Herstellen eines Turbinengehäuses

Die Erfindung betrifft ein Turbinengehäuse für einen Abgasturbolader eines Antriebsaggregats, mit wenigstens einem Spiralkanal, welcher mit einem Abgastrakt des Antriebsaggregats koppelbar ist, mit einem Aufnahmeraum für ein stromabwärts des wenigstens einen Spiralkanals anordenbaren, mit Abgas beaufschlagbaren Turbinenrad, welches um eine Drehachse drehbar in dem Turbinengehäuse aufnehmbar ist, und mit einem in einem Übertrittsbereich zwischen dem wenigstens einen Spiralkanal und dem Aufnahmeraum turbinengehäusefest angeordneten Leitgitter. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Turbinengehäuses.

Ein derartiges Turbinengehäuse ist aus der DE 10 2005 027 080 A1 bekannt. Das Turbinengehäuse für einen Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine weist hierbei einen Spiralkanal auf, welcher mit einem Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine koppelbar ist. Stromabwärts des Spiralkanals ist ein Turbinenrad angeordnet, welches um eine Drehachse drehbar in dem Turbinengehäuse aufgenommen ist. In einem Übertrittsbereich zwischen dem Spiralkanal und dem Turbinenrad ist ein Leitgitter turbinengehäusefest angeordnet. Das Turbinengehäuse weist des Weiteren einen in Richtung der Drehachse verstellbaren Axialschieber auf, mittels welchem das Leitgitter mehr oder weniger weit überdeckbar ist. Durch Verschieben des Axialschiebers ist also ein durchströmbarer Querschnitt in dem Übertrittsbereich veränderbar. Je nach axialer Position des Axialschiebers ist so ein unterschiedlich großer Turbineneintrittsquerschnitt einstellbar. Um das Leitgitter turbinengehäusefest anzuordnen, ist es vorgesehen, das Turbinengehäuse mit einem Lagergehäuse zu verspannen, in welchem eine Welle gelagert ist, welche drehfest mit dem Turbinenrad verbunden ist. Durch die fortwährende Verschärfung von Emissionsgrenzwerten, insbesondere für Stickoxide und Ruß, steigen auch die Anforderungen an Abgasturbolader bzw. an aufgeladene Verbrennungskraftmaschinen. So ergeben sich beispielsweise wachsende Anforderungen hinsichtlich der Ladedruckbereitstellung über mittlere bis hohe Lastanforderungsbereiche der Verbrennungskraftmaschine, wodurch Abgasturbolader geometrisch zunehmend verkleinert werden müssen. Geforderte hohe Turbinenleistungen von Abgasturboladern werden mit anderen Worten durch eine Steigerung der Aufstaufähigkeit bzw. durch eine Verringerung der Schluckfähigkeit des Abgasturboladers im Zusammenspiel mit der jeweiligen Verbrennungskraftmaschine realisiert. Um hierbei einer Verringerung des Wirkungsgrads der Turbine entgegenzuwirken, hat sich das Vorsehen eines Leitgitters in dem Übertrittsbereich zwischen dem wenigstens einen Spiralkanal und dem Turbinenrad als vorteilhaft erwiesen.

Eine weitere Beeinflussung der Leistungsfähigkeit eines Abgasturboladers ergibt sich durch im Abgastrakt stromabwärts der Turbine angeordnete Abgasnachbehandlungseinrichtungen, welche einen Partikelfilter, einen Katalysator und/oder ein SCR-System umfassen können (SCR = selective catalytic reduction, selektive katalytische Reduktion). Derartige Abgasnachbehandlungseinrichtungen führen zu einer Druckerhöhung auf einer Austrittsseite des Turbinengehäuses bzw. des Abgasturboladers. Um ein zum Bereitstellen einer zufriedenstellenden Leistung des Abgasturboladers ausreichendes Turbinendruckgefälle zu erhalten, muss auch der Druck stromaufwärts der Turbine erhöht werden. Als Turbinendruckgefälle ist hierbei der Quotient des Drucks vor der Turbine und des Drucks nach der Turbine ermittelbar.

Ein Auslegen der Turbinengröße zu besonders kleinen Werten kann hier zwar die Leistungsanforderung der Verdichterseite des Abgasturboladers befriedigen, geht jedoch mit geringeren Wirkungsgraden der Turbine einher. Eine gewisse Verbesserung, insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen mit Abgasrückführsystemen, bieten hierbei aus dem Stand der Technik bekannte Abgasturbolader, deren Turbinengehäuse zwei unabhängig voneinander mit Abgas durchströmbare und üblicherweise asymmetrisch ausgebildete Spiralkanäle umfassen. Die Spiralkanäle sind jeweils mit unterschiedlichen Abgassträngen des Abgastrakts der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt. Jedoch haben auch hier die Spiralkanäle derartiger Turbinengehäuse mittlerweile Spiralengrößen erreicht, die durch Wandreibung und aufgrund der kleinen Abmessungen zu sehr hohen Strömungsverlusten führen. Zudem bestehen bezüglich der Abgasrückführfähigkeit in Verbindung mit der erforderlichen Verbrennungsluft der Verbrennungskraftmaschine besonders im unteren bis mittleren Drehzahlbereich gewisse Probleme.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Turbinengehäuse der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher das Leitgitter besonders dicht sitzend an dem Turbinengehäuse angeordnet ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Turbinengehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Turbinengehäuses mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Turbinengehäuse für einen Abgasturbolader eines Antriebsaggregats weist wenigstens einen Spiralkanal auf, welcher mit einem Abgastrakt des Antriebsaggregats koppelbar ist. Stromaufwärts des wenigstens einen Spiralkanals ist ein Aufnahmeraum für ein mit Abgas beaufschlagbares Turbinenrad vorgesehen. Das Turbinenrad ist um eine Drehachse drehbar in dem Turbinengehäuse aufnehmbar. In einem Übertrittsbereich zwischen dem wenigstens einen Spiralkanal und dem Aufnahmeraum ist ein Leitgitter turbinengehäusefest angeordnet, wobei das Leitgitter mit dem Turbinengehäuse zumindest bereichsweise Stoff schlüssig verbunden ist. Durch das stoffschlüssige Verbinden ist das Leitgitter besonders dicht sitzend an dem Turbinengehäuse angeordnet.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei in das Turbinengehäuse montierten Leitgittern Fertigungstoleranzen zu Leckagen führen können, welche mit merklichen Wirkungsgradeinbußen der Turbine einhergehen. Zusätzlich oder alternativ können betriebspunktbedingte Temperaturunterschiede zwischen von dem Leitgitter verschiedenen Bauteilen des Turbinengehäuses und dem Leitgitter zu den Wirkungsgrad der Turbine verschlechternden Leckagen um das Leitgitter herum führen. Ist das Leitgitter zumindest bereichsweise stoffschlüssig mit dem Turbinengehäuse verbunden, so weist die stoffschlüssige Verbindung von Leitgitter und Turbinengehäuse eine besonders geringe Leckageanfälligkeit auf. Mit anderen Worten ist so eine besonders hohe Dichtigkeit, insbesondere Gasdichtigkeit erreichbar. Als Antriebsaggregat ist auch ein von einer Verbrennungskraftmaschinen verschiedenes System, beispielsweise ein Brennstoffzellensystem, einsetzbar. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Leitgitter an zumindest einer Stirnseite zumindest bereichsweise mit dem Turbinengehäuse, insbesondere gasdicht, verschweißt. Durch das Verschweißen ist ein besonders sicheres stirnseitiges Festlegen des Leitgitters an dem Turbinengehäuse ermöglicht.

Hierbei kann das Leitgitter einseitig verschweißt sein, insbesondere an der einem Austrittskanal des Turbinengehäuses näher liegenden Stirnseite. Ergänzend oder alternativ kann die Schweißverbindung mit dem Turbinengehäuse an der Stirnseite erfolgen, welche näher an einem an dem Turbinengehäuse festlegbaren Lagergehäuse angeordnet ist.

Ergänzend oder alternativ kann das Leitgitter an zumindest einer Stirnseite zumindest bereichsweise in das Turbinengehäuse, insbesondere gasdicht, eingegossen sein. Durch das Eingießen ist ebenfalls ein gasdichtes Festlegen des Leitgitters an dem Turbinengehäuse erreichbar. Auch hierbei ist ein einseitiges oder zweiseitiges Festlegen des Leitgitters an dem Turbinengehäuse möglich.

Das für ein jeweiliges Turbinengehäuse in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen des Antriebsaggregats geeignete Leitgitter ist auf diese Weise dauerhaft und ohne ein betriebsbedingtes Auftreten von Leckagen an dem Turbinengehäuse durch Verschweißen und/oder Eingießen festlegbar.

Bei dem Eingießverfahren kann das Leitgitter als vorgefertigtes Teil vorliegen, und durch Eingießen in dem Übertrittsbereich zwischen dem wenigstens einen Spiralkanal und dem Aufnahmebereich für das Turbinenrad turbinengehäusefest angeordnet werden. Vorstellbar ist es jedoch auch, sowohl das mit dem Leitgitter zu verbindende Turbinengehäuseteil, welches den wenigstens einen Spiralkanal aufweist, als auch das Leitgitter als Fertigteile bereitzustellen. Diese Fertigteile sind dann durch Teilaufschmelzung mittels eines Eingießverfahrens verbindbar. Ebenso kann lediglich das Turbinengehäuseteil, welches den wenigstens einen Spiralkanal aufweist, als Fertigteil bereitgestellt sein, und das Leitgitter mittels des Eingießverfahrens mit dem Turbinengehäuseteil verbunden werden.

Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn eine mit dem Turbinengehäuse verbundene Oberfläche des Leitgitters zumindest bereichsweise profiliert ausgebildet ist. Dadurch ist zusätzlich zu dem stoffschlüssigen Verbinden von Leitgitter und Turbinengehäuse ein Formschluss bereitgestellt, welcher einem besonders sicheren Festlegen des Leitgitters an dem Turbinengehäuse dient. Des Weiteren ist so eine vergrößerte verbindbare Oberfläche des Leitgitters bereitgestellt, welche sowohl beim Verbinden der Oberfläche mittels Verschweißen als auch mittels des Eingießverfahrens für eine besonders große Festigkeit und Dichtigkeit der Verbindung sorgt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Turbinengehäuse wenigstens zweiteilig ausgebildet, wobei an einem den wenigstens einen Spiralkanal umfassenden ersten Teilgehäuse des Turbinengehäuses ein einen Austrittskanal umfassendes zweites Teilgehäuse festlegbar ist. Dadurch dass das zweite Teilgehäuse unabhängig von dem ersten Teilgehäuse an dieses montierbar ist, ist insbesondere für das Verschweißen des Leitgitters mit dem zweiten Teilgehäuse in vorteilhafter Weise eine gute Zugänglichkeit gegeben.

Auch für das Verbinden des Leitgitters mit dem Turbinengehäuse mittels des Eingießverfahrens ist es von Vorteil, wenn das zweite Teilgehäuse nachträglich an dem ersten Teilgehäuse festlegbar ist. Insbesondere ist es hierbei möglich, das Leitgitter und/oder das erste Teilgehäuse vor dem Montieren des zweiten Teilgehäuses nachzubearbeiten, um so den Übertrittsbereich und/oder das Leitgitter innerhalb vorgegebener, aufgrund thermodynamischer Bedingungen einzuhaltender Toleranzen zu halten. Bei einer derartigen Nachbearbeitung kann insbesondere ein spanabtragendes Verfahren zum Einsatz kommen. Durch ein derartiges, präzises Nachbearbeiten ist ein besonders hoher Wirkungsgrad der Turbine erreichbar.

Solange das den Austrittskanal umfassende zweite Teilgehäuse des Turbinengehäuses noch nicht an dem wenigstens einen Spiralkanal umfassenden ersten Teilgehäuse festgelegt ist, ist für ein, insbesondere automatisches Schweißverfahren, beispielsweise ein Laser- oder Elektronenstrahl-Schweißverfahren, vergleichsweise viel Platz zum Verschweißen des Leitgitters mit dem ersten Teilgehäuse vorhanden. Das Einbringen des Leitgitters in das erste Teilgehäuse erfolgt jedoch vorab von der dem Lagergehäuse nahen Seite des ersten Teilgehäuses aus.

Von Vorteil ist es weiterhin, wenn das Turbinengehäuse einen zweiten mit dem Abgastrakt des Antriebsaggregats koppelbaren Spiralkanal aufweist, welcher mittels einer Zwischenwandung von dem wenigstens einen Spiralkanal abgegrenzt ist, wobei das Leitgitter mit der Zwischenwandung zumindest bereichsweise verbunden ist. Mittels des Leitgitters ist so eine Aufstaufähigkeit eines der wenigstens zwei Spiralkanäle gegeben, ohne dass zum Erreichen der Aufstaufähigkeit der Spiralkanal klein und somit mit vergleichsweise großen Strömungsverlusten behaftet ausgelegt zu werden braucht. In alternativen Ausführungsformen können auch mehr als zwei Spiralkanäle in dem Turbinengehäuse ausgebildet sein.

Durch das Leitgitter ist so eine asymmetrische Eigenschaft des Turbinengehäuses erreichbar. Insbesondere kann es hierbei vorgesehen sein, den für den stärker aufgestauten Abgasstrom ausgelegten Spiralkanal einer Abgasrückführeinrichtung zuzuordnen. Durch das vergleichsweise starke Aufstauen des Abgases in dem Spiralkanal, welcher das mit der Zwischenwandung verbundene Leitgitter aufweist, ist es ermöglicht, diesen Spiralkanal mit einem Strang des Abgastrakts zu koppeln, aus welchem Abgas der Ladeluft zugeführt wird.

Ist die Zwischenwandung formschlüssig mit dem Leitgitter verbunden, so können mechanische Spannungen in der Zwischenwandung durch ein Gleiten derselben im Lagerbereich abgebaut werden.

Durch das beispielsweise durch Verschweißen oder Eingießen erreichbare Verbinden des Leitgitters mit der Zwischenwandung ist demgegenüber eine gasdichte Trennung gegenüber dem zweiten Spiralkanal erreichbar. Aus Platzgründen ist es hierbei sinnvoll, das Leitgitter im Übertrittsbereich desjenigen Spiralkanals anzuordnen, welcher dem Lagergehäuse näher liegt als der zweite Spiralkanal.

Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Zwischenwandung zumindest bereichsweise einstückig mit dem Leitgitter ausgebildet ist. Die Trennung der Spiralkanäle kann so mittels eines einstückig mit dem Leitgitter vorgefertigten Teils und somit besonders genau erreicht werden. Beim einstückigen Ausbilden der Zwischenwandung mit dem Leitgitter können Leitgitter und Zwischenwandung als Gussteil, insbesondere Feingussteil oder Genaugussteil, ausgebildet und als Integralteil bereitgestellt werden.

Hierbei kann die Zwischenwandung von einem Zungenbereich, an welchem der Übertritt des Abgases aus dem Spiralkanal heraus auf das Turbinenrad erfolgt, bis zu einem Eintrittsflansch des Turbinengehäuses einstückig mit dem Leitgitter ausgebildet sein. An dem Eintrittsflansch des Turbinengehäuses ist ein dem jeweiligen Spiralkanal zugeordneter Strang des Abgastrakts mit dem jeweiligen Spiralkanal koppelbar.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Zwischenwandung bereichsweise einstückig mit dem die Spiralkanäle umfassenden Teilgehäuse des Turbinengehäuses ausgebildet ist. Hierbei ist jedoch insbesondere der mit dem Zungenbereich zu verbindende Abschnitt der Zwischenwandung in vorteilhafter Weise einstückig mit dem Leitgitter auszubilden und beispielsweise durch Eingießen mit dem die Spiralkanäle umfassenden Teilgehäuse zu verbinden.

In weiter vorteilhafter Weise umfasst die Zwischenwandung hierbei ein in das Turbinengehäuse eingebettetes Verankerungsteil. Mittels des Verankerungsteils ist ein Formschluss zwischen der Zwischenwandung und dem Turbinengehäuse erreichbar, wodurch ein besonders sicheres Festlegen der Zwischenwandung an dem Turbinengehäuse erreichbar ist. Das Verankerungsteil kann als Bereich der Zwischenwandung mit verbreitertem Querschnitt ausgeführt sein, welcher im Gießprozess formschlüssig in das Turbinengehäuse eingebettet wird. Auch eine hakenförmige Ausbildung des Verankerungsteils oder ein Ausbilden eines T-Profils ist möglich.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Zwischenwandung wenigstens einen Ausgleichsbereich auf, mittels welchem eine unterschiedliche thermische Ausdehnung der Spiralkanäle und des Leitgitters zumindest teilweise kompensierbar ist. Als solcher Ausgleichsbereich kann eine Krümmung oder eine Abfolge mehrerer Krümmungen in der Zwischenwandung vorgesehen sein. Temperaturspreizungen durch unterschiedliche thermische Ausdehnung der Spiralkanäle und des Leitgitters können so ohne größere Spannungszunahmen kompensiert werden. Der Ausgleichsbereich kann insbesondere wellenförmige Gestalt haben. Auch unterschiedliche Relativdehnungen zwischen den Spiralkanälen, dem Leitgitter und der Zwischenwandung selber sind so besonders gut beherrschbar.

Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Zwischenwandung zumindest bereichsweise aus einem Blech gebildet ist, welches mit dem Leitgitter, insbesondere gasdicht, verschweißt ist. Beim Verschweißen der aus einem Blech gebildeten Zwischenwandung kann ein automatisches Schweißverfahren, etwa auf Basis eines Laser- oder Elektronenstrahlschweißprozesses, zum Einsatz kommen. Ein derartiges, die Zwischenwandung und das Leitgitter umfassendes Integralteil kann dann insbesondere durch Eingießen an dem Turbinengehäuse festgelegt werden. Alternativ kann die Zwischenwandung formschlüssig mit dem Leitgitter verbunden sein. Auch die Anbindung der Zwischenwandung an das Turbinengehäuse kann formschlüssig erfolgen. Ein derartiges Integralteil ist mit besonders geringen Fertigungstoleranzen, also besonders präzise herstellbar. Durch die glatten Oberflächen des Blechs ist zudem ein Strömungsverlust des Abgases beim Durchströmen der Spiralkanäle besonders gering.

Demgegenüber kann bei dem als einstückiges Gussteil, insbesondere Feingussteil oder Genaugussteil, ausgebildeten Integralteil aus Leitgitter und Zwischenwandung auf den Schritt des nachträglichen Verbindens der Zwischenwandung mit dem Leitgitter verzichtet werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Übertrittsbereich zwischen dem zweiten Spiralkanal und dem Aufnahmeraum für das Turbinenrad ein Strömungsleitelement anordenbar, mittels welchem wenigstens zwei voneinander verschiedene Strömungszustände in dem Übertrittsbereich einstellbar sind. Ein solches Strömungsleitelement kann als Vario-Einrichtung ein axial verschiebbares Leitgitter, einen Axialschieber zum unterschiedlich weiten Überdecken eines Leitgitters oder dergleichen Vario-Einrichtung umfassen. Mittels einer solchen Vario-Einrichtung zum Verstellen der Turbinengeometrie sind insbesondere auf eine Vielzahl von Betriebsbedingungen der Turbine abgestimmte Strömungszustände einstellbar. Insbesondere kann durch ein derartiges Strömungsleitelement eine Turbobrake- Funktionalität (Turbo-Bremse) bereitgestellt werden. Durch Verringern des durchströmbaren Querschnitts im Übertrittsbereich zwischen dem zweiten Spiralkanal und dem Turbinenrad mittels des Strömungsleitelements ist beim Heranziehen des Strömungsleitelements für die Turbobrake-Funktionalität ein Abgasgegendruck einstellbar, welcher bremsend auf eine Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine wirkt.

In vorteilhafter Weise ist hierbei das Strömungselement in das den Austrittskanal umfassende zweite Teilgehäuse des Turbinengehäuses integriert. Auf der Seite dieses Austrittskanals liegen nämlich in vorteilhafter Weise weniger beengte Platzverhältnisse zum Vorsehen der Vario-Einrichtung vor als auf einer dem Lagergehäuse nahen Seite des Turbinengehäuses.

Insbesondere kann so der zweite Spiralkanal unabhängig von dem das mit der Zwischenwandung verbundene Leitgitter aufweisenden Spiralkanal genutzt werden, um die Turbine an Anforderungen des Antriebsaggregats, beispielsweise der Verbrennungskraftmaschine, anzupassen. So sorgt das in dem Übertrittsbereich zwischen dem zweiten Spiralkanal und dem Aufnahmeraum für das Turbinenrad angeordnete Strömungsleitelement für eine Variabilität der Turbinengeometrie und für das Bereitstellen der Turbobrake-Funktionalität. Demgegenüber sorgt der Spiralkanal, in dessen Übertrittsbereich das mit der Zwischenwandung verbundene Leitgitter angeordnet ist, für das Bereitstellen einer Aufstaufähigkeit, welche über einen weiten Drehzahlbereich, insbesondere bereits im unteren und mittleren Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine, eine Abgasrückführung ermöglicht.

In vorteilhafter Weise ist ein durchströmbarer Querschnitt des zweiten Spiralkanals einem durchströmbaren Querschnitt des wenigstens einen Spiralkanals zumindest im Wesentlichen gleich. Bei einer derartigen, beispielsweise zweiflutigen und symmetrischen Turbine ergeben sich in vorteilhafter Weise selbst in dem für die Abgasrückführung genutzten, also das mit der Zwischenwandung verbundene Leitgitter aufweisenden Spiralkanal allenfalls geringe Strömungsverluste. Durch Vorsehen des mit der Zwischenwandung verbundenen Leitgitters sind dennoch Eigenschaften einer asymmetrischen Turbine erreichbar. In dem so vergleichsweise groß ausgelegten, das mit der Zwischenwandung verbundene Leitgitter aufweisenden Spiralkanal strömt das Abgas also beim Betreiben des Antriebsaggregats, insbesondere der Verbrennungskraftmaschine, besonders verlustarm. Die für eine besonders gute Anströmung der Turbine sorgende Beschleunigung des Abgases wird dann mittels des Leitgitters auf besonders kurzem Weg erreicht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen das Turbinengehäuse und das, insbesondere als Feingussteil oder Genaugussteil ausgebildete, Leitgitter zumindest bereichsweise den gleichen Werkstoff, insbesondere Stahlgusswerkstoff, auf. Durch Wahl gleichartiger Werkstoffe ist ein Verbinden von Leitgitter und Turbinengehäuse durch Verschweißen und/oder Eingießen besonders gut zu bewerkstelligen. Als Stahlgusswerkstoff kann beispielsweise der Werkstoff 1.4849 zum Einsatz kommen. Ein solcher Stahlgusswerkstoff zeichnet sich unter anderem durch besonders hohe Rissfreiheit aus.

Sind sowohl das Turbinengehäuse als auch das Leitgitter aus einem Stahlgusswerkstoff gebildet, so ist das gasdichte Verbinden der Gussteile erleichtert. Thermodynamisch besonders gute Ergebnisse sind hierbei dann erreichbar, wenn das Leitgitter als Feingussteil oder Genaugussteil ausgebildet ist. Ein solches Feingussteil oder Genaugussteil weist nämlich eine besonders hohe Genauigkeit auf. Demgegenüber kann das Turbinengehäuse als weniger hohe Genauigkeitsanforderungen hinsichtlich der Fertigung aufweisendes Gussteil, beispielsweise als Sandgussteil, ausgebildet sein. Derartige, mit unterschiedlich genauen Gießverfahren hergestellte Gussteile, welche zumindest an Verbindungsstellen den gleichen Werkstoff aufweisen, sind mittels des Eingießverfahrens und/oder durch Verschweißen besonders gut gasdicht miteinander verbindbar.

Als weiter vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform des Turbinengehäuses gezeigt, bei welcher der wenigstens eine Spiralkanal ein von dem Abgas durchströmbares, insbesondere aus einem Blech gebildetes, Innenteil aufweist, wobei zwischen einer Außenschale des wenigstens einen Spiralkanals und dem Innenteil zumindest bereichsweise ein thermisch isolierender Spalt ausgebildet ist. Eine derartige Innenauskleidung des wenigstens einen Spiralkanals ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Turbinengehäuse bei einer Verbrennungskraftmaschine zum Einsatz kommen soll, bei welcher besonderes hohe Abgastemperaturen auftreten können. Beispielsweise ist eine Anwendung bei Ottomotoren oder bei Dieselmotoren mit hoher Leistungsdichte und entsprechend niedrigen Lambdawerten vorstellbar.

Die Strömungsführung des Abgases unterliegt hierbei der geometrischen Gestaltung des Innenteils, welches beispielsweise als durch zwei gasdicht miteinander verbundene Innenteilschalen aus Blech gebildet ist. Die Außenschale des Spiralkanals dient demgegenüber als Stützkorsett für das strömungsführende Innenteil. Da die Außenschale nicht der Strömungsführung des Abgases dient, kann sie besonders kostengünstig, etwa als Graugussteil oder Eisengussteil, gefertigt sein. Als weitere kostengünstige Alternative kann für die Außenschale auch eine Aluminiumlegierung zum Einsatz kommen. Des Weiteren sorgt die Außenschale des wenigstens einen Spiralkanals für eine Kraftübertragung zwischen dem Turbineneintrittsflansch, dem Lagergehäuse und einem Turbinenaustrittsflansch.

Das Innenteil kann mit der als Stützkorsett dienenden Außenschale mittels eines Eingießverfahrens verbunden sein. Alternativ kann ein formschlüssiges Verbinden von Außenschale und Innenteil vorgesehen sein. Die Positionierung und Fixierung des Innenteils an dem wenigstens einen Spiralkanal kann also beim Verbinden mittels des Eingießverfahrens an den Eingussstellen erfolgen. Hierfür ist dann in der Außenschale wenigstens eine mit dem Spalt in Verbindung stehende Durchtrittsöffnung vorzusehen, über welche verlorene Gusskerne zum Herstellen des thermisch isolierenden Spalts entfernbar sind. Ist das Innenteil aus einem mittels eines Tiefziehprozesses geformten Blech gebildet, so weist es eine für eine besonders verlustarme Strömungsführung besonders vorteilhafte glatte Oberfläche auf. Ist das Innenteil aus dem geringe Rautiefen aufweisenden Blech gebildet, welches eine geringe Wandstärke aufweist als die Außenschale des - beispielsweise als Sandgussteil ausgebildeten - Spiralkanals, so geht das Durchströmtwerden des Turbinengehäuses mit einem vergleichsweise geringen Wärmeverlust des Abgases einher. Dadurch kann eine stromabwärts des Turbinengehäuses angeordnete Abgasnachbehandlungseinrichtung in vergleichsweise kurzer Zeit auf die zum effektiven Nachbehandeln des Abgases notwendige Betriebstemperatur gebracht werden.

Neben der Funktion als Stützkorsett und der Kraftübertragungsfunktion dient die das Innenteil umgebende Außenschale des Spiralkanals auch als Sicherheitseinrichtung für den Fall, dass eine Beschädigung an dem Turbinenrad, beispielsweise ein Schaufelbruch, auftritt.

In vorteilhafter Weise kann hierbei das, insbesondere mit dem Leitgitter und/oder mit einer zwei Spiralkanäle voneinander abgrenzenden Zwischenwandung verschweißte, Innenteil gasdicht ausgebildet sein. In diesem Falle können zum Entfernen der Gusskerne vorgesehene Durchtrittsöffnungen in der Außenschale unabgedichtet verbleiben, da die Außenschale nicht für die Dichtigkeit des Turbinengehäuses zu sorgen braucht. Die Anbindung des Innenteils an das Leitgitter und/oder die Zwischenwandung kann formschlüssig erfolgen.

Insbesondere beim Verbinden des Innenteils mit dem Spiralkanal mittels des Eingießverfahrens ist es vorteilhaft, das Innenteil vorab mit dem Leitgitter durch Verschweißen oder unter Ausbildung eines Formschlusses zu verbinden.

Ist die Turbine zweiflutig ausgebildet, so kann zum Verbinden des Innenteils mit der die zwei Spiralkanäle voneinander abgrenzenden Zwischenwandung ein automatischer Schweißprozess, insbesondere ein Laser- oder Elektronenstrahl-Schweißprozess, zum Einsatz kommen. Hierbei kann auch das Leitgitter mit der Zwischenwandung einstückig ausgebildet sein, und dann dieses Integralteil mit dem Innenteil gasdicht verschweißt werden. Das Eingießen des mit dem Leitgitter und der an dieses angeformten Zwischenwandung verbundenen Innenteils in das Turbinengehäuse kann dann in der Weise erfolgen, dass sowohl das Leitgitter als auch das Innenteil oder lediglich das Leitgitter zumindest bereichsweise durch Eingießen mit dem Spiralkanal verbunden werden. Die Zwischenwandung kann formschlüssig mit dem Spiralkanal verbunden sein.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Außenschale zweiteilig ausgebildet, wobei an einer mit dem Leitgitter verbundenen ersten Außenteilschale eine zweite Außenteilschale festgelegt, insbesondere gasdicht verschweißt, ist. Das Innenteil ist so zumindest über das Leitgitter an der zweiten Außenteilschale festlegbar, wobei nach dem Einbringen des Innenteils die erste Außenteilschale mit der zweiten Außenteilschale, beispielsweise durch Schweißen, gasdicht verbindbar ist. Alternativ können die Außenteilschalen formschlüssig aneinander festgelegt sein. Im Falle der zweiteilig ausgebildeten Außenschale kann dann die Durchtrittsöffnung in einer der Außenteilschalen entfallen, da keine Gusskerne aus dem thermisch isolierenden Spalt zu entfernen sind.

Sofern die zwei Außenteilschalen gasdicht miteinander verbunden sind, ist an eine Gasdichtheit des Innenteils eine geringere Anforderung zu stellen. Ein Herstellungsaufwand für das Innenteil ist somit vergleichsweise gering. Ist das Innenteil mit beiden Außenteilschalen gasdicht verbunden, so ist der thermisch isolierende Spalt zwischen dem Innenteil und den Außenteilschalen als radialer Richtung in sich geschlossener Raum ausgebildet. Zum Verbinden des Innenteils mit einer der Außenteilschalen oder mit beiden Außenteilschalen kann ein Schweißverfahren zum Einsatz kommen. Alternativ ist ein formschlüssiges Verbinden von Innenteil und wenigstens einer Außenteilschale möglich.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Leitgitter mit Spiel in Richtung der Drehachse, insbesondere hin zu einem an dem Turbinengehäuse festlegbaren Lagergehäuse, mit dem Turbinengehäuse verbunden. Bei thermischen Wechselbeanspruchungen von Leitgitter und Turbinengehäuse ist so in Richtung der Drehachse eine freie Bewegungsmöglichkeit, insbesondere hin zu dem Lagergehäuse des Leitgitters, gegeben.

Das Turbinengehäuse kann ein Dichtelement umfassen, mittels welchem das Turbinengehäuse gegenüber einem Lagergehäuse des Abgasturboladers abdichtbar ist. Das Dichtelement kann hierbei in dem Bereich vorgesehen sein, in welchem das Leitgitter Spiel gegenüber dem an dem Turbinengehäuse festlegbaren Lagergehäuse hat. Ist ein solches Dichtelement, beispielsweise ein thermischer Kompensationsring, vorgesehen, so ist eine besonders wirkungsvolle Gasdichtheit des Turbinengehäuses gegeben, wodurch ein besonders hoher Wirkungsgrad der Turbine erreichbar ist.

Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Leitgitter eine Mehrzahl feststehender Leitschaufeln aufweist. Ein derartiges Leitgitter ist vergleichsweise robust, betriebssicher und kostengünstig herstellbar.

Ein weiterer Vorteil ist die kostengünstige Herstellbarkeit der Komponenten des Turbinengehäuses.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Turbinengehäuses für einen Abgasturbolader eines Antriebsaggregats mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Turbinengehäuseteils mit wenigstens einem Spiralkanal, welcher mit einem Abgastrakt des Antriebsaggregats koppelbar ist, b) Bereitstellen eines Leitgitters, welches in einem Übertrittsbereich zwischen dem wenigstens einen Spiralkanal und einem Aufnahmeraum für ein stromaufwärts des wenigstens einen Spiralkanals anordenbares, mit Abgas beaufschlagbares Turbinenrad, welches um eine Drehachse drehbar in dem Turbinengehäuse aufnehmbar ist, anordenbar ist, c) turbinengehäusefestes Anordnen des Leitgitters, wobei das Leitgitter beim turbinengehäusefesten Anordnen gemäß Schritt c) mit dem Turbinengehäuse zumindest bereichsweise stoffschlüssig verbunden wird.

Die für das erfindungsgemäße Turbinengehäuse beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Vorteile gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Turbinengehäuses.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines zweiflutigen Turbinengehäuses für einen

Abgasturbolader einer aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine, bei welcher ein Leitgitter an einer Stirnseite mit einer zwischen zwei Spiralkanälen ausgebildeten Zwischenwandung verschweißt ist; Fig. 2 eine Vergrößerung eines Ausschnitts aus dem zweiflutigen

Turbinengehäuse gemäß Fig. 1 im Bereich einer zwischen der Zwischenwandung und dem Leitgitter ausgebildeten Schweißnaht;

Fig. 3 in einer Schnittansicht eine weitere Ausführungsform eines zweiflutigen

Turbinengehäuses, bei welcher ein Leitgitter durch Eingießen mit dem Turbinengehäuse verbunden ist;

Fig. 4 in einer Schnittansicht eine weitere Ausführungsform eines zweiflutigen

Turbinengehäuses, bei welcher eine einstückig mit dem Leitgitter ausgebildete Zwischenwandung durch Eingießen mit dem Turbinengehäuse verbunden ist;

Fig. 5 in einer Schnittansicht eine weitere Ausführungsform eines zweiflutigen

Turbinengehäuses, bei welcher die Zwischenwandung aus einem Blech gebildet und mit dem Leitgitter verschweißt ist, wobei durch Eingießen das Leitgitter und die Zwischenwandung mit dem Turbinengehäuse verbunden ist;

Fig. 6 in einer Schnittansicht eine weitere Ausführungsform eines zweiflutigen

Turbinengehäuses, bei welchem zwischen einem Innenteil aus Blech und einer Außenschale des Spiralkanals ein thermisch isolierender Spalt ausgebildet ist;

Fig. 7 in einer Schnittansicht eine weitere Ausführungsform eines zweiflutigen

Turbinengehäuses, bei welchem eine das Innenteil aus Blech umgebende Außenschale durch zwei gasdicht miteinander verschweißte Außenteilschalen gebildet ist; und

Fig. 8 eine Radialschnittdarstellung eines Leitgitters für eines der

Turbinengehäuse gemäß der Fig. 1 bis 7.

Ein in Fig. 1 geschnitten gezeigtes zweiflutiges Turbinengehäuse 10 für einen Abgasturbolader einer aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine umfasst einen ersten Spiralkanal 12, welcher mittels einer Zwischenwandung 14 von einem zweiten Spiralkanal 16 abgegrenzt ist. In einem Übertrittsbereich zwischen dem ersten Spiralkanal 12 und einem Aufnahmeraum für ein Turbinenrad 18 ist ein Leitgitter 20 angeordnet. Das Turbinenrad 18 ist um eine Drehachse A drehbar in dem Turbinengehäuse 10 aufgenommen und mit aus den Spiralkanälen 12, 16 austretendem Abgas der Verbrennungskraftmaschine beaufschlagbar.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform des Turbinengehäuses 10 ist das Leitgitter an einer Stirnseite mit der Zwischenwandung 14 verschweißt. Eine entsprechende Schweißnaht 22 ist in Fig. 2 vergrößert dargestellt. An einer der Schweißnaht 22 gegenüberliegenden Stirnseite des Leitgitters 20 weist das Turbinengehäuse 10 einen thermischen Kompensationsring 24 auf, mittels welchem das Turbinengehäuse 10 gegenüber einem eine Welle 26 aufnehmenden Lagergehäuse 28 des Abgasturboladers abgedichtet ist. Das Leitgitter 20 ist somit mit Spiel in Richtung der Drehachse A hin zu dem an dem Turbinengehäuse 10 festgelegten Lagergehäuse 28 mit dem Turbinengehäuse 10 verschweißt. Hierbei sorgt der Kompensationsring 24 für einen Ausgleich von unterschiedlichen temperaturbedingten Ausdehnungen von Leitgitter 20 und anderen Bauteilen des Abgasturboladers. Der erste Spiralkanal 12 ist lagergehäuseseitig angeordnet.

Das Turbinengehäuse 10 ist gemäß Fig. 1 zweiteilig ausgebildet, wobei an einem die Spiralkanäle 12, 16 umfassenden ersten Teilgehäuse 32 ein einen Austrittskanal 30 umfassendes zweites Teilgehäuse 34 festlegbar ist. Bei herausgenommenen zweiten Teilgehäuse 34 ist das von der Seite des Lagergehäuses 28 in das Turbinengehäuse 10 einbringbare Leitgitter 20 einem Schweißverfahren, beispielsweise einem Laser- oder Elektronenstrahlschweißverfahren, gut zugänglich.

Das zweite Teilgehäuse 34 weist eine Matrize 36 auf, in welche ein als Strömungsleitelement dienender oder mit einem Strömungsleitelement gekoppelter Axialschieber einführbar ist. Der Axialschieber kann als Leitgitter ausgebildet sein. Mittels eines solchen, vorliegend nicht gezeigten und beispielsweise Leitschaufeln umfassenden Strömungsleitelements sind in dem Übertrittsbereich zwischen dem zweiten Spiralkanal 16 und dem Aufnahmeraum für das Turbinenrad 18 voneinander verschiedene Strömungszustände einstellbar. Dadurch ist eine Variabilität der Turbine gegeben. So kann je nach Leistungsanforderung der Verbrennungskraftmaschine ein unterschiedlich großer durchströmbarer Querschnitt in dem Übertrittsbereich zwischen dem zweiten Spiralkanal 16 und dem Aufnahmeraum für das Turbinenrad 18 eingestellt werden, so dass über einen sehr weiten, insbesondere niedrige und mittlere Drehzahlen umfassenden Drehzahlbereich, die Anforderungen an die Bereitstellung der Ladeluft der Verbrennungskraftmaschine erfüllbar sind.

Der in die Matrize 36 des zweiten Teilgehäuses 34 einführbare Axialschieber, mittels welchem in dem Übertrittsbereich zwischen dem zweiten Spiralkanal 16 und dem Turbinenrad 18 unterschiedliche Strömungszustände einstellbar sind, ermöglicht das Bereitstellen einen Turbobrake-Funktionalität (Turbobremse) zum Abbremsen der Verbrennungskraftmaschine.

Das in Fig. 2 vergrößert gezeigte, stirnseitig mit der Zwischenwandung 14 verschweißte Leitgitter 20 weist vorliegend feststehende Leitschaufeln 38 auf. Mittels der feststehenden Leitschaufeln 38 ist das den ersten Spiralkanal 12 durchströmende Abgas in dem Übertrittsbereich zwischen dem Spiralkanal 12 und dem Turbinenrad 18 auf kurzem Wege stark zu beschleunigen. Dadurch ist eine sehr effiziente Anströmung des Turbinenrads 18 erreichbar.

Ein durchströmbarer Querschnitt des ersten Spiralkanals 12 und des zweiten Spiralkanals 16 ist vorliegend gleich groß, so dass im Vergleich zu einer zweiflutigen asymmetrischen Turbine Strömungsverluste aufgrund der Wandreibung des Abgases vergleichsweise gering ausfallen. Durch das Leitgitter 20 ist dem ersten Spiralkanal 12 dennoch eine Aufstaufähigkeit verliehen, welche ein Nutzen eines an den ersten Spiralkanal 12 anschließbaren Abgasstrangs eines Abgastrakts für eine effiziente Abgasrückführung möglich macht. Durch das stoffschlüssige Verbinden des Leitgitters 20 mit der Zwischenwandung 14 ist hierbei sichergestellt, dass temperaturbedingte unterschiedliche Ausdehnungen von die Spiralkanäle 12, 16 bildenden Bauteilen des Turbinengehäuses 10 und des Leitgitters 20 nicht zu den Wirkungsgrad der Turbine beeinflussenden Leckagen führen.

Das vorliegend symmetrisch ausgebildete zweiflutige Turbinengehäuse 10 hat somit Eigenschaften eines asymmetrischen Turbinengehäuses, ohne jedoch die Asymmetrie mit hohen Strömungsverlusten eines Spiralkanals erkaufen zu müssen.

Das Leitgitter 20 ist vorliegend als Feingussteil aus einem Stahlgusswerkstoff, beispielsweise dem Werkstoff 1.4849, ausgebildet. Das die Spiralkanäle 12, 16 und die Zwischenwandung 14 umfassende erste Teilgehäuse 32 des Turbinengehäuses 10 ist aus dem gleichen Stahlgusswerkstoff gebildet, jedoch mit einem weniger genauen Gießverfahren, beispielsweise als Sandgussteil. Insbesondere aufgrund der Verwendung eines gleichartigen Werkstoffs für das Leitgitter 20 und die Zwischenwandung 14 ist das Verbinden von Leitgitter 20 und der Zwischenwandung 14 mittels des Schweißprozesses so durchführbar, dass eine besonders gasdichte Verbindung erreicht wird.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform des Turbinengehäuses 10 ist das Leitgitter 20 durch Eingießen stoffschlüssig mit dem ersten Spiralkanal 12 und mit der Zwischenwandung 14 verbunden. Hierbei ist das Leitgitter 20 an seiner einem Anschlussflansch 40 zum Anschließen eines nicht gezeigten Lagergehäuses nahen Stirnseite und an einer der Zwischenwandung 14 nahen Stirnseite gasdicht mit dem ersten Teilgehäuse 32 verbunden.

Analog zu der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform des Turbinengehäuses 10 ist das den Austrittskanal 30 umfassende zweite Teilgehäuse 34 an dem die Spiralkanäle 12, 16 aufweisenden ersten Teilgehäuse 32 festgelegt. Des Weiteren weist dieses zweite Teilgehäuse 34 die Matrize 36 für den variabel verstellbare Axialschieber als Beispiel einer Vario-Einrichtung auf. Der Aufstau des Abgases zum Rückführen von Abgas in die Ladeluft erfolgt beim Betreiben des Abgasturboladers über das Leitgitter 20, welches in dem Übertrittsbereich zwischen dem ersten Spiralkanal 12 und dem Aufnahmeraum für das Turbinenrad 18 angeordnet ist. Eine mit Spiralkanal 12 und der Zwischenwandung 14 verbundene Oberfläche 42 des Leitgitters 20 ist vorliegend gewellt ausgebildet, um eine besonders gute Verankerung des Leitgitters 20 zu erreichen. In alternativen Ausführungsformen können andere, die Oberfläche 42 vergrößernde Profilierungen des Leitgitters 20 vorgesehen sein.

Das Leitgitter 20 ist als Feingussteil aus einem Stahlgusswerkstoff, beispielsweise dem Werkstoff 1.4849, gebildet. Demgegenüber ist das die Spiralkanäle 12, 16 der zweiflutigen Turbine aufweisende erste Teilgehäuse 32 als Sandgussteil aus dem gleichen Stahlgusswerkstoff gebildet. Dies stellt ein besonders gutes Verbinden von Leitgitter 20 und Teilgehäuse 32 mittels des Eingießverfahrens sicher.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform des Turbinengehäuses 10 ist das Leitgitter 20 einstückig mit der Zwischenwandung 14 als Feingussteil aus dem Stahlgusswerkstoff vorgefertigt. Dieses Feingussteil wird beim Herstellen des Turbinengehäuses 10 durch Eingießen mit dem die Spiralkanäle 12, 14 aufweisenden ersten Teilgehäuse 32 verbunden. Zusätzlich zu der gewellten Oberfläche 42 des Leitgitters 20 sorgt hierbei ein Verankerungsteil 44 der Zwischenwandung 14, welches beispielsweise das vorliegend gezeigte T-Profil aufweisen kann, für ein besonders sicheres stoffschlüssiges Verbinden des Integral-Feingussteils mit dem Teilgehäuse 32.

Das Teilgehäuse 32 kann hierbei analog einem Gehäuse einer einflutigen Turbine ausgebildet sein, so dass alleine die einstückig mit dem Leitgitter 20 ausgebildete Zwischenwandung 14 für das Abgrenzen der Spiralkanäle 12, 16 voneinander sorgt. Alternativ ist es denkbar, ausgehend von dem Turbineneintrittsflansch in dem Teilgehäuse 32 eine Zwischenwandung vorzusehen, an welche die als Feingussteil ausgebildete Zwischenwandung 14 beim Eingießen des Integralteils angeschlossen wird. In Strömungsrichtung des Abgases durch die Spiralkanäle 12, 16 ist die einstückig mit dem Leitgitter 20 ausgebildete Zwischenwandung 14 sich bis zu dem Zungeηbereich erstreckend ausgebildet, an welchem der Austritt des Abgases aus den Spiralkanälen 12, 16 erfolgt.

Bei der Ausführungsform des Turbinengehäuses 10 gemäß Fig. 5 bilden die Zwischenwandung 14 und das Leitgitter 20 ebenfalls ein Integralteil, welches durch Eingießen stoffschlüssig mit dem Teilgehäuse 32 verbunden ist. Die Zwischenwandung 14 weist ebenfalls ein, vorliegend hakenförmig ausgebildetes, Verankerungsteil 44 auf. Jedoch ist im Gegensatz zu der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform die Zwischenwandung 14 aus einem dünnen Blech gebildet, welches zum Herstellen des Integralteils gasdicht mit dem Leitgitter 20 verschweißt ist. Hierbei kann ein automatischer Laser- oder Elektronenstrahl-Schweißprozess zum Einsatz kommen.

Des Weiteren weist die Zwischenwandung 14 bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform des Turbinengehäuses 10 einen vorliegend wellenförmig ausgebildeten Ausgleichsbereich 46 auf. Mittels dieses Ausgleichsbereichs 46 sind unterschiedliche thermische Ausdehnungen der Spiralkanäle 12, 16, des Leitgitters 20 und der Zwischenwandung 14 kompensierbar. In alternativen Ausführungsformen kann der Ausgleichsbereich 46 eine von der vorliegend gezeigten Wellenform abweichende Formgebung aufweisen. Ebenso wie bei den in Fig. 1 bis Fig. 4 gezeigten Ausführungsformen weist das den Austrittskanal 30 umfassende Teilgehäuse 34 die Matrize 36 auf, welche zum Aufnehmen des Vario-Elements ausgelegt ist. Mittels des Vario-Elements lässt sich der durchströmbare Querschnitt in dem Übertrittsbereich zwischen dem Spiralkanal 16 und dem Aufnahmeraum für das Turbinenrad 18 so verändern, dass eine Turbobrake-Funktionalität der Turbine gegeben ist. Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform des Turbinengehäuses 10 ist durch das Teilgehäuse 32 lediglich ein Spiralkanal 12 nach Art eines einflutigen Turbinengehäuses bereitgestellt. Der Spiralkanal 12 weist jedoch ein von dem Abgas durchströmbares, aus einem Blech gebildetes Innenteil 48 auf. In dem Innenteil 48 sind durch die einstückig dem Leitgitter 20 ausgebildete Zwischenwandung 14 zwei voneinander unabhängige Fluten 50, 52 abgegrenzt.

Zwischen dem Innenteil 48 und einer Außenschale 54 des Spiralkanals 12 ist ein thermisch isolierender Spalt 56 ausgebildet. Dadurch, dass das Innenteil 48 aus einem dünnwandigen, eine geringe Wärmekapazität aufweisenden Blech gebildet ist, welches zusätzlich durch den Spalt 56 thermisch isoliert ist, verlässt beim Betreiben der Abgasturboladers vergleichsweise heißes Abgas den Austrittskanal 30. Dadurch sind stromabwärts des Austrittskanals 30 angeordnete Abgasbehandlungseinrichtungen besonders rasch auf die zum effektiven Nachbehandeln einzustellenden Temperaturen zu bringen.

Das Innenteil 48 ist vorliegend durch Verschweißen, beispielsweise mittels eines Laseroder Elektronenstrahl-Schweißverfahrens, mit dem die Zwischenwandung 14 und das Leitgitter 20 umfassenden Integralteil verbunden. Dieses Integralteil ist als Feingussteil ausgebildet, wobei das Leitgitter 20 durch Eingießen in das Teilgehäuse 32 stoffschlüssig mit diesem verbunden ist. Zum definierten Festlegen des mit dem Integralteil verschweißten Innenteils 48 an dem Teilgehäuse 32 mittels des Eingießverfahrens weist das Innenteil 48 drei Verankerungsteile 58 auf. Über diese als Eingussstellen fungierenden Verankerungsteile 58 erfolgt die Positionierung des Innenteils 48 an dem Teilgehäuse 32 während des Eingießens.

Zum Entfernen verlorener Gusskerne aus dem Spalt 56 weist die Außenschale 54 zwei Durchtrittsöffnungen 60 auf, welche mit dem Spalt 56 in Verbindung stehen. Das Innenteil 48 ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 gasdicht ausgebildet. Das durch einen Tiefziehprozess aus Blech hergestellte Innenteil 48 weist besonders glatte Oberflächen auf, wodurch die durch das Innenteil 48 im Zusammenwirken mit der Zwischenwandung 14 gebildeten Fluten 50, 52 besonders verlustarm von Abgas durchströmbar sind.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform des Turbinengehäuses 10 ist das Innenteil 48 zweiteilig ausgebildet, wobei eine erste Innenteilschale 62 im Zusammenwirken mit der Zwischenwandung 14 die Flut 50 abgrenzt. Im Übertrittsbereich zwischen der Flut 50 und dem Aufnahmeraum für das Turbinenrad 18 ist das Leitgitter 20 angeordnet. Eine zweite lnnenteilschale 64 des Innenteils 48 grenzt im Zusammenwirken mit der Zwischenwandung 14 die Flut 52 ab und ist mit der ersten lnnenteilschale 62 verschweißt. In alternativen Ausführungsformen kann das Innenteil 48 auch einteilig, insbesondere als einteiliges Blechteil, ausgebildet sein, welches mit dem die Zwischenwandung 14 oder dem Leitgitter 20 oder dem die Zwischenwandung 14 und das Leitgitter 20 umfassenden Integralteil verbindbar ist.

Das Teilgehäuse 32 übernimmt bei der Ausführungsform des Turbinengehäuses 10 gemäß Fig. 6 eine Stützfunktion für die strömungsführenden Teile. Demgegenüber sorgen diese strömungsführenden Teile für die Gasdichtheit. Des Weiteren sorgt das Teilgehäuse 32 für eine Kraftübertragung zwischen Turbineneintrittsflansch, dem Lagergehäuse 28 (vgl. Fig. 1 ) und dem an dem Austrittskanal 30 bereitgestellten Turbinenaustrittsflansch. Im Falle eines Bruchs einer Schaufel des Turbinenrads 18 sorgt das Teilgehäuse 32 zudem für einen Schutz von das Turbinengehäuse 10 umgebenden Bauteilen vor Beschädigung.

Die Ausführungsform des Turbinengehäuses 10 gemäß Fig. 7 entspricht im Zusammenbau weitgehend der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform. Jedoch ist hier die Außenschale zweiteilig ausgebildet und umfasst eine mit dem Leitgitter 20 verbundene erste Außenteilschale 66. Diese ist durch Verschweißen mit einer zweiten Außenteilschale 68 verbunden. Eine entsprechende Schweißnaht 70 ist in Verlängerung der die Fluten 50, 52 mittig teilenden Zwischenwandung 14 zwischen den beiden Außenteilschalen 66, 68 angeordnet.

Das Inneriteil 48, welches die bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 die zwei miteinander verschweißten Innenteilschalen 62, 64 umfasst, ist durch Eingießen des mit dem Innenteil 48 verbundenen Integralteils aus Zwischenwandung 14 und Leitgitter 20 mit der ersten Außenteilschale 66 stoffschlüssig verbunden. Die Verbindung des Innenteils 48 mit der zweiten Außenteilschale 68 erfolgt dann, beispielsweise durch Verschweißen, beim Verschweißen der zwei Außenteilschalen 66, 68 miteinander.

Durch das Verbinden der Außenteilschalen 66, 68 mit dem Innenteil 48 ist der thermisch isolierende Spalt 56 in radialer Richtung in sich geschlossen. Die Außenteilschalen 66, 68 weisen im Gegensatz zu der Ausführungsform des Turbinengehäuses 10 gemäß Fig. 6 keine Durchtrittsöffnungen auf. Da eine Gasdichtheit des Spalts 56 nach außen durch die Außenteilschalen 66, 68 sichergestellt ist, kann das Innenteil 48 selber geringere Anforderungen an eine Gasdichtheit erfüllend ausgebildet sein. Fig. 8 zeigt das Leitgitter 20 für eines der in Fig. 1 bis Fig. 7 dargestellten Turbinengehäuse 10 in einem Radialschnitt durch die Leitschaufeln 38. Hierbei ist erkennbar, dass das Leitgitter 20 einen die Stirnseite aufweisenden Tragring 72 umfasst, an welchem die im Profilschnitt trofpenförmigen Leitschaufeln 38 angeordnet sind.