[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungsmaschine radialer Bauart gemäß dem Gattungsbegriff
des Patentanspruches 1.
[0002] Bei Abgasturboladern ist es bekannt, vor dem Eintritt in ein Laufrad einer Abgasturbine
eines ATL einen verstellbaren Leitapparat vorzusehen. Dieser besteht aus drehbar im
Gehäuse gelagerten Leitschaufeln die über einen zur Laufachse konzentrisch angeordneten
Verstellring und über Hebel so gedreht werden können, daß entweder der Eintritt des
Abgases in das Laufrad möglichst stoßfrei erfolgt oder daß sich der freie Strömungsquerschnitt
zwischen den Leitschaufeln der vom Motor gelieferten Abgasmenge anpassen kann.
[0003] Eine derartige Leitschaufelverstellung ist nicht in der Lage die Forderungen nach
stoßfreiem Eintritt ins Laufrad und nach Regelung der Durchsatzmenge gleichzeitig
zu erfüllen.
[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, beide Anforderungen gleichzeitig
zu erfüllen, ohne daß der bauliche Aufwand den Rahmen sprengt.
[0005] Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches
1.
[0006] Die Verwindung der Leitschaufeln führt bei axialer Bewegung in den Aussparungen des
Schlitzringes sowohl zu einer Veränderung des Austrittswinkels nach dem Leitapparat,
als auch gleichzeitig zu einer Veränderung des freien Strömungsquerschnittes. Daraus
ergibt sich eine optimale Anpassung der Strömungsmaschine an instationäre Zustände,
beispielsweise am Eintritt in eine Abgasturbine eines ATL.
[0007] Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leitapparates ist an Hand von Zeichnungen
dargestellt. Es zeigt:
- Fig. 1
- einen Längsschnitt durch eine Abgasturbine eines ATL mit Leitapparat und Laufrad
- Fig. 2
- eine Ansicht des Laufrades mit Schlitzring von der Austrittsseite der Abgasturbine
her gesehen
- Fig. 3
- eine Ansicht des Schieberinges mit Leitschaufeln
[0008] Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Strömungsmaschine, im hier dargestellten
Beispiel eine Abgasturbine eines ATL. Die Abgasturbine besteht im wesentlichen aus
einem Spiralgehäuse 1 für die Zufuhr des Abgases, einem verstellbaren Leitapparat
2, einem Laufrad 3 und einem Gehäuse 4.
[0009] Der verstellbare Leitapparat 2 besteht erfindungsgemäß aus Leitschaufeln 5 mit einer
Verwindung. Die Verwindung ist deutlich in Fig. 3 dargestellt.
[0010] Die Leitschaufeln (5) sind einerseits mit Zapfen 6 drehbar, aber axial fixiert in
einem Schiebering 7 gelagert, andererseits in einem Schlitzring 8, der fest mit dem
Gehäuse 4 verbunden ist. Der Schiebering 7 ist konzentrisch zu einer Laufachse 9 des
Laufrades 3 angeordnet und kann wie durch Pfeil angedeutet, zusammen mit den Leitschaufeln
5 axial bewegt werden.
[0011] Da die Leitschaufeln in Aussparungen 10 ( Fig. 2 ) des Schlitzringes 8 geführt sind
und zudem eine Verwindung aufweisen, kommt es bei der axialen Bewegung des Schieberinges
7 zu einer überlagerten Drehung der Leitschaufeln 5. Durch diese Überlagerung von
Verschiebung und Verdrehung wird eine Veränderung des Austrittswinkels nach der Leitschaufeln
erreicht und gleichzeitig der freie Strömungsquerschnitt verändert.
[0012] Der erfindungsgemäße Leitapparat 2 macht ohne übermäßigen baulichen Aufwand eine
optimale Anpassung an eine instationäre Abgasmenge und Abgasenthalpie einer Brennkraftmaschine
möglich.
[0013] Fig. 3 stellt den Schlitzring 8 in einer Ansicht von der Ausgangsseite der Abgasturbine
her dar. Man erkennt die Verwindung der Leitschaufeln 5. Wenn sich diese durch den
in Fig. 1 gezeigten Schiebering 7 in axialer Richtung bewegen, verdrehen sie sich
wegen ihrer Verwindung um ihre Zapfen 6, da sie in den aus Fig. 2 ersichtlichen Aussparungen
10 mit Spiel geführt sind. Durch diese Drehung und Verwindung der Leitschaufeln 5
läßt sich der Abströmwinkel und der freie Strömungsquerschnitt gleichzeitig variieren.
Der bauliche Aufwand hält sich dabei in vertretbaren Grenzen.
[0014] Der am Beispiel einer Abgasturbine dargestellte, verstellbare Leitapparat läßt sich
natürlich auch bei Verdichtern anwenden, um dort die kinetische Energie des aus einem
Laufrad austretenden Gasstromes möglichst verlustfrei in statische Druckenergie umzusetzen.
1. Strömungsmaschine radialer Bauart mit Spiralgehäuse, einem verstellbaren Leitapparat
bestehend aus Leitschaufeln und Verstellmechanismus und einem Laufrad mit Gehäuse,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (5) mit Verwindung ausgeführt sind,
daß die Leitschaufeln (5) einerseits mittels Zapfen (6) drehbar, aber axial fixiert
in einem Schiebering (7) gelagert sind, wobei der Schiebering (7) konzentrisch zur
Laufachse (9) eines Laufrades (3) angeordnet und zu dieser axial verschiebbar ist,
und daß die Leitschaufeln (5) andererseits in Aussparungen (10) eines Schlitzrings
(8) derart geführt sind, so daß sie bei axialer Verschiebung des Schieberinges (7)
wegen ihrer Verwindung eine Drehbewegung um die Zapfen (6) ausführen.
