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DE29917625U1 - Device for influencing the flow in the inflow area of turbomachines - Google Patents

Device for influencing the flow in the inflow area of turbomachines

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DE29917625U1
DE29917625U1 DE29917625U DE29917625U DE29917625U1 DE 29917625 U1 DE29917625 U1 DE 29917625U1 DE 29917625 U DE29917625 U DE 29917625U DE 29917625 U DE29917625 U DE 29917625U DE 29917625 U1 DE29917625 U1 DE 29917625U1
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Description

Vorrichtung zum Beeinflussen der Strömung im Einströmbereich vonDevice for influencing the flow in the inflow area of

StrömungsmaschinenTurbomachines

BeschreibungDescription

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beeinflussen der Strömung im Einströmbereich von Strömungsmaschinen nach dem.Oberbegriff des Schutzanspruches 1.The invention relates to a device for influencing the flow in the inflow area of turbo machines according to the preamble of claim 1.

Eine gattungsbildende Vorrichtung zur Drallerzeugung im Einlaßbereich des Verdichters eines Turboladers ist aus der Schrift DE 38 17 839 A1 bekannt. Am Lufteinlaß des Verdichters eines Turboladers ist eine Einheit zur Drallerzeugung angeschlossen. In der axial von der angesaugten Luft durchströmten Einheit ist ein zweiteiliger Strömungskörper zentral angeordnet. In dem auf diese Weise im Lufteinlaß durch den zentralen Strömungskörper gebildeten Ringraum sind symmetrisch verteilt, elastische Leitflügel zur Luftführung angeordnet. Die Leitflügel weisen an ihrem einströmseitigen Ende Aufweitungen auf, die mit dem Gehäuse des Lufteinlasses und dem einlasseitigen halbkugelförmigen Teil des Strömungskörpers fest verbunden sind. Eine zentrisch gelagerte Stellwelle verläuft durch die Halbkugel geführt und ist fest mit dem verdichterseitigen Teil des Strömungskörpers verbunden. Dieses ist von einem in der Halbkugel gehaltenen Kugellager geführt, und gehalten. Das verdichterseitige Ende der Leitflügel ist einseitig mit dem verdichterseitigen Teil des Lufteinlasses gekoppelt, so das beim Verdrehen der Stellwelle die Leitflügel elastisch verformt werden und die Luftströmung im Einlaßbereich des Verdichters mit Drall versehen.A generic device for generating swirl in the inlet area of the compressor of a turbocharger is known from document DE 38 17 839 A1. A unit for generating swirl is connected to the air inlet of the compressor of a turbocharger. A two-part flow body is arranged centrally in the unit through which the intake air flows axially. In the annular space thus formed in the air inlet by the central flow body, elastic guide vanes for guiding the air are arranged symmetrically. The guide vanes have widenings on their inflow-side ends which are firmly connected to the housing of the air inlet and the hemispherical part of the flow body on the inlet side. A centrally mounted actuating shaft runs through the hemisphere and is firmly connected to the compressor-side part of the flow body. This is guided and held by a ball bearing held in the hemisphere. The compressor-side end of the guide vanes is coupled on one side to the compressor-side part of the air inlet, so that when the control shaft is rotated, the guide vanes are elastically deformed and the air flow in the inlet area of the compressor is provided with swirl.

• ♦ · »•♦ · »

Bei dieser Vorrichtung zur Drallerzeugung wird die Luftströmung im Einlaßbereich durch den darin angebrachten Strömungskörper stark gestört. Weiterhin muß in ungünstiger Weise eine Verstellung der Leitflügel von der Innenseite des Lufteinlasses her erfolgen. Der Verstellbereich der Leitflügel ist dabei durch ihre einseitig starre Befestigung im Lufteinlaßgehäuse eingeschränkt.With this device for generating swirl, the air flow in the inlet area is severely disturbed by the flow body attached to it. Furthermore, the guide vanes have to be adjusted from the inside of the air inlet, which is unfavorable. The adjustment range of the guide vanes is limited by their rigid attachment on one side in the air inlet housing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine einfach aufgebaute Vorrichtung zum Beeinflussen der Strömung im Einströmbereich von Strömungsmaschinen zu schaffen, bei der in einem weiten Bereich von außen verstellbare, Mit- und Gegendrall zur Drehrichtung des Verdichterlaufrades erzeugende, Leitflügel im Lufteinlaß angeordnet sind.The invention is based on the object of creating a simply constructed device for influencing the flow in the inflow area of turbo machines, in which guide vanes which can be adjusted from the outside over a wide range and generate co- and counter-swirl to the direction of rotation of the compressor impeller are arranged in the air inlet.

Diese Aufgabe wird bei gattungsgemäßen Vorrichtungen erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention in generic devices by the characterizing features of claim 1.

Die Vorrichtung zum Beeinflussen der Strömung im Einströmbereich von Strömungsmaschinen weist senkrecht zur Einlaßströmung mehrere drehbar gelagerte, und gemeinsam von einer zentralen Verstelleinrichtung betätigbare Leitflügel auf. Das Verstellen der Leitflügel erfolgt in vorteilhafter Weise von der Außenseite des Einströmkanals. Die Strömungsführung im Einlaß wird somit nicht von der Verstelleinrichtung behindert. Mit einer einzigen Stelleinheit sind die Leitflügel symmetrisch verstellbar. Die Vorrichtung ist als einzeln montierbare Einheit für verschiedenste Einlaßkonstruktionen verwendbar. Die Anzahl der Leitflügel kann durch geringe konstruktive Umgestaltung an die Einsatzerfordernisse angepaßt werden. Die Leitflügel sind weiterhin einzeln austauschbar, so daß sie fürThe device for influencing the flow in the inlet area of turbo machines has several guide vanes that are mounted to rotate perpendicular to the inlet flow and can be operated together by a central adjustment device. The adjustment of the guide vanes is advantageously carried out from the outside of the inlet channel. The flow guidance in the inlet is thus not hindered by the adjustment device. The guide vanes can be adjusted symmetrically with a single adjustment unit. The device can be used as an individually mountable unit for a wide variety of inlet designs. The number of guide vanes can be adapted to the application requirements by making minor structural changes. The guide vanes can also be individually replaced so that they can be used for

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unterschiedliche Einsatzparameter in Form und Größe entsprechend angepaßt werden können.different application parameters in shape and size can be adapted accordingly.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.Further details of the invention are described in the drawing using schematically illustrated embodiments.

Hierbei zeigt:This shows:

Figur 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Schnitt durch eine Ebene mit Flügellagerungen,Figure 1 shows the device according to the invention in a section through a plane with wing bearings,

Figur 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Teildarstellung - Blickrichtung entgegen der Strömungsrichtung -Figure 2 shows the device according to the invention in a partial view - looking against the flow direction -

Figur 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung - Blickrichtung in Strömungsrichtung -Figure 3 the device according to the invention - looking in the direction of flow -

In Figur 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, angeordnet in einem Ansaugstutzen 1 einer Strömungsmaschine dargestellt. Im Ansaugstutzen 1 sind drehbar acht symmetrisch angeordnete, radial in dessen Querschnitt ragende, Leitflügel 4 gelagert. Die Leitflügel 4 sind an der dem Ansaugstutzen 1 zugewandten Seite jeweils fest an eine Stellwelle 3 gekoppelt. Diese ist durch den Ansaugstutzen 1 geführt und drehbar in diesem gelagert. Der Ansaugstutzen 1 weist an der Vorderseite einen Flansch 10 mit Bohrungen 13 auf die zum Anschrauben an den Turbolader - nicht dargestellt - dienen. An der Außenseite des Ansaugstutzens 6 sind die Stellwellen 3 an ihrem, dem zugehörigen Leitflügel 4 gegenüberliegenden Ende, mit fest angeordneten Ritzeln 7 versehen, die jeweils mit einer kegeligen Verzahnung 14 ausgestattet sind. Den Ansaugstutzen 1 umgibt drehbar auf diesem gelagert ein Zahnring 6. Dieser weist beidseitig eine Verzahnung 5 auf, welcheFigure 1 shows the device according to the invention arranged in an intake manifold 1 of a turbomachine. Eight symmetrically arranged guide vanes 4, which extend radially into the cross-section of the intake manifold 1, are rotatably mounted in the intake manifold 1. The guide vanes 4 are each firmly coupled to an adjusting shaft 3 on the side facing the intake manifold 1. This is guided through the intake manifold 1 and rotatably mounted in it. The intake manifold 1 has a flange 10 on the front with holes 13 which are used for screwing onto the turbocharger - not shown. On the outside of the intake manifold 6, the adjusting shafts 3 are provided with fixed pinions 7 at their end opposite the associated guide vane 4, each of which is equipped with a conical toothing 14. A toothed ring 6 rotatably surrounds the intake manifold 1. This has a toothing 5 on both sides, which

formschlüssig mit den Verzahnungen 14 der Ritzel 7 im Eingriff steht. Der Zahnring 6 wird mit einem ringförmigen Gegenlager 9, das fest am Ansaugstutzen 1 angeordnet ist, so positioniert, daß die Verzahnungen 5; 14 der Ritzel 7 mit der des Zahnringes 6 an der Oberseite kämmen. In die Verzahnung 11 an der Unterseite des Zahnringes 1 greift ein fest auf einer drehbar gelagerten Steuerwelle 2 angeordnetes Kegelrad 8 ein. Wird das Kegelrad 8 mittels der Steuerwelle 2 von einer Antriebseinheit -nicht dargestellt- verdreht, so wird der Zahnring 6 verstellt und die Stellbewegung über die Ritzel 7 und die Stellwellen 3 auf die Leitflügel 4 übertragen. Durch Verdrehen der Steuerwelle 2 sind alle Leitflügel 4 gemeinsam bewegbar und somit die Strömungsverhältnisse am Einlaß der Strömungsmaschine stellbar. Die Luftströmung kann im Ansaugstutzen 1 auf diese Weise in unterschiedliche Richtungen und Intensität in Rotation versetzt werden.is in positive engagement with the teeth 14 of the pinion 7. The toothed ring 6 is positioned with an annular counter bearing 9, which is fixedly arranged on the intake manifold 1, so that the teeth 5; 14 of the pinion 7 mesh with those of the toothed ring 6 on the top. A bevel gear 8, which is fixedly arranged on a rotatably mounted control shaft 2, engages with the teeth 11 on the underside of the toothed ring 1. If the bevel gear 8 is rotated by a drive unit - not shown - using the control shaft 2, the toothed ring 6 is adjusted and the adjusting movement is transmitted to the guide vanes 4 via the pinions 7 and the adjusting shafts 3. By rotating the control shaft 2, all the guide vanes 4 can be moved together and thus the flow conditions at the inlet of the turbo machine can be adjusted. In this way, the air flow in the intake manifold 1 can be rotated in different directions and with different intensities.

Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Schnittansicht gegen die Strömungsrichtung. Die Vorrichtung ist an der Schnittlinie A-A (Fig.1) aufgeschnitten und die Blickrichtung ist hier von oben auf diese Schnittlinie. Im Ansaugstutzen 1 sind die Stellwellen 3 drehbar gelagert, wobei sie außerhalb des Ansaugstutzens 1 je ein kegelig verzahntes Ritzel 7 aufweisen. Innerhalb des Ansaugstutzens 1 sind an den Enden der Steuerwellen 3 die Leitflügel 4 befestigt. In Figur 3 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Blickrichtung in Strömungsrichtung dargestellt. Die Einzelteile und deren Funktion sind analog den zu Fig. 1 bzw. 2 beschriebenen. In dieser Ansicht ist das an der Steuerwelle 2 angeordnete Kegelrad 8 erkennbar, dessen Verzahnung 12 mit der Verzahnung des Zahnrings 6 an der Unterseite im Eingriff steht.Figure 2 shows the device according to the invention in a sectional view against the direction of flow. The device is cut open along the section line A-A (Fig. 1) and the view is from above onto this section line. The control shafts 3 are rotatably mounted in the intake manifold 1, each having a conically toothed pinion 7 outside the intake manifold 1. The guide vanes 4 are attached to the ends of the control shafts 3 inside the intake manifold 1. Figure 3 shows the device according to the invention looking in the direction of flow. The individual parts and their function are analogous to those described for Fig. 1 and 2. In this view, the bevel gear 8 arranged on the control shaft 2 can be seen, the teeth 12 of which engage with the teeth of the toothed ring 6 on the underside.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1 Ansaugstutzen1 intake manifold

2 Steuerwelle2 Control shaft

3 Stellwelle3 Control shaft

4 Leitflügel4 guide vanes

5 Verzahnung Zahnring5 Gear ring

6 Zahnring6 Toothed ring

7 Ritzel7 pinions

88th KegelradBevel gear 99 BefestigungsringMounting ring 1010 Erweiterung AnsaugstutzenIntake manifold extension 1111 Verzahnung ZahnringGearing gear ring 1212 Verzahnung KegelradBevel gear teeth 1313 BohrungenDrilling 1414 Verzahnung StellwelleGearing of adjusting shaft

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Beeinflussen der Strömung im Einströmbereich von Strömungsmaschinen vorzugsweise für den Lufteinlaß von Turboladern für Verbrennungsmotoren, bei welcher senkrecht zur Einlaßströmung im Lufteinlaß mehrere drehbar gelagerte und gemeinsam von einer zentralen Verstelleinrichtung betätigbare Leitflügel angeordnet sind gekennzeichnet durch folgenden Aufbau: 1. an den Leitflügeln (4) ist einseitig jeweils eine radial nach außen weisende Stellwelle (3) fest angeordnet, 2. die Stellwellen (3) sind radial durch den Ansaugstutzen (1) geführt und drehbar in diesem gelagert, 3. an den Stellwellen (3) ist außerhalb des Ansaugstutzens (1) eine Betätigungseinrichtung zum Verdrehen angeordnet. 1. Device for influencing the flow in the inflow area of turbo machines, preferably for the air inlet of turbochargers for internal combustion engines, in which several rotatably mounted guide vanes are arranged perpendicular to the inlet flow in the air inlet and can be actuated jointly by a central adjusting device, characterized by the following construction: 1. a radially outward-pointing adjusting shaft ( 3 ) is fixedly arranged on one side of the guide vanes ( 4 ), 2. the adjusting shafts ( 3 ) are guided radially through the intake manifold ( 1 ) and are rotatably mounted therein, 3. An actuating device for turning the adjusting shafts ( 3 ) is arranged outside the intake manifold ( 1 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß, die Verstelleinrichtung folgenden Aufbau aufweist: 1. die Leitflügel (4) weisen an den Enden der fest an ihnen angeordneten Stellwellen kegelig verzahnte Ritzel (7) auf, 2. ein Zahnring (6) umschließt den Ansaugstutzen (1) und ist drehbar auf diesem gelagert, 3. der Zahnring (6) steht mit den Ritzeln (7) aller Stellwellenenden formschlüssig im Eingriff, 2. Device according to claim 1, characterized in that the adjusting device has the following structure: 1. the guide vanes ( 4 ) have conically toothed pinions ( 7 ) at the ends of the adjusting shafts fixed to them, 2. a toothed ring ( 6 ) surrounds the intake manifold ( 1 ) and is rotatably mounted on it, 3. the toothed ring ( 6 ) is in positive engagement with the pinions ( 7 ) of all adjusting shaft ends, 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnring (6) der beidseitig eine Verzahnung (5; 11) aufweist über ein Kegelrad (8) betätigbar ist. 3. Device according to claim 1, characterized in that the toothed ring ( 6 ) which has teeth ( 5 ; 11 ) on both sides can be actuated via a bevel gear ( 8 ).
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