-
Die
Erfindung betrifft einen Drallerzeugungsapparat zum Erzeugen eines
Vordralls und einen Turbolader mit einem solchen Drallerzeugungsapparat, wobei
mittels des Drallerzeugungsapparats bei einem Verdichter des Turboladers
ein Vordrall erzeugt werden kann, der geeignet ist, die Pumpgrenze
zu geringeren Massenströmen zu verschieben.
-
Der
Verdichter eines Abgasturboladers kennzeichnet sich durch ein Kennfeld,
in welchem der Druck in Abhängigkeit von der Turboladerdrehzahl
und dem Massenstrom angegeben ist, wobei für eine entsprechende
Turboladerdrehzahl und einen entsprechenden Massenstrom, sich ein
vorbestimmter Druck gemäß dem Kennfeld erzeugen
lässt. Dieses Kennfeld wird bei großen Massenströmen
durch die sog. Stopfgrenze limitiert. Bei kleinen Massenströmen
wird das Kennfeld durch die Pumpgrenze limitiert. Diese sog. Pumpgrenze
tritt aufgrund eines Strömungsabrisses am Verdichterradeintritt
bzw. am Verdichterradaustritt oder bei beiden auf.
-
Aus
dem Stand der Technik ist bekannt, dass sich mittels eines Vordralls
die Pumpgrenze im Verdichterkennfeld zu kleineren Massenströmen
hin verschieben lässt und der Verdichter über
einen breiteren Kennfeldbereich einsetzbar ist. Der Vordrall lässt sich
dabei mit Hilfe von Vorleitapparaten in radialer oder axialer Bauweise
realisieren.
-
Aus
dem Stand der Technik ist des Weiteren bekannt zur Erweiterung des
Kennfeldes sog. kennfeldstabilisierende Maßnahmen (KSM)
einzusetzen, die durch eine Entlüftung auf der Gehäuseseite
des Verdichterrads eine partielle Umlenkung des Massenstroms ermöglichen
und so einen Strömungsabriss am Verdichterradeintritt verhindern.
Andererseits sind Vordralleinrichtungen in axialer oder radialer Bauweise
bekannt. Das erste Verfahren zeichnet sich durch eine komplexe Verdichtergehäusegeometrie
mit umfangreicher Bearbeitung aus und ist nur für größere
Verdichter geeignet. Beim Einsatz einer Vordralleinrichtung resultiert
ein Unterdruck, der somit ein größeres Druckverhältnis
des Verdichters erfordert, um den gleichen Motorbetriebspunkt zu
erreichen. Herkömmliche Vordralleinrichtungen zeichnen sich
durch einen vergleichsweise komplexen Aufbau mit vielen beweglichen
Bauteilen aus. Ebenso kann die Spaltströmung zwischen den
Schaufeln der Vordralleinrichtung und der Gehäusewand als
Nachteil angeführt werden. Eine Fehlanströmung
der Leitschaufeln bei unterschiedlichen Leitschaufelstellungen kann
nicht vermieden werden.
-
Des
Weiteren ist aus der
EP
1 416 123 A2 ein Drallerzeugungsleitapparat bekannt. Der
Drallerzeugungsleitapparat weist einen zylindrischen rohrabschnittsförmigen
Grundkörper auf, mit innen liegenden Leitschaufeln bzw.
Flügeln und ist in eine Ladeluftleitung eingeschoben. Der
Drallerzeugungsleitapparat ist einteilig im Spritzgussverfahren
aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt mit einer Härte
von ca. 45 Shore D, so dass die Flügel eine erforderliche
Flexibilität aufweisen. Luft, die zu dem Verdichter durch
die Ladeluftleitung strömt, strömt axial durch
den Drallerzeugungsleitapparat hindurch. Die Drallerzeugung bei
dem Drallerzeugungsleitapparat wird dabei zum Einen durch die Ausgestaltung der
Flügel und zum Anderen von der angeströmten, mit
zunehmendem Massenstrom abnehmenden Flügelfläche
entsprechend der Projektion in Strömungsrichtung bestimmt.
Die Flügel überdecken dabei mit zunehmendem Massenstrom,
aufgrund ihrer elastischen Verformung, einen geringer werdenden
Teil der angeströmten Fläche.
-
Der
Drallerzeugungsleitapparat hat den Nachteil, dass durch die axiale
Durchströmung des Apparats keine kompakte Bauweise erzielt
werden kann. Des Weiteren können die Leitschaufeln nicht gezielt
eingestellt werden, sondern verformen sich selbst aufgrund eines
durch den Apparat strömenden Massenstroms. Dabei kann es
jedoch passieren, dass die Leitschau feln nicht optimal angeströmt
werden und es dadurch zu Druckverlusten kommen kann.
-
Demnach
ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten
Drallerzeugungsapparat und einen Turbolader mit einem solchen verbesserten
Drallerzeugungsapparat bereitzustellen, wobei über den
Drallerzeugungsapparat ein Vordrall erzeugt werden kann und wobei
der Drallerzeugungsapparat außerdem eine kompaktere Bauweise ermöglicht.
-
Diese
Aufgabe wird durch einen Drallerzeugungsapparat mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Demgemäß wird
erfindungsgemäß ein Drallerzeugungsapparat bereitgestellt,
insbesondere für einen Turbolader, zur Erzeugung eines
Vordralls, wobei der Drallerzeugungsapparat aufweist:
- – ein Gehäuse bestehend aus einem ersten und zweiten
Gehäuseelement, wobei zwischen den Gehäuseelementen
entlang des Umfangs Leitschaufeln angeordnet sind,
- – wobei das Gehäuse derart ausgebildet ist,
dass ein gasförmiges Medium seitlich entlang des Umfangs
in das Gehäuse einströmt, wobei das Gehäuse
ein Leitelement aufweist, welches das gasförmige Medium
in eine im Wesentlichen axiale Richtung umlenkt, bevor es aus dem
Gehäuse abströmt, und
- – eine Verstelleinrichtung zum Verstellen der Leitschaufeln,
um einen variablen Vordrall zu erzeugen.
-
Der
Drallerzeugungsapparat hat dabei den Vorteil, dass durch die beweglichen
Leitschaufeln ein Vordrall erzeugt werden kann, der geeignet ist,
wenn der Drallerzeugungsapparat beispielsweise vor einem Verdichter
eines Turboladers angeordnet ist, die Pumpgrenze des Verdichters
mittels des Erzeugens eines geeigneten Vordralls hin zu geringeren
Massenströmen zu verschieben. Des Weiteren ermöglicht
das seitliche Einströmen des gasförmigen Mediums über
den Umfang in das Gehäuse und das anschließende
Umlenken der Strömung, so dass diese in a xialer Richtung
aus dem Gehäuse abströmt eine kompaktere Bauweise
im Vergleich zu dem zuvor beschriebenen axial durchströmten
Drallerzeugungsleitapparat gemäß dem Stand der
Technik. Außerdem benötigt der erfindungsgemäße
Drallerzeugungsapparat bei den Leitschaufeln einen kleineren Anstellwinkel
und ermöglicht die Erzeugung eines größeren
Vordralls, wobei der Druckverlust dabei geringer ist als bei dem
zuvor beschriebenen Drallerzeugungsleitapparat gemäß dem
Stand der Technik, da die Leitschaufeln über eine Verstelleinrichtung
geeignet verstellt werden können.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen.
-
In
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
bilden das erste und zweite Gehäuseelement eine um die
Leitschaufeln umlaufende Spirale mit wenigstens einer Zuführung
für ein gasförmiges Medium, wie Luft. Auf diese
Weise kann das gasförmige Medium mit einer radialen Geschwindigkeitskomponente
den Leitschaufeln zugeführt werden. Die Ausführungsform
hat den Vorteil, dass das Gehäuse besonders einfach in
einen Turbolader integriert werden kann.
-
In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
weisen die jeweiligen Leitschaufeln eine Art Tropfenform auf, wobei
die Leitschaufeln mit ihrem ersten breiteren Ende (Eintrittskante)
nach außen und mit ihrem zweiten schmäleren Ende
(Austrittskante) in das Gehäuseinnere gerichtet angeordnet
sind, beispielsweise im Wesentlichen radial. Grundsätzlich
können die Leitschaufeln eine beliebige Form aufweisen,
die geeignet ist, durch Verstellen bzw. Verdrehen so ausgerichtet
zu werden, dass ein gewünschter Vordrall erzeugt werden
kann. Beispielsweise können die Leitschaufeln statt einer Tropfenform,
bei welchen die Leitschaufeln mit einer breiten Eintrittskante und
einer schmal zulaufenden Austrittskante versehen sind, auch durchgehend
den gleichen Querschnitt aufweisen, d. h. die Eintrittskante und
Austrittskante weisen die gleiche durchge hende Breite auf. Dies
stellt jedoch nur ein Beispiel von vielen dar, wie eine Leitschaufel
ausgebildet werden kann. Grundsätzlich können
die Leitschaufeln beliebige Querschnittsverläufe aufweisen,
je nachdem welche Anströmung erzielt werden soll.
-
Gemäß einer
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist die Eintrittskante der jeweiligen Leitschaufel an dem ersten
und zweiten Gehäuseelement fixiert und die Austrittskante
der jeweiligen Leitschaufel an dem ersten und/oder zweiten Gehäuseelement
beweglich befestigt. Die Austrittskante der Leitschaufel ist hierzu
mit der Verstelleinrichtung verbunden, um die Leitschaufel zu bewegen,
so dass ein vorbestimmter Vordrall erzeugt werden kann. Dabei kann
das Gehäuse mit den Leitschaufeln beispielsweise einteilig
ausgebildet sein, wobei das Gehäuse zumindest in dem Bereich,
in dem die Austrittskante der Leitschaufeln daran befestigt ist,
elastisch ausgebildet ist, um die Bewegung der Leitschaufeln nachzuvollziehen,
wenn diese über die Verstelleinrichtung verstellt werden.
-
In
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
sind zumindest die Leitschaufel und ein Teil des Gehäuses
an dem die Leitschaufel beweglich befestigt ist aus einem elastischen
Material. Die Elastizität bzw. Flexibilität des
Materials ist dabei beispielsweise derart gewählt, so dass
die Leitschaufel verdreht werden kann und der Bereich des Gehäuses
diese Bewegung der Leitschaufel mit macht.
-
In
einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist der Bereich des ersten und zweiten Gehäuseelements,
an welchem die Eintrittskante der jeweiligen Leitschaufel befestigt
bzw. fixiert ist aus einem elastischen Material, wie beispielsweise
einem Elastomerwerkstoff, aus Metall bzw. einer Metalllegierung
und/oder aus einem festen oder elastischen bzw. flexiblen Kunststoff.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren
der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher
erläutert. Es zeigen:
-
1 eine
Perspektivansicht des Drallerzeugungsapparats gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung;
-
2 eine
Seitenansicht des Drallerzeugungsapparats gemäß 1;
-
3a eine
Perspektivansicht auf eine Leitschaufel des Drallerzeugungsapparats
in unverstelltem Zustand bzw. im Ausgangszustand;
-
3b,
c zwei Perspektivansichten der Leitschaufel des Drallerzeugungsapparats,
wenn diese über eine Verstelleinrichtung verstellt bzw.
verdreht sind;
-
4 eine
Seitenschnittansicht eines Verdichters und eines Drallerzeugungsapparats
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
-
5 ein
Ausschnitt Z-Z des Drallerzeugungsapparats gemäß 5;
und
-
6 eine
Schnittansicht A-A des Drallerzeugungsapparats gemäß 4.
-
In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche
Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
-
In 1 ist
eine Perspektivansicht eines Drallerzeugungsapparats 10 gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der Drallerzeugungsapparat 10 weist
dabei ein Gehäuse 12 auf.
-
Das
Gehäuse 12 besteht dabei aus einem ersten und
zweiten Gehäuseelement 14, 16, wobei zwischen
den beiden Gehäuseelementen 14, 16 mehrere
Leitschaufeln 18 angeordnet sind. Die Leitschaufeln 18 sind
dabei im Bereich des Umfangs der beiden Gehäuseelemente 14, 16 angeordnet.
Das Gehäuse 12 ist hierbei im Bereich der Leitschaufeln 18 so
ausgebildet, dass ein gasförmiges Medium, wie beispielsweise
Luft, seitlich über den Umfang in das Gehäuse
einströmen kann bzw. mit einer radialen Geschwindigkeitskomponente
in die Leitschaufelkanäle 13 einströmen
und entlang der Leitschaufeln in das Innere des Gehäuses 12 strömen
kann. Das Gehäuse 12 weist hierzu beispielsweise
eine im Wesentlichen umlaufende Spirale 48 auf, die in
den 1 und 2 mit einer gestrichelten Linie
angedeutet ist, und wenigstens eine Zuführung für
das gasförmige Medium aufweist.
-
Das
erste Gehäuseelement 14 ist in seiner Mitte mit
einem Leitelement 20 in Form beispielsweise eines kegelförmigen
Elements versehen. Das kegelförmige Element 20 kann
dabei an dem ersten Gehäuseelement 14 angeformt
oder als separates Teil befestig sein. Das Leitelement 20 bzw.
kegelförmige Element dient dazu, das gasförmige
Medium, das die beispielsweise im Wesentlichen radial angeordneten Leitschaufeln
umströmt, in eine axiale Strömung umzuleiten bzw.
umzulenken. Die axial umgeleitete Strömung strömt
anschließend in axialer Richtung durch einen Abströmkanal 22 des
zweiten Gehäuseelements 16. Der Abströmkanal 22 in
Form eines zylindrischen Rohrabschnitts und das Leitelement 20 liegen
dabei vorzugsweise auf einer Längsachse 24.
-
Der
erfindungsgemäße Drallerzeugungsapparat 10 kann
beispielsweise in einem Turbolader vor einem Verdichter angeordnet
sein. In diesem Fall strömt das gasförmige Medium
mit einem geeigneten Vordrall aus dem Abströmkanal 22 zu
dem Verdichter bzw. dessen Verdichterrad, um die Pumpgrenze des Verdichters
zu geringeren Massenströmen hin zu verschieben.
-
Der
Drallerzeugungsapparat 10 ist hierbei beispielsweise in
einem Bereich vor dem Verdichter des Turboladers in einem entsprechend
geformten Gehäuseabschnitt angeordnet. Der Drallerzeugungsapparat 10 hat
hierbei den Vorteil, dass durch die im Wesentlichen radiale Anordnung
der Leitschaufeln und die Umlenkung der Strömung von einer
radialen in eine axiale Richtung, der Drallerzeugungsapparat 10 und
entsprechend das Gehäuse 12 in dem Turbolader
kleiner und kompakter gebaut werden können, als wenn ein
axialer Drallerzeugungsleitapparat vorgesehen wird, wie dies im
zuvor beschriebenen Stand der Technik der Fall ist.
-
Um
nun einen geeigneten Vordrall zu erzeugen, um die Pumpgrenze des
Verdichters zu kleineren Massenströmen hin zu verschieben,
sind die Leitschaufeln 18 beweglich bzw. elastisch und/oder
flexibel ausgeführt. Die Leitschaufeln 18 sind
dabei beispielsweise zumindest teilweise oder vollständig
aus einem elastischen bzw. flexiblen Material, wie beispielsweise
einem Elastomerwerkstoff. Der Elastomerwerkstoff ist dabei beispielsweise
so gewählt, dass er wärme- oder hitzebeständig
ist, je nachdem in welcher Umgebung er eingesetzt ist und den dort herrschenden
Temperaturen.
-
Durch
eine verstellbare Beschaufelung des Drallerzeugungsapparats 10 wird
erreicht, dass im Betrieb des Verdichters nahe der Pumpgrenze ein Vordrall
eingestellt werden kann und die Pumpgrenze zu geringen Massenströmen
verschoben wird. Im normalen Betrieb des Verdichters wird kein bzw.
nur ein sehr geringer Vordrall erzeugt. Die Verstellbarkeit wird
durch den Einsatz der Leitschaufeln 18 beispielsweise aus
einem Elastomerwerkstoff erreicht. Die Leitschaufeln 18 sind
dabei beispielsweise an ihrer Eintrittskante 26 an dem
Gehäuse 12 fixiert. Am Leitschaufelaustritt bzw.
an der Austrittskante 28 können sie mittels einer
Verstelleinrichtung 30 in Umfangsrichtung gedreht bzw.
verdreht werden. Abhängig vom Betriebspunkt des Verdichters
kann so ein Vordrall am Eintritt in den Verdichter erzeugt werden.
-
Durch
die Verwendung eines elastischen und/oder flexiblen Materials, beispielsweise
einem Elastomer oder Gummimaterial, oder einem anderen geeigneten
elastischen und/oder flexiblen Material oder Materialkombination
wird erreicht, dass die Schaufelgeometrie an deren Eintrittskante
nahezu unabhängig von dem einzustellenden Vordrall ist. Eine
Fehlanströmung der Leitschaufeln 18 und damit verbundene
Strömungsverluste werden minimiert. Ebenso ist durch die
elastische Verformung der Leitschaufeln 18 in den unterschiedlichen
Leitschaufelstellungen ein gutes strömungsmechanisches
Schaufelprofil ohne abrupte Änderungen der Strömungsrichtung
gewährleistet. Ein übermäßiger
Druckverlust über das Leitrad wird vermieden.
-
Darüber
hinaus können die Leitschaufeln 18 in das Gehäuse 12 integriert
werden, das ebenfalls zumindest teilweise oder vollständig
aus einem elastischen Werkstoff, wie beispielsweise einem Elastomerwerkstoff,
gefertigt ist. Die Verstellung der Schaufeln 18 erfolgt
dann über eine Verdrehung der Gehäusewand des
entsprechenden ersten und/oder zweiten Gehäuseelements 14, 16.
Dadurch wird gewährleistet, dass zwischen der Gehäusewand
und den Leitschaufeln 18 im Wesentlichen kein Spalt entsteht, was
die Strömungsverluste erheblich reduziert. Die Verwendung
eines Kunststoffes erlaubt eine einfache und kostengünstige
Herstellung der Leitschaufeln 18 bzw. des Drallerzeugungsapparats 10.
Die Leitschaufeln 18 bzw. der Drallerzeugungsapparat 10 können
hierbei beispielsweise im Wesentlichen als ein Bauteil realisiert
werden. Im Gegensatz zur Verwendung von metallischen Werkstoffen
ist keine Vielzahl von beweglichen Einzelbauteilen notwendig.
-
In 2 ist
eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Drallerzeugungsapparats 10 gezeigt.
Darin ist das Gehäuse 12 mit den beiden Gehäuseelementen 14, 16 gezeigt.
Zwischen den beiden Gehäuseelementen 14, 16 sind
dabei die Leitschaufeln 18 angeordnet. Das erste Gehäuseelement 14 weist
hierbei ein kegelförmiges Leitelement 20 auf,
dessen Spitze beispielsweise bis in den Bereich des Abströmkanals 22 des
zweiten Gehäuseelements 16 hineinragen kann. Das
kegelförmige Leitelement kann aber auch beispielsweise
bis zum Ende des Abströmkanals oder darüber hinaus
reichen. Die Darstellung in 2 ist rein
beispielhaft. In eingebautem Zustand strömt das gasförmige
Medium zunächst am Umfang 32 des Gehäuses 12 mit
einer radialen Geschwindigkeitskomponente in die Leitschaufelkanäle 13 ein
und durchströmt die Leitschaufelkanäle 13,
bis das gasförmige Medium durch das Leitelement 20 in
eine axiale Richtung umgelenkt wird. Anschließend strömt
das gasförmige Medium in axialer Richtung aus dem Abströmkanal 22 des
zweiten Gehäuseelements 16 hinaus.
-
In 3a ist
des Weiteren ein Beispiel für eine Form einer Leitschaufel 18 gezeigt.
Die Leitschaufel 18 ist dabei beispielsweise in einer Art
Tropfenform ausgebildet, d. h. die Leitschaufel 18 weist eine
breite Eintrittskante 26 auf, die sich zum Austritt 28 hin
verjüngt. Die Eintrittskante 26 ist dabei im Bereich 34 des
Gehäuses 12 am ersten und zweiten Gehäuseelement 14, 16 befestigt
bzw. fixiert. Die Austrittskante 28 ist wiederum in Richtung
des Austrittsbereichs 36 des Gehäuses 12 beweglich
befestig. Die Austrittskante 28 ist hierbei mit der Verstelleinrichtung 30 verbunden,
um über die Verstelleinrichtung 30 in Umfangsrichtung
geeignet gedreht bzw. verdreht werden zu können. Dabei
ist in 3a die Leitschaufel 18 in
einem Ausgangszustand gezeigt, in welchem die Leitschaufel 18 durch
die Verstelleinrichtung 30 nicht verstellt bzw. verdreht
ist. In den 3b und 3c ist
die Leitschaufel 18 dagegen über die Verstelleinrichtung 30 gedreht
bzw. verdreht. Genauer gesagt wird die Leitschaufel 18 im Bereich
der Gehäusekontur 38 gedreht, während
sie im Bereich der Nabenkonturseite 40 nicht oder beispielsweise
nur leicht gedreht wird. Grundsätzlich kann aber auch die
Nabenkonturseite 40 wie die Gehäusekonturseite 38 entsprechend
wahlweise beweglich gestaltet werden. Dadurch können beide
Enden der Austrittskante 28 im Wesentlichen gleich stark
gedreht bzw. verdreht werden.
-
In 4 ist
die Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Drallerzeugungsapparats 10 in einer Schnittansicht gezeigt, wobei
der Drallerzeugungsapparat 10 vor einem Verdichter 42 eines
Turboladers 44 angeordnet ist bzw. in einem Bereich des Verdichtergehäuses 46 davor
befestigt ist. Die Befestigung des Drallerzeugungsapparats 10 ist
dabei in 4 rein exemplarisch und stark
vereinfacht dargestellt. Der Drallerzeugungsapparat 10 wird
an dem Verdichtergehäuse 46 des Turboladers 44 vorzugsweise
geeignet dichtend befestigt, so dass dieser sich einerseits nicht
ungewollt lösen kann und andererseits keine Undichtigkeiten
zwischen dem Drallerzeugungsapparat 10 und dem Verdichtergehäuse 46 auftreten.
-
Das
Gehäuse 12 bzw. das erste und zweite Gehäuseelement 14, 16 des
Drallerzeugungsapparats 10 weisen in dem Bereich außen
um die Leitschaufeln 18 die zuvor genannte Spirale 48 auf.
Diese ist mit wenigstens einem Einlass bzw. einer Zuführung 50 für
ein gasförmiges Medium, wie Luft, versehen.
-
In
eingebautem Zustand ist der Drallerzeugungsapparat 10 beispielsweise
vor dem Verdichter 42 bzw. dessen Verdichterrad 52 angeordnet.
Das erste Gehäuseelement 14 mit dem Leitelement 20 kann
dabei aus einem elastischen und/oder flexiblen, wie beispielsweise
einem Elastomerwerkstoff oder einem anderen geeigneten Material,
oder einem festen Material hergestellt sein, wie beispielsweise
einem festen wärme- bzw. hitzebeständigen Kunststoff,
aus Metall bzw. einer Metalllegierung oder eine Kombination aus
wenigstens zwei oder drei der zuvor genannten Materialien. Das zweite
Gehäuseelement 16 ist zumindest im Bereich 54 der
Befestigung der Austrittskante 28 der jeweiligen Leitschaufel 18 aus einem
elastischen Material, wie beispielsweise einem Elastomerwerkstoff,
gebildet. Grundsätzlich kann das zweite Gehäuseelement 16 auch
im Wesentlichen vollständig aus dem elastischen Material bestehen.
Des Weiteren kann der Bereich 56 der Befestigung der Eintrittskante 26 der
jeweiligen Leitschaufel 18, der Abströmkanal 22 und/oder
der Bereich der Spirale 48 mit der Zuführung 50 für
das gasförmige Medium, ebenfalls aus einem elastischen Material
bestehen und/oder aus einem festen wärme- bzw. hit zebeständigen
Kunststoff und/oder aus Metall bzw. einer Metalllegierung.
-
Die
Verstelleinrichtung 30 weist zum Verstellen der Leitschaufeln 18 beispielsweise
einen Verstellring 58 auf, der mit dem zweiten Ende bzw.
der Austrittkante 28 der jeweiligen Leitschaufel 18 verbunden
ist, beispielsweise über ein Stiftelement 60. Das
Stiftelement 60 ist hierbei beispielsweise nur mit dem
zweiten Gehäuseelement 16 verbunden nicht aber
mit dem ersten Gehäuseelement 14. Sollen beide
Enden der Austrittskante 18, d. h. das Ende der Austrittskante 18 an
dem ersten und zweiten Gehäuseelement 14, 16 gedreht
werden, so ist das Stiftelement 60 vorzugsweise mit dem
ersten und zweiten Gehäuseelement 14, 16 verbunden,
wobei die beiden Gehäuseelemente 14, 16 dabei
zumindest in dem Bereich der Austrittskante 18 aus einem
elastischen Material bestehen, um die Verdrehung der Leitschaufel 18 nachzuvollziehen.
Durch das Verdrehen beider Enden der Austrittskante 18 können
die beiden Enden beispielsweise im Wesentlichen gleich stark verdreht
werden.
-
Das
Stiftelement 60 kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen,
beispielsweise einen kreisförmigen, ovalen und/oder eckigen
Querschnitt. Der Querschnitt kann dabei durchgehend gleich sein oder
variieren. Das Stiftelement kann wahlweise zusätzlich verstärkt
werden, um beispielsweise ein gewünschtes Verdrehprofil
zu erhalten. Zum Verstärken des Stiftelements 60 kann
dieses beispielsweise zusätzlich über wenigstens
eine oder mehrere Verstärkungsrippen verstärkt
werden. Solche Verstärkungsrippen stellen jedoch lediglich
ein Beispiel dar, wie das jeweilige Stiftelement 60 verstärkt
werden kann. Die Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
-
Durch
Drehen des Verstellrings 58 bzw. des mit ihm verbundenen
Stiftelements 60 über einen entsprechenden Aktuator
(nicht dargestellt) können die Leitschaufeln 18 entsprechend
verdreht werden, um einen geeigneten Vordrall zu erzeugen, um ein Verschieben
der Pumpgrenze des Verdichters 42 zu kleine ren Massenströmen
zu ermöglichen. Mit Bezug auf die 4, 3b und 3c,
wird die Austrittskante 28 der Leitschaufel 18 im
vorliegenden Beispiel auf der Gehäusekonturseite 38 gedreht,
d. h. auf der Seite des zweiten Gehäuseelements 16,
während die Austrittskante 28 der Leitschaufel 18 auf
der Nabenkonturseite 40 bzw. der Seite des ersten Gehäuseelements 14 beispielsweise
nicht oder nur wenig verdreht wird.
-
In 5 ist
ein vergrößerter Ausschnitt Z-Z einer Leitschaufel 18 und
der Verstelleinrichtung 30 gezeigt. Dabei ist der Bereich 56 des
zweiten Gehäuseelements 16 gezeigt, in welchem
die Eintrittskante 26 der Leitschaufel 18 befestigt
ist. In diesem Bereich 56 ist die Leitschaufel 18 fest
mit dem zweiten Gehäuseelement 16 verbunden. Weiter
ist ein Bereich 54 des zweiten Gehäuseelements 16 gezeigt,
der aus einem elastischen Material besteht und an dem die Austrittskante 28 der
Leitschaufel 18 beweglich befestig ist. Das zweite Gehäuseelement 16 ist
in diesem Bereich elastisch ausgebildet, damit sich das Gehäuse 12 in
diesem Bereich an die Bewegung der Leitschaufel 18 anpassen
kann bzw. diese mitmachen kann.
-
Dabei
ist der Verstellring 58 außen an dem Gehäuse 12 vorgesehen,
wobei der Verstellring 58 beispielsweise aus Metall bzw.
einer Metalllegierung besteht. Der Verstellring 58 ist
beispielsweise über das Stiftelement 60 mit der
Austrittskante 28 der Leitschaufel 18 verbunden.
Der Verstellring 58 wird über wenigstens einen
Aktuator (nicht dargestellt) gedreht, um die Austrittskante 28 der
Leitschaufeln 18 um einen vorbestimmten Betrag nach rechts
oder links zu drehen bzw. zu verschieben, um auf diese Weise einen
geeigneten Vordrall zu erzeugen.
-
In 6 ist
weiter eine stark vereinfachte Schnittansicht A-A des Drallerzeugungsapparats 10 gemäß 4 gezeigt.
Das Leitelement 20 wurde dabei nicht dargestellt aus Gründen
der Übersichtlichkeit. In 6 ist das
erste Gehäuseelement 14 gezeigt, mit den Leitschaufeln 18 und
des Weiteren der Spira le 48, welche um die Leitschaufeln 18 angeordnet
ist und die Zuführung 50 zum Zuführen
des gasförmigen Mediums.
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern
auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
-
So
ist die Form der Leitschaufeln 18, wie sie in den Figuren
gezeigt ist, lediglich beispielhaft. Des Weiteren ist die vorliegende
Erfindung nicht auf die zuvor beschriebene Verstelleinrichtung 30 mit
einem Verstellring 58 beschränkt, der beispielsweise
mit einem Stiftelement 60 verbunden ist. Es ist für
den Durchschnittsfachmann offensichtlich, dass es eine Vielzahl
von Möglichkeiten gibt, die Austrittskante 28 der
Leitschaufeln 18 über eine Einrichtung geeignet hin-
und her beweglich zu gestalten. Des Weiteren ist die vorliegende
Erfindung auch nicht auf die Ausgestaltung des Gehäuses 12 beschränkt,
wie es mit Bezug auf die zuvor gezeigte Ausführungsform
beschrieben wurde. Tatsächlich kann das Gehäuse 12 auf
verschiedenste Arten ausgebildet sein, um eine radiale Geschwindigkeitskomponente
des strömenden Mediums an Eintritt in die Leitschaufelkanäle
zu ermöglichen und eine anschließende axiale Umlenkung
der Strömung. Entsprechendes gilt auch für die Integration
des Drallerzeugungsapparats 10 in das Verdichtergehäuse 46 des
Turboladers 44. Die Verbindung des Verdichtergehäuses 46 des
Turboladers 44 mit dem Drallerzeugungsapparat 10 kann
ebenfalls auf verschiedenste Arten erfolgen, solange der Drallerzeugungsapparat 10 sich
dabei nicht ungewollt von dem Gehäuse 44 lösen
kann und keine Undichtigkeiten zwischen dem Drallerzeugungsapparat 10 und
dem Gehäuse 44 auftreten.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-