Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Turbinengehäuse mit einem spannungsarmen Verbindungsflansch und eine Abgasturbine mit einem solchen Turbinengehäuse. Je nach Ausführungsform kann die Abgasturbine beispielsweise eine Turbolader-Turbine für einen Turbolader oder eine Nutzturbine sein.

Stand der Technik

Aus der US 2015/0143814 A1 ist ein einstückiges Abgassystem einer Gasturbine bekannt. Dieses Abgassystem weist ein Turbinenaustrittsgehäuse und einen Turbinenabgaskrümmer auf, wobei das Turbinenaustrittsgehäuse mit dem Turbinenabgaskrümmer an nach außen gerichteten Schnittstellenflanschen verbunden ist. Dies ermöglicht es, bei Bedarf den Turbinenabgaskrümmer durch ein einfaches Entkoppeln vom Turbinenaustrittsgehäuse zu lösen und durch ein neues Bauteil zu ersetzen.

Aus der EP 3 103 972 A1 ist eine Gasturbine bekannt, bei welcher ein Hochdruckturbinengehäuse mit einem Diffusorgehäuse an nach außen gerichteten Flanschen verbunden ist.

Aus der EP 1 273 760 A1 ist ein Turbolader bekannt, bei welchem zwischen einer Turbineneinlaufspirale und einem einen kreisförmigen Durchgang definierenden Turbinendüsenring Dichtmittel angeordnet sind.

Ein typischer Turbolader weist ein Turbinengehäuse, ein Lagergehäuse und ein Verdichtergehäuse auf, wobei das Turbinengehäuse mit dem Lagergehäuse und das Lagergehäuse des Weiteren mit dem Verdichtergehäuse verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Turbinengehäuse und dem Lagergehäuse muss mehrere Anforderungen erfüllen. Zu diesen Anforderungen gehören eine Gewährleistung von Gasdichtheit, eine Verhinderung einer Verdrehung zwischen den beiden Gehäusen aufgrund äußerer Kräfte und eine Gewährleistung des Zusammenhalts der beiden Gehäuse auch in einem Berstfall. Um diese Anforderungen erfüllen zu können muss die Verbindung zwischen dem Turbinengehäuse und dem Lagergehäuse insbesondere derart ausgebildet sein, dass sie großen Temperaturunterschieden zwischen dem Turbinengehäuse und dem Lagergehäuse und hohen Kräften in einem Berstfall gerecht wird. Eine zuverlässige Sicherheitsumschliessung - im Englischen „Containment“ genannt - ist in einem solchen Berstfall eine sehr wichtige und daher konstruktiv sehr anspruchsvolle Anforderung an eine Abgasturbine.

Es ist bereits bekannt, ein Turbinengehäuse mit einem Lagergehäuse unter Verwendung eines Klemmringes zu verbinden, der einen Endabschnitt eines Flansches des Turbinengehäuses mit einem am Endabschnitt des Flansches des Turbinengehäuses anliegenden Endabschnitt eines Flansches des Lagergehäuses verbindet. Eine derartige Klemmringverbindung kommt insbesondere bei Turboladern mit vergleichsweise geringen Leistungen zum Einsatz. Ein Nachteil einer derartigen Klemmringverbindung besteht darin, dass sie den Zusammenhalt der Gehäuse beim Auftreten eines Berstfalles, bei welchem hohe Kräfte wirksam werden, nicht gewährleisten können.

Bei Turboladern mit größerer Leistung, beispielsweise mit mehr als 500 KW Motorleistung pro Turbolader, hat sich in der Praxis eine Verbindung des Turbinengehäuses mit dem Lagergehäuse unter Verwendung eines mit Klemmlaschen ausgestatteten Flansches des Turbinengehäuses durchgesetzt. Durch diese Klemmlaschen sind beispielsweise Schrauben geführt, die in Gewindebohrungen des Turbinengehäuses eingedreht sind und die genannten Klemmlaschen an das Turbinengehäuse und das daran angrenzende Lagergehäuse pressen, wodurch auch das Lagergehäuse an das Turbinengehäuse gepresst wird. Bei Verwendung eines derartigen Klemmlaschenflansches wird aufgrund der starken Kräfte beim Auftreten eines Berstfalles eine vergleichsweise große Eindringtiefe der Schrauben in das Turbinengehäuse benötigt. Um diese große Eindringtiefe der Schrauben bereitstellen zu können ist es notwendig, die Dicke des Verbindungsflansches des Turbinengehäuses entsprechend groß zu dimensionieren. Diese große Dicke des Verbindungsflansches erhöht einerseits die Steifigkeit des Verbindungsflansches, bewirkt aber andererseits eine vergleichsweise langsame und auch ungleichmäßige Erhitzung des Verbindungsflansches des Turbinengehäuses. Dadurch erhöhen sich die thermisch transienten Spannungen im Turbinengehäuse, insbesondere im Bereich des Verbindungsflansches, aber auch im Bereich der Zunge des Turbinengehäuses. Die höheren thermisch transienten Spannungen führen wiederum zu einer reduzierten Lebensdauer des Turbinengehäuses und damit auch des gesamten Turboladers.

Die Figur 1 zeigt eine erste Schnittdarstellung zur Veranschaulichung eines Turbinengehäuses nach dem Stand der Technik. Dieses Turbinengehäuse weist einen Verbindungflansch 2 auf, über welchen das Turbinengehäuse 1 mit dem Lagergehäuse 14 eines Turboladers verbunden ist. Diese Verbindung ist unter Verwendung von in Gehäuseverbindungsbohrungen des Verbindungsflansches eingedrehten Verbindungselementen realisiert, welche mittels Muttern 17 Klemmlaschen 16 auf den Verbindungsflansch 2 des Turbinengehäuses 1 und auf das Lagergehäuse 14 pressen, wodurch des Weiteren das Lagergehäuse 14 an das Turbinengehäuse gepresst wird. Die genannten Gehäuseverbindungsbohrungen sind voneinander beabstandet (das heisst räumlich voneinander entfernt) und sind in Umfangsrichtung entlang eines Kreises angeordnet. Die Klemmlaschen sind ebenfalls in Umfangsrichtung des Turbinengehäuses entlang eines Kreises angeordnet. Da - wie oben ausgeführt- die Anforderungen an die Verbindung zwischen dem Turbinengehäuse und dem Lagergehäuse hoch sind, muss die Eindringtiefe der Verbindungselemente in den Verbindungsflansch groß sein. Dies wiederum erfordert eine vergleichsweise große Flanschdicke 19 des Verbindungsflansches 2 im Bereich der Verbindung von Turbinengehäuse und Lagergehäuse.

Die Figur 2 zeigt eine zweite Schnittdarstellung zur Veranschaulichung eines Turbinengehäuses nach dem Stand der Technik. Diese zweite Schnittdarstellung veranschaulicht das Turbinengehäuse an einer Schnittstelle, an welcher ein Verbindungselement 15 in eine Gehäuseverbindungsbohrung 3 des Verbindungsflansches 2 des Turbinengehäuses eingedreht ist. Auch aus der Figur 2 ist ersichtlich, dass eine Klemmlasche 16 sowohl auf das Turbinengehäuse 2 als auch auf das Lagergehäuse 14 gepresst wird, was unter Verwendung einer Mutter 17 und einer Unterlagscheibe 18 realisiert ist.

Aufgabe der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Turbinengehäuse und eine Abgasturbine anzugeben, bei welchen die oben anhand eines Turboladers genannten Nachteile reduziert sind.

Kurze Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch ein Turbinengehäuse mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen bzw. eine Abgasturbine mit den im Anspruch 1 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Ein derartiges Turbinengehäuse weist einen Verbindungsflansch zur lagergehäuseseitigen Anbindung an ein Lagergehäuse hin auf, in welchem in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Gehäuseverbindungsbohrungen vorgesehen sind, wobei zwischen einander benachbarten Gehäuseverbindungsbohrungen radial nach innen in Richtung zu einer Längsmittelachse des Turbinengehäuses geöffnete Materialaussparungen im Verbindungsflansch vorgesehen sind. Je nach Ausführungsform und Anforderungen kann das Turbinengehäuse dabei auch mehrteilig sein. Je nach Anforderungen kann zwischen dem Turbinengehäuse und dem Lagergehäuse ein Hitzeschild oder ein Düsenring angeordnet sein.

In jedem Fall ist in dieser gesamten Beschreibung der Begriff“Bohrung“ funktionell zu interpretieren und nicht herstellungsbedingt auf eine mechanische Bearbeitung mittels einer Bohrmaschine oder Fräsmaschine.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die voneinander beabstandeten Gehäuseverbindungsbohrungen im Verbindungsflansch entlang mindestens eines Kreises angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Turbinengehäuse einen Klemmrand auf, der den Gehäuseverbindungsbohrungen in Radialrichtung benachbart angeordnet ist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist im Klemmrand eine ringförmige Vertiefung vorgesehen, die einen Vertiefungsboden aufweist, wobei die benachbarten Gehäuseverbindungsbohrungen in den Vertiefungsboden eingebracht sind und wobei die zwischen jeweils zwei benachbarten Gehäuseverbindungsbohrungen vorgesehenen Materialaussparungen im Vertiefungsboden vorgesehen sind.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Klemmrand im Bereich zwischen zwei benachbarten Gehäuseverbindungsbohrungen jeweils eine die ringförmige Vertiefung verbreiternde Klemmrandaussparung auf.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung stimmt die Tiefe der Klemmrandaussparung mit der Summe der Tiefe der ringförmigen Vertiefung und der Tiefe der in der ringförmigen Vertiefung vorgesehenen Materialaussparungen überein.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Turbinengehäuse mehrstückig ausgebildet.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bildet der Klemmrand ein separates Teil des Turbinengehäueses.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bildet ein Hitzeschild oder ein Düsenring ein separates Teil des Turbinengehäuses.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Klemmrand Bestandteil des Hitzeschildes oder des Düsenringes.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist eine Abgasturbine ein Turbinengehäuse mit den erfindungsgemäßen Merkmalen auf.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist eine Abgasturbine ein mit dem Turbinengehäuse verbundenes Lagergehäuse auf, wobei das Turbinengehäuse mit dem Lagergehäuse mittels Verbindungselementen verbunden ist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist eine Abgasturbine Klemmelemente auf, die jeweils von einem Verbindungselement oder von mehreren Verbindungselementen an den Verbindungsflansch des Turbinengehäuses und an das Lagergehäuse gepresst sind.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Klemmelemente der Abgasturbine an den Klemmrand gepresst.

In einer sowohl konstruktiv als auch montagetechnisch einfachen Ausführungsform sind die Verbindungselemente Schrauben oder Gewindestifte.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass die zwischen den Gehäuseverbindungsbohrungen vorgesehenen Materialaussparungen im Betrieb der jeweiligen Abgasturbine eine schnellere und gleichmäßigere Aufwärmung des Verbindungsflanschbereiches ermöglichen. Aufgrund dieser Materialaussparungen liegt des Weiteren im Bereich des Verbindungsflansches eine reduzierte Steifigkeit des Turbinengehäuses vor. Dadurch treten im Betrieb der Abgasturbine geringere thermisch-transiente Spannungen auf. Dies wiederum führt zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Turbinengehäuses und damit auch zu einer Verlängerung der Lebensdauer der gesamten Abgasturbine.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigt:

Figur 1 eine erste Schnittdarstellung zur Veranschaulichung eines

Turbinengehäuses nach dem Stand der Technik,

Figur 2 eine zweite Schnittdarstellung zur Veranschaulichung eines

Turbinengehäuses nach dem Stand der Technik,

Figur 3 eine Skizze zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen

Turbinengehäuses,

Figur 4 eine Schnittdarstellung in Radialrichtung zur Veranschaulichung einer

Ausführungsform der Erfindung,

Figur 5 eine Schnittdarstellung gemäß der in der Figur 4 gezeigten Schnittlinie C-C, Figur 6 eine Skizze zur Veranschaulichung einer anderen Ausführungsform der

Erfindung, Figur 7 eine Schnittdarstellung in Richtung der in der Figur 6 gezeigten Schnittlinie A-A,

Figur 8 eine Skizze zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform der

Erfindung und

Figur 9 eine Schnittdarstellung in Richtung der in der Figur 8 gezeigten Schnittlinie

B - B.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Die Figur 3 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Turbinengehäuses, wobei in der Figur 3 nur ein Teilbereich dieses Turbinengehäuses dargestellt ist. Das Turbinengehäuse weist einen koaxial zu einer Längsmittelachse des Turbinengehäuses angeordneten Verbindungsflansch 2 auf, welcher mit einem Klemmrand 7 ausgestattet ist. In diesem Klemmrand 7 sind sich in Radialrichtung 8 nach innen erstreckende Verbindungsstege 19 vorgesehen, in welche Gehäuseverbindungsbohrungen 3 eingebracht sind. Die genannten Verbindungsstege 19 und damit auch die in diese eingebrachten Gehäuseverbindungsbohrungen 3 sind in Umfangsrichtung 9 des Turbinengehäuses voneinander beabstandet. Sie sind im Verbindungsflansch in Umfangsrichtung 9 entlang eines oder mehrerer Kreise angeordnet. Zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung 9 voneinander beabstandeten Gehäuseverbindungsbohrungen 3 sind im Klemmrand 7 des Verbindungsflansches 2 radial nach innen geöffnete Materialaussparungen 4 vorgesehen. Diese Materialaussparungen 4 können durch eine Materialabtragung in den Klemmrand des Verbindungsflansches eingebracht werden oder bei einer Verwendung eines formgebenden Fertigungsverfahrens direkt modelliert werden. Die Geometrie der Materialaussparungen kann unterschiedlich gewählt werden. Beispielsweise können die Materialaussparungen halbrund, elliptisch, glockenförmig oder rechteckig ausgeführt sein.

Eine Verbindung des Turbinengehäuses mit einem in der Figur 3 nicht dargestellten Lagergehäuse eines Turboladers erfolgt ebenso wie oben im Zusammenhang mit der Figur 2 erläutert wurde unter Verwendung von Verbindungselementen, die in jeweils eine Gehäuseverbindungsbohrung 3 des Verbindungsflansches 2 eingebracht sind, wobei des Weiteren in Umfangsrichtung des Turbinengehäuses entlang eines Kreises angeordnete Klemmelemente, bei denen es sich in einer Ausführungsform um Klemmlaschen handelt, sowohl auf das Turbinengehäuse als auch auf das Lagergehäuse gepresst werden, was jeweils unter Verwendung einer Mutter und einer Unterlagscheibe realisiert ist.

Die im Unterschied zum Stand der Technik vorgesehenen Materialaussparungen 4 bewirken im Betrieb des Turboladers eine schnellere und gleichmäßigere Aufwärmung des Verbindungsflansches 2 des Turbinengehäuses. Des Weiteren liegt aufgrund der in den Verbindungsflansch 2 eingebrachten Materialaussparungen 4 eine reduzierte Steifigkeit des Turbinengehäuses im Bereich des Verbindungsflansches 2 vor. Dies wiederum hat zur Folge, dass im Bereich des Verbindungsflansches 2 im Vergleich zum Stand der Technik verringerte thermisch-transiente Spannungen auftreten. Durch diese Verringerung der therm ische-transienten Spannungen im Bereich des Verbindungsflansches werden die Lebensdauer des Turbinengehäuses und damit auch die Lebensdauer des gesamten Turboladers verlängert.

Die Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung in Radialrichtung zur Veranschaulichung einer Ausführungsform der Erfindung. Dargestellt sind der Verbindungsflansch 2 des Turbinengehäuses und das mit dem Verbindungsflansch 2 und damit mit dem Turbinengehäuse verbundene Lagergehäuse 14. Weiterhin ist aus der Figur 4 ersichtlich, dass in der dargestellten Schnittebene die Verbindung des Turbinengehäuses mit dem Lagergehäuse unter Verwendung einer Klemmlasche 16 realisiert ist. Diese Klemmlasche 16 wird auf den Verbindungsflansch 2 des Turbinengehäuses und auf das Lagergehäuse 14 gepresst. Diese Pressung ist unter Verwendung einer Mutter 17 und einer zwischen der Mutter 17 und der Klemmlasche 16 angeordneten Unterlagscheibe 18 realisiert. Ferner geht aus der Figur 4 hervor, dass durch diese Pressung das Lagergehäuse gegen den Verbindungsflansch 2 des Turbinengehäuses gepresst wird, da das Lagergehäuse 14 einen radial nach außen, d.h. in der Figur 4 nach oben, gerichteten Klemmrand aufweist, dessen Rückseite auf einen in Radialrichtung nach innen, d.h. in der Figur 4 nach unten, gerichteten Fortsatz des Verbindungsflansches 2 gepresst wird. Schließlich ist aus der Figur 4 auch eine der in der Figur 3 veranschaulichten Aussparungen 4 ersichtlich, welche im miteinander verbundenen Zustand des Turbinengehäuses mit dem Lagergehäuse in der gezeigten Schnittebene in Axialrichtung zwischen der Klemmlasche 16 und dem Verbindungsflansch 2 vorgesehen ist.

Die Figur 5 zeigt eine Schnittdarstellung gemäß der in der Figur 4 gezeigten Schnittlinie C-C. Aus dieser Darstellung ist insbesondere ersichtlich, dass zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung 9 voneinander beabstandeten Gehäuseverbindungsbohrungen 3, in welche Verbindungselemente 15 eingebracht sind, im Klemmrand 7 des Verbindungsflansches 2 des Turbinengehäuses Materialaussparungen 4 vorgesehen sind, die sich in der gezeigten Schnittebene in Radialrichtung 8 außerhalb des Lagergehäuses 14 befinden und radial nach innen geöffnet sind.

Die Figur 6 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser anderen Ausführungsform ist im radial inneren Randbereich des Klemmrandes 7 des Verbindungsflansches 2 des Turbinengehäuses eine ringförmige Vertiefung 5 vorgesehen, die sich in Umfangrichtung 9 über den gesamten Umfang des Turbinengehäuses erstreckt. Diese ringförmige Vertiefung 5 weist einen Vertiefungsboden 6 auf.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind die in Umfangsrichtung 9 voneinander beabstandeten Gehäuseverbindungsbohrungen 3 in den Vertiefungsboden 6 der ringförmigen Vertiefung 5 eingebracht.

Des Weiteren sind bei dieser Ausführungsform die zwischen jeweils zwei benachbarten Gehäuseverbindungsbohrungen 3 vorgesehenen

Materialaussparungen 4 ebenfalls in den Vertiefungsboden 6 der ringförmigen Vertiefung 5 eingebracht. Diese Materialaussparungen 4 erstrecken sich in Radialrichtung 8 über den gesamten Vertiefungsboden 6.

Durch das Einbringen der Gehäuseverbindungsbohrungen 3 und der Materialaussparungen 4 in den Vertiefungsboden 6 der ringförmigen Vertiefung 5 wird die Dicke des Verbindungsflansches 2 des Turbinengehäuses im Verbindungsbereich des Turbinengehäuses mit dem Lagergehäuse und damit die im Betrieb des Turboladers auftretenden thermisch-transienten Spannungen im Verbindungsflansch 2 weiter reduziert. Die Figur 7 zeigt eine Schnittdarstellung in Richtung der in der Figur 6 gezeigten Schnittlinie A - A. In dieser Figur 7 ist die Tiefe der in den Vertiefungsboden 6 eingebrachten Gehäuseverbindungsbohrungen 3 mit der Bezugszahl 12 bezeichnet. Des Weiteren ist ersichtlich, dass bei dieser Ausführungsform die Tiefe der Materialaussparungen 4 mit der Tiefe 12 der in den Vertiefungsboden 6 eingebrachten Gehäuseverbindungsbohrungen 3 übereinstimmt. Gemäß anderer Ausführungsformen kann sich die Tiefe der Materialaussparungen 4 auch von der Tiefe der Gehäuseverbindungsbohrungen 3 unterscheiden. Die Tiefe der ringförmigen Vertiefung 5 ist mit der Bezugszahl 1 1 bezeichnet. Die Summe der Tiefe 1 1 der ringförmigen Vertiefung und der Tiefe 12 der in den Vertiefungsboden eingebrachten Gehäuseverbindungsbohrungen ist mit der Bezugszahl 20 bezeichnet.

Die Figur 8 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser weiteren Ausführungsform ist wiederum im radial inneren Randbereich des Klemmrandes 7 des Verbindungsflansches 2 des Turbinengehäuses eine ringförmige Vertiefung 5 vorgesehen, die sich in Umfangsrichtung 9 über den gesamten Umfang des Turbinengehäuses erstreckt. In den Vertiefungsboden 6 der ringförmigen Vertiefung 5 sind wiederum in Umfangsrichtung 9 voneinander beabstandete Gehäuseverbindungsbohrungen 3 eingebracht, zwischen denen sich die Materialaussparungen 4 befinden. Diese Aussparungen 4 sind in Radialrichtung 8 nach innen geöffnet und erstrecken sich bis in den Bereich des Klemmrandes 7. Folglich weist bei dieser Weiterbildung der Klemmrand 7 Klemmrandaussparungen 10 auf, die jeweils zwischen zwei einander benachbarten Gehäuseverbindungsbohrungen 3 vorgesehen sind. Diese Klemmrandaussparungen 10 erstrecken sich beim gezeigten Ausführungsbeispiel in Radialrichtung 8 durch den gesamten Klemmrand 7.

Die Figur 9 zeigt eine Schnittdarstellung in Richtung der in der Figur 8 gezeigten Schnittlinie B - B. Gemäß dieser Figur 9 weist die im Klemmrand 7 vorgesehene Klemmrandaussparung 10 eine erste Tiefe 20 auf. Die ringförmige Vertiefung 5 weist eine zweite Tiefe 1 1 auf. Die in den Vertiefungsboden 6 eingebrachten Gehäuseverbindungsbohungen 3 weisen eine dritte Tiefe 12 auf. Die erste Tiefe 20 der Klemmrandaussparung 10 stimmt beim gezeigten Ausführungsbeispiel mit der Summe der zweiten Tiefe 1 1 der ringförmigen Vertiefung 5 und der dritten Tiefe 12 der in der ringförmigen Vertiefung 5 vorgesehenen Gehäuseverbindungsbohrung 3 überein. Die Tiefen 20, 1 1 und 12 erstrecken sich jeweils in Axialrichtung 13 des Turbinengehäuses.

Im Folgenden werden bevorzugte allgemeine Aspekte der Erfindung beschrieben, wobei sich die Bezugszeichen auf alle vorgenannten Ausführungsformen beziehen, das Gesagte jedoch auf keine einzelne Ausführungsform beschränkt ist, sondern vielmehr mit beliebigen Ausführungsformen und Aspekten kombinierbar ist.

Gemäß einem Aspekt ist aufgrund der in den Verbindungsflansch 2 zusätzlich zu den Gehäuseverbindungsbohrungen 3 eingebrachten Aussparungen 4 bzw. 10 die Flanschdicke 19 des Verbindungsflansches 2 reduziert, so dass im Vergleich zum Stand der Technik die im Verbindungsflansch 2 auftretenden thermisch-transienten Spannungen reduziert sind, was zu einer verlängerten Lebensdauer des Turbinengehäuses und damit des gesamten Turboladers führt. Dieser Turbolader weist ein Turbinengehäuse auf, wie es vorstehend erläutert wurde.

Gemäß einem weiteren Aspekt weist dieser Turbolader ein mit dem Turbinengehäuse verbundenes Lagergehäuse auf, wobei das Turbinengehäuse mit dem Lagergehäuse mittels in die Gehäuseverbindungsbohrungen 3 des Turbinengehäuses eingebrachter Verbindungselemente 15 verbunden ist, bei denen es sich beispielsweise um Schrauben oder Gewindestifte handelt.

Gemäß einem weiteren Aspekt weist der Turbolader als Klemmlaschen 16 realisierte Klemmelemente auf, die jeweils von einem oder mehreren Verbindungselementen an den Verbindungsflansch 2 des Turbinengehäuses und an das Lagergehäuse 14 gepresst sind. Die Klemmelemente sind dabei an einen Klemmrand des Verbindungsflansches gepresst. An Stelle von Klemm laschen können auch beispielsweise Klemmscheiben oder Klemmringe verwendet werden. Die Klemmelemente sind vorzugsweise zumindest geringfügig elastisch ausgebildet, um beim Anziehen der Muttern zumindest geringfügig nachgeben zu können. Gemäß einem weiteren Aspekt sind die voneinander beabstandeten

Gehäuseverbindungsbohrungen 3 im Verbindungsflansch 2 in Umfangsrichtung entlang mindestens eines Kreises, bevorzugt höchstens dreier oder höchstens zweier (zueinander und/oder zur Turbinenachse konzentrischer) Kreise angeordnet und erstrecken sich entlang des gesamten mindestens einen Kreises, vorzugsweise über den gesamten Kreisumfang in regelmäßigen Abständen verteilt. Die Anzahl an erforderlichen Gehäuseverbindungsbohrungen richtet sich nach den Festigkeitsanforderungen bei einem Schadenfall (Containment) und den Dichtigkeitsanforderungen.

Gemäß einem weiteren Aspekt können die voneinander beabstandeten

Gehäuseverbindungsbohrungen 3 im Verbindungsflansch 2 in Umfangsrichtung auch entlang zweier oder mehrerer Kreise angeordnet sein, wobei beispielsweise jede zweite Gehäuseverbindungsbohrung 3 entlang eines ersten Kreises angeordnet ist und jede dazwischenliegende Gehäuseverbindungsbohrung 3 entlang eines zweiten Kreises angeordnet ist.

Gemäß einem Aspekt weist der Flansch mindestens fünf Gehäuseverbindungsbohrungen 3 und/oder mindestens zwei, vorzugsweise mindestens vier, besonders bevorzugt mindestens fünf der Materialaussparungen 4 zwischen einander benachbarten Gehäuseverbindungsbohrungen 3 auf.

Gemäß einem weiteren Aspekt sind zwischen allen Gehäuseverbindungsbohrungen 3 Materialaussparungen 4 vorgesehen. Die Materialaussparungen 4 sind radial nach innen geöffnet. Die Materialaussparungen 4 sind vorzugsweise in axialer Richtung durch eine (z.B. ringförmige) Rückseite des Verbindungsflansches abgeschlossen, sind also in axialer Richtung nicht durchgängig.

Alternativ dazu können Materialaussparungen 4 nicht zwischen allen Gehäuseverbindungsbohrungen 3 vorgesehen sein, sondern nur dort, wo der Einfluss auf die Lebensdauer relevant ist, beispielsweise im Bereich des Eintrittes in die Spirale. Gemäß einem Aspekt ist der Flansch koaxial zur Längsmittelache des Turbinengehäuses angeordnet.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist der Flansch zu einem Lagergehäuse der Abgasturbine hin ausgerichtet bzw. für die Verbindung des Turbinengehäuses mit dem Lagergehäuse angeordnet (optional mit einem Teil eines Hitzeschilds und/oder eines Diffusorrings zwischen dem Flansch und dem entsprechenden Teil des Lagergehäuses).

Gemäß einem Aspekt hat die Aussparung 4 eine Bogenlänge in Umfangsrichtung von mehr als dem halben Abstand zwischen den Zentren der beiden Gehäuseverbindungsbohrungen 3.

Gemäß einem Aspekt weist der Verbindungsflansch 2 Verbindungsstege 19 auf, welche die Gehäuseverbindungsbohrungen 3 zumindest abschnittsweise unmittelbar umgeben und welche in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten Gehäuseverbindungsbohrungen 3 und der dazwischenliegenden Materialaussparung 4 angeordnet sind.

Gemäß einem Aspekt weist der Verbindungsflansch 2 einen Klemmrand 7 auf, der den Gehäuseverbindungsbohrungen 3 in Radialrichtung 8 benachbart angeordnet ist.

Gemäß einem Aspekt verlaufen die Verbindungsstege 19 ausgehend von dem Klemmrand 7 radial nach innen. Der Klemmrand kann als separates Teil des Turbinengehäuses vorgesehen sein oder einstückig mit dem übrigen Turbinengehäuse bzw. Verbindungsflansch vorgesehen sein.

Gemäß einem Aspekt kann das Turbinengehäuse mehrstückig ausgebildet sein. In diesem Fall kann ein Hitzeschild oder ein Düsenring ein separates Teil des Turbinengehäuses bilden. Der Klemmrand des Turbinengehäuses kann in diesem Fall Teil des Hitzeschildes oder des Düsenrings sein, d.h. in das Hitzeschild oder den Düsenring integriert sein. Gemäß einem Aspekt sind die Verbindungsstege gegenüber dem Klemmrand 7 in axialer Richtung vertieft angeordnet. Mit anderen Worten steht der Klemmrand (z.B. um weniger als 1 mm oder sogar um höchstens 0,5 mm und/oder um mehr als 0,1 mm) in axialer Richtung über die Verbindungsstege hervor (z.B. in Richtung weg von dem Turbinengehäuse bzw. hin zu dem Lagergehäuse der Abgasturbine). Demnach bilden die Verbindungsstege einen Teil eines Vertiefungsbodens. Gemäß einem Aspekt sind die zwischen jeweils zwei benachbarten Gehäuseverbindungsbohrungen vorgesehenen Materialaussparungen 4 gegenüber den Verbindungsstegen noch weiter in axialer Richtung vertieft angeordnet.

Gemäß einem Aspekt kann der Klemmrand in Umfangsrichtung durchgehend (unterbrechungsfrei) verlaufen oder Aussparungen aufweisen.

Gemäß einem Aspekt weist der Verbindungsflansch 2 eine ringförmige Vertiefung 5 auf, die einen Vertiefungsboden 6 aufweist.

Gemäß einem Aspekt sind die benachbarten Gehäuseverbindungsbohrungen 3 in den Vertiefungsboden eingebracht.

Gemäß einem Aspekt sind die zwischen jeweils zwei benachbarten Gehäuseverbindungsbohrungen vorgesehenen Materialaussparungen 4 im Vertiefungsboden vorgesehen.

Wie aus den vorstehenden Ausführungen ersichtlich ist, betrifft ein bevorzugter Aspekt der vorliegenden Erfindung ein T urbinengehäuse für eine Abgasturbine, welches einen Verbindungsflansch zur lagergehäuseseitigen Anbindung des Turbinengehäuses an ein Lagergehäuse der Abgasturbine aufweist. Bei diesem Verbindungsflansch handelt es sich vorzugsweise um eine lagergehäuseseitige Seitenwand des Turbinengehäuses. Die Seitenwand des Turbinengehäuses ist vorzugsweise zu einer direkten Verbindung mit einer turbinenseitigen Seitenwand des Lagergehäuses ausgebildet, bzw. direkt mit der turbinenseitigen Seitenwand des Lagergehäuses verbunden. Die Seitenwand des Turbinengehäuses ist vorzugsweise zu einer Verbindung mit einer turbinenseitigen Seitenwand des Lagergehäuses mittels eines (in die Gehäuseverbindungsbohrungen des Turbinengehäuses eindringenden) gemeinsamen Verbindungselements, z.B. einer Verbindungsschraube, ausgebildet, bzw. mittels eines solchen gemeinsamen Verbindungselements mit der turbinenseitigen Seitenwand des Lagergehäuses verbunden. Gemäß einem bevorzugten Aspekt sindan der Verbindungsstelle keine radial nach außen gerichteten Verbindungsflansche vorhanden, und/oder solche Verbindungsflansche werden nicht benötigt, um das Turbinengehäuse mit dem Lagergehäuse zu verbinden.

Bezugszeichenliste

1 Turbinengehäuse

2 Verbindungsflansch

3 Gehäuseverbindungsbohrung

4 Materialaussparung

5 ringförmige Vertiefung im Verbindungsflansch

6 Vertiefungsboden

7 Klemmrand des Verbindungsflansches

8 Radialrichtung

9 Umfangsrichtung

10 Klemmrandaussparung

11 Tiefe der ringförmigen Vertiefung 5

12 Tiefe der Gehäuseverbindungsbohrungen 3

13 Axialrichtung; Richtung der Längsmittelachse des Turbinengehäuses

14 Lagergehäuse

15 Verbindungselement

16 Klemmelement

17 Mutter

18 Beilagscheibe

19 Verbindungssteg

20 Summe der Tiefe der ringförmigen Vertiefung 5 und der Tiefe der Gehäuseverbindungsbohrungen 3

21 Längsmittelachse des Turbinengehäuses