WO2022078727A1 - Radialturbine mit einer reinigungsvorrichtung zur reinigung eines leitschaufelrings und verfahren zur montage und demontage der reinigungsvorrichtung - Google Patents

Radialturbine mit einer reinigungsvorrichtung zur reinigung eines leitschaufelrings und verfahren zur montage und demontage der reinigungsvorrichtung Download PDF

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cleaning device
nozzle ring
turbine
annular
radial
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Stefan GANTERT
Thomas Rechin
Tobias Vogt
Matthias Richner
Magnus Fischer
Markus Loos
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Turbo Systems Switzerland Ltd.
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    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/607—Preventing clogging or obstruction of flow paths by dirt, dust, or foreign particles

Definitions

  • the invention relates to the field of exhaust gas turbines, in particular radial turbines, for example for an exhaust gas turbocharger.
  • the invention relates to a radial turbine with a cleaning device for cleaning a nozzle ring.
  • the invention relates to a method for assembling a cleaning device for cleaning a nozzle ring of a radial turbine and a method for dismantling the cleaning device.
  • exhaust gas turbochargers are used as standard nowadays, with a turbine in the exhaust gas tract of the internal combustion engine and with a compressor upstream of the internal combustion engine.
  • the exhaust gases from the internal combustion engine are expanded in the turbine.
  • the work thus obtained is transferred to the compressor by means of a shaft, which compresses the air supplied to the internal combustion engine.
  • the kinetic energy of the exhaust gas is used to drive the rotor of the turbocharger.
  • the jet of exhaust gas must be directed onto the turbine shaft.
  • a nozzle ring is installed in radial turbine stages at the outlet of the flow channel in front of the turbine shaft.
  • Cleaning devices are used to maintain the turbine-side performance and to protect against excessive contamination with associated operating problems on the turbocharger. This is partly done with water but also with dry cleaning agents.
  • the nozzle ring in particular is significantly affected by contamination, which can lead to significant operating restrictions.
  • the cleaning device When servicing the turbocharger and in particular when cleaning the nozzle ring mechanically, the cleaning device must also be checked for blockages and the function of the nozzles. This must be removed from the turbocharger.
  • the object of the present invention is to provide a radial turbine with a cleaning device which is improved with regard to at least one of the disadvantages known from the prior art.
  • the object of the present invention is to provide a cleaning device for a nozzle ring of a radial turbine, which can be assembled and disassembled in a simpler manner than in the prior art.
  • Another object of the present invention is an improved assembly and disassembly method for a
  • a radial turbine with a cleaning device a method for assembling a cleaning device, and a method for disassembling a cleaning device are provided according to the independent claims. Further aspects, advantages and features of the present invention can be found in the dependent patent claims, the description and the accompanying figures.
  • a centrifugal turbine includes a turbine housing with a radial gas inflow duct. Furthermore, the radial turbine includes a nozzle ring, which is arranged in the radial gas inflow channel. Furthermore, the radial turbine includes an annular cleaning device for cleaning the nozzle ring.
  • the ring-shaped cleaning device is connected to a cleaning agent supply via an axially pluggable supply line in such a way that the ring-shaped cleaning device can be removed from the turbine housing in the axial direction after or with dismantling of the nozzle ring.
  • cleaning device for cleaning a nozzle ring, which is improved over the prior art.
  • the cleaning device is advantageously designed in such a way that it can be assembled and disassembled in a simple manner, so that the maintenance effort is reduced compared to the prior art.
  • a second aspect of the invention relates to an exhaust gas turbocharger with a radial turbine according to the embodiments described herein.
  • a third aspect of the invention relates to a method for assembling a cleaning device for cleaning a nozzle ring of a radial turbine.
  • the method includes an axial insertion of the annular cleaning device into a corresponding receptacle of a turbine housing of the radial turbine.
  • the method includes an axial connection of the ring-shaped cleaning device to a cleaning agent supply via an axially pluggable supply line.
  • the method also includes fixing the annular cleaning device by fixing the nozzle ring, in particular so that the annular cleaning device is fixed relative to the turbine housing exclusively by fixing the nozzle ring.
  • a fourth aspect of the invention relates to a method for dismantling a cleaning device for cleaning a nozzle ring of a radial turbine.
  • the method includes releasing a fixation of the nozzle ring.
  • the method also includes releasing an axial plug-in connection in a feed line from a cleaning agent feed to the ring-shaped cleaning device.
  • the method includes an axial removal of the annular cleaning device. In particular, only the fixation of the nozzle ring and the axial plug-in connection in the supply line have to be loosened for the axial removal of the ring-shaped cleaning device.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view along the central axis of a radial turbine with the cleaning device in an installed state according to the embodiments described herein;
  • FIG. 2 shows a schematic three-dimensional view of a radial turbine according to the embodiments described herein with a dismantled cleaning device and a dismantled nozzle ring;
  • FIGS. 3a to 3f show schematic sectional views of an annular cleaning device for cleaning a nozzle ring according to the embodiments described herein;
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view along the central axis of a radial turbine with a cleaning device for cleaning a nozzle ring comprising at least one compensation element for compensating for thermal expansions according to the embodiments described herein
  • FIG. 5a shows a schematic sectional view of an annular cleaning device mounted in the turbine housing
  • Figure 5b is a schematic sectional view of an annular
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a method for assembling a cleaning device according to embodiments described herein.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a method for disassembling a cleaning device according to embodiments described herein.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view along the central axis 101 of the radial turbine 20 with the cleaning device 10 in an installed state.
  • Figure 2 shows a schematic view of the radial turbine 20 with a dismantled nozzle ring 23 and a dismantled cleaning device 10.
  • the radial turbine 20 comprises a turbine housing 21 with a radial gas inflow channel 22.
  • the radial turbine 20 comprises a nozzle ring 23 which is arranged in the radial gas inflow channel 22.
  • the radial turbine 20 includes an annular cleaning device 10 for cleaning the nozzle ring 23.
  • the annular cleaning device 10 is provided with a cleaning agent feed 13 via an axially plug-in feed line 12 connected that after or with disassembly of the nozzle ring 23, the annular cleaning device 10 can be removed in the axial direction from the turbine housing 21.
  • the ring-shaped cleaning device 10 is mounted in the turbine housing 21 in such a way that the ring-shaped cleaning device 10 can be dismantled without loosening external connecting or mounting elements.
  • “External connecting or assembly elements” are to be understood as meaning those connecting or assembly elements which, when assembled, are located at least partially outside the turbine housing.
  • Cleaning device for cleaning a nozzle ring are provided, which are advantageously designed such that they can be assembled and disassembled in a simple manner, so that the maintenance effort is reduced compared to the prior art.
  • the ring-shaped cleaning device 10 comprises a plurality of cleaning agent openings 111 arranged over the circumference, as is shown in FIG. 2 by way of example.
  • the annular cleaning device 10 is fixed in the axial direction exclusively by fixing the nozzle ring 23 in the turbine housing 21 .
  • the fixing of the nozzle ring 23 fixes the axial position of the cleaning device 10 with respect to the turbine housing 21, with no additional fixing being provided for fixing the axial position of the cleaning device 10.
  • the nozzle ring 23 can be a nozzle ring open on one side.
  • the vanes 24 may contact the annular cleaning device 10 .
  • the ring-shaped cleaning device 10 can have receptacles (not explicitly shown in the figures) for the guide vanes 24 .
  • annular cleaning device 10 there is no contact between the guide vanes 24 and the annular cleaning device 10 .
  • the annular cleaning device 10 can be fixed in the turbine housing 21 by means of internal fixing elements. “Inner fixing elements” are to be understood as meaning those fixing elements which are arranged completely inside the turbine housing in the assembled state.
  • the nozzle ring 23 is a closed nozzle ring with guide vanes 24 which are made integral with the annular cleaning device 10.
  • the annular cleaning device 10 can be formed separately from the supply line 12.
  • the ring-shaped cleaning device 10 can be formed integrally with the supply line, as is shown by way of example in FIGS. 3c and 3d.
  • the nozzle ring 23 is a closed nozzle ring with guide vanes 24, which are arranged between an annular disk 25 on the bearing housing side and an annular disk 26 on the turbine housing side, as is shown, for example, in FIGS. 3f is shown.
  • the ring-shaped cleaning device 10 can be connected to the ring disk 26 on the turbine housing side.
  • the ring-shaped cleaning device 10 can be connected to the ring disk 26 on the turbine housing side by means of a screw connection 113, as is shown by way of example in FIG. 3f.
  • the ring-shaped cleaning device 10 can be connected to the ring disk 26 on the turbine housing side by means of a welded connection 112, as is shown by way of example in FIG. 3e.
  • the axially pluggable supply line 12 is formed by means of a plug-in tube 121 and a plug-in sleeve 122, as shown in FIGS. 1 and 4 by way of example.
  • the plug-in tube 121 and the plug-in sleeve 122 are typically sealed against one another by means of one or more sealing elements 123, in particular by means of one or more sealing rings.
  • the male tube 121 is connected to the annular cleaning device 10 .
  • the plug-in tube 121 can be designed integrally with the ring-shaped cleaning device, as is shown by way of example in FIGS. 3c and 3d.
  • the plug-in supply line 12 can be provided by a plug-in tube 121 and a corresponding receptacle 27 provided in the turbine housing 21 according to an alternative embodiment which can be combined with other embodiments described herein.
  • the plug-in pipe 121 is typically sealed off from the corresponding receptacle 27 provided in the turbine housing 21 by means of one or more sealing elements 123, in particular by means of one or more sealing rings.
  • the axially pluggable supply line 12 comprises at least one compensation element 14 for compensating for thermal expansion, as is shown in FIG. 4 by way of example.
  • this can be the at least one compensation element 14 be brat.
  • the at least one compensation element 14 can be part of the plug-in tube and/or the plug-in sleeve.
  • the at least one compensation element 14 can include a first compensation element 141, which is shown in FIG. 4 as part of the plug-in tube 121 by way of example.
  • the at least one compensation element 14 can include a second compensation element 142, which is shown by way of example in FIG. 4 as part of the receptacle 122. Both the first compensation element 141 and the second compensation element 142 can be designed as bellows.
  • the radial turbine according to the embodiments described herein is used for an exhaust gas turbocharger, so that an exhaust gas turbocharger with a radial turbine according to the embodiments described herein is provided.
  • FIG. 6 Another aspect of the invention relates to a method 30 for assembling a cleaning device 10 for cleaning a nozzle ring 23 of a radial turbine 20.
  • the method 30 for assembling the cleaning device is illustrated schematically by the block diagram shown in FIG.
  • the method 30 comprises axially sliding (schematically represented by block 31 in FIG. 6) the annular cleaning device 10 into a corresponding receptacle of a turbine housing 21 of the radial turbine 20. Further comprises the method 30 an axial connection (shown schematically by block 32 in Fig. 6) of the annular cleaning device 10 with a cleaning agent supply 13 via an axially pluggable supply line 12.
  • the method 30 also includes fixing (shown schematically by block 33 in Fig. 6) of the annular cleaning device 10 by means of a fixation of the nozzle ring, in particular so that the annular cleaning device 10 is fixed exclusively via the fixation of the nozzle ring in relation to the turbine housing.
  • Another aspect of the invention relates to a method 40 for dismantling a cleaning device 10 for cleaning a nozzle ring 23 of a radial turbine 20.
  • the method 40 for dismantling the cleaning device is illustrated schematically by the block diagram shown in FIG.
  • the method 40 comprises loosening (represented schematically by block 41 in FIG. 7) a fixation of the nozzle ring.
  • the method also includes releasing (schematically represented by block 42 in FIG. 7) an axial plug-in connection in a supply line 12 from a cleaning agent supply 13 to the ring-shaped cleaning device.
  • the method also includes axially extracting (represented schematically by block 43 in Figure 7) the annular cleaning device. In particular, only the fixation of the nozzle ring and the axial plug-in connection in the supply line 12 are to be released for the axial removal 42 of the annular cleaning device.
  • both the method 30 for assembly and the method 40 for disassembly of a cleaning device are typically the cleaning device 10 for cleaning a nozzle ring 23 of a radial turbine 20 according to one of the embodiments described herein.
  • 41, 42, 43 blocks of the block diagram illustrating the method of disassembling the cleaning device

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radialturbine (20). Die Radialturbine (20) umfasst ein Turbinengehäuse (21) mit einem radialen Gaseinströmungskanal (22); einen Düsenring (23), der in dem radialen Gaseinströmungskanal (22) angeordnet ist; und eine ringförmige Reinigungsvorrichtung (10) zur Reinigung des Düsenrings (23). Die ringförmige Reinigungsvorrichtung (10) ist mit einer Reinigungsmittelzuführung (13) über eine axial steckbare Zuleitung (12) so verbunden, dass nach oder mit Demontage des Düsenrings (23) die ringförmige Reinigungsvorrichtung (10) in axialer Richtung aus dem Turbinengehäuse (21) entfernbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Düsenrings einer Radialturbine als auch ein Verfahren, zur Demontage der Reinigungsvorrichtung.

Description

RADIALTURBINE MIT EINER REINIGUNGSVORRICHTUNG ZUR REINIGUNG EINES DÜSENRINGS, VERFAHREN ZUR MONTAGE DER REINIGUNGSVORRICHTUNG UND
VERFAHREN ZUR DEMONTAGE DER
REINIGUNGSVORRICHTUNG
TECHNISCHES GEBIET
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Abgasturbinen, insbesondere Radialturbinen, beispielsweise für einen Abgasturbolader. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Radialturbine mit einer Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Düsenrings. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Düsenrings einer Radialturbine als auch ein Verfahren zur Demontage der Reinigungsvorrichtung.
TECHNISCHER HINTERGRUND
[0002] Für die Leistungssteigerung einer Brennkraftmaschine werden heutzutage standardmäßig Abgasturbolader eingesetzt, mit einer Turbine im Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine und mit einem der Verbrennungskraftmaschine vorgelagerten Verdichter. Die Abgase der Brennkraftmaschine werden dabei in der Turbine entspannt. Die dabei gewonnene Arbeit wird mittels einer Welle auf den Verdichter übertragen, welcher die der Brennkraftmaschine zugeführte Luft verdichtet. Durch die Verwendung der Energie der Abgase zur Verdichtung der dem Verbrennungsprozess in der Brennkraftmaschine zugeführten Luft, können der Verbrennungsprozess und der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine optimiert werden. [0003 ] Die kinetische Energie des Abgases wird dazu verwendet, um den Rotor des Turboladers anzutreiben. Um einen sicheren Betrieb gewährleisten zu können muss der Abgasstrahl gezielt auf die Turbinenwelle geführt werden. Zu diesem Zweck sowie zur Ermöglichung eines „Matchings“ des Turboladers für unterschiedliche Anwendungen, wird bei radialen Turbinenstufen am Austritt des Strömungskanals vor der Turbinenwelle ein Düsenring eingebaut.
[0004] Zur Erhaltung der turbinenseitigen Performance und zum Schutz vor übermäßiger Verschmutzung mit einhergehenden Betriebsproblemen am Turbolader werden Reinigungsvorrichtungen eingesetzt. Dies wird zum Teil mit Wasser aber auch trockenen Reinigungsmitteln durchgeführt.
[0005] Vor allem der Düsenring ist dabei maßgeblich von Verschmutzung betroffen, was zu erheblichen Betriebseinschränkungen führen kann. Bei der Wartung des Turboladers und insbesondere bei einer mechanischen Reinigung des Düsenrings, muss auch die Reinigungsvorrichtung auf Blockaden und Funktion der Düsen überprüft werden. Dabei muss diese vom Turbolader demontiert werden.
[0006] Die Montage bzw. Demontage der aus dem Stand der Technik bekannten Reinigungsvorrichtungen für Düsenringe ist relativ aufwendig was zu einem relativ hohem der Wartungsaufwand fuhrt.
[0007] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Radialturbine mit einer Reinigungsvorrichtung bereitzustellen, die mindestens hinsichtlich einer der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile verbessert ist. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Reinigungsvorrichtung für einen Düsenring einer Radialturbine bereitzustellen, welche im Vergleich zum Stand der Technik auf einfachere Weise montiert und demontiert werden kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein verbessertes Montage- bzw. Demontageverfahren für eine
Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Düsenrings einer Radialturbine bereitzustellen, so dass der Wartungsaufwand im Vergleich zum Stand der Technik reduziert werden kann.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
[0008] Zur Lösung der obengenannten Aufgaben werden eine Radialturbine mit einer Reinigungsvorrichtung, ein Verfahren zur Montage einer Reinigungsvorrichtung, und ein Verfahren zur Demontage einer Reinigungsvorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereitgestellt. Weitere Aspekte, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den beiliegenden Figuren zu entnehmen.
[0009] Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Radialturbine bereitgestellt. Die Radialturbine umfasst ein Turbinengehäuse mit einem radialen Gaseinströmungskanal. Des Weiteren umfasst die Radialturbine einen Düsenring, der in dem radialen Gaseinströmungskanal angeordnet ist. Ferner umfasst die Radialturbine eine ringförmige Reinigungsvorrichtung zur Reinigung des Düsenrings. Die ringförmige Reinigungsvorrichtung ist mit einer Reinigungsmittelzufuhrung über eine axial steckbare Zuleitung so verbunden, dass nach oder mit Demontage des Düsenrings die ringförmige Reinigungsvorrichtung in axialer Richtung aus dem Turbinengehäuse entfembar ist.
[0010] Somit wird vorteilhafterweise eine Radialturbine mit einer
Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Düsenrings bereitgestellt, welche gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Insbesondere ist die Reinigungsvorrichtung vorteilhafterweise derart ausgelegt, dass diese auf einfache Weise montiert und demontiert werden kann, so dass der Wartungsaufwand im Vergleich zum Stand der Technik reduziert ist.
[0011] Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit einer Radialturbine gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen. [0012] Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage einer Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Düsenrings einer Radialturbine. Das Verfahren umfasst ein axiales Einschieben der ringförmigen Reinigungsvorrichtung in eine entsprechende Aufnahme eines Turbinengehäuses der Radialturbine. Des Weiteren umfasst das Verfahren ein axiales Verbinden der ringförmigen Reinigungsvorrichtung mit einer Reinigungsmittelzufuhrung über eine axial steckbare Zuleitung. Ferner umfasst das Verfahren ein Fixieren der ringförmigen Reinigungsvorrichtung mittels einer Fixierung des Düsenrings, insbesondere so dass die ringförmige Reinigungsvorrichtung ausschließlich über die Fixierung des Düsenrings gegenüber dem Turbinengehäuse fixiert ist.
[0013 ] Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein V erfahren zur Demontage einer Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Düsenrings einer Radialturbine. Das Verfahren umfasst ein Lösen einer Fixierung des Düsenrings. Des Weiteren umfasst das Verfahren ein Lösen einer axialen Steckverbindung in einer Zuleitung von einer Reinigungsmittelzuführung zu der ringförmigen Reinigungsvorrichtung. Ferner umfasst das Verfahren ein axiales Herausnehmen der ringförmigen Reinigungsvorrichtung. Insbesondere sind zum axialen Herausnehmen der ringförmigen Reinigungsvorrichtung ausschließlich die Fixierung des Düsenrings und die axiale Steckverbindung in der Zuleitung zu lösen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
[0014] Im Weiteren soll die Erfindung anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden, aus denen sich weitere Vorteile und Abwandlungen ergeben. Hierbei zeigen:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht entlang der Zentralachse einer Radialturbine mit der Reinigungsvorrichtung in einem eingebauten Zustand gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen; Figur 2 eine schematische dreidimensionale Ansicht einer Radialturbine gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen mit einer demontierten Reinigungsvorrichtung und einem demontierten Düsenring;
Figuren 3a bis 3f schematische Schnittansichten einer ringförmigen Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Düsenrings gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen;
Figur 4 eine schematische Schnittansicht entlang der Zentralachse einer Radialturbine mit einer Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Düsenrings umfassend mindestens ein Kompensationselement zur Kompensation von thermischen Ausdehnungen gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen
Figur 5a eine schematische Schnittansicht einer im Turbinengehäuse montierten ringförmigen Reinigungsvorrichtung;
Figur 5b eine schematische Schnittansicht einer ringförmigen
Reinigungsvorrichtung bei der Montage/Demontage (siehe doppelseitiger Pfeil);
Figur 6 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Montage einer Reinigungsvorrichtung gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen; und
Figur 7 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahren zur Demontage einer Reinigungsvorrichtung gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
[0015] Im Folgenden werden verschiedenen Ausführungsformen beschrieben, von denen in jeder Abbildung ein oder mehrere Beispiele dargestellt sind. Jedes Beispiel dient der Erläuterung und ist nicht als Einschränkung zu verstehen. Beispielsweise können Merkmale, die als Teil einer Ausführungsform dargestellt oder beschrieben sind, auf oder in Verbindung mit jeder anderen Ausführungsform verwendet werden, um eine weitere Ausführungsform zu erhalten. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Offenlegung solche Modifikationen und Variationen einschließt.
[0016] In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen beziehen sich die gleichen Referenznummem auf die gleichen oder ähnlichen Komponenten. Im Allgemeinen werden nur die Unterschiede in Bezug auf die einzelnen Ausführungsformen beschrieben. Sofern nicht anders angegeben ist, kann sich die Beschreibung eines Teils oder Aspekts in einer Ausführungsform auch auf ein entsprechendes Teil oder einen entsprechenden Aspekt in einer anderen Ausführungsform beziehen.
[0017] Mit Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 wird eine Radialturbine 20 mit einer Reinigungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Zentralachse 101 der Radialturbine 20 mit der Reinigungsvorrichtung 10 in einem eingebauten Zustand. Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht der Radialturbine 20 mit demontiertem Düsenring 23 und demontierter Reinigungsvorrichtung 10.
[0018] Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, umfasst die Radialturbine 20 ein Turbinengehäuse 21 mit einem radialen Gaseinströmungskanal 22. Zudem umfasst die Radialturbine 20 einen Düsenring 23, der in dem radialen Gaseinströmungskanal 22 angeordnet ist. Des Weiteren umfasst die Radial turbine 20 eine ringförmige Reinigungsvorrichtung 10 zur Reinigung des Düsenrings 23. Die ringförmige Reinigungs vorrichtung 10 ist mit einer Reinigungsmittelzuführung 13 über eine axial steckbare Zuleitung 12 derart verbunden, dass nach oder mit Demontage des Düsenrings 23 die ringförmige Reinigungsvorrichtung 10 in axialer Richtung aus dem Turbinengehäuse 21 entfembar ist. Insbesondere ist die ringförmige Reinigungsvorrichtung 10 in dem Turbinengehäuse 21 derart montiert, dass die ringförmige Reinigungsvorrichtung 10 ohne Lösen von äußeren Verbindungs- oder Montageelementen demontierbar ist. Unter „äußeren Verbindungs- oder Montageelementen“ sind solche Verbindungs- oder Montageelemente zu verstehen, welche sich im montierten Zustand zumindest teilweise außerhalb des Trubinengehäuses befinden.
[0019] Somit kann vorteilhafterweise eine Radialturbine mit einer
Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Düsenrings bereitgestellt werden, welche vorteilhafterweise derart ausgelegt, dass diese auf einfache Weise montiert und demontiert werden kann, so dass der Wartungsaufwand im Vergleich zum Stand der Technik reduziert ist.
[0020] Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, umfasst die ringförmige Reinigungsvorrichtung 10 mehrere über dem Umfang angeordnete Reinigungsmittelöffn ungen 111, wie es beispielhaft in Figur 2 dargestellt ist.
[0021] Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, wird die ringförmige Reinigungsvorrichtung 10 in axialer Richtung ausschließlich über eine Fixierung des Düsenrings 23 im Turbinengehäuse 21 fixiert. Mit anderen Worten, die Fixierung des Düsenrings 23 fixiert die axiale Position der Reinigungsvorrichtung 10 bezüglich des Turbinengehäuses 21, wobei zur Fixierung der axialen Position der Reinigungsvorrichtung 10 keine zusätzliche Fixierung vorgesehen ist.
[0022] Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, kann der Düsenring 23 ein einseitig offener Düsenring sein. Typischerweise weist der einseitig offene Düsenring Leitschaufeln 24 auf, die sich von einer lagergehäuseseitigen Ringscheibe 25 in axialer Richtung erstrecken, wie es beispielhaft in Fig. 3a dargestellt ist. In einem montierten Zustand, können die Leitschaufeln 24 mit der ringförmigen Reinigungsvorrichtung 10 in Kontakt stehen. Gemäß einem Beispiel kann die ringförmige Reinigungsvorrichtung 10 Aufnahmen (in den Figuren nicht explizit dargestellt) für die Leitschaufeln 24 aufweisen.
[0023] Gemäß einer alternativen Ausführungsform besteht zwischen den Leitschaufeln 24 und der ringförmigen Reinigungsvorrichtung 10 kein Kontakt. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die ringförmige Reinigungsvorrichtung 10 mittels innerer Fixierungselemente in dem Turbinengehäuse 21 fixiert werden kann. Unter „inneren Fixierungselemente“ sind solche Fixierungselemente zu verstehen, welche im montierten Zustand vollständig innerhalb des Trubinengehäuses angeordnet sind.
[0024] Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, ist der Düsenring 23 ein geschlossener Düsenring mit Leitschaufeln 24, die integral mit der ringförmigen Reinigungsvorrichtung 10 ausgeführt sind.
[0025] Wie beispielhaft in den Figuren 3a und 3b dargestellt ist kann die ringförmigen Reinigungsvorrichtung 10 separat von der Zuleitung 12 ausgebildet sein. Alternativ kann die ringförmigen Reinigungsvorrichtung 10 integral mit der Zuleitung ausgebildet sein, wie es beispielhaft in den Figuren 3c und 3d dargestellt ist.
[0026] Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, ist der Düsenring 23 ein geschlossener Düsenring mit Leitschaufeln 24, die zwischen einer lagergehäuseseitigen Ringscheibe 25 und einer turbinengehäuseseitigen Ringscheibe 26 angeordnet sind, wie es beispielsweise in den Figuren 3c-3f dargestellt ist. Die ringförmige Reinigungsvorrichtung 10 kann mit der turbinengehäuseseitigen Ringscheibe 26 verbunden sein. Beispielsweise, kann die ringförmige Reinigungsvorrichtung 10 mittels einer Schraubverbindung 113 mit der turbinengehäuseseitigen Ringscheibe 26 verbunden sein, wie es beispielhaft in Fig. 3f dargestellt ist. Alternativ kann die ringförmige Reinigungsvorrichtung 10 mittels einer Schweißverbindung 112 mit der turbinengehäuseseitigen Ringscheibe 26 verbunden sein, wie es beispielhaft in Fig. 3e dargestellt ist.
[0027] Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, wird die axial steckbare Zuleitung 12 mittels eines Steckrohrs 121 und einer Steckhülse 122 gebildet, wie es beispielhaft in den Figuren 1 und 4 dargestellt ist. Das Steckrohr 121 und die Steckhülse 122 sind typischerweise gegeneinander mittels einer oder mehrerer Dichtungselemente 123, insbesondere mittels einer oder mehrerer Dichtringe, abgedichtet. Typischerweise ist das Steckrohr 121 mit der ringförmigen Reinigungsvorrichtung 10 verbunden. Beispielsweise kann das Steckrohr 121 integral mit der ringförmigen Reinigungsvorrichtung ausgefuhrt sein, wie es beispielhaft in den Figuren 3c und 3d dargestellt ist.
[0028] Unter Bezugnahme auf die Figuren 5a und 5b, kann die steckbare Zuleitung 12 gemäß einer alternativen Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, durch ein Steckrohr 121 und eine entsprechende, im Turbinengehäuse 21 vorgesehene Aufnahme 27 bereitgestellt werden. Im montierten Zustand ist das Steckrohr 121 typischerweise gegenüber der entsprechenden, im Turbinengehäuse 21 vorgesehenen Aufnahme 27 mittels einer oder mehrerer Dichtungselemente 123, insbesondere mittels einer oder mehrerer Dichtringe, abgedichtet.
[0029] Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, umfasst die axial steckbare Zuleitung 12 mindestens ein Kompensationselement 14 zur Kompensation von thermischen Ausdehnungen, wie es beispielhaft in Figur 4 dargestellt ist. Beispielsweise kann das das mindestens eine Kompensationselement 14 ein Balg sein. Das mindestens eine Kompensationselement 14 kann Teil des Steckrohrs und/oder der Steckhülse sein. Beispielsweise kann das mindestens eine Kompensationselement 14 ein erstes Kompensationselement 141 umfassen, welches beispielshaft in Fig. 4 als Teil des Steckrohrs 121 dargestellt ist. Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Kompensationselement 14 ein zweites Kompensationselement 142 umfassen, welches beispielshaft in Fig. 4 als Teil der Steckhülse 122 dargestellt ist. Sowohl das erste Kompensationselement 141 als auch das zweite Kompensationselement 142 können als Balg ausgebildet sein.
[0030] Gemäß einem Aspekt der Erfindung, wird die Radialturbine gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen für einen Abgasturbolader verwendet, so dass ein Abgasturbolader mit einer Radialturbine gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen bereitgestellt wird.
[0031] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren 30 zur Montage einer Reinigungsvorrichtung 10 zur Reinigung eines Düsenrings 23 einer Radialturbine 20. Das Verfahren 30 zur Montage der Reinigungsvorrichtung ist schematisch durch das in Figur 6 dargestellte Blockdiagramm veranschaulicht. Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, umfasst das Verfahren 30 ein axiales Einschieben (schematisch durch Block 31 in Fig. 6 dargestellt) der ringförmigen Reinigungsvorrichtung 10 in eine entsprechende Aufnahme eines Turbinengehäuses 21 der Radialturbine 20. Des Weiteren umfasst das Verfahren 30 ein axiales Verbinden (schematisch durch Block 32 in Fig. 6 dargestellt) der ringförmigen Reinigungsvorrichtung 10 mit einer Reinigungsmittelzufuhrung 13 über eine axial steckbare Zuleitung 12. Ferner umfasst das Verfahren 30 ein Fixieren (schematisch durch Block 33 in Fig. 6 dargestellt) der ringförmigen Reinigungsvorrichtung 10 mittels einer Fixierung des Düsenrings, insbesondere so dass die ringförmige Reinigungsvorrichtung 10 ausschließlich über die Fixierung des Düsenrings gegenüber dem Turbinengehäuse fixiert ist. [0032] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren 40 zur Demontage einer Reinigungsvorrichtung 10 zur Reinigung eines Düsenrings 23 einer Radialturbine 20. Das Verfahren 40 zur Demontage der Reinigungsvorrichtung ist schematisch durch das in Figur 7 dargestellte Blockdiagramm veranschaulicht. Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, umfasst das Verfahren 40 ein Lösen (schematisch durch Block 41 in Figur 7 dargestellt) einer Fixierung des Düsenrings. Des Weiteren umfasst das Verfahren ein Lösen (schematisch durch Block 42 in Figur 7 dargestellt) einer axialen Steckverbindung in einer Zuleitung 12 vvoonn einer Reinigungsmittelzufuhrung 13 zu der ringförmigen Reinigungsvorrichtung. Ferner umfasst das Verfahren ein axiales Herausnehmen (schematisch durch Block 43 in Figur 7 dargestellt) der ringförmigen Reinigungsvorrichtung. Insbesondere sind zum axialen Herausnehmen 42 der ringförmigen Reinigungsvorrichtung ausschließlich die Fixierung des Düsenrings und die axiale Steckverbindung in der Zuleitung 12 zu lösen.
[0033] Es sei angemerkt, dass es sich bei dem Verfahren 30 zur Montage als auch bei dem Verfahren 40 zur Demontage einer Reinigungsvorrichtung, typischerweise um die Reinigungsvorrichtung 10 zur Reinigung eines Düsenrings 23 einer Radialturbine 20 gemäß einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen handelt.
BEZUGZEICHENLISTE
10 ringförmige Reinigungsvorrichtung
101 zentrale Achse
111 Reinigungsmittelöffnungen
112 Schweißverbindung
113 Schaubverbindung
12 axial steckbare Zuleitung
121 Steckrohr
122 Steckhülse
123 Dichtelement(e)
13 Reinigungsmittelzuführung
14 Kompensationselement
141 erstes Kompensationselement
142 zweites Kompensationselement
20 Radialturbine
21 Turbinengehäuse
22 radialer Gaseinströmungskanal
23 Düsenring
24 Leitschaufeln
25 lagergehäuseseitige Ringscheibe
26 turbinengehäuseseitige Ringscheibe
27 Aufnahme im Turbinengehäuse
30 Verfahren zur Montage einer Reinigungsvorrichtung
31, 32, 33 Blöcke des Blockdiagrams zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Montage der Reinigungsvorrichtung
40 Verfahren zur Demontage einer Reinigungs vorrichtung
41, 42, 43 Blöcke des Blockdiagrams zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Demontage der Reinigungsvorrichtung

Claims

ANSPRÜCHE
1. Radialturbine (20), umfassend:
- ein Turbinengehäuse (21) mit einem radialen Gaseinströmungskanal (22);
- einen Düsenring (23), der in dem radialen Gaseinströmungskanal (22) angeordnet ist; und
- eine ringförmige Reinigungsvorrichtung (10) zur Reinigung des Düsenrings (23), wobei die ringförmige Reinigungsvorrichtung (10) mit einer Reinigungsmittelzufuhrung (13) über eine axial steckbare Zuleitung (12) verbunden ist, so dass nach oder mit Demontage des Düsenrings (23) die ringförmige Reinigungsvorrichtung (10) in axialer Richtung aus dem Turbinengehäuse (21) entfernbar ist.
2. Radialturbine (20) nach Anspruch 1, wobei die ringförmige
Reinigungsvorrichtung (10) in axialer Richtung ausschließlich über eine Fixierung des Düsenrings (23) im Turbinengehäuse (21) fixiert wird.
3. Radialturbine (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Düsenring (23) ein einseitig offener Düsenring mit Leitschaufeln (24) ist, wobei sich die Leitschaufeln (24) von einer lagergehäuseseitigen Ringscheibe (25) in axialer Richtung erstrecken, und wobei die Leitschaufeln (24) im montierten Zustand mit der ringförmigen Reinigungsvorrichtung (10) in Kontakt stehen.
4. Radialturbine (20) nach Anspruch 3, wobei die ringförmige
Reinigungsvorrichtung (10) Aufnahmen für die Leitschaufeln (24) aufweist.
Radialturbine (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Düsenring (23) ein geschlossener Düsenring mit Leitschaufeln (24) ist, wobei die Leitschaufeln (24) integral mit der ringförmigen Reinigungsvorrichtung (10) ausgefuhrt sind.
6. Radialturbine (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Düsenring (23) ein geschlossener Düsenring mit Leitschaufeln (24) ist, wobei die Leitschaufeln (24) zwischen einer lagergehäuseseitigen Ringscheibe (25) und einer turbinengehäuseseitigen Ringscheibe (26) angeordnet sind, und wobei die ringförmige Reinigungsvorrichtung (10) mit der turbinengehäuseseitigen Ringscheibe (26) verbunden ist, insbesondere mittels einer Schraubverbindung (113) oder Schweißverbindung (112).
7. Radialturbine (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die ringförmige Reinigungsvorrichtung (10) mehrere über dem Umfang angeordnete Reinigungsmittelöffhungen (111) umfasst.
8. Radialturbine (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die axial steckbare Zuleitung (12) mittels eines Steckrohrs (121) und einer Steckhülse (122) gebildet wird, die gegeneinander mittels einer oder mehrerer Dichtungselemente (123), insbesondere mittels einer oder mehrerer Dichtringe, abgedichtet sind.
9. Radialturbine (20) nach Anspruch 8, wobei das Steckrohr (121) mit der ringförmigen Reinigungsvorrichtung (10) verbunden ist, insbesondere wobei das Steckrohr (121) integral mit der ringförmigen Reinigungsvorrichtung ausgefuhrt ist.
10. Radialturbine (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die axial steckbare Zuleitung (12) mindestens ein Kompensationselement (14) zur Kompensation von thermischen Ausdehnungen umfasst, insbesondere wobei das mindestens eine Kompensationselement (14) ein Balg ist.
11. Radialturbine (20) nach Anspruch 10 und 8 in Kombination mit einem der
Ansprüche 1-7 und 9, wobei das mindestens eine Kompensationselement (14) Teil des Steckrohrs (121) und/oder der Steckhülse (122) ist.
12. Abgasturbolader mit einer Radialturbine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
13. Verfahren (30) zur Montage einer Reinigungsvorrichtung (10) zur Reinigung eines Düsenrings (23) einer Radialturbine (20), umfassend:
- axiales Einschieben (31) der ringförmigen Reinigungsvorrichtung (10) in eine entsprechende Aufnahme eines Turbinengehäuses (21) der Radialturbine (20);
- axiales Verbinden (32) der ringförmigen Reinigungsvorrichtung (10) mit einer Reinigungsmittelzufuhrung (13) über eine axial steckbare
Zuleitung (12); und
- Fixieren (33) der ringförmigen Reinigungsvorrichtung (10) mittels einer Fixierung des Düsenrings, insbesondere so dass die ringförmige Reinigungsvorrichtung (10) ausschließlich über die Fixierung des Düsenrings gegenüber dem Turbinengehäuse fixiert ist.
14. Verfahren (40) zur Demontage einer ringförmigen Reinigungsvorrichtung (10) zur Reinigung eines Düsenrings (23) einer Radialturbine (20), umfassend:
- Lösen (41) einer Fixierung des Düsenrings,
- Lösen (42) einer axialen Steckverbindung in einer Zuleitung (12) von einer Reinigungsmittelzufuhrung (13) zu der ringförmigen Reinigungsvorrichtung; und
- axiales Herausnehmen (43) der ringförmigen Reinigungsvorrichtung, insbesondere wobei zum axialen Herausnehmen (43) der ringförmigen Reinigungsvorrichtung ausschließlich die Fixierung des Düsenrings und die axiale Steckverbindung in der Zuleitung (12) zu lösen sind.
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