(19) |
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(11) |
EP 2 002 127 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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25.11.2009 Patentblatt 2009/48 |
(22) |
Anmeldetag: 22.02.2007 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/CH2007/000090 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2007/112601 (11.10.2007 Gazette 2007/41) |
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(54) |
VORDRALL-LEITVORRICHTUNG
PRESWIRL GUIDE DEVICE
DISPOSITIF DIRECTEUR À PRÉ-TOURBILLONNEMENT
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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CZ DE FR GB |
(30) |
Priorität: |
31.03.2006 EP 06405137
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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17.12.2008 Patentblatt 2008/51 |
(73) |
Patentinhaber: ABB Turbo Systems AG |
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5400 Baden (CH) |
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(72) |
Erfinder: |
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- OESCHGER, Daniel
CH-5085 Sulz (CH)
- BÄTTIG, Josef
CH-5704 Egliswil (CH)
- KOPP, Adrian
CH-5416 Kirchdorf (CH)
- KÜHNEL, Janpeter
CH-8180 Bülach (CH)
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(74) |
Vertreter: ABB Patent Attorneys |
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C/o ABB Schweiz AG
Intellectual Property (CH-LC/IP),
Brown Boveri Strasse 6 5400 Baden 5400 Baden (CH) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
DE-A1- 1 503 658 US-A- 4 428 714
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DE-A1- 2 203 643 US-A- 4 932 206
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der mit Abgasen von Brennkraftmaschinen
beaufschlagten Strömungsmaschinen.
[0002] Sie betrifft eine Leitvorrichtung zum Erzeugen eines Vordralls im Ansaugbereich eines
Verdichters sowie einen Abgasturbolader mit einer solchen Vordrall-Leitvorrichtung.
Stand der Technik
[0003] Abgasturbolader werden zur Leistungssteigerung von Brennkraftmaschinen eingesetzt.
Bei modernen Brennkraftmaschinen wird die Anpassung der Abgasturbolader an variable
Betriebsbedingungen zunehmen schwieriger. Eine weit verbreitete Möglichkeit dazu bietet
die so genannte variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie. Bei der variablen
Turbinengeometrie werden die Leitschaufeln des Leitapparates stromauf des Turbinenrades
entsprechend dem Leistungsbedarf der Turbine mehr oder weniger steil zur Strömung
ausgerichtet. Bei der variablen Verdichtergeometrie werden die Leitschaufeln im Diffusor
stromab des Verdichterrades mehr oder weniger steil zur Strömung ausgerichtet.
[0004] Eine weitere Möglichkeit zur Anpassung des Abgasturboladers an die variablen Betriebsbedingungen
bieten Vordrall-Leitvorrichtungen, welche im Ansaugebereich des Verdichters in der
angesaugten Luft, bzw. gegebenenfalls dem angesaugten Luft-Brennstoff-Gemisch, einen
bestimmten Vordrall erzeugen, je nach Betriebspunkt mehr oder weniger ausgeprägt mit-
oder gegenläufig zur Drehrichtung des Verdichterrades.
[0005] Bei herkömmlichen Vordrall-Leitvorrichtungen, wie sie etwa aus der
DE 36 13 857 A1 bekannt sind, werden die Schaufeln in einem im Lagerbereich einteiligen Gehäuse gelagert.
Dazu muss die Schaufel mit einer zusätzlichen Lagerbüchse gesichert und der Verstellhebel
aus Montagegründen trennbar ausgeführt sein. Dies kann zu zusätzliche Kosten und Toleranzfehlern
führen und die Zuverlässigkeit in Betrieb erheblich reduzieren. Ebenfalls aus Montagegründen
trennbar ausgeführt sind die Verstellhebel der Leitvorrichtung nach
US 4 428 714.
DE 22 03 643 A1 die als nächstliegender Stend der Technikangesehen wird, offenbart Leitschaufeln,
welche je mit einem Teller versehen sind, wobei auf Aussenseiten der Teller jeweils
zwei Kugelköpfe befestigt sind.
DE 15 03 658 A1 offenbart einen Kranz von Leitschaufeln, deren Achsen je mit einer Kurbelwange versehen
sind, die einen exzentrischen Kurbelzapfen trägt.
US 4 932 206 offenbart Ansaugleitschaufeln, welche durch ein Zahnrad gesteuert sind.
Kurze Darstellung der Erfindung
[0006] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine über eine lange Betriebszeit
zuverlässig funktionierende, einfach zu montierende Vordrall-Leitvorrichtung mit verstellbaren
Leitschaufeln zu schaffen.
[0007] Die erfindungsgemässe Vordrall-Leitvorrichtung zum Erzeugen eines Vordralls im Ansaugbereich
eines Verdichters, umfasst eine Mehrzahl von Leitschaufeln, welche jeweils um einen
mit der Leitschaufel verbundenen Schaufelschaft schwenkbar sind, wobei die Schaufelschäfte
und somit die Drehachse der Leitschaufeln im wesentlichen senkrecht und radial zu
der Wellenachse des Verdichters ausgerichtet sind. Die erfindungsgemässe Vordrall-Leitvorrichtung
umfasst weiter einen koaxial zur Wellenachse des Verdichters angeordneten, um diese
Achse schwenkbaren Stellring, sowie Verstellhebel zum Übertragen von Drehmoment vom
Stellring auf den Schaufelschaft jeder Leitschaufel. Erfindungsgemäss sind Schaufelschaft
und Verstellhebel jeder Leitschaufel einteilig ausgebildet.
[0008] Durch die einteilige Ausführung der Leitschaufel wird die Anzahl der Fügestellen
reduziert, was sich positiv auf den Materialverschleiss auswirkt. Zudem wird die Anzahl
zu montierenden Komponenten reduziert. Dies vereinfacht die Montage und allfällige
Servicearbeiten an der Leitvorrichtung.
[0009] Das Gehäuse der erfindungsgemässen Vordrall-Leitvorrichtung, in welchem die Leitschaufeln
drehbar gelagert sind, umfasst mindestens zwei, im Bereich der Lager der Leitschaufel
zusammengefügte Teile.
[0010] Dies ermöglicht einerseits die Montage der einteilig mit integriertem Verstellhebel
ausgeführten Leitschaufel, zudem ist es dadurch möglich die Schaufel mit der Lagerstelle
bezüglich der Drehachse jeder Laufschaufel in axialer Richtung zu lagern und zu sichern.
Zur Verbesserung der Vershleissfestigkeit, können die Lager mit eingesetzten Lagerhülsen
geschützt werden.
[0011] Diese axiale Lagerung der Leitschaufeln erfolgt erfindungsgemäss über Vorsprünge
an den Schaufeischäften und an dem die Schaufeischäfte umgebenden Gehäuse. Diese Vorsprünge
erstrecken sich bezüglich der Drehachse der Leitschaufel in radialer Richtung. Die
Vorsprünge greifen zur axialen Lagerung der Leitschaufel ineinander.
[0012] Zusätzlich oder alternativ können auch Nuten in das Gehäuse und/ oder in die Schaufelschäfte
eingelassen sein, welche zur axialen Sicherung der Leitschaufel mit entsprechenden
Vorsprüngen zusammenwirken. Werden sowohl in das Gehäuse als auch die Schaufelschäfte
Nuten eingelassen, kann die axiale Lagerung mit speziellen Lagerringen erfolgen, welche
in den Nuten angeordnet werden. Die Nuten und
[0013] Vorsprünge können sich auch nur teilweise um den jeweiligen Schaufelschaft erstrecken.
[0014] Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0015] Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen
detailliert erläutert. Hierbei zeigt
- Fig. 1
- einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäss ausgebildeten
Vordrall-Leitvorrichtung, mit einem mittels Halterippe gehaltenen Zentralkörper,
- Fig. 2
- eine isometrische Detailansicht der Vordrall-Leitvorrichtung nach Fig. 1,
- Fig. 3
- einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäss ausgebildeten
Vordrall-Leitvorrichtung,
- Fig. 4
- eine isometrische Detailansicht der Vordrall-Leitvorrichtung nach Fig. 3,
- Fig. 5
- einen vergrössert dargestellten Ausschnitt des Schnittes in Fig. 1 im Bereich des
Leitschaufel-Schaftes mit einer detaillierten Darstellung einer ersten Variante der
axialen Lagerung der Leitschaufeln,
- Fig. 6
- den vergrössert dargestellten Ausschnitt des Schnittes in Fig. 1 im Bereich des Leitschaufel-Schaftes
mit einer detaillierten Darstellung einer zweiten Variante der axialen Lagerung der
Leitschaufeln,
- Fig. 7
- einen vergrössert dargestellten Ausschnitt des Schnittes in Fig. 1 im Bereich des
Verstellhebels mit Details zur Lagerung des Verstellringes,
- Fig. 8
- einen Schnitt durch eine erfindungsgemäss ausgebildete Vordrall-Leitvorrichtung mit
einem durch die Leitschaufeln gehaltenen Zentralkörper, und
- Fig. 9
- einen Ausschnitt mit einer alternativen Variante der zweite Ausführungsform der erfindungsgemäss
ausgebildeten Vordrall-Leitvorrichtung nach Fig. 3.
Weg zur Ausführung der Erfindung
[0016] Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Leitvorrichtung im Ansaugbereich eines Verdichters.
Solche Verdichter werden, wie eingangs beschrieben, in Abgasturboladern zum Steigern
der Leistung von Brennkraftmaschinen eingesetzt. Die Pfeile in der Figur deuten den
Strömungsweg des zu verdichtenden Mediums an, welches in der Regel Luft oder gegebenenfalls
ein Luft-Brennstoff-Gemisch für den Verbrennungsvorgang in der Brennkraftmaschine
ist. Ausserdem können solche Leitvorrichtungen in jeder Art von Verdichter eingesetzt
werden, beispielsweise in mit Elektromotoren angetriebenen Industrieverdichtern.
[0017] Die Leitvorrichtung umfasst mehrere, bezüglich der Verdichterachse in radialer Richtung
ausgerichtet angeordnete Leitschaufeln 10. Jede der Leitschaufeln umfasst neben dem
in den Strömungskanal hineinragenden Schaufelprofil 11 einen Schaufelschaft 12, mit
welchem das Schaufelprofil drehbar in einem Gehäuse gelagert ist. Über einen Verstellhebel
13 lässt sich das Schaufelprofil um die Achse des Schaufelschaftes drehen. Zum Antrieb
des Verstellhebels, und somit zum Verstellen des Schaufelprofils, ist ein Verstellring
30 vorgesehen, welcher konzentrisch zur Achse des Verdichters angeordnet ist. Durch
Drehen des Verstellrings 30, werden alle Schaufeln gleichzeitig um die jeweiligen
Achsen ihrer Schaufelschäfte verstellt.
[0018] In einer ersten Ausführungsform gemäss den Fig. 1 und 2 erfolgt die Drehmomentübertragung
vom Verstellring 30 auf den Schaufelschaft 12 über einen am freien Ende des Verstellhebels
13 angeordneten Kugelkopf 14. Der Kugelkopf 14 wird in einer Nut 31 des Verstellrings
mit zwei parallel zueinander verlaufenden Wänden geführt. In der Nut hat der Kugelkopf
die translatorischen und rotatorischen Bewegungsfreiheiten, welche zur Umsetzung der
Momentübertragung notwendig sind.
[0019] Um eine gleichmässige, grossflächige Druckverteilung im Kontaktbereich zwischen Kugelkopf
und Nutwand zu erzielen, und um so den Verschleiss der aufeinander pressenden Teile
zu verringern, ist die zum Übertragen von Drehmoment vom Verstellring auf den Schaufelschaft
jeder Leitschaufel auf den Kugelkopf der Stellhebel wirkende Oberfläche nach Art einer
Kugelpfanne ausgebildet. Dabei ist die Kugelpfanne zumindest teilweise aus einem translatorisch
verschiebbar angeordneten Gleitschuh 20 gebildet. Wird der Verstellring 30 zum Verstellen
der Leitschaufeln gedreht, so wird der Gleitschuh 20 von dem Kugelkopf 14 in der Nut
31 in der Ebene der Nutwände verschoben. Wird der Stellring weggedreht, so verändert
sich die Lage des Verstellhebels relativ zum Verstellring. Neben der translatorischen
Verschiebung des Rotationszentrums des Kugelkopfes innerhalb der Nut, kommt es zu
einer Verdrehung des Versteilhebeis bezüglich des Verstellrings. Die translatorische
Verschiebung des Rotationszentrums des Kugelkopfes wird durch den, den Nutwänden entlang
gleitenden Gleitschuh ermöglicht, während sich für die Verdrehung der Kugelkopf in
der durch den Gleitschuh geformten Kugelpfanne beliebig in jede Richtung verdrehen
kann. Der Gleitschuh kann auch zweiteilig ausgebildet sein, indem auf jeder Seite
der Nut im Verstellring eine Kugelpfannenhälfte mit einer flachen, gleitfähigen Rückseite
angeordnet ist.
[0020] In einer zweiten Ausführungsform gemäss den Fig. 3 und 4 erfolgt die Drehmomentübertragung
vom Verstellring 30 auf den Schaufelschaft 12 über einen am freien Ende des Verstellhebels
13 angeordneten, zylinderförmigen Stift 15. Der Stift greift in eine Bohrung eines
im Verstellring 30 ebenfalls in einer Bohrung 32 gelagerten, zylinderförmigen Gleitelements
21 ein. Der Gleitzylinder 21 lässt sich in der Bohrung 32 um die eigene Achse drehen
und entlang der eigenen Achse verschieben. Die Bohrung im Gleitzylinder, welche zur
Aufnahme des Stifts 15 vorgesehen ist, steht senkrecht zur Achse des Gleitzylinders.
Der Stift lässt sich in dieser Bohrung um seine eigene Achse drehen und entlang seiner
eigenen Achse verschieben. Somit sind wiederum die für die Umsetzung der Momentübertragung
notwendigen Bewegungsfreiheiten, je zwei translatorische und rotatorische, gegeben.
Alternativ kann der Stift 15, wie in der Fig. 9 dargestellt, im Gleitzylinder 21 fixiert
und dafür in einer entsprechenden Bohrung im freien Ende des Verstellhebels 13 der
Leitschaufel gleitend gelagert sein.
[0021] Anstelle der dargestellten und detailliert beschriebenen sind weitere Ausführungsformen
zur Momentübertragung denkbar, etwa mit einem als Zahnradsegment ausgebildeten Verstellhebel,
welcher in dem mit einem Zahnkranz versehenen Verstellring eingreift. Erfindungsgemäss
sind Schaufelprofil 11, Schaufelschaft 12 und der Verstellhebel 13 mitsamt dem für
die Momentübertragung notwendigen Aufsatz, also dem Kugelkopf 14 bzw. dem Stift 15,
einteilig ausgebildet. Dies bedeutet, dass die gesamte Leitschaufel 10 mit ihren funktionellen
Bestandteilen aus einem Stück gegossen oder gefräst oder aber aus mehreren Teilen
vor dem Einbau ins Gehäuse kraft-, form- oder materialschlüssig zu einem Stück zusammengefügt
ist. Beispielsweise wird das Schaufelprofil, der Schaufelschaft und der Verstellhebel
als ein Stück gegossen und anschliessend der Kugelkopf bzw. der Stift in eine dafür
vorgesehene Öffnung im Verstellhebel mit Presssitz eingetrieben oder aber lose eingefügt
und angeschweisst oder -gegossen.
[0022] Damit die einteilig ausgebildete Leitschaufel in die dafür vorgesehene Ausnehmung
im Gehäuse eingebracht werden kann, ist das Gehäuse erfindungsgemäss im Bereich der
Lagerstellen der Leitschaufeln geteilt.
[0023] Wie aus Fig. 2 ersichtlich wird, sind mindestens zwei, bezüglich der Verdichterachse
in axialer Richtung zusammenfügbare Gehäuseteile 41 und 42 vorgesehen. Im Bereich
der Lagerstelle jeder Leitschaufeln bilden die beiden Gehäuseteile gemeinsam die Ausnehmung
45. Die beiden Gehäuseteile 41 und 42 werden beispielsweise mit Verbindungselementen
in dafür vorgesehenen Bohrungen 46 oder über andere, nachträglich verbaute Gehäuseteile
zusammengehalten.
[0024] Dank der efindungsgemässen Teilung des Gehäuses im Bereich der Leitvorrichtung, lässt
sich die Lagerung der Leitschaufeln und des Verstellrings stark vereinfachen. Wie
in Fig. 5 dargestellt, lässt sich so der Schaufelschaft in axialer Richtung anstatt
mit einer zusätzlichen Lagerbuchse oder mit aussen liegenden Lagerstellen auf einfache
Weise an radial vorstehenden Gehäusekanten 49 sichern. Diese Gehäusevorsprünge 49
können beidseitig oder an einem Gehäuseteil jeweils an den axialen Enden der Lagerstelle
des Schaufelschaftes vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann, wie in Fig.
6 dargestellt, eine zumindest teilweise umlaufende Nut in der Ausnehmung zwischen
den beiden Gehäuseteilen 41 und 42 einen den Schaufelschaft ebenfalls zumindest teilweise
umlaufenden Vorsprung 17 aufnehmen. Anstelle einer Nut in den Gehäuseteilen kann in
einer anderen Variante die Nut auch in den Schaufelschaft eingelassen und die Gehäuseteile
mit einem entsprechenden Vorsprung versehen sein. In einer weiteren Variante ist in
einem Gehäuseteil eine Nut eingelassen während das andere Gehäuseteil einen Vorsprung
aufweist und entsprechend der Schaufelschaft mit je einem Vorsprung und einer Nut
versehen ist. Mittels einer nicht vollständig umlaufenden Nut und einem noch weniger
weit umlaufenden Vorsprung lässt sich auch auf einfache Weise die Drehbarkeit der
Leitschaufeln begrenzen. In einer weiteren Variante sind sowohl in den Schaufelschaft
wie auch das in das ihn umgebende Gehäuse Nuten eingelassen. Ein in den Nuten angeordneter
Lagerring sorgt in dieser Variante für die axiale Lagerung der Leitschaufeln. Alle
diese Varianten der innen liegenden Axiallagerungen ermöglichen eine Verringerung
des axialen Spiels der Leitschaufeln. Zur Verbesserung der Gleiteigenschaft im Lagerbereich
der Leitschaufeln oder um Verschleiss vorzubeugen, können die Lagerbestandteile, also
die Gehäuseteile und/ oder der Schaufelschaft gehärtet oder mit einer Beschichtung
aus einem abriebfesten Material versehen sein.
[0025] Die axiale und radiale Lagerung des Verstellrings lässt sich, wie in Fig. 7 dargestellt,
ebenfalls auf einfach Weise realisieren. Bevor die Gehäuseteile 41 und 42 in axialer
Richtung zusammen geschoben werden, wird der Verstellring 30 zusammen mit den Leitschaufeln
zwischen den Gehäuseteilen oder auf einem der beiden Gehäuseteile angeordnet. Beim
Zusammenschieben erfolgt anschliessend automatisch die endgültige Ausrichtung des
Verstellringes in axialer Richtung. Dabei wird der Verstellring 30 von beiden Seiten
durch ein entsprechendes Lagerelement 47' und 47" in axialer Richtung gelagert. Wie
auch aus Fig. 2 ersichtlich, ist das erste axiale Lagerelement 47' Teil des ersten
Gehäuseteils 41, während das zweite axiale Lagerelement 47" Teil des zweiten Gehäuseteils
42 ist. Die radiale Lagerung des Verstellrings lässt sich auf einfache Weise durch
Auflage des Verstellrings auf einem umlaufenden Vorsprung 48 erreichen.
[0026] Wie in der Lagerstelle der Leitschaufel, können auch die Lagerteile des Verstellrings
gehärtet oder Beschichtet sein.
[0027] Im zentralen Bereich der Leitvorrichtung, in welchem die Spitzen der mehreren Leitschaufeln
zusammen kommen, ist gemäss einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Leitvorrichtung
optional ein zentraler Gehäusekörper angeordnet. Dieser Zentralkörper liegt konzentrisch
auf der Achse des Verdichters. Der Zentralkörper ist Teil des Gehäuses, welches im
Bereich der Leitvorrichtung den Strömungskanal des zu verdichtenden Mediums bildet.
[0028] Wie in Fig. 1 dargestellt, kann der Zentralkörper 44 über eine oder mehrere radial
verlaufende Gehäuserippen 43 positioniert und festgehalten sein.
[0029] Um die Strömung im Strömungskanal nicht mit solchen Rippen beeinträchtigen zu müssen,
kann der Zentralkörper auch über die Leitschaufelspitzen positioniert und festgehalten
werden. Wie in Fig. 8 dargestellt sind hierzu radial geführte Bohrungen 441 in den
Zentralkörper 44 eingelassen, in welche speziell hierfür ausgebildete Schäfte 16 an
den Schaufelspitzen eingreifen. Diese Vorrichtung mit den strahlenförmig um den Zentralkörper
angeordneten Leitschaufeln ermöglicht auch eine vereinfachte Montage der Leitschaufeln,
welche vor dem Einbringen in eines der beiden Gehäuseteile 41 oder 42 bereits um den
Zentralkörper 44 angeordnet werden können. Anschliessend kann die Einheit aus Zentralkörper
und sämtlichen Leitschaufeln in einem einzigen Arbeitsschritt an den dafür vorgesehenen
Platz geführt werden.
[0030] Natürlich können entsprechende Bohrungen auch in der Ausführungsform mit mittels
einer Halterippe positioniertem und gehaltenem Zentralkörper vorgesehen sein. In diesem
Fall dienen sie auch einer vereinfachten Montage, indem die Leitschaufeln mit den
speziellen Schaufelspitzen-Schäften in die Bohrungen im Zentralkörper eingesteckt
werden, bevor sie anschliessend in die radial verlaufenden Ausnehmungen in dem einen
Gehäuseteil platziert werden.
[0031] Die beschriebenen Schaufelspitzen-Schäfte können fest mit den Spitzen der Leitschaufeln
verbunden, oder aber drehbar in dafür vorgesehenen Bohrungen in den Schaufelspitzen
gelagert sein. Im zweiten Fall können die Schäfte auch fest mit dem Zentralkörper
verbunden sein, so dass bei der Montage die Leitschaufeln mit ihren Bohrungen an den
Schaufelspitzen auf die Schäfte aufgesteckt werden.
[0032] Natürlich ist auch eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Leitvorrichtung ohne
Zentralkörper mit bis in die Mitte laufenden Leitschaufeln möglich.
Bezugszeichenliste
[0033]
- 10
- Leitschaufel
- 11
- Schaufelprofil
- 12
- Schaufelschaft
- 13
- Verstellhebel zum Bewegen der Leitschaufeln
- 14
- Kugelkopf
- 15
- Stift
- 16
- Schaufelspitzen-Schaft zum Zentrieren und Festhalten des Zentralkörpers
- 17
- Wellenvorsprung zur axialen Lagerung der Leitschaufel
- 20
- Gleitschuh
- 21
- Gleitzylinder
- 30
- Verstellring zum Bewegen der Leitschaufeln über die Verstellhebel
- 31
- Ringnut zur Aufnahme von Gleitschuh
- 32
- Ringbohrung zur Aufnahme von Gleitzylinder
- 40
- Gehäuse
- 41, 42
- Gehäuseteile
- 43
- Halterippe
- 44
- Zentralkörper
- 441
- Bohrung zur Aufnahme des Schaufelspitzen-Schafts
- 45
- Aussparung im Gehäuse zur Aufnahme des Schaufelschaftes
- 46
- Bohrung zur Fügung der Gehäuseteile
- 47
- Lagerelement zur axialen Lagerung des Verstellrings
- 48
- Lagerelement zur radialen Lagerung des Verstellrings
- 49
- Radiale Vorsprünge im Bereich der Aussparung im Gehäuse zur axialen Lagerung der Leitschaufel
1. Vordrall-Leitvorrichtung zum Erzeugen eines Vordralls im Ansaugbereich eines Verdichters,
mit Leitschaufeln (10), welche jeweils um einen mit der Leitschaufel verbundenen Schaufelschaft
(12) schwenkbar sind, mit einem schwenkbaren Stellring (30), und mit Verstellhebeln
(13) zum Übertragen von Drehmoment vom Stellring (30) auf den Schaufelschaft (12)
jeder Leitschaufel, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils der Schaufelschaft (12) und der Verstellhebel (13) der Leitschaufeln einteilig
ausgebildet sind.
2. Vordrall-Leitvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellhebel jeder Leitschaufel einen zylinderförmigen Stift (15) umfasst, welcher
um seine Achse drehbar und entlang seiner Achse verschiebbar in einer Bohrung eines
zylinderförmigen Übertragungselementes (21) geführt ist, wobei das Übertragungselement
(21) um seine Achse drehbar und entlang seiner Achse verschiebbar in einer Bohrung
(32) des Stellrings (30) geführt ist.
3. Vordrall-Leitvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellhebel (13) jeder Leitschaufel eine Bohrung umfasst, in welcher ein radial
von einem zylinderförmigen Übertragungselement abstehender Stift (15) geführt ist,
wobei das Übertragungselement (21) um seine Achse drehbar und entlang seiner Achse
verschiebbar in einer Bohrung (32) des Stellrings (30) geführt ist.
4. Vordrall-Leitvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellhebel jeder Leitschaufel ein nach Art eines Kugelkopfes (14) ausgebildetes
Ende aufweist, welches in einer Nut (31) des Stellrings (30) geführt ist, wobei die
Nut (31) parallel zueinander verlaufende Wände aufweist, zwischen denen der Kugelkopf
(14) des Verstellhebels geführt ist.
5. Vordrall-Leitvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelkopf (14) in einer Kugelpfanne eines Übertragungselementes (20) drehbar
geführt ist, und dass das Übertragungselement (20) entlang den parallel zueinander
verlaufenden Wänden verschiebbar ist.
6. Vordrall-Leitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse, in welchem die Leitschaufeln (10) drehbar gelagert sind, aus mindestens
zwei, im Bereich der Lager der Leitschaufel zusammengefügten Teilen (41, 42) besteht.
7. Vordrall-Leitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Schaufelschaft (12) und an dem den Schaufelschaft umgebenden Gehäuse (41, 42)
sich bezüglich der Drehachse der Leitschaufel radial erstreckende Vorsprünge (49)
angeordnet sind, wobei zur axialen Lagerung der Leitschaufel jeweils ein Vorsprung
des Schaufelschaftes und ein Vorsprung des Gehäuses ineinander greifen.
8. Vordrall-Leitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schaufelschaft (12) und/ oder in das den Schaufelschaft umgebende Gehäuse
(41, 42) bezüglich der Drehachse der Leitschaufel eine radial ausgerichtete Nut eingelassen
ist, welche zur axialen Lagerung der Leitschaufel mit einem sich bezüglich der Drehachse
der Leitschaufel radial erstreckenden, in die Nut eingreifenden Vorsprung (17) und/
oder einem Lagerring zusammenwirkt.
9. Vordrall-Leitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Spitzen der strahlenförmig um eine Achse angeordneten Leitschaufeln
ein Zentralkörper (44) angeordnet ist.
10. Vordrall-Leitvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralkörper (44) über mindestens eine radial nach aussen geführte Halterippe
(43) an einem aussen liegenden Gehäuseteil (41) befestigt ist.
11. Vordrall-Leitvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den Schaufelspitzen ausgebildete Schäfte (16) in radial ausgerichteten Bohrungen
(441) des Zentralkörpers (44) drehbar gelagert sind.
12. Verdichter, umfassend einen Vordrall-Leitvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüchen.
13. Abgasturbolader, umfassend einen Verdichter mit einer Vordrall-Leitvorrichtung nach
einem der vorangehenden Ansprüchen.
1. Preswirl guide device for generating a preswirl in the intake region of a compressor,
having guide vanes (10) which are pivotable about a respective vane shank (12) connected
to the guide vane, having a pivotable adjusting ring (30), and having adjusting levers
(13) for transmitting torque from the adjusting ring (30) to the vane shank (12) of
each guide vane, characterized in that the vane shank (12) and the adjusting lever (13) of the respective guide vanes are
of one-piece design.
2. Preswirl guide device according to Claim 1, characterized in that the adjusting lever of each guide vane comprises a cylindrical pin (15) which is
guided in such a way as to be rotatable about its axis and displaceable along its
axis in a hole of a cylindrical transmission element (21), the transmission element
(21) being guided in such a way as to be rotatable about its axis and displaceable
along its axis in a hole (32) of the adjusting ring (30).
3. Preswirl guide device according to Claim 1, characterized in that the adjusting lever (13) of each guide vane comprises a hole in which a pin (15)
projecting radially from a cylindrical transmission element is guided, the transmission
element (21) being guided in such a way as to be rotatable about its axis and displaceable
along its axis in a hole (32) of the adjusting ring (30).
4. Preswirl guide device according to Claim 1, characterized in that the adjusting lever of each guide vane has an end which is designed like a ball head
(14) and which is guided in a groove (31) of the adjusting ring (30), the groove (31)
having walls which run parallel to one another and between which the ball head (14)
of the adjusting lever is guided.
5. Preswirl guide device according to Claim 4, characterized in that the ball head (14) is rotatably guided in a ball socket of a transmission element
(20), and in that the transmission element (20) is displaceable along the walls running parallel to
one another.
6. Preswirl guide device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that a casing in which the guide vanes (10) are rotatably mounted consists of at least
two parts (41, 42) joined together in the region of the bearings of the guide vanes.
7. Preswirl guide device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that projections (49) extending radially with respect to the axis of rotation of the guide
vanes are arranged on the vane shank (12) and on the casing (41, 42) surrounding the
vane shank, a projection of the vane shank and a projection of the casing engaging
one inside the other for the axial mounting of the respective guide vane.
8. Preswirl guide device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that, with respect to the axis of rotation of the guide vane, a radially oriented groove
is incorporated in the vane shank (12) and/or in the casing (41, 42) surrounding the
vane shank, which groove, for the axial mounting of the guide vane, interacts with
a projection (17), extending radially with respect to the axis of rotation of the
guide vane and engaging in the groove, and/or with a bearing ring.
9. Preswirl guide device according to one of Claims 1 to 8, characterized in that a central body (44) is arranged in the region of the tips of the guide vanes arranged
radially about an axis.
10. Preswirl guide device according to Claim 9, characterized in that the central body (44) is fastened to an external casing part (41) via at least one
retaining rib (43) directed radially outward.
11. Preswirl guide device according to either of Claims 9 and 10, characterized in that shanks (16) formed on the vane tips are rotatably mounted in radially oriented holes
(441) of the central body (44).
12. Compressor comprising a preswirl guide device according to one of the preceding claims.
13. Exhaust gas turbocharger comprising a compressor having a preswirl guide device according
to one of the preceding claims.
1. Dispositif directeur à pré-tourbillonnement pour produire un pré-tourbillonnement
dans la zone d'aspiration d'un compresseur, avec des aubes directrices (10), qui peuvent
pivoter respectivement autour d'un axe d'aube (12) relié à l'aube directrice, avec
une bague de réglage pivotante (30), et avec des leviers de réglage (13) pour transmettre
un couple de rotation de la bague de réglage (30) à l'axe d'aube (12) de chaque aube
directrice, caractérisé en ce que l'axe d'aube (12) et le levier de réglage (13) des aubes directrices sont chaque
fois réalisés en une seule pièce.
2. Dispositif directeur à pré-tourbillonnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le levier de réglage de chaque aube directrice comprend une tige cylindrique (15),
qui est apte à tourner autour de son axe et à se déplacer le long de son axe en étant
guidée dans un alésage d'un élément de transmission cylindrique (21), dans lequel
l'élément de transmission (21) est apte à tourner autour de son axe et à se déplacer
le long de son axe en étant guidé dans un alésage (32) de la bague de réglage (30).
3. Dispositif directeur à pré-tourbillonnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le levier de réglage (13) de chaque aube directrice comporte un alésage, dans lequel
une tige (15) saillante radialement sur un élément de transmission cylindrique est
guidée, dans lequel l'élément de transmission (21) est apte à tourner autour de son
axe et à se déplacer le long de son axe en étant guidé dans un alésage (32) de la
bague de réglage (30).
4. Dispositif directeur à pré-tourbillonnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le levier de réglage de chaque aube directrice présente une extrémité réalisée à
la manière d'une tête sphérique (14), qui est guidée dans une rainure (31) de la bague
de réglage (30), dans lequel la rainure (31) présente des parois orientées parallèlement
l'une à l'autre, entre lesquelles la tête sphérique (14) du levier de réglage est
guidée.
5. Dispositif directeur à pré-tourbillonnement selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tête sphérique (14) est guidée de façon rotative dans une cuvette sphérique d'un
élément de transmission (20), et en ce que l'élément de transmission (20) est apte à se déplacer le long des parois orientées
parallèlement l'une à l'autre.
6. Dispositif directeur à pré-tourbillonnement selon l'une quelconque des revendications
1 à 5, caractérisé en ce qu'un boîtier, dans lequel les aubes directrices (10) sont montées de façon rotative,
se compose d'au moins deux parties (41, 42) réunies dans la région des paliers de
l'aube directrice.
7. Dispositif directeur à pré-tourbillonnement selon l'une quelconque des revendications
1 à 6, caractérisé en ce que des saillies (49) s'étendant radialement par rapport à l'axe de rotation des aubes
directrices sont disposées sur l'axe d'aube (12) et sur le boîtier (41, 42) entourant
l'axe d'aube, dans lequel une saillie de l'axe d'aube et une saillie du boîtier s'engagent
respectivement l'une dans l'autre pour l'appui axial de l'aube directrice.
8. Dispositif directeur à pré-tourbillonnement selon l'une quelconque des revendications
1 à 7, caractérisé en ce qu'une rainure orientée radialement par rapport à l'axe de rotation de l'aube directrice
est pratiquée dans l'axe d'aube (12) et/ou dans le boîtier (41, 42) entourant l'axe
d'aube, rainure qui coopère avec une saillie (17) s'engageant dans la rainure et s'étendant
radialement par rapport à l'axe de rotation de l'aube directrice et/ou avec une bague
d'appui, pour l'appui axial de l'aube directrice.
9. Dispositif directeur à pré-tourbillonnement selon l'une quelconque des revendications
1 à 8, caractérisé en ce qu'un corps central (44) est disposé dans la région des pointes des aubes directrices
disposées en forme de rayons autour d'un axe.
10. Dispositif directeur à pré-tourbillonnement selon la revendication 9, caractérisé en ce que le corps central (44) est fixé sur une partie de boîtier située à l'extérieur (41)
au moyen d'au moins une nervure de retenue (43) guidée radialement vers l'extérieur.
11. Dispositif directeur à pré-tourbillonnement selon l'une quelconque des revendications
9 ou 10, caractérisé en ce que des pivots (16) formés sur les pointes d'aube sont montés de façon rotative dans
des alésages (441) orientés radialement du corps central (44).
12. Compresseur, comprenant un dispositif directeur à pré-tourbillonnement selon l'une
quelconque des revendications précédentes.
13. Turbocompresseur à gaz d'échappement, comprenant un compresseur comportant un dispositif
directeur à pré-tourbillonnement selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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