CH712811B1 - Axial turbine for a turbocharger and turbocharger. - Google Patents

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CH712811B1
CH712811B1 CH00893/17A CH8932017A CH712811B1 CH 712811 B1 CH712811 B1 CH 712811B1 CH 00893/17 A CH00893/17 A CH 00893/17A CH 8932017 A CH8932017 A CH 8932017A CH 712811 B1 CH712811 B1 CH 712811B1
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Abstract

Axialturbine für einen Turbolader zur Entspannung eines Mediums, mit einem Laufschaufeln (7) aufweisenden Turbinenrotor; mit einem in Strömungsrichtung des zu entspannenden Mediums gesehen stromaufwärts der Laufschaufeln (7) positionierten, verstellbare Leitschaufeln (11) aufweisenden Leitapparat (6), wobei jede Leitschaufel (11) ein Leitschaufelblatt (12), einen Leitschaufeldrehteller (14) und einen in einem Leitring (15) gelagerten Leitschaufelzapfen (13) aufweist; mit einem in Strömungsrichtung des zu entspannenden Mediums gesehen stromaufwärts des Leitapparats (6) positionierten Zuströmgehäuse (3), über welches das zu entspannende Medium den Leitschaufeln (11) des Leitapparats (6) zuführbar ist. In das Zuströmgehäuse (3) ist mindestens eine Sperrluftbohrung (18) eingebracht. In den Leitring (15) ist eine umlaufende Sperrluftnut (19) eingebracht. Die oder jede in das Zuströmgehäuse (3) eingebrachte Sperrluftbohrung (18) erstreckt sich durch das Zuströmgehäuse (3) hindurch und mündet in die in den Leitring (15) eingebrachte Sperrluftnut (19), wobei im Betrieb ein Sperrluftdruck im Bereich einer von der Sperrluftnut (19) aus mit Sperrluft beaufschlagbaren Trennfuge zwischen dem Leitschaufeldrehteller (14) der jeweiligen Leitschaufel (11) und dem Leitring (15) größer als ein Abgasdruck im Bereich dieser Trennfuge ist.Axial turbine for a turbocharger for expanding a medium, with a turbine rotor having rotating blades (7); with a guide device (6) having adjustable guide vanes (11) positioned upstream of the rotor blades (7) as seen in the direction of flow of the medium to be expanded, each guide vane (11) having a guide vane blade (12), a guide vane turntable (14) and one in a guide ring (15) has mounted guide vane journals (13); with an inflow housing (3) positioned upstream of the diffuser (6), viewed in the direction of flow of the medium to be expanded, via which the medium to be decompressed can be fed to the guide vanes (11) of the diffuser (6). At least one sealing air bore (18) is made in the inflow housing (3). A circumferential sealing air groove (19) is made in the guide ring (15). The or each sealing air bore (18) made in the inflow housing (3) extends through the inflow housing (3) and opens into the sealing air groove (19) made in the guide ring (15), with a sealing air pressure in the area of one of the sealing air groove during operation (19) from a separating line that can be acted upon by sealing air between the guide vane turntable (14) of the respective guide vane (11) and the guide ring (15) is greater than an exhaust gas pressure in the area of this parting line.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Axialturbine eines Turboladers und einen Turbolader. The invention relates to an axial turbine of a turbocharger and a turbocharger.

[0002] Aus der DE 4426522A1ist eine Strömungsmaschine, nämlich ein Abgasturbolader, mit einer Turbine und einem Verdichter bekannt. Die Turbine des Abgasturboladers, die der Entspannung von Abgas dient, verfügt über ein Turbinenzuströmgehäuse, über welches Abgas einem Turbinenrotor der Turbine zugeführt wird, wobei der Turbinenrotor mehrere Laufschaufeln aufweist. Stromabwärts der Laufschaufeln der Turbine schließt sich ein Turbinenabströmgehäuse mit einem Diffusor an. Bei der Entspannung des Abgases im Bereich der Turbine des Abgasturboladers gewonnene Energie wird im Bereich des Verdichters des Abgasturbolader genutzt, um Ladeluft zu verdichten. From DE 4426522A1 a fluid flow machine, namely an exhaust gas turbocharger, with a turbine and a compressor is known. The turbine of the exhaust gas turbocharger, which is used to relax exhaust gas, has a turbine inflow housing, via which exhaust gas is fed to a turbine rotor of the turbine, the turbine rotor having a plurality of rotor blades. A turbine outflow housing with a diffuser is connected downstream of the rotor blades of the turbine. Energy gained when the exhaust gas is expanded in the area of the turbine of the exhaust gas turbocharger is used in the area of the compressor of the exhaust gas turbocharger to compress charge air.

[0003] Die DE 10016745B4offenbart eine Axialturbine eines Turboladers, bei welcher in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromaufwärts der Laufschaufeln des Turbinenrotors ein Leitapparat mit verstellbaren Leitschaufeln angeordnet ist. Die Leitschaufeln des Leitapparats verfügen über ein Leitschaufelblatt, einen Leitschaufeldrehteller und einen Leitschaufelzapfen. Die Leitschaufeln sind über eine Verstelleinrichtung verstellbar und in einem Leitring, der auch als Leitschaufelträger bezeichnet wird, verstellbar gelagert. Lagerstellen für die Leitschaufeln sind zwischen dem Leitschaufelzapfen der jeweiligen Leitschaufel und dem Leitring ausgebildet. Über eine Trennfuge zwischen dem Leitschaufeldrehteller der jeweiligen Leitschaufel und dem Leitring kann eine Abgasleckage in den Bereich der Lagerstellen der Leitschaufeln strömen, die zu unerwünschten Ablagerungen im Bereich der Lagerstellen der Leitschaufeln führen und so einen Ausfall der Verstellvorrichtung des Leitapparats verursachen kann. DE 10016745B4 discloses an axial turbine of a turbocharger, in which, viewed in the flow direction of the exhaust gas, a diffuser with adjustable guide vanes is arranged upstream of the rotor blades of the turbine rotor. The guide vanes of the nozzle have a guide vane blade, a guide vane turntable and a guide vane pin. The guide vanes can be adjusted via an adjustment device and are adjustably mounted in a guide ring, which is also referred to as a guide vane carrier. Bearing points for the guide vanes are formed between the guide vane journal of the respective guide vane and the guide ring. An exhaust gas leakage can flow into the area of the guide vane bearing points via a separating joint between the guide vane turntable of the respective guide vane and the guide ring, which can lead to undesired deposits in the area of the guide vane support and thus cause the adjustment device of the guide apparatus to fail.

[0004] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Axialturbine eines Turboladers zu schaffen, bei der eine Leckage des Abgases von Lagerstellen der verstellbaren Leitschaufeln des Leitapparats ferngehalten werden kann. Proceeding from this, the present invention seeks to provide a novel axial turbine of a turbocharger in which leakage of the exhaust gas can be kept away from bearing points of the adjustable vanes of the diffuser.

[0005] Diese Aufgabe wird durch eine Axialturbine für einen Turbolader nach Anspruch 1gelöst. In das Zuströmghäuse der Turbine ist mindestens eine Sperrluftbohrung eingebracht. In den Leitring ist eine umlaufende Sperrluftnut eingebracht. Die oder jede in das Zuströmgehäuse eingebrachte Sperrluftbohrung erstreckt sich durch das Zuströmgehäuse hindurch und mündet in die in den Leitring eingebrachte Sperrluftnut, wobei ein Sperrluftdruck im Bereich einer von der Sperrluftnut aus mit Sperrluft beaufschlagbaren Trennfuge zwischen dem Leitschaufeldrehteller der jeweiligen Leitschaufel und dem Leitring größer als ein Abgasdruck im Bereich dieser Trennfuge ist. Über die Sperrluft, die über die oder jede Sperrluftbohrung in den Bereich der Sperrluftnut des Leitrings eingebracht werden kann, kann eine Abgasleckage über die Trennfuge zwischen dem Leitschaufeldrehteller der jeweiligen Leitschaufel und dem Leitring unterbunden werden, sodass eine Abgasleckage von den Lagerstellen der Leitschaufeln ferngehalten werden kann. So kann verhindert werden, dass sich im Bereich der Lagerstellen der Leitschaufeln unerwünschte Ablagerungen ausbilden. Die Gefahr eines Ausfalls der Verstellvorrichtung des Leitapparats wird hierdurch reduziert. This object is achieved by an axial turbine for a turbocharger according to claim 1. At least one sealing air hole is made in the inflow housing of the turbine. A circumferential sealing air groove is made in the guide ring. The or each sealing air hole made in the inflow housing extends through the inflow housing and opens into the sealing air groove made in the guide ring, with a sealing air pressure in the area of a separating joint between the guide vane turntable of the respective guide vane and the guide ring, which can be acted upon by the sealing air groove, is greater than a Exhaust pressure is in the area of this parting line. The sealing air, which can be introduced into the area of the sealing air groove of the guide ring via the or each sealing air hole, can prevent exhaust gas leakage via the joint between the guide vane turntable of the respective guide vane and the guide ring, so that exhaust gas leakage can be kept away from the bearing points of the guide vanes . In this way it can be prevented that undesired deposits form in the area of the bearing points of the guide vanes. The risk of failure of the adjusting device of the diffuser is reduced as a result.

[0006] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine zwischen dem Leitring und dem Leitschaufelzapfen einer jeden Leitschaufel ausgebildete Lagerfläche der jeweiligen Leitschaufel von der Sperrluftnut aus mit Sperrluft beaufschlagbar. Das Beaufschlagen der Lagerstellen mit Sperrluft ist ebenfalls von Vorteil, insbesondere zur Kühlung der Lagerstellen der Leitschaufeln. Die Sperrluftnut beaufschlagt vorzugsweise über Durchbrüche im Leitring die Trennfugen und die Lagerstellen mit Sperrluft. According to an advantageous development of the invention, a bearing surface of the respective guide vane formed between the guide ring and the guide vane pin of each guide vane can be acted upon with sealing air from the sealing air groove. The application of sealing air to the bearing points is also advantageous, in particular for cooling the bearing points of the guide vanes. The sealing air groove acts on the separating joints and the bearing points with sealing air, preferably via openings in the guide ring.

[0007] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind zwischen dem Leitring und dem Zuströmgehäuse Dichtungselemente zur Abdichtung der Sperrluftnut angeordnet. Hiermit kann ein ausreichend hoher Sperrluftdruck im Bereich der Sperrluftnut aufrechterhalten werden. According to an advantageous development of the invention, sealing elements for sealing the air barrier groove are arranged between the guide ring and the inflow housing. In this way, a sufficiently high sealing air pressure can be maintained in the area of the sealing air groove.

[0008] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Sperrluftbohrungen gegenüber der Axialrichtung der Axialturbine und gegenüber der Radialrichtung der Axialturbine schräggestellt. Dies erlaubt eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausführung des Turbinenzuströmgehäuses. According to an advantageous development of the invention, the air barrier bores are inclined with respect to the axial direction of the axial turbine and with respect to the radial direction of the axial turbine. This allows a particularly advantageous structural design of the turbine inflow housing.

[0009] Der erfindungsgemäße Turbolader ist in Anspruch 8definiert. The turbocharger according to the invention is defined in claim 8.

[0010] Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1: einen Ausschnitt aus einem Turbolader im Bereich einer Axialturbine desselben; Fig. 2 das Detail II der Fig. 1; Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Detail der Fig. 2; Fig. 4 den Ausschnitt der Fig. 3in einer anderen perspektivischen Ansicht; Fig. 5 den Ausschnitt der Fig. 3, 4in einer weiteren perspektivischen Ansicht; und Fig. 6 das Detail VI der Fig. 5,Preferred developments of the invention emerge from the dependent claims and the following description. Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing, without being restricted thereto. It shows: FIG. 1: a section from a turbocharger in the area of an axial turbine; FIG. 2 shows the detail II of FIG. 1; FIG. 3 shows a section from the detail of FIG. 2; FIG. 4 shows the detail from FIG. 3 in another perspective view; FIG. 5 shows the detail of FIGS. 3, 4 in a further perspective view; and FIG. 6 shows the detail VI of FIG. 5,

[0011] Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Axialturbine für einen Turbolader und einen Turbolader. The present invention relates to an axial turbine for a turbocharger and a turbocharger.

[0012] Fig. 1zeigt einen Ausschnitt aus einem Turbolader 1im Bereich einer Axialturbine 2des Turboladers. Von der Axialturbine 2sind ein Turbinenzuströmgehäuse 3, ein Turbinenabströmgehäuse 4mit einem Diffusor 22, ein Turbinenrotor 5sowie ein Leitapparat 6gezeigt. Abgas, welches in der Axialturbine 2des Turboladers 1entspannt werden soll, wird über das Turbinenzuströmgehäuse 3der Axialturbine 2, nämlich dem Turbinenrotor 5, zugeführt, wobei in Strömungsrichtung des Abgases gesehen, stromaufwärts des Turbinenrotors 5sowie stromabwärts des Zuströmgehäuses 3der Leitapparat 6angeordnet ist. 1 shows a section from a turbocharger 1 in the area of an axial turbine 2 of the turbocharger. A turbine inflow housing 3, a turbine outflow housing 4 with a diffuser 22, a turbine rotor 5 and a diffuser 6 are shown of the axial turbine 2. Exhaust gas, which is to be expanded in the axial turbine 2 of the turbocharger 1, is fed to the axial turbine 2, namely the turbine rotor 5, via the turbine inflow housing 3, with the diffuser 6 being arranged upstream of the turbine rotor 5 and downstream of the inflow housing 3 as seen in the flow direction of the exhaust gas.

[0013] Der Turbinenrotor 5umfasst mehrere Laufschaufeln 7, die zusammen mit dem Turbinenrotor 5rotieren. Abgas, welches über die Axialturbine 2, nämlich den Turbinenrotor 5, strömt, wird im Bereich des Turbinenrotors 5entspannt, wobei hierbei gewonnene Energie genutzt wird, um einen nicht gezeigten Verdichterrotor eines nicht gezeigten Verdichters des Abgasturboladers 1anzutreiben, der über eine Welle 8mit dem Turbinenrotor 5gekoppelt ist. An die Laufschaufeln 7des Turbinenrotors 5schließt sich radial außen ein Deckring 9an, der mit dem Turbinenabströmgehäuse 4über Befestigungselemente 10verbunden ist. The turbine rotor 5 comprises a plurality of rotor blades 7 which rotate together with the turbine rotor 5. Exhaust gas flowing through the axial turbine 2, namely the turbine rotor 5, is expanded in the area of the turbine rotor 5, the energy obtained in this case being used to drive a compressor rotor (not shown) of a compressor (not shown) of the exhaust gas turbocharger 1, which is coupled to the turbine rotor 5 via a shaft 8 is. A cover ring 9, which is connected to the turbine outflow housing 4 via fastening elements 10, adjoins the rotor blades 7 of the turbine rotor 5 radially on the outside.

[0014] Wie bereits ausgeführt, ist stromaufwärts des Turbinenrotors 5und damit stromaufwärts der Laufschaufeln 7des Turbinenrotors 5der Leitapparat 6positioniert, sodass Abgas, welches über das Turbinenzuströmgehäuse 3in Richtung auf den Turbinenrotor 5geführt wird, zunächst über den Leitapparat 6strömt, bevor dasselbe anschließend über die Laufschaufeln 7des Turbinenrotors 5geführt wird. Der Leitapparat 6verfügt über Leitschaufeln 11, wobei jede Leitschaufel 11ein Leitschaufelblatt 12, einen Leitschaufelzapfen 13sowie einen Leitschaufeldrehteller 14umfasst. As already stated, upstream of the turbine rotor 5 and thus upstream of the blades 7 of the turbine rotor 5, the diffuser 6 is positioned, so that exhaust gas, which is guided via the turbine inflow housing 3 in the direction of the turbine rotor 5, first flows through the diffuser 6 before it then flows over the rotor blades 7des Turbine rotor 5 is guided. The guide vane 6 has guide vanes 11, each guide vane 11 including a guide vane blade 12, a guide vane pin 13 and a guide vane turntable 14.

[0015] Die Leitschaufeln 11sind über ihre Leitschaufelzapfen 13in einem Leitring 15, der als Leitschaufelträger bezeichnet wird, drehbar gelagert, um über die Drehung der Leitschaufeln 11den Leitapparat 6zu verstellen. The guide vanes 11 are rotatably mounted via their guide vane pins 13 in a guide ring 15, which is referred to as a guide vane carrier, in order to adjust the diffuser 6 via the rotation of the guide vanes 11.

[0016] Über eine im Detail nicht gezeigte Verstelleinrichtung für den Leitapparat 6, der typischerweise über eine Verstellmechanik und einen Verstellantrieb verfügt, können die Leitschaufeln 11des Leitapparats 6im Leitring 15verdreht werden. The guide vanes 11 of the guide apparatus 6 in the guide ring 15 can be rotated via an adjusting device, not shown in detail, for the diffuser 6, which typically has an adjustment mechanism and an adjustment drive.

[0017] Zwischen den Leitschaufelzapfen 13der Leitschaufeln 11und dem Leitring 15sind demnach Lagerstellen 16für die Leitschaufeln 11des verstellbaren Leitapparats 6ausgebildet. Between the guide vane pins 13 of the guide vanes 11 and the guide ring 15, bearing points 16 for the guide vanes 11 of the adjustable guide apparatus 6 are accordingly formed.

[0018] Zwischen dem Leitschaufeldrehteller 14der Leitschaufeln 11des Leitapparats 6und dem Leitring 15sind Trennfugen 17ausgebildet. Über diese Trennfugen 17kann nach dem Stand der Technik eine Abgasleckage strömen. Diese Abgasleckage kann bei bekannten Axialturbinen in den Bereich der Lagerstellen 16der Leitschaufeln 11, die zwischen dem Leitring 15und den Leitschaufelzapfen 13der Leitschaufeln 11ausgebildet sind, gelangen und so Ablagerungen im Bereich der Lagerstellen 16verursachen. Dies ist von Nachteil. Between the guide vane turntable 14 of the guide vanes 11 of the guide apparatus 6 and the guide ring 15, parting lines 17 are formed. According to the prior art, an exhaust gas leak can flow through these separating joints 17. In known axial turbines, this exhaust gas leakage can get into the area of the bearing points 16 of the guide vanes 11, which are formed between the guide ring 15 and the guide vane journals 13 of the guide vanes 11, and thus cause deposits in the area of the bearing points 16. This is a disadvantage.

[0019] Um derartige Ablagerungen im Bereich der Lagerstellen 16der Leitschaufeln 11zu vermeiden, ist in das Zuströmgehäuse 3mindestens eine Sperrluftbohrung 18eingebracht. Vorzugsweise sind über den Umfang mehrere derartige Sperrluftbohrungen 18in das Turbinenzuströmgehäuse 3eingebracht. In den Leitring 15ist eine umlaufende Sperrluftnut 19eingebracht. Die oder jede in das Zuströmgehäuse 3eingebrachte Sperrluftbohrung 18erstreckt sich durch das Zuströmgehäuse 3hindurch und mündet in die in den Leitring 15eingebrachte Sperrluftnut 19. Dabei kommuniziert die Sperrluftnut 19über Durchbrüche 21im Leitring 15mit der Trennfuge 17zwischen dem Leitring 15und dem Leitschaufeldrehteller 14der jeweiligen Leitschaufel 11, sodass über den in der Sperrluftnut 19herrschenden Sperrluftdruck die Trennfuge 17zwischen dem Leitschaufeldrehteller 14der jeweiligen Leitschaufel 11und dem Leitring 15mit Sperrluft beaufschlagt werden kann, wobei der Sperrluftdruck in der Sperrluftnut 19und im Bereich der jeweiligen Trennfuge 17größer ist als ein Abgasdruck im Bereich der Trennfugen 17. In order to avoid such deposits in the area of the bearing points 16 of the guide vanes 11, at least one sealing air bore 18 is made in the inflow housing 3. A plurality of such sealing air bores 18 are preferably made in the turbine inflow housing 3 over the circumference. A circumferential sealing air groove 19 is made in the guide ring 15. The or each sealing air bore 18 made in the inflow housing 3 extends through the inflow housing 3 and opens into the sealing air groove 19 made in the guide ring 15 The sealing air pressure prevailing in the sealing air groove 19, the parting line 17 between the guide vane turntable 14 of the respective guide vane 11 and the guide ring 15 can be acted upon with sealing air, the sealing air pressure in the sealing air groove 19 and in the area of the respective parting line 17 being greater than an exhaust gas pressure in the area of the parting lines 17.

[0020] Eine Abgasleckage, die nach dem Stand der Technik demnach über die Trennfugen 17zwischen den Leitschaufeldrehtellern 14der Leitschaufeln 11und dem Leitring 15strömen kann, wird durch Beaufschlagung der Trennfugen 17mit Sperrluft unterbunden. Demnach kann kein Abgas in den Bereich der Lagerstellen 16zwischen dem Leitring 15und den Leitschaufelzapfen 13der Leitschaufeln 11gelangen. An exhaust gas leakage, which according to the prior art can therefore flow through the parting lines 17 between the guide vane turntables 14 of the guide vanes 11 and the guide ring 15, is prevented by applying sealing air to the parting lines 17. Accordingly, no exhaust gas can get into the area of the bearing points 16 between the guide ring 15 and the guide vane journals 13 of the guide vanes 11.

[0021] Ausgehend von der Sperrluftnut 19können auch die Lagerstellen 16zwischen den Leitschaufelzapfen 13der Leitschaufeln 11und dem Leitring 15mit Sperrluft beaufschlagt werden, wodurch dieselben gekühlt werden können. Starting from the blocking air groove 19, the bearing points 16 between the guide vane pins 13 of the guide vanes 11 and the guide ring 15 can also be acted upon with sealing air, whereby the same can be cooled.

[0022] Es liegt demnach im Sinne der Erfindung, dass in das Turbinenzuströmgehäuse 3mindestens eine Sperrluftbohrung 18, vorzugsweise mehrere Sperrluftbohrungen 18, eingebracht sind. Die oder jede Sperrluftbohrung 18kommuniziert mit einer umlaufenden, in den Leitring 15eingebrachten Sperrluftnut 19, von der aus einerseits die Trennfugen 17zwischen den Leitschaufeldrehtellern 14der Leitschaufeln 11und dem Leitring 17sowie andererseits die Lagerstellen 16zwischen den Leitschaufelzapfen 13der Leitschaufeln 11und dem Leitring 15mit Sperrluft beaufschlagt werden können. It is therefore within the meaning of the invention that at least one sealing air bore 18, preferably a plurality of sealing air bores 18, are introduced into the turbine inflow housing 3. The or each sealing air bore 18 communicates with a circumferential sealing air groove 19 made in the guide ring 15, from which sealing air can be applied to the parting lines 17 between the guide vane turntables 14 of the guide vanes 11 and the guide ring 17 and, on the other hand, the bearing points 16 between the guide vane pins 13 of the guide vanes 11 and the guide ring 15.

[0023] Dies erfolgt über die Durchbrüche 21im Leitring 15, welche die Sperrluftnut 19druckseitig an die Trennfugen 17zwischen den Leitschaufeldrehtellern 14der Leitschaufeln 11und dem Leitring 15sowie an die Lagerstellen 16zwischen den Leitschaufelzapfen 13der Leitschaufeln 11und dem Leitring 15koppeln. Hierdurch kann einerseits verhindert werden, dass Abgasleckage in den Bereich der Lagerstellen 16gelangt, andererseits können die Lagerstellen 16gekühlt werden. Einem Versagen der Lagerung der verstellbaren Leitschaufeln 11im Leitring 15kann so entgegengewirkt werden. This takes place via the openings 21 in the guide ring 15, which couple the sealing air groove 19 on the pressure side to the parting lines 17 between the guide vane turntables 14 of the guide vanes 11 and the guide ring 15 and to the bearing points 16 between the guide vane pins 13 of the guide vanes 11 and the guide ring 15. In this way, on the one hand, it can be prevented that exhaust gas leakage reaches the area of the bearing points 16, and on the other hand, the bearing points 16 can be cooled. A failure of the mounting of the adjustable guide vanes 11 in the guide ring 15 can thus be counteracted.

[0024] Wie am besten Fig. 6entnommen werden kann, sind in den Leitring 15benachbart zur Sperrluftnut 19an eine dem Turbinenzuströmgehäuse 3zugewandten Seite Aufnahmenuten 20für nicht gezeigte Dichtungselemente eingebracht. Über diese Dichtungselemente, die in die Aufnahmenuten 20positioniert sind, kann die Sperrluftnut 19abgedichtet werden, um eine Sperrluftleckage über einen Trennfuge zwischen dem Zuströmgehäuse 3und dem Leitring 15zu unterbinden. As can best be seen from FIG. 6, receiving grooves 20 for sealing elements (not shown) are made in the guide ring 15 adjacent to the air barrier groove 19 on a side facing the turbine inflow housing 3. The sealing air groove 19 can be sealed by means of these sealing elements, which are positioned in the receiving grooves 20, in order to prevent sealing air leakage via a separating joint between the inflow housing 3 and the guide ring 15.

[0025] Die oder jede Sperrluftbohrung 18ist vorzugsweise sowohl gegenüber der Axialrichtung der Axialturbine 2als auch gegenüber der Radialrichtung der Axialturbine 2schräggestellt. Vorzugsweise schließt die jeweilige Sperrluftbohrung 18mit der Axialrichtung der Axialturbine 2einen Winkel zwischen 15° und 75°, bevorzugt einen Winkel zwischen 30° und 60° ein. Hiermit können die Sperrluftbohrungen 18besonders bevorzugt im Zuströmgehäuse 3bis in den Bereich der Sperrluftnut 19des Leitrings 15geführt werden. The or each sealing air bore 18 is preferably inclined both with respect to the axial direction of the axial turbine 2 and with respect to the radial direction of the axial turbine 2. The respective sealing air bore 18 preferably forms an angle between 15 ° and 75 °, preferably an angle between 30 ° and 60 °, with the axial direction of the axial turbine 2. In this way, the air barrier bores 18 can be guided particularly preferably in the inflow housing 3bis into the area of the air barrier groove 19 of the guide ring 15.

[0026] Bei der Sperrluft kann es sich um Ladeluft eines ohnehin vorhandenen Ladeluftsystems oder um Druckluft eines separaten Druckluftsystems handeln. The sealing air can be charge air of an already existing charge air system or compressed air from a separate compressed air system.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

[0027] 1 Turbolader 2 Axialturbine 3 Zuströmgehäuse 4 Abströmgehäuse 5 Turbinenrotor 6 Leitapparat 7 Laufschaufel 8 Welle 9 Deckring 10 Befestigungselement 11 Leitschaufel 12 Leitschaufelblatt 13 Leitschaufelzapfen 14 Leitschaufeldrehteller 15 Leitring 16 Lagerstelle 17 Trennfüge 18 Sperrluftbohrung 19 Sperrluftnut 20 Aufnahmenut 21 Durchbruch 22 Diffusor 1 turbocharger 2 axial turbine 3 inflow housing 4 outflow housing 5 turbine rotor 6 diffuser 7 rotor blade 8 shaft 9 cover ring 10 fastening element 11 guide vane 12 guide vane blade 13 guide vane pin 14 guide vane turntable 15 guide ring 16 bearing point 17 separation joint 18 sealing air bore 19 sealing air groove 20 diffuser 21 breakthrough

Claims (8)

1. Axialturbine (2) für einen Turbolader zur Entspannung eines Mediums, mit einem Laufschaufeln (7) aufweisenden Turbinenrotor (5); einem in Strömungsrichtung des zu entspannenden Mediums gesehen stromaufwärts der Laufschaufeln (7) positionierten, verstellbare Leitschaufeln (11) aufweisenden Leitapparat (6), wobei jede Leitschaufel (11) ein Leitschaufelblatt (12), einen Leitschaufeldrehteller (14) und einen in einem Leitring (15) gelagerten Leitschaufelzapfen (13) aufweist; einem in Strömungsrichtung des zu entspannenden Mediums gesehen stromaufwärts des Leitapparats (6) positionierten Zuströmgehäuse (3), über welches das zu entspannende Medium den Leitschaufeln (11) des Leitapparats (6) zuführbar ist; dadurch gekennzeichnet,dass in das Zuströmgehäuse (3) mindestens eine Sperrluftbohrung (18) eingebracht ist; in den Leitring (15) eine umlaufende Sperrluftnut (19) eingebracht ist; die oder jede in das Zuströmgehäuse (3) eingebrachte Sperrluftbohrung (18) sich durch das Zuströmgehäuse (3) hindurch erstreckt und in die in den Leitring (15) eingebrachte Sperrluftnut (19) mündet, wobei im Betrieb ein Sperrluftdruck im Bereich einer von der Sperrluftnut (19) aus mit Sperrluft beaufschlagbaren Trennfuge (17) zwischen dem Leitschaufeldrehteller (14) der jeweiligen Leitschaufel (11) und dem Leitring (15) größer als ein Abgasdruck im Bereich dieser Trennfuge (17) ist.1. Axial turbine (2) for a turbocharger to relax a medium, with a turbine rotor (5) having moving blades (7); a diffuser (6) having adjustable guide vanes (11) positioned upstream of the rotor blades (7) as seen in the flow direction of the medium to be expanded, each guide vane (11) having a guide vane blade (12), a guide vane turntable (14) and a guide vane (14) in a guide ring ( 15) has mounted guide vane journals (13); an inflow housing (3) positioned upstream of the diffuser (6), viewed in the direction of flow of the medium to be expanded, via which the medium to be decompressed can be fed to the guide vanes (11) of the diffuser (6); characterized in that at least one sealing air bore (18) is made in the inflow housing (3); a circumferential sealing air groove (19) is made in the guide ring (15); the or each sealing air bore (18) made in the inflow housing (3) extends through the inflow housing (3) and opens into the sealing air groove (19) made in the guide ring (15), with a sealing air pressure in the area of one of the sealing air groove during operation (19) from separating line (17) which can be acted upon by sealing air between the guide vane turntable (14) of the respective guide vane (11) and the guide ring (15) is greater than an exhaust gas pressure in the area of this parting line (17). 2. Axialturbine nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,dasszwischen dem Leitring (15) und dem Leitschaufelzapfen (13) der jeweiligen Leitschaufel (11) eine jeweilige Lagerstelle (16) ausgebildet ist, die von der Sperrluftnut (19) aus mit Sperrluft beaufschlagbar ist.2. Axial turbine according to claim 1, characterized in that between the guide ring (15) and the guide vane pin (13) of the respective guide vane (11) a respective bearing point (16) is formed, which can be acted upon with sealing air from the sealing air groove (19). 3. Axialturbine nach Anspruch 1oder 2,dadurch gekennzeichnet,dassdie Sperrluftnut(19) über Durchbrüche (21) im Leitring (15) mit der Trennfuge (17) und den Lagerstellen(16) kommuniziert und im Betriebe dieselben mit Sperrluft beaufschlagt.3. Axial turbine according to claim 1 or 2, characterized in that the sealing air groove (19) communicates with the parting line (17) and the bearing points (16) via openings (21) in the guide ring (15) and acts on the same with sealing air during operation. 4. Axialturbine nach einem der Ansprüche 1bis 3,dadurch gekennzeichnet,dasszwischen dem Leitring (15) und dem Zuströmgehäuse (3) Dichtungselemente zur Abdichtung der Sperrluftnut (19) angeordnet sind.4. Axial turbine according to one of claims 1 to 3, characterized in that sealing elements for sealing the air barrier groove (19) are arranged between the guide ring (15) and the inflow housing (3). 5. Axialturbine nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet,dassder Leitring (15) benachbart zur Sperrluftnut (19) Aufnahmenuten (20) für die Dichtungselemente aufweist.5. Axial turbine according to Claim 4, characterized in that the guide ring (15) has receiving grooves (20) for the sealing elements adjacent to the sealing air groove (19). 6. Axialturbine nach einem der Ansprüche 1bis 5,dadurch gekennzeichnet,dassdie oder jede Sperrluftbohrung (18) gegenüber der Axialrichtung der Axialturbine und gegenüber der Radialrichtung der Axialturbine schräggestellt ist.6. Axial turbine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the or each sealing air bore (18) is inclined relative to the axial direction of the axial turbine and relative to the radial direction of the axial turbine. 7. Axialturbine nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet,dassdie oder jede Sperrluftbohrung (18) mit der Axialrichtung der Axialturbine einen Winkel zwischen 15° und 75°, insbesondere zwischen 30° und 60°, einschließt.7. Axial turbine according to claim 6, characterized in that the or each sealing air bore (18) encloses an angle between 15 ° and 75 °, in particular between 30 ° and 60 °, with the axial direction of the axial turbine. 8. Turbolader (1), mit einer Axialturbine (2) zur Entspannung von Abgas und zur Gewinnung von Energie bei der Entspannung von Abgas, und mit einem Verdichter zur Verdichtung von Ladeluft unter Nutzung der in der Axialturbine (2) gewonnenen Energie,dadurch gekennzeichnet,dassdie Axialturbine (2) nach einem der Ansprüche 1bis 7ausgebildet ist.8. Turbocharger (1), with an axial turbine (2) for the expansion of exhaust gas and for generating energy during the expansion of exhaust gas, and with a compressor for compressing charge air using the energy obtained in the axial turbine (2), characterized that the axial turbine (2) is designed according to one of claims 1 to 7.
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Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60145423A (en) * 1984-01-10 1985-07-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Nozzle blade rotary device for turbine of exhaust turbine supercharger
DE4426522A1 (en) 1994-07-27 1996-02-01 Man B & W Diesel Ag Gas turbine flow machine
DE10013335A1 (en) * 2000-03-17 2001-09-20 Abb Turbo Systems Ag Baden Conducting apparatus is for position alteration of conducting blades in turbocharger exhaust gas turbine has blades arranged axially symmetrically to the turbine axis in an exhaust gas flow channel and can be pivoted by a pivot device
DE10016745B4 (en) 2000-04-04 2005-05-19 Man B & W Diesel Ag Axial flow machine with a nozzle comprising a number of adjustable guide vanes
EP1895106A1 (en) * 2006-08-28 2008-03-05 ABB Turbo Systems AG Sealing of variable guide vanes
EP2112332B1 (en) * 2008-04-23 2012-08-15 ABB Turbo Systems AG Supporting ring for a guide vane assembly with an air-sealed channel
CN107816440B (en) * 2012-08-30 2020-03-06 三菱重工发动机和增压器株式会社 Centrifugal compressor
JP3189239U (en) * 2013-12-19 2014-02-27 株式会社日立製作所 Turbo machine
KR20170058386A (en) * 2014-09-23 2017-05-26 보르그워너 인코퍼레이티드 Turbocharger with integrated actuator

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