus des Axialschiebers in Erscheinung treten. Das bedeutet, dass es zu unerwünschten Reibungen einander aufgrund der Verzüge berührender Bauteile kommen kann, wobei auch ein totaler Ausfall der Verstellbarkeit des Leitapparates nicht ausgeschlossen werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Turbine mit variabler
Turbinengeometrie bereitzustellen, deren verstellbarer Leitapparat eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Betriebssicherheit bei gleichzeitiger Reduktion eines Bauraumbedarfs aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Turbine mit variabler Turbinengeometrie mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit
zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist die Turbine mit variabler Turbinengeometrie das Stellelement koaxial mit einer Drehachse des Turbinenrades sowie um diese verdrehbar im
Überströmkanal des Abgasführungsabschnitts anordenbar aufweisend. Das bedeutet, dass das Stellelement zur Konditionierung eines den Abgasführungsabschnitt
durchströmenden Fluids, in der Regel ist dies Abgas einer Verbrennungskraftmaschine, mit welcher die Turbine mechanisch verbunden ist, eine Rotationsbewegung ausführen kann. Die Konditionierung des Abgases erfolgt dann dadurch, dass ein bestimmter freier, vom Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt, welcher mit Hilfe des
durchströmbaren Leitgitters im Überströmkanal ausgebildet ist, mit Hilfe des
Stellelementes eingestellt wird. Das Stellelement bewirkt entsprechend seiner
Positionierung, welche mit Hilfe der erfindungsgemäßen Turbine durch eine Verdrehung des Stellelementes herbeigeführt wird, eine Veränderung des freien
Strömungsquerschnitts. Das Stellelement weist somit mehrere Positionen auf, so dass zwischen einem größten freien Strömungsquerschnitt im Überströmkanal und einem kleinsten freien Strömungsquerschnitt im Überströmkanal zahlreiche weitere
Strömungsquerschnitte einstellbar sind.
Im Betrieb der Turbine wird das Stellelement angepasst an die den
Abgasführungsabschnitt durchströmende Fiuidmenge entsprechend verdreht. Bevorzugt ist der freie Strömungsquerschnitt des Überströmkanals bei geringen Fluidmengen ebenfalls gering, wohingegen bei großen Fluidmengen, beispielsweise bei Volllast einer Brennkraftmaschine, mit welcher der Abgasturbolader verbunden ist, der Strömungsquerschnitt und somit der Überströmkanal vollständig zu öffnen ist. Hingegen bei niedrigen Lasten der Brennkraftmaschine ist bevorzugt ein nur kleiner
Strömungsquerschnitt freizugeben, das heißt das Stellelement ist zu verdrehen, bis der entsprechende Strömungsquerschnitt ausgebildet ist.
Das Stellelement kann, da es koaxial mit der Drehachse des Turbinenrads anordenbar ist, um seine eigene Drehachse verdreht werden. Da ausschließlich eine radiale
Bewegung zur Veränderung der Position des Stellelementes erforderlich ist, ist ein Verklemmen aufgrund einer axialen Verschiebung zur Positionierung des Stellelementes ausgeschlossen.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Turbine ist, dass ein im Vergleich mit einem Axialschieber geringeres Bauraumerfordernis besteht. Da eine ausschließlich rotatorische Bewegung des Stellelementes erforderlich ist, entfällt ein bei der axialen Bewegung erforderlicher zusätzlicher sich in axialer Richtung des Abgasführungsabschnitts erstreckender Bauraumbedarf. Es kann somit der Bauraum reduziert werden, und damit einhergehend Material und Gewicht der Turbine verringert werden.
Zusätzlich ist die Rotationsbewegung mit einfachen Mitteln einleitbar und benötigt nicht, wie zur Realisierung der Positionierung eines axial verschiebbaren Stellelements üblich, einen translatorische und rotatorische Kräfte übertragenden Verstellmechanismus, welcher selbst, da im Abgasführungsabschnitt angeordnet, den Temperaturunterschieden im Betrieb der Turbine ausgesetzt ist und somit selbst zu Verzügen neigt.
Somit ist eine betriebssichere Turbine ausgebildet, welche neben ihrer Betriebssicherheit die Vorzüge eines geringen Gewichtes bei geringem Bauraumbedarf sowie geringe Kosten durch einen reduzierten Materialaufwand aufweist.
In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Turbine ist das Stellelement
kostengünstig überwiegend hülsenförmig ausgebildet, wodurch aufgrund der
rotationssymmetrischen Hülsenform eine zusätzliche Steigerung der Betriebssicherheit herbeiführbar ist.
Vorteilhafterweise sind das Stellelement und das durchströmbare Leitgitter im
Lagerabschnitt derart angeordnet, dass das durchströmbare Leitgitter und das Stellelement zumindest teilweise in Überdeckung zueinander bringbar ist. Zur
Überdeckung ist es möglich, dass entsprechend den Bauraumbedingungen entweder das Stellelement das durchströmbare Leitgitter umfassend angeordnet ist, oder dass das durchströmbare Leitgitter das Stellelement umfassend im Abgasführungsabschnitt angeordnet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Turbine ist das Stellelement zumindest in einem ersten Längenabschnitt durchströmbar ausgebildet. Mit Hilfe dieses durchströmbaren ersten Längenabschnitts ist vorteilhafterweise eine differenziertere Einstellung eines freien Strömungsquerschnitts erzielbar als beispielsweise mit einem schräg abgeschnittenen Hohlzylinder, welcher durch eine Verdrehung unterschiedliche freie Strömungsquerschnitte einstellbar im Abgasführungsabschnitt als Stellelement vorgesehen werden kann. In einer derartigen Form des Stellelementes ist es von Vorteil, wenn das durchströmbare Leitgitter eine unregelmäßige Anordnung seiner Leitschaufeln aufweist.
Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung des durchströmbaren ersten
Längenabschnitts derart, dass dieser eine leitschaufelartige Profilierung mit einer Mehrzahl von Leitschaufeln aufweist. Idealerweise weisen die Leitschaufeln der Mehrzahl von Leitschaufeln ein tragflächenprofilartiges Strömungsprofil auf, so dass
Wirkungsgradverluste der Turbine reduzierbar sind. Aufgrund des durchströmbaren Leitgitters, welches die erfindungsgemäße Turbine aufweist, und von an einem
Leitgitterring unbewegbar angeordneten Gitterschaufeln ist bereits für eine bestimmte Fluidmenge ein optimierter Turbinenwirkungsgrad erzielbar. Eine weitere Steigerung des Turbinenwirkungsgrades der erfindungsgemäßen Turbine kann nun dadurch erreicht werden, dass das Stellelement die Mehrzahl von Leitschaufeln aufweist, welche das tragflächenprofilartige Strömungsprofil aufweisen. Somit ist eine wesentlich verbesserte Justierung des Stellelementes zur Erzielung eines für einen bestimmten Betriebspunkt maximalen Turbinenwirkungsgrades realisierbar. Mit anderen Worten, aufgrund der am Stellelement angeordneten, ein tragflächenprofilartiges Strömungsprofil aufweisenden Mehrzahl von Leitschaufeln ist eine wesentlich verbesserte, den jeweiligen Fluidmengen anpassbare Position des Axialschiebers erzielbar, so dass ein möglichst hoher
Turbinenwirkungsgrad erzielbar ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Turbine weist der Abgasführungsabschnitt einen Bypass zur Umgehung des Turbinenrades auf, welcher mit Hilfe des Stellelementes einstellbar ist. Eine Bypassierung des Turbinenrades ist insbesondere dann besonders vorteilhaft, wenn die Turbine zur Erzielung eines besonders guten Beschleunigungsverhaltens relativ klein ausgebildet ist. Das heißt, wenn die Turbine klein ausgebildet ist, weist sie ein kleines Turbinenrad auf, welches ein, im Vergleich zu einem größeren Turbinenrad, kleines Trägheitsmoment besitzt. Somit kann dieses kleine Turbinenrad schneller beschleunigt werden als das größere Turbinenrad. Allerdings weist das kleinere Turbinenrad eine im Vergleich mit dem größeren
Turbinenrad niedrigere Stopfgrenze auf, das heißt, bei kleineren Fluidmengen bzw.
Abgasmengen ergibt sich ein so großer Abgasgegendruck, dass ein Wirkungsgradverlust eintritt. Das heißt, dass mit einer Umgehung der überschüssigen Abgasmenge des Turbinenrades eine Steigerung des Turbinenwirkungsgrades erzielbar ist. Da
vorteilhafterweise das Stellelement einen im Abgasführungsabschnitt vorgesehenen Bypass einstellbar ausgebildet ist, ist eine Einstellung dieses Bypasses simultan und mit einem einzigen Bauteil mit der Einstellung eines größten freien Strömungsquerschnittes erzielbar. Dadurch ist ein wesentlicher Kostenvorteil geschaffen, da auf ein weiteres Bauteil und einen weiteren Verstellmechanismus des weiteren Bauteiles verzichtet werden kann.
In einer weiteren und besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Turbine weist das Stellelement ein im Bereich des Überströmkanals anordenbares Dichtelement auf. Dieses Dichtelement dient der Reduzierung bzw. Vermeidung eines axialen Überströmens einer Fluidmenge bzw. Abgasmenge an den Gitterschaufeln des Leitgitters vorbei zur Mehrzahl von Leitschaufeln des Stellelementes bzw. sofern das Stellelement das Leitgitter umfassend positioniert ist, dient das Dichtelement der
Reduzierung bzw. Vermeidung eines axialen Überströmens einer bestimmten Fluidmenge an der Mehrzahl von Leitschaufeln vorbei zu den Gitterschaufeln des Leitgitters. Mit Hilfe dieses Dichtelementes ist eine weitere Steigerung des Turbinenwirkungsgrades der erfindungsgemäßen Turbine erzielbar.
Zur weiteren Steigerung des Turbinenwirkungsgrades als Folge einer Reduzierung einer möglichen Reibung zwischen bewegbaren Bauteilen der Turbine weist das Stellelement eine makroskopisch erkennbare Rauhtiefen aufweisende Innenwandung auf.
Grundsätzlich ist im Bereich des ersten Längenabschnitts des Stellelementes darauf zu achten, dass ein Minimalspalt zwischen den Gitterschaufeln des Leitgitters und der Mehrzahl von Leitschaufeln des Stellelementes an ihren sich gegenüberliegenden Flächen ausgebildet ist um eine Reibung zu vermeiden. Im Bereich des zweiten
Längenabschnitts ist das Stellelement sich im Abgasführungsabschnitt abstützend ausgebildet, wodurch in diesem Bereich ein Flächenkontakt zwischen einer
Innenwandung des Stellelementes und einer dieser Innenwandung gegenüberliegenden Fläche des Abgasführungsabschnitts vorliegt. Der mögliche Reibungsverlust ist durch eine Reduzierung der sich berührenden Flächen erzielbar. Sofern die Innenwandung des Stellelementes nutartige Rillen bzw. Vertiefungen aufweist, somit makroskopische, das heißt mit dem Auge sichtbare Rauhtiefen vorliegen, ist ein möglicher Reibungsverlust wesentlich reduziert und somit eine weitere Steigerung des Turbinenwirkungsgrades erzielbar.
Die Erfindung betrifft ebenso einen Abgasturbolader mit einem Verdichter und einer derartigen Turbine. Mit Hilfe der die oben genannten Vorteile aufweisenden Turbine kann ein Abgasturbolader realisiert werden, welcher sich durch einen reduzierten
Bauraumbedarf bei gleichzeitiger Steigerung des Gesamtwirkungsgrades mindestens aufgrund einer Steigerung des Turbinenwirkungsgrades auszeichnet. Mit diesem erfindungsgemäßen Abgasturbolader ist besonders effektiv und kraftstoff reduzierend eine Verbrennungskraftmaschine betreibbar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Abgasführungsabschnitts einer
erfindungsgemäßen Turbine eines Abgasturboladers,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Abgasführungsabschnitt gem. Fig. 1 entlang der
Schnittlinie A-A, Fig. 3 einen Schnitt durch den Abgasführungsabschnitt gem. Fig. 1 entlang der
Schnittlinie B-B und
Fig. 4 einen Ausschnitt eines Längsschnitts durch die erfindungsgemäße Turbine in einer perspektivischen Ansicht.
Eine erfindungsgemäße Turbine 2 eines Abgasturboladers 1 ist gemäß einem in Fig. 1 dargestellten Längsschnitt entlang einer Drehachse 4 eines Turbinenrades 3 der Turbine 2 aufgebaut. Ein durchströmbarer Abgasführungsabschnitt 5 der Turbine 2, welcher von einem Fluid, in der Regel von Abgas einer nicht näher dargestellten
Verbrennungskraftmaschine, mit welcher der Abgasturbolader 1 thermodynamisch verbunden ist, durchströmt wird, weist eine Radkammer 6 zur Aufnahme des
Turbinenrades 3 auf. Das Turbinenrad 3 ist mit Hilfe einer Welle 7 drehfest mit einem nicht näher dargestellten Verdichterrad verbunden, welches drehbar in einer nicht näher dargestellten Radkammer eines nicht näher dargestellten durchströmbaren
Luftführungsabschnitts verbunden ist. Das Turbinenrad 3 wird von Abgas beaufschlagt, wobei das Turbinenrad 3 eine Rotationsbewegung ausübt, und diese Rotationsbewegung wird mit Hilfe der drehfesten Verbindung mit dem nicht näher dargestellten Verdichterrad auf dieses übertragen, so dass das nicht näher dargestellte Verdichterrad Frischluft ansaugen kann, welche im nicht näher dargestellten Luftführungsabschnitt verdichtet und einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellt wird.
Der Abgasführungsabschnitt 5 weist stromauf der Radkammer 6 einen Spiralkanal 8 auf. Im Abgasführungsabschnitt 5 ist ein verstellbarer Leitapparat 9 zur Konditionierung des Abgases angeordnet. Der verstellbare Leitapparat 9 weist ein durchströmbares Leitgitter 10 auf, welches unbewegbar im Abgasführungsabschnitt 5 positioniert ist, wobei das Leitgitter 10 Gitterschaufeln 1 1 aufweisend ausgebildet ist. Diese Gitterschaufeln 1 1 sind tragflächenprofilartig ausgebildet und an einem Leitgitterring 12 des Leitgitters 10 unbewegbar angeordnet. Das Leitgitter 10 ist so im Abgasführungsabschnitt 5
positioniert, dass die Gitterschaufeln 1 in einen Überströmkanal 13 des
Abgasführungsabschnitts 5, welcher zwischen dem Spiralkanal 8 und der Radkammer 6 ausgebildet ist, über mindestens teilweise über eine axiale Länge L des Überströmkanals 13 hineinragen. In einer Variante des dargestellten Ausführungsbeispiels ragen die Gitterschaufeln 11 über die vollständige axiale Länge L des Überströmkanals 13 in diesen hinein. . Diese Leitschaufeln 11 lenken das aus dem Spiralkanal 8 austretende Abgas vor dem Auftreffen auf das Turbinenrad 8 um und wirken als Düsen zum Beschleunigen des aus dem Spiralkanal 8 austretenden Abgases vor dem Auftreffen des Abgases auf das Turbinenrad 3.
Der Leitgitterring 12 ist verdreh- und schiebesicher starr mit dem Abgasführungsabschnitt 5 verbunden.
Im Abgasführungsabschnitt 5 ist stromab der Radkammer 6 ein Austrittskanal 14 zum Entweichen des Abgases aus dem Abgasführungsabschnitt 5 mit Hilfe einer unabhängig vom Abgasführungsabschnitt 5 gefertigten Konturhülse 15 ausgebildet. Die Konturhülse 15 ist so im Abgasführungsabschnitt 5 aufgenommen, dass sie das Turbinenrad 3 in ihrer axialen Erstreckung mindestens teilweise, über einen Umfang des Turbinenrades 3 dieses vollständig umfassend, positioniert ist.
An einem ersten Ende 16 der Konturhülse 15, welches vom Turbinenrad 3 abgewandt ausgebildet ist, weist die Konturhülse 15 eine ringförmige Scheibe 17 auf, mit deren Hilfe die Konturhülse 15 sich am Abgasführungsabschnitt 5 abstützend angeordnet ist. Ein äußerer Durchmesser DS der Scheibe 17 ist größer als ein äußerer Durchmesser DK der Konturhülse 15. Die Konturhülse 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit der Scheibe 17 ausgebildet. In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Konturhülse 15 unabhängig von der Scheibe 17 ausgebildet, wobei diese beiden Bauteile in diesem Ausführungsbeispiel am ersten Ende 16 formschlüssig mit Hilfe von
Fixierelementen, beispielsweise Schrauben, oder stoffschlüssig durch beispielsweise Kleben oder Schweißen, miteinander verbunden sind.
Zwischen der Konturhülse 15, der Scheibe 17 und dem Abgasführungsabschnitt 5 ist mit Hilfe einer Zylindermantelfläche 18 der Konturhülse 15, einer ersten Fläche 19 der Scheibe 17, welche der Zylindermantelfläche 18 zugewandt positioniert ist, und einer ringförmigen Innenfläche 20 des Abgasführungsabschnitts ein weitestgehend
ringförmiger Gehäuseraum 21 ausgebildet. Der Gehäuseraum 21 ist gegenüber dem Spiralkanal 8 mit Hilfe einer dem Spiralkanal 8 zuordenbaren Zwischenwand 22 weitestgehend strömungsdicht abgegrenzt ausgestaltet, wobei eine zweite Fläche 23 der Zwischenwand 22 dem Gehäuseraum 21 zugewandt angeordnet ist. Der Gehäuseraum 21 dient einer Anordnung einer Versteilvorrichtung, mit deren Hilfe der verstellbare Leitapparat 9 zur Konditionierung des den Abgasführungsabschnitt 5 durchströmenden Abgases Betriebspunkten des Abgasturboladers 1 entsprechend bzw. Betriebspunkten der mit dem Abgasturbolader 1 verbundenen Verbrennungskraftmaschine entsprechend anpassbar einzustellen ist.
Unterschiedliche Einstellungen des verstellbaren Leitapparates 9, welche
unterschiedliche Konditionierungen des Abgases herbeiführen, sind mit Hilfe eines hülsenförmiges Stellelementes 24 vorzunehmen. Das Stellelement 24 ist koaxial mit der Drehachse 4 des Turbinenrades 3 und um diese verdrehbar im Überströmkanal 13 angeordnet.
Das Stellelement 24 ist im Überströmkanal 13 zwischen den Gitterschaufeln 1 1 und dem Turbinenrad 3, dieses teilweise umfassend, verdrehbar aufgenommen. In einer nicht näher dargestellten Variante ist das Stellelement 24 so im Überströmkanal 13 positioniert, dass die Gitterschaufeln 11 zwischen dem Stellelement 24 und dem Turbinenrad 3 angeordnet sind.
In einer nicht näher dargestellten Variante der erfindungsgemäßen Turbine 2 sind die Gitterschaufeln 11 einen zwischen den einzelnen Schaufeln unregelmäßigen Abstand aufweisend am Leitgitterring 12 angeordnet. Das heißt, dass ein zwischen jeweils zwei zueinander benachbarten einzelnen Schaufeln der Gitterschaufeln 11 durchströmbarer Strömungsquerschnitt über den Umfang des Leitgitters 10 verschieden groß ist, mit anderen Worten ist der durchströmbare Strömungsquerschnitt über den Umfang des Leitgitters 10 unregelmäßig ausgebildet. Zur Konditionierung des Abgases ist das
Stellelement 24 in einer einfachen, nicht näher dargestellten Variante hohlzylindrisch ausgebildet, wobei das den Gitterschaufeln 11 zugewandt ausgebildete Ende des
Stellelementes 24 in axialer Richtung unterschiedliche Abstände von den Gitterschaufeln 1 1 aufweist, da das in Form eines Hohlzylinders ausgebildete Stellelement 24
entsprechend einem schief abgeschnittenen Zylinder ausgebildet ist. Somit ist es möglich mit Hilfe einer sehr einfachen Konstruktion durch eine Verdrehung des Stellelementes 24 und mit Hilfe der aufgrund des schief abgeschnittenen Zylinders unterschiedlichen axialen Abstände unterschiedliche Überdeckungen der unregelmäßigen Strömungsquerschnitte des Leitgitters 10 herbeizuführen.
Das in diesem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ausgebildete Stellelement 24 ist zumindest in einem axialen ersten Längenabschnitt 25 durchströmbar ausgebildet, wobei eine Länge L des ersten Längenabschnitts 25 nahezu einer effektiven Schaufellänge EF, das heißt einer durchströmbaren axialen Schaufellänge, der Gitterschaufeln 11
entspricht. Der erste Längenabschnitt 25 weist in diesem Ausführungsbeispiel zur Durchströmbarkeit eine leitschaufelartige Profilierung mit einer Mehrzahl von
Leitschaufeln 26 auf.
Das Stellelement 24 ist sich mit Hilfe eines zweiten Längenabschnitts 27 auf der
Konturhülse 15 abstützend drehbar gelagert. Mit anderen Worten ist der zweite
Längenabschnitt 27 des Stellelements 24 zur Lagerung und Bewegbarkeit ausgebildet, wobei der erste Längenabschnitt 25 der Einstellung der Durchströmbarkeit des
Leitapparates 9 dient.
Zur gesicherten Führung des Stellelementes 24 und zur gesicherten strömungsdichten Abdichtung des Gehäuseraumes 21 gegen den Spiralkanal 8 weist das Stellelement 24 ein Dichtelement 28 auf, welches ringförmig ausgestaltet ist. Das Dichtelement 28 ist den vom Leitgitterring 12 abgewandt angeordneten Enden der Gitterschaufeln 11
gegenüberliegend und in den Überströmkanal 13 hineinragend auf dem Stellelement 24 positioniert. Zur weiteren Abdichtung des Spiralkanals 8 gegen den Gehäuseraum 21 ist ein zusätzliches, separat ausgebildetes nicht näher dargestelltes Dichtungselement vorgesehen.
Zur vollständigen oder teilweisen Bypassierung des Turbinenrades 3 ist im
Abgasführungsabschnitt 5 eine Umgehungsleitung 29, auch Bypass genannt vorgesehen. Dieser Bypass 29 ist in diesem Ausführungsbeispiel in der Konturhülse 15 ausgebildet und ist mit Hilfe des Stellelementes 24 einstellbar. Mit anderen Worten, der Bypass ist mit Hilfe des Stellelementes 24 je nach Verdrehung des Stellelementes 24 vollständig oder nur teilweise verschließbar oder zu öffnen. Zur Öffnung oder Schließung oder zur teilweisen Schließung ist hierzu im Stellelement eine Durchgangsöffnung 30 vorgesehen. Das heißt, sofern diese Durchgangsöffnung 30 mit einem der Durchgangsöffnung 30 zugewandt positionierten Ende des Bypasses 29 in Überdeckung gebracht ist, erfolgt eine Umleitung des den Abgasführungsabschnitt 5 durchströmenden Abgases, vollständig oder teilweise am Turbinenrad 3 vorbei. Mit anderen Worten heißt das, dass das Abgas bei vollständiger oder teilweiser Freigabe des Bypasses 29 vollständig oder teilweise am Turbinenrad 3 vorbeigeleitet wird und somit den Überströmkanal 13 und das Turbinenrad 3 nicht oder nur teilweise durchströmt.
Fig. 2 zeigt in einem Schnitt entlang einer in Fig. 1 gezeigten Schnittlinie A-A durch den Abgasführungsabschnitt 5 der erfindungsgemäßen Turbine 2 gem. Fig. 1 einen Aufbau insbesondere des Spiralkanals 8 sowie des verstellbaren Leitapparates 9 mit dem
Leitgitter 10 und des Stellelementes 24 im ersten Längenabschnitt 25, welcher die Mehrzahl von Leitschaufeln 26 aufweisend ausgebildet ist. Die Gitterschaufeln 11 des Leitgitters 0 sind ebenso wie die Mehrzahl der Leitschaufeln 26 des Stellelementes 24 strömungsoptimiert, tragflächenprofilförmig ausgestaltet. Somit ist ein sehr enges Gitter im Überströmkanal 13 ausbildbar, so dass auch bei sehr geringen Strömungsmengen des Abgases ein guter Abgasturboladerwirkungsgrad erzielbar ist.
Zwischen den Gitterschaufeln 11 des Leitgitters 10 und der ihnen gegenüberliegend positionierten Mehrzahl von Leitschaufeln 26 des Stellelementes 24 ist ein Minimalspalt 31 ausgebildet, welcher eine mit dem Leitgitter 10 berührungsfreie Bewegbarkeit des Stellelementes 24 sichert. Je nach Verdrehung des Stellelementes 24 ist somit eine größerer Strömungsquerschnitt 32 oder ein kleinerer Strömungsquerschnitt 32 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung des verstellbaren Leitapparates 9 einstellbar. Der Minimalspalt 31 ist dabei an den sich gegenüberliegenden Schaufelflächen der entsprechenden Schaufeln der Gitterschaufeln 1 1 und der Mehrzahl von Leitschaufeln 26 gerade so groß, dass eine Berührung bei einer Verdrehung des Stellelementes 24 vermieden wird und der Minimalspalt 31 dennoch nahezu undurchströmbar ist.
Ein Schnitt durch den Abgasführungsabschnitt 5 der erfindungsgemäßen Turbine 2 im Bereich des zweiten Längenabschnitts 27, entlang einer in Fig. 1 gezeigten Schnittlinie B- B ist in Fig. 3 dargestellt. Im Bereich des zweiten Längenabschnitts 27 sind im
Stellelement 24 die Durchgangsöffnung 30 sowie in der Konturhülse 15 der Bypass 29 ausgebildet. Das bedeutet, dass gemäß eines Verdrehwinkels γ des Stellelementes 24 eine Durchströmung der Durchgangsöffnung 30 und des Bypass 29 einstellbar ist, so dass Abgas im Turbinenrad 3 teilweise oder vollständig vorbei leitbar ist.
In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Stellelement 24 im Bereich des zweiten Längenabschnitts 27, in welchem das Stellelement 24 sich auf der
Konturhülse 15 abstützend ausgebildet ist, an seiner Innenwandung 33 makroskopisch erkennbare Rauhtiefen aufweisend, beispielsweise längliche oder punktförmige Nuten aufweisend, ausgebildet ist. Mit Hilfe dieser nutartigen Ausbildung ist eine zwischen der Zylindermantelfläche 18 und der Innenwandung 33 infolge des Flächenkontaktes in diesem Bereich auftretende Reibung reduzierbar. Somit ist eine zur Verdrehung bzw. Verstellung des Stellelementes 24 erforderliche Kraft im Vergleich mit einem Stellelement 24, welches eine übliche, ebene Innenwandung 33 aufweist, wesentlich reduziert. Das gem. Fig. 1 ausgebildete Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Turbine ist zur verbesserten Anschaulichkeit in Fig. 4 in einer perspektivischen Ansicht in einem Ausschnitt eines Längsschnitts dargestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Turbine mit variabler Turbinengeometrie, aufweisend einen durchströmbaren
Abgasführungsabschnitt (5) mit einem verstellbaren Leitapparat (9) umfassend ein durchströmbares Leitgitter (10) und ein Stellelement (24), wobei zwischen einem Spiralkanal (8) des Abgasführungsabschnitts (5) und einer Radkammer (6) zur Aufnahme eines in der Radkammer (6) drehbar positionierten Turbinenrades (3) ein Überströmkanal (13) ausgebildet ist, wobei das durchströmbare Leitgitter (10) in den Überströmkanal (13) hineinragend im Abgasführungsabschnitt (5) unbewegbar angeordnet ist, und wobei mit Hilfe des Stellelementes (24) eine Konditionierung eines den Abgasführungsabschnitt (5) durchströmenden Fluids herbeiführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
das Stellelement (24) koaxial mit einer Drehachse (4) des Turbinenrades (3) sowie um diese verdrehbar im Überströmkanal (13) anordenbar ist.
2. Turbine mit variabler Turbinengeometrie nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Stellelement (24) überwiegend hülsenförmig ausgebildet ist.
3. Turbine mit variabler Turbinengeometrie nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Stellelement (24) das durchströmbare Leitgitter (10) zumindest teilweise umfassend angeordnet ist.
4. Turbine mit variabler Turbinengeometrie nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das durchströmbare Leitgitter (10) das Stellelement (24) zumindest teilweise umfassend angeordnet ist.
5. Turbine mit variabler Turbinengeometrie nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Stellelement (24) zumindest in einem ersten Längenabschnitt (25)
durchströmbar ausgebildet ist.
6. Turbine mit variabler Turbinengeometrie nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Längenabschnitt (25) eine leitschaufelartige Profilierung mit einer
Mehrzahl von Leitschaufeln (26) aufweist.
7. Turbine mit variabler Turbinengeometrie nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Abgasführungsabschnitt (5) einen Bypass (29) zur Umgehung des
Turbinenrades (3) aufweist, welcher mit Hilfe des Stellelementes (24) einstellbar ist.
8. Turbine mit variabler Turbinengeometrie nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Stellelement (24) ein im Bereich des Überströmkanals (13) anordenbares Dichtelement (28) aufweist.
9. Turbine mit variabler Turbinengeometrie nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Stellelement (24) eine makroskopisch erkennbare Rauhtiefen aufweisende Innenwandung (33) aufweist.
10. Abgasturbolader, aufweisend eine Turbine (2) mit variabler Turbinengeometrie und einen Verdichter,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Turbine (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
PCT/EP2012/002585 2012-04-19 2012-06-20 Turbine mit variabler turbinengeometrie für einen abgasturbolader WO2013156048A1 (de)

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