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Patent Searching and Data


Title:
EXHAUST GAS TURBINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/007914
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an exhaust gas turbine for a turbocharger of an internal combustion engine. Said turbine comprises a blade wheel which has an inlet channel (13) and is received in a turbine housing (1). In the region of the outer circumference of the blade wheel, a trellis ring (9) can be displaced into the annular region (8) surrounding the blade wheel and out of the same, by means of an actuating device (22). Said actuating device (22) consists of an actuating cylinder (22') which is connected to a holding element (23) that is fixed in the region of the outer circumference of a cylindrical inner part (4) which coaxially surrounds the outlet channel (14) and is connected to the trellis ring (9).

Inventors:
DOERING VOLKER (DE)
HENSEL HANS-DIETER (DE)
SCHICK PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/005620
Publication Date:
January 22, 2004
Filing Date:
May 28, 2003
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER CHRYSLER AG (DE)
DOERING VOLKER (DE)
HENSEL HANS-DIETER (DE)
SCHICK PETER (DE)
International Classes:
F01D17/16; F01D17/20; (IPC1-7): F01D17/16; F01D17/20
Foreign References:
DE3151414A11983-05-11
DE19816645A11999-10-21
DE19645388A11998-05-14
Attorney, Agent or Firm:
Schrauf, Matthias (Intellectual Property Management IPM - C106, Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Abgasturbine für einen Turbolader einer Verbrennungskraftma schine mit einem einen Einlasskanal (13) aufweisenden Laufrad, das in einem Turbinengehäuse (1) aufgenommenen ist, wobei im Bereich des Außenumfangs des Laufrads ein Gitterring mittels einer Stellvorrichtung (22) in einen das Laufrad umgebenden Ringraum (8) hineinund herausschiebbar ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung (22) aus einem Betätigungszylin der (22') besteht, der an eine Halterung (23) angeschlossen ist, die im Bereich des Außenumfangs eines zylindrischen den Auslasskanal (14) koaxial umgebenden Innenteils (4) angeschlos sen und mit dem Leitgitter (9) mitteloder unmittelbar verbun den ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenteil (4) aus einer zylinderförmigen Hülse mit einem den Innenteil (4) koaxial umgebenden Ring (23) besteht, der ein oder mehrere Durchdringungen (24) aufweist durch die sich eine oder mehrere als Halterungen ausgebildete Klauen (25) erstrecken an denen das Leitgitter (9) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine an den Außenumfang angepasste Klaue (25) über ein Gelenkteil (26) mit einer Kolbenstange (26') eines Be tätigungszylinders (22') verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Klauen (25, 25', 25'') mit etwa gleichem Ab stand untereinander den Außenumfang des Innenteils (4) umgeben und an ihrem stirnseitigen Ende den Gittering (9) aufnehmen.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gitterring (9) aus einem ersten und zweiten Deckring bzw. einer Deckscheibe (11, 12) besteht, die über zahlreiche Leitschaufeln (10) miteinander verbunden sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Deckringe (12, 12') in einer Ausnehmung auf nehmbar sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkteil (25) als Kugelgelenk ausgebildet ist, das zumindest eine Klaue (25) mit der Kolbenstange (26') des Stell zylinders (22') verbindet.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der den Innenteil (4) koaxial umgebende Ring (23) fest mit dem Innenteil (4) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (23) mit geringem Abstand zum Gitterring (9) ange ordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass deren Laufrad drehbar in einem Turbinengehäuse (1) mit einem spiralförmigen Einlasskanal gelagert ist, an den sich ein das Laufrad umgebender Ringraum (8) anschließt, wobei nahe dem äußeren Umfang des Laufrads axial in den Ringraum ein Leitgit ter (9) geschoben werden kann, das Leitschaufeln (10) zwischen zwei stirnseitigen Deckringen (11,12) aufweist, von denen im ausgerückten Zustand des Leitgitters (9) der dem Ringraum (8) zugewandte Deckring (11) einen Ringspalt für das Leitgitter (9) im Turbinengehäuse (1) abdeckt und mit ihrer äußeren Kontur bündig an die Kontur der Strömungskanäle anschließt, wobei das Turbinengehäuse (1) auf der dem Ringspalt (3) für das Leitgitter (9) gegenüberliegenden Seite eine Ausnehmung (19) aufweist, die den genannten Deckring (11) in eingerückter Stel lung des Leitgitters (9) auf der Anströmseite überdeckt und der beschaufelte Bereich (15) des Leitgitters (9) der axialen Erstreckung (16) des Ringraums (8) entspricht.
Description:
Abgasturbine Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasturbine für einen Tur- bolader einer Verbrennungskraftmaschine mit einem einen Ein- lasskanal aufweisenden Laufrad, das in einem Turbinengehäuse aufgenommenen ist, wobei im Bereich des Außenumfangs des Lauf- rads ein Gitterring mittels einer Stellvorrichtung in einen das Laufrad umgebenden Ringraum hinein-und herausschiebbar ist.

Aus der DE 196 45 388 AI ist eine gattungsgemäße Abgasturbine bekannt, bei der ein Leitgitter zwischen einem spiralförmigen Einlasskanal und einem Laufrad axial in einen Ringraum einge- rückt werden kann. An seiner freien Stirnseite weist das Leit- gitter einen Deckring auf, der in einer zurückgeschobenen Posi- tion des Leitgitters einen Ringspalt zwischen dem Turbinenge- häuse und einer Innenführung des Leitgitters abdeckt. In der ausgefahrenen Position des Leitgitters verkleinert die Deck- scheibe die axiale Erstreckung des Ringraums und bildet einen Strömungswiderstand in Form einer scharfkantigen Stufe an der Kontur des spiralförmigen Einlasskanals. Die Stufe erzeugt Tur- bulenzen in der Strömung und bewirkt damit einen Wirkungsgrad- verlust.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verstellvorrich- tung zum Verstellen des Leitgitters einfacher und kostengünsti- ger zu gestalten.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Stellvorrichtung aus einem Betätigungszylinder besteht, der an eine Halterung angeschlossen ist, die im Bereich des Außenum- fangs eines zylindrischen den Auslasskanal koaxial umgebenden Innenteils angeschlossen und mit dem Gitterring verbunden ist.

Da der Betätigungszylinder mittel-bzw. unmittelbar mit dem Gitterring verbunden ist, lässt sich auch die lineare Bewegung des Betätigungszylinders bzw. die zum Betätigungszylinder gehö- rende Kolbenstange an den Gitterring anschließen und die Bewe- gung linear übertragen, sodass eine exakte Verstellung des Git- terrings möglich ist. Ferner wird durch diese Art der Verstell- möglichkeit auch die Gesamtvorrichtung einfacher, d. h. sie lässt sich kostengünstiger herstellen, da mit weniger Bauteilen ausgekommen werden kann.

Hierzu ist es vorteilhaft, dass der Innenteil aus einer zylin- derförmigen Hülse mit einem den Innenteil koaxial umgebenden Ring besteht, der ein oder mehrere Durchdringungen aufweist durch die sich eine oder mehrere als Halterungen ausgebildete Klauen erstrecken, an denen der Gleitring angeordnet ist.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass mindestens eine an den Außenumfang angepasste Klaue über ein Gelenkteil mit einer Kolbenstange eines Betätigungszylin- ders verbunden ist.

Ferner ist es vorteilhaft, dass die einzelnen Klauen mit etwa gleichem Abstand untereinander den Außenumfang des Innenteils umgeben und an ihrem stirnseitigen Ende den Gitterring aufneh- men.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass der Gitterring aus einem ersten und zweiten Deckring besteht, die über zahlreiche Leit- schaufeln miteinander verbunden sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass die beiden Deckringe in einer Ausnehmung aufnehmbar sind.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass das Gelenkteil als Kugelgelenk ausgebildet ist, das zumin- dest eine Klaue mit der Kolbenstange des Stellzylinders verbin- det.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anord- nung ist es von Vorteil, dass der den Innenteil koaxial umge- bende Ring fest mit dem Innenteil verbunden ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Pa- tentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt : Figur 1 eine schematische Teilansicht einer Abgasturbine mit einem verstellbar gelagerten Stellgitter in ausgerück- tem Zustand ; Figur 2 eine schematische Teilansicht der Ab- gasturbine mit dem verstellbar gela- gerten Stellgitter in eingerückter Stellung ; Figur 3 eine Stellvorrichtung mit einem den Auslasskanal der Abgasturbine umge- benden Innenteil an den sich ein ver- stellbares Leitgitter anschließt.

In einem Turbinengehäuse 1 ist ein doppelflutiger, spiralförmi- ger Einlasskanal 13 vorgesehen, der in einen Ringraum 8 mündet.

An diesen schließt sich in radialer Richtung ein nicht näher dargestelltes Laufrad der Abgasturbine an, durch das die Abgase in einen axial gerichteten Auslasskanal 14 strömen.

In einem Ringspalt 3 zwischen dem Turbinengehäuse 1 und einer Innenführung 4 ist ein ringförmiger Axialschieber 2 vorgesehen, der ein Leitgitter 9 mit Leitschaufeln 10 trägt. Die stirnsei- tigen Enden der Leitschaufeln 10 sind durch Deckringe 11 und 12 miteinander verbunden. Ein beschaufelter Bereich 15 des Leit- gitters 9 entspricht einer axialen Erstreckung 16 des Ring- raums 8. An dem Ende des Axialschiebers 2, das dem Leitgitter 9 abgewandt ist, befinden sich Gleitzapfen 6, mit denen der Axi- alschieber 2 in Umfangsrichtung in einer Kulisse 7 der Innen- führung 4 axial verschiebbar geführt ist. Auf die Gleitzapfen 6 wirkt stirnseitig eine Schiebehülse 5, die den Axialschieber 2 in den Ringraum 8 einrückt oder aus dem Ringraum ausrückt (Fig. 2).

Im eingerückten Zustand des Axialschiebers 2 greift der Deck- ring 11 in eine Ausnehmung 19 des Turbinengehäuses 1 ein und wird von dieser auf der Anströmseite axial überdeckt, so dass der Deckring 11 die Strömung durch den Ringraum 8 nicht stört und die Abgase ausschließlich durch die Leitschaufeln umgelenkt werden, die die axiale Erstreckung 16 des Ringraums 8 vollstän- dig überdecken. Dabei ist es zweckmäßig, dass Kanten 20 und 21 der Deckscheiben bzw. Deckringe 11 und 12, die auf der Anström- seite den Leitschaufeln 10 zugewandt sind, abgerundet sind und/oder bündig mit einer Kontur 18 des Einlasskanals abschlie- ßen (Fig. 2). Im ausgerückten Zustand des Axialschiebers 2 (Fig. 1) tritt der Deckring 11 so weit in den Ringspalt 3 ein, dass seine den Leitschaufeln zugewandte Kontur 17 bündig mit der Kontur 18 des Einlasskanals 13 abschließt.

In Fig. 3 ist eine Stellvorrichtung 22 dargestellt, die aus ei- nem Betätigungszylinder 22'besteht, der an eine Klaue 25 ange- schlossen ist, die im Bereich des Außenumfangs eines zylindri- schen, den Auslasskanal 14 koaxial umgebenden Innenteils 4 an- geschlossen und mit dem Leitgitter 9 verbunden ist. Der Betäti- gungszylinder 22'ist über ein Anschlussauge 28 an eine in der Zeichnung nicht dargestellte Halterung angeschlossen.

Das Innenteil 4 besteht aus einer zylinderförmigen Hülse mit einem das Innenteil 4 koaxial umgebenden Ring 23, der eine oder mehrere Durchdringungen 24 aufweist, durch die sich eine oder mehrere als Halterungen ausgebildete Klauen 25, 25', 25" erstrecken, an denen das Leitgitter 9 ebenfalls angeordnet ist, wobei die Klauen mit dem Deckring 12 verbunden sind und dadurch gemeinsam in den Durchdringungen 24 geführt werden können Eine an den Außenumfang des Innenteils 4 angepasste größere Klaue 25 ist über ein Gelenkteil 26 mit einer Kolbenstange 26' des Betätigungszylinders 22'der Stellvorrichtung 22 gelenkig verbunden, mittels der das Verstellen des Leitgitters 9 vorge- nommen werden kann.

Die einzelnen Klauen 25, 25', 25''können mit etwa gleichem Ab- stand untereinander den Außenumfang des Innenteils 4 umgeben und an dessen stirnseitigem Ende den Gitterring bzw. das Leit- gitter 9 aufnehmen. Das Leitgitter 9 besteht aus dem ersten und dem zweiten Deckring 11,12, die über zahlreiche Leitschau- feln 10 miteinander verbunden sind.

Der das Innenteil 4 koaxial umgebende Ring 23, der als Halte- rung ausgebildet und fest mit dem Innenteil 4 verbunden ist, kann auf diese Weise verstellt werden. Der Ring 23 ist mit ge- ringem Abstand zum Leitgitter 9 und zum Außenumfang des Innen- teils 4 fest angeordnet. Wird die Kolbenstange 26'des Zylin- ders 22'ausgefahren, so werden die Klauen 25, 25', 25''ver- schoben und dadurch auch das Leitgitter.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1, 2 werden die Teile 2 bzw.

5 durch das Teil 25 gemäß Figur 3 ersetzt.