CH717806B1

CH717806B1 - Turbine inflow housing for an axial turbine of a turbocharger.

Info

Publication number: CH717806B1
Application number: CH70265/21A
Authority: CH
Inventors: Stöhr Stefan; Schatzinger Andreas; Kalchschmid Markus
Original assignee: Man Energy Solutions Se
Priority date: 2017-08-04
Filing date: 2018-07-03
Publication date: 2022-04-14
Also published as: CH714062A2; CN109386312A; JP2019031972A; KR20190015107A; CH714062B1; DE102017117783A1

Abstract

Turbinenzuströmgehäuse (10) für eine Axialturbine eines Turboladers, mit einem strömungseintrittsseitigen Ende (11), an welchem eine äußere Wandung (13) des Turbinenzuströmgehäuses einen im Querschnitt kreisartigen Strömungskanal (15) definiert, mit einem strömungsaustrittsseitigen Ende (12), an welchem die äußere Wandung (13) des Turbinenzuströmgehäuses und eine innere Wandung (14) desselben einen im Querschnitt kreisringartigen Strömungskanal (16) definieren, und mit Rippen (17), über welche die äußere Wandung (13) des Turbinenzuströmgehäuses und die innere Wandung (14) desselben miteinander verbunden sind. Die Rippen weisen von einer Anströmseite (21) zu einer Abströmseite (20) strömungsführende Flächen (18, 19) auf. Ausgehend von der Anströmseite (21) divergieren diese strömungsführenden Flächen (18, 19) zunächst in Richtung auf Scheitelpunkte (25) der Rippenkontur. Ausgehend von den Scheitelpunkten (25) konvergieren die Strömungsführenden Flächen (18, 19) anschliessend in Richtung der Abströmseite (20). Das Verhältnis d/l zwischen dem Abstand d der strömungsführenden Flächen (18, 19) im Bereich der Scheitelpunkte (25) und dem Abstand I von Anströmseite (21) und Abströmseite (20) ist grösser als 0,4 und kleiner als 1,0.Turbine inflow housing (10) for an axial turbine of a turbocharger, with an end (11) on the flow inlet side, at which an outer wall (13) of the turbine inflow housing defines a flow channel (15) with a circular cross section, with an end (12) on the flow outlet side, at which the outer The wall (13) of the turbine inflow housing and an inner wall (14) of the same define a flow channel (16) with a circular ring-like cross section, and with ribs (17) via which the outer wall (13) of the turbine inflow housing and the inner wall (14) of the same are connected to one another are connected. The ribs have flow-guiding surfaces (18, 19) from an inflow side (21) to an outflow side (20). Starting from the inflow side (21), these flow-guiding surfaces (18, 19) initially diverge in the direction of the crests (25) of the rib contour. Starting from the apex (25), the flow-guiding surfaces (18, 19) then converge in the direction of the outflow side (20). The ratio d/l between the distance d between the flow-guiding surfaces (18, 19) in the area of the crests (25) and the distance I from the inflow side (21) and outflow side (20) is greater than 0.4 and less than 1.0 .

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Turbinenzuströmgehäuse für eine Axialturbine eines Turboladers. The invention relates to a turbine inflow housing for an axial turbine of a turbocharger.

[0002] Ein Turbolader verfügt über eine Turbine zur Entspannung eines ersten Mediums sowie über einen Verdichter zur Verdichtung eines zweiten Mediums. Die Turbine des Turboladers verfügt über ein Turbinengehäuse und einen Turbinenrotor. Der Verdichter des Turboladers verfügt über ein Verdichtergehäuse und einen Verdichterrotor. Der Turbinenrotor und der Verdichterrotor sind über eine Welle miteinander verbunden, die in einem Lagergehäuse des Turboladers drehbar gelagert ist. Das Lagergehäuse des Turboladers ist sowohl mit dem Turbinengehäuse als auch mit dem Verdichtergehäuse verbunden. Die Turbine eines Turboladers kann als Axialturbine oder auch als Radialturbine ausgeführt sein. Ebenso kann der Verdichter eines Turboladers als Axialverdichter oder als Radialverdichter ausgeführt sein. Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Turbinenzuströmgehäuse des Turbinengehäuses einer als Axialturbine ausgebildeten Turbine eines Turboladers. A turbocharger has a turbine for expanding a first medium and a compressor for compressing a second medium. The turbocharger turbine has a turbine housing and a turbine rotor. The turbocharger compressor has a compressor housing and a compressor rotor. The turbine rotor and the compressor rotor are connected to one another via a shaft that is rotatably mounted in a bearing housing of the turbocharger. The turbocharger bearing housing is connected to both the turbine housing and the compressor housing. The turbine of a turbocharger can be designed as an axial turbine or as a radial turbine. Likewise, the compressor of a turbocharger can be designed as an axial compressor or as a radial compressor. The present invention relates to a turbine inflow housing of the turbine housing of a turbocharger turbine designed as an axial turbine.

[0003] Aus der DE 20 2014 002 981 U1 ist der grundsätzliche Aufbau einer Axialturbine eines Turboladers bekannt. So zeigt dieser Stand der Technik ausschnittsweise den Turbinenrotor der Turbine zusammen mit dem Turbinenzuströmgehäuse des Turbinengehäuses. Dabei ist in der DE 20 2014 002 981 U1 das strömungsaustrittsseitige Ende des Turbinenzuströmgehäuses gezeigt, an welchem das Turbinenzuströmgehäuse, nämlich eine radial innere Wandung und eine radial äußere Wandung desselben, einen im Querschnitt kreisringartigen Strömungskanal definieren. Über diesen kreisringartigen Strömungskanal ist das zu entspannende Medium dem Turbinenrotor der Axialturbine zuführbar. The basic design of an axial turbine of a turbocharger is known from DE 20 2014 002 981 U1. Thus, this prior art shows a detail of the turbine rotor of the turbine together with the turbine inflow housing of the turbine housing. DE 20 2014 002 981 U1 shows the end of the turbine inflow housing on the flow outlet side, on which the turbine inflow housing, namely a radially inner wall and a radially outer wall thereof, define a flow channel with a circular ring-like cross section. The medium to be expanded can be fed to the turbine rotor of the axial turbine via this annular flow channel.

[0004] Nach der DE 20 2014 002 981 U1 ist zwischen dem Turbinenrotor und dem strömungsaustrittsseitigen Ende des Turbinenzuströmgehäuses ein Düsenring positioniert ist. Der Düsenring wird auch als Leitapparat oder Leitgitter bezeichnet. According to DE 20 2014 002 981 U1, a nozzle ring is positioned between the turbine rotor and the end of the turbine inflow housing on the flow outlet side. The nozzle ring is also referred to as a diffuser or guide vane.

[0005] Aus der Praxis ist es bekannt, dass die radial innere Wandung des Turbinenzuströmgehäuses und die radial äußere Wandung desselben über Rippen miteinander verbunden sind, die sich durch den kreisringartigen Strömungskanal am strömungsaustrittsseitigen Ende des Turbinenzuströmgehäuses erstrecken. Diese Rippen sind vom Medium, welches dem Turbinenrotor zuzuführen ist, umströmt. From practice it is known that the radially inner wall of the turbine inflow housing and the radially outer wall of the same are connected to one another via ribs which extend through the annular flow channel at the flow outlet end of the turbine inflow housing. The medium that is to be supplied to the turbine rotor flows around these ribs.

[0006] Aus der Praxis bekannte Turbinenzuströmgehäuse sind einer Rissbildung infolge von thermischen Zyklen ausgesetzt. Dadurch wird die Lebensdauer eines Turbinenzuströmgehäuses eingeschränkt. Zusätzlich zu der Rissbildung besteht bei aus der Praxis bekannten Turbinenzuströmgehäusen das Problem, dass sich ebenfalls infolge thermischer Zyklen eine Relativbewegung zwischen dem Turbinenzuströmgehäuse sowie einer an dem Turbinenzuströmgehäuse montierten Baugruppe, insbesondere dem Leitapparat bzw. Düsenring, ausbilden kann, wodurch dann im Betrieb sich eingestellte Spalte zwischen dem Turbinenzuströmgehäuse und dem Leitapparat verändern. Es besteht Bedarf an einem Turbinenzuströmgehäuse, welches infolge thermischer Zyklen einer geringeren Rissbildung ausgesetzt ist. Ferner besteht Bedarf daran, infolge thermischer Zyklen ausbildende Relativbewegungen zwischen Turbinenzuströmgehäuse und einer an dem Turbinenzuströmgehäuse montierten Baugruppe zu minimieren. Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Turbinenzuströmgehäuse zu schaffen. [0006] Turbine inflow casings known from practice are exposed to cracking as a result of thermal cycles. This limits the life of a turbine inflow housing. In addition to the formation of cracks, there is the problem with turbine inflow housings known from practice that a relative movement between the turbine inflow housing and an assembly mounted on the turbine inflow housing, in particular the diffuser or nozzle ring, can also form as a result of thermal cycles, which then causes gaps to form during operation between the turbine inflow housing and the diffuser. There is a need for a turbine inlet casing that is less subject to cracking due to thermal cycling. There is also a need to minimize relative movement between the turbine intake case and an assembly mounted on the turbine intake case due to thermal cycling. Proceeding from this, the object of the present invention is to create a novel turbine inflow housing.

[0007] Diese Aufgabe wird durch ein Turbinenzuströmgehäuse nach Anspruch 1 gelöst. Strömungsführende Flächen der Rippen, die sich zwischen einer Anströmseite und einer Abströmseite der jeweiligen Rippe und zwischen der äußeren Wandung und der inneren Wandung erstrecken, sind derart konturiert, dass dieselben zunächst ausgehend von der Anströmseite in Richtung auf Scheitelpunkte der Rip-penkontur divergieren und anschließend ausgehend von den Scheitelpunkten in Richtung auf die Abströmseite konvergieren, wobei ein Verhältnis d/l zwischen dem Abstand d der strömungsführenden Flächen im Bereich der Wendepunkte und dem Abstand I von Anströmseite und Abströmseite größer als 0,4 und kleiner als 1,0 ist. [0007] This object is achieved by a turbine inflow housing according to claim 1. Flow-guiding surfaces of the ribs, which extend between an upstream side and an downstream side of the respective rib and between the outer wall and the inner wall, are contoured in such a way that they first diverge from the upstream side in the direction of apexes of the rib contour and then diverge converge from the apexes towards the downstream side, with a ratio d/l between the distance d of the flow-guiding surfaces in the region of the turning points and the distance I from the upstream side and downstream side being greater than 0.4 and smaller than 1.0.

[0008] Die Gefahr einer Rissbildung am Turbinenzuströmgehäuse kann reduziert werden. Weiterhin wird die Gefahr einer Relativbewegung zwischen Turbinenzuströmgehäuse und einer an dem Turbinenzuströmgehäuse montierten Baugruppe minimiert. Das erfindungsgemäße Turbinenzuströmgehäuse kann einer Vielzahl von thermischen Lastwechselzyklen standhalten. The risk of crack formation on the turbine inflow housing can be reduced. Furthermore, the risk of relative movement between the turbine inflow housing and an assembly mounted on the turbine inflow housing is minimized. The turbine inflow housing according to the invention can withstand a large number of thermal load change cycles.

[0009] Vorzugsweise sind die Rippen im Querschnitt tropfenförmig konturiert. The ribs are preferably contoured in cross-section in the form of a drop.

[0010] Bevorzugt sind Anbindungsabschnitte der Rippen, mit welchen dieselben an der äußeren Wandung des Turbinenzuströmgehäuses angreifen, zumindest abschnittweise im Bereich des strömungseintrittsseitigen Flansches positioniert. Connection sections of the ribs, with which the same engage on the outer wall of the turbine inflow housing, are preferably positioned at least in sections in the region of the flange on the flow inlet side.

[0011] Weitere 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 Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Turbinenzuströmgehäuse einer Axialturbine eines Turboladers.[0011] Further preferred developments of the invention result 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 limited thereto. 1 shows an axial section through a turbine inflow housing according to the invention of an axial turbine of a turbocharger.

[0012] Fig. 1 zeigt ein Turbinenzuströmgehäuse 10 einer Axialturbine eines Turboladers. Ein solches Turbinenzuströmgehäuse 10 verfügt über ein strömungseintrittsseitiges Ende mit einem strömungseintrittsseitigen Flansch 11 sowie über ein strömungsaustrittsseitiges Ende mit einem strömungsaustrittsseitigen Flansch 12. 1 shows a turbine inflow housing 10 of an axial turbine of a turbocharger. Such a turbine inflow casing 10 has an end on the flow inlet side with a flange 11 on the flow inlet side and an end on the flow outlet side with a flange 12 on the flow outlet side.

[0013] Am strömungseintrittsseitigen Ende tritt ein Medium, welches im Bereich der Axialturbine zu entspannen ist, in das Turbinenzuströmgehäuse 10 ein. Am strömungsaustrittsseitigen Ende tritt dieses Medium aus dem Turbinenzuströmgehäuse 10 in Axialrichtung aus, um dann in Axialrichtung einem Turbinenrotor der Axialturbine zugeführt zu werden. Eine Austrittsrichtung des Mediums im Bereich des strömungsaustrittsseitigen Endes 12 verläuft demnach in Axialrichtung der Axialturbine. Daher wird der Schnitt der Fig. 1 durch das in Fig. 1 gezeigte Turbinenzuströmgehäuse 10 auch als Axialschnitt bezeichnet. At the flow inlet end, a medium that is to be expanded in the area of the axial turbine enters the turbine inflow housing 10 . At the flow outlet end, this medium emerges from the turbine inflow housing 10 in the axial direction in order to then be fed in the axial direction to a turbine rotor of the axial turbine. An outlet direction of the medium in the region of the end 12 on the flow outlet side accordingly runs in the axial direction of the axial turbine. Therefore, the section of FIG. 1 through the turbine inflow housing 10 shown in FIG. 1 is also referred to as an axial section.

[0014] Das Turbinenzuströmgehäuse 10 weist eine äußere Wandung 13 und eine innere Wandung 14 auf. Die äußere Wandung 13 definiert am strömungseintrittsseitigen Ende des Turbinenzuströmgehäuses 10 einen im Querschnitt kreisartigen Eintrittsströmungskanal 15 des Turbinenzuströmgehäuses 10. Am strömungsaustrittsseitigen Ende definiert die äußere Wandung 13 zusammen mit der inneren Wandung 14 einen im Querschnitt kreisringartigen Austrittsströmungskanal 16 des Turbinenzuströmgehäuses 10. The turbine inflow casing 10 has an outer wall 13 and an inner wall 14 . At the end of the turbine inflow housing 10 on the flow inlet side, the outer wall 13 defines an inlet flow duct 15 of the turbine inflow housing 10 that is circular in cross section. At the end on the flow outlet side, the outer wall 13 together with the inner wall 14 defines an outlet flow duct 16 of the turbine inflow housing 10 that is circular in cross section.

[0015] Im Bereich des strömungseintrittsseitigen Endes ist der im Querschnitt kreisrunde Strömungskanal 15 durch die äußere Wandung 13 und im Bereich des strömungsaustrittsseitigen Endes ist der kreisringartige Strömungskanal 16 durch die äußere Wandung 13 und die innere Wandung 14 definiert. Die innere Wandung 14 wird auch als Glocke bezeichnet. In the area of the end on the flow inlet side, the flow channel 15, which is circular in cross section, is defined by the outer wall 13 and in the area of the end on the flow outlet side, the annular flow channel 16 is defined by the outer wall 13 and the inner wall 14. The inner wall 14 is also referred to as a bell.

[0016] Zwischen der äußeren Wandung 13 und der inneren Wandung 14 erstrecken sich Rippen 15, wobei die innere Wandung 14 über die Rippen 17 an der äußeren Wandung 13 angebunden ist. Die Rippen 17 verlaufen dabei im Strömungskanal zwischen dem kreisringartigen, austrittsseitigen Strömungskanal 16 und dem kreisartigen, eintrittsseitigen Strömungskanal 15. Die Rippen 17 sind vom Medium, welches das Turbinenzuströmgehäuse 10 durchströmt, umströmt. Die von Medium umströmten Rippen 17 verfügen über eine Anströmseite 21, eine Abströmseite 20 sowie über sich zwischen der Abströmseite 20 und der Anströmseite 21 erstreckende, strömungsführende Flächen 18, 19. Ribs 15 extend between the outer wall 13 and the inner wall 14 , the inner wall 14 being connected to the outer wall 13 via the ribs 17 . The ribs 17 run in the flow channel between the annular, outlet-side flow channel 16 and the circular, inlet-side flow channel 15. The medium flowing through the turbine inflow housing 10 flows around the ribs 17. The ribs 17 around which the medium flows have an inflow side 21, an outflow side 20 and flow-guiding surfaces 18, 19 extending between the outflow side 20 and the inflow side 21.

[0017] Bevorzugt sind Anbindungsabschnitte 22 der Rippen 17, mit welchen die Rippen 17 an der äußeren Wandung 13 des Turbinenzuströmgehäuses 10 angreifen, im Bereich des strömungseintrittsseitigen Flansches 11 positioniert und erstrecken sich in den Bereich des strömungseintrittsseitigen Flansches 11 hinein. Damit ist der Anbindungsabschnitt 22 der Rippen an der äußeren Wandung 13 in den Bereich des strömungseintrittsseitigen Endes und damit des strömungseintrittsseitigen Flansches 11 des Turbinenzuströmgehäuses 10 verlagert. Connection sections 22 of the ribs 17, with which the ribs 17 engage the outer wall 13 of the turbine inflow housing 10, are preferably positioned in the area of the flange 11 on the flow inlet side and extend into the area of the flange 11 on the flow inlet side. The connection section 22 of the ribs on the outer wall 13 is thus shifted into the region of the end on the flow inlet side and thus of the flange 11 of the turbine inflow housing 10 on the flow inlet side.

[0018] Derjenige Anbindungsabschnitt 26 der Rippen 17, über welchen die Rippen 17 an der inneren Wandung 14 angreifen, ist näher beim strömungsaustrittsseitigen Ende des Turbinenzuströmgehäuses 10 positioniert als beim strömungseintrittsseitigen Ende des Turbinenzuströmgehäuses 10. That connection section 26 of the ribs 17, via which the ribs 17 act on the inner wall 14, is positioned closer to the flow outlet end of the turbine inflow housing 10 than to the flow inlet end of the turbine inflow housing 10.

[0019] Die Rippen 17 sind in dem Axialschnitt der Fig. 1 gesehen gegenüber einer Radialrichtung 23 axial geneigt, und zwar derart, dass eine Längsmittelachse 24 der jeweiligen Rippen 17 mit der Radialrichtung 23 einen Winkel α einschließt, der zwischen 45° und 85°, bevorzugt zwischen 60° und 80°, besonders bevorzugt zwischen 60° und 70° beträgt. Dadurch weisen die Rippen 17 in Radialrichtung gesehen eine relativ geringe Höhe und damit Radialerstreckung auf. The ribs 17 are inclined axially relative to a radial direction 23, as seen in the axial section of FIG. 1, in such a way that a longitudinal central axis 24 of the respective ribs 17 encloses an angle α with the radial direction 23 of between 45° and 85° , preferably between 60° and 80°, particularly preferably between 60° and 70°. As a result, the ribs 17 have a relatively small height, seen in the radial direction, and thus a relatively small extent.

[0020] Mit diesen Merkmalen kann die thermische Standfestigkeit und damit Lebensdauer des Turbinenzuströmgehäuses 10 erhöht werden. Die Gefahr einer Rissbildung im Bereich der Rippen 17 wird reduziert. Ferner wird das Rissfortschrittsverhalten minimiert. Die Gefahr einer Relativbewegung zwischen dem Turbinenzuströmgehäuse sowie einer an dem Turbinenzuströmgehäuse montierten Baugruppe wird ebenfalls reduziert. With these features, the thermal stability and thus the service life of the turbine inflow housing 10 can be increased. The risk of cracks forming in the area of the ribs 17 is reduced. Furthermore, the crack propagation behavior is minimized. The risk of relative movement between the turbine inflow housing and an assembly mounted on the turbine inflow housing is also reduced.

[0021] Bevorzugt sind die Rippen 17 im Querschnitt (siehe Detail II der Fig. 1, welches den Querschnitt II-II zeigt) tropfenförmig konturiert. Dabei sind die Rippen 17 vorzugsweise derart tropfenförmig konturiert, dass die strömungsführenden Flächen 18, 19 der Rippen 17 zunächst ausgehend von der Anströmseite 21 in Richtung auf Scheitelpunkte 25 der tropfenförmig konturierten Flächen 18, 19 divergieren und anschließend ausgehend von diesen Scheitelpunkten 25 in Richtung auf die Abströmseite 20 konvergieren, wobei der Abstand der Scheitelpunkte 25 von der Abströmseite 20 größer ist als von der Anströmseite 21. Die Scheitelpunkte 25 sind diejenigen Punkte der strömungsführenden Flächen 18, 19, in welchen der divergierende Verlauf derselben in den konvergierenden Verlauf derselben übergeht. Dadurch wird eine besonders vorteilhafte Strömungsführung im Bereich der Rippen 17 bereitgestellt, insbesondere wird die Strömung stromabwärts der Rippen 17 sanft zusammengeführt. Abschattungseffekte werden minimiert. The ribs 17 are preferably contoured in the form of drops in cross section (see detail II of FIG. 1, which shows the cross section II-II). The ribs 17 are preferably contoured in the shape of a drop in such a way that the flow-guiding surfaces 18, 19 of the ribs 17 initially diverge, starting from the inflow side 21 in the direction of the apexes 25 of the drop-shaped contoured surfaces 18, 19, and then starting from these apexes 25 in the direction of the Outflow side 20 converge, the distance of the vertices 25 from the outflow side 20 being greater than from the inflow side 21. The vertices 25 are those points of the flow-guiding surfaces 18, 19 in which the diverging course of the same merges into the converging course of the same. This provides a particularly advantageous flow guidance in the area of the ribs 17 , in particular the flow is gently combined downstream of the ribs 17 . Shadowing effects are minimized.

[0022] Ein Verhältnis d/l zwischen dem Abstand der strömungsführenden Flächen 18, 19 im Bereich der Scheitelpunkte 25 und dem Abstand I von Anströmseite 21 und Abströmseite 20 ist größer als 0,4 und kleiner als 1,0 ist, bevorzugt größer als 0,5 und kleiner als 0,9 ist, besonders bevorzugt größer als 0,6 und kleiner als 0,8 ist. A ratio d/l between the distance between the flow-guiding surfaces 18, 19 in the region of the apexes 25 and the distance I from the inflow side 21 and outflow side 20 is greater than 0.4 and less than 1.0, preferably greater than 0 .5 and less than 0.9, particularly preferably greater than 0.6 and less than 0.8.

[0023] Dann, wenn die Rippen 17 durch ein derartiges Verhältnis d/l gekennzeichnet sind, verfügen dieselben über eine starke Aufdickung, wodurch die thermische Standfestigkeit und damit Lebensdauer des Turbinenzuströmgehäuses 10 erhöht werden. Die Gefahr einer Rissbildung im Bereich der Rippen 17 wird reduziert. Ferner wird das Rissfortschrittsverhalten minimiert. Die Gefahr einer Relativbewegung zwischen dem Turbinenzuströmgehäuse sowie einer an dem Turbinenzuströmgehäuse montierten Baugruppe wird ebenfalls reduziert. If the ribs 17 are characterized by such a ratio d/l, they have a strong thickening, whereby the thermal stability and thus the service life of the turbine inflow casing 10 are increased. The risk of cracks forming in the area of the ribs 17 is reduced. Furthermore, the crack propagation behavior is minimized. The risk of relative movement between the turbine inflow housing and an assembly mounted on the turbine inflow housing is also reduced.

[0024] Mit der hier vorliegenden Erfindung wird demnach ein neuartiges Turbinenzuströmgehäuse 10 für eine Axialturbine eines Turboladers vorgeschlagen. Die Rissbildungsgefahr infolge thermischer Lastwechselzyklen wird reduziert. Ferner kann ein minimiertes Rissfortschrittsverhalten bereitgestellt werden. Das Turbinenzuströmgehäuse 10 kann einer Vielzahl thermischer Lastwechselzyklen standhalten. Es besteht keine Gefahr einer Relativbewegung zwischen dem Turbinenzuströmgehäuse sowie einer an dem Turbinenzuströmgehäuse montierten Baugruppe. Ferner kann eine homogene Strömungsführung ohne die Gefahr einer Schwingungsanregung für ein nachfolgendes Leitgitter bereitgestellt werden. With the present invention, a new type of turbine inflow housing 10 for an axial turbine of a turbocharger is therefore proposed. The risk of cracking as a result of thermal load change cycles is reduced. Furthermore, a minimized crack propagation behavior can be provided. The turbine inlet casing 10 can withstand a variety of thermal load cycles. There is no risk of relative movement between the turbine inflow housing and an assembly mounted on the turbine inflow housing. Furthermore, a homogeneous flow guidance can be provided without the risk of vibrational excitation for a subsequent guide vane.

Bezugszeichenlistereference list

[0025] 10 Turbinenzuströmgehäuse 11 strömungseintrittsseitiger Flansch 12 strömungsaustrittsseitiger Flansch 13 äußere Wandung 14 innere Wandung 15 kreisartigen Eintrittsströmungskanal 16 kreisringartigen Austrittsströmungskanal 17 Rippe 18 strömungsführende Fläche 19 strömungsführende Fläche 20 Abströmseite 21 Anströmseite 22 Anbindungsabschnitt 23 Radialrichtung 24 Längsmittelachse 25 Wendepunkt 26 Anbindungsabschnitt 10 turbine inflow casing 11 flange on the flow inlet side 12 flange on the flow outlet side 13 outer wall 14 inner wall 15 circular inlet flow channel 16 circular ring-like outlet flow channel 17 rib 18 flow-guiding surface 19 flow-guiding surface 20 outflow side 21 inflow side 22 connection section 23 radial direction 24 longitudinal center axis 25 connection section

Claims

1. Turbinenzuströmgehäuse (10) für eine Axialturbine eines Turboladers, mit einem strömungseintrittsseitigen Flansch (11) an einem strömungseintrittsseitigen Ende (11), an welchem eine äußere Wandung (13) des Turbinenzuströmgehäuses einen im Querschnitt kreisartigen Eintrittsströmungskanal (15) definiert, mit einem strömungsaustrittsseitigen Flansch (11) an einem strömungsaustrittsseitigen Ende (12), an welchem die äußere Wandung (13) des Turbinenzuströmgehäuses und eine innere Wandung (14) desselben einen im Querschnitt kreisringartigen Austrittsströmungskanal (16) definieren, mit Rippen (17), über welche die äußere Wandung (13) des Turbinenzuströmgehäuses und die innere Wandung (14) desselben miteinander verbunden sind,dadurch gekennzeichnet,dass strömungsführende Flächen (18, 19) der Rippen (17), die sich zwischen einer Anströmseite (21) und einer Abströmseite (20) der jeweiligen Rippe (17) und zwischen der äußeren Wandung (13) und der inneren Wandung (14) erstrecken, sich zunächst ausgehend von der Anströmseite (21) in Richtung auf Scheitelpunkte (25) der Rippenkontur divergieren und anschließend ausgehend von den Scheitelpunkten (25) in Richtung auf die Abströmseite konvergieren, wobei ein Verhältnis d/l zwischen dem Abstand d der strömungsführenden Flächen (18, 19) im Bereich der Scheitelpunkte (25) und dem Abstand I von Anströmseite (21) und Abströmseite (20) größer als 0,4 und kleiner als 1,0 ist.1. Turbine inflow housing (10) for an axial turbine of a turbocharger, with a flange (11) on the flow inlet side at an end (11) on the flow inlet side, on which an outer wall (13) of the turbine inflow housing defines an inlet flow channel (15) with a circular cross section, with a flow outlet-side flange (11) at a flow outlet-side end (12), on which the outer wall (13) of the turbine inflow housing and an inner wall (14) of the same define an outlet flow channel (16) with a circular ring-like cross-section, with ribs (17) via which the outer wall (13) of the turbine inflow housing and the inner wall (14) of the same are connected to one another, characterized in that flow-guiding surfaces (18, 19) of the ribs (17), which extend between an inflow side (21) and an outflow side (20) of the respective rib (17) and between the outer wall (13) and the inner wall (14), first diverge from the inflow side (21) in the direction of the crests (25) of the rib contour and then, starting from the crests (25), converge in the direction of the outflow side, with a ratio d/l between the distance d of the flow-guiding surfaces (18 , 19) in the region of the vertices (25) and the distance I from the inflow side (21) and outflow side (20) is greater than 0.4 and less than 1.0.

2. Turbinenzuströmgehäuse (10) nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,dassAnbindungsabschnitte (22) der Rippen (17), mit welchen dieselben an der äußeren Wandung (13) des Turbinenzuströmgehäuses angreifen, zumindest abschnittsweise im Bereich des strömungseintrittsseitigen Flansches (11) positioniert sind.2. Turbine inflow housing (10) according to claim 1, characterized in that connection sections (22) of the ribs (17), with which the same engage on the outer wall (13) of the turbine inflow housing, are positioned at least in sections in the area of the flow inlet-side flange (11).

3. Turbinenzuströmgehäuse nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet,dassdie Anbindungsabschnitte (22) der Rippen (17), mit welchen dieselben an der äußeren Wandung (13) des Turbinenzuströmgehäuses angreifen, sich bis zum strömungseintrittsseitigen Flansch (11) erstrecken.3. Turbine inflow housing according to claim 2, characterized in that the connection sections (22) of the ribs (17) with which the same engage on the outer wall (13) of the turbine inflow housing extend up to the flow inlet side flange (11).

4. Turbinenzuströmgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,dassdie Rippen (17) in einem Axialschnitt gesehen gegenüber einer Radialrichtung (23) axial geneigt sind.Turbine inflow casing according to any one of the preceding claims, characterized in that the ribs (17) are axially inclined with respect to a radial direction (23) as seen in an axial section.

5. Turbinenzuströmgehäuse nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet,dassin dem Axialschnitt gesehen eine Längsmittelachse (24) der jeweiligen Rippe (17) mit der Radialrichtung (23) einen Winkel (α) zwischen 45° und 85°, bevorzugt zwischen 60° und 80°, besonders bevorzugt zwischen 60° und 70°, einschließt.5. Turbine inflow casing according to claim 4, characterized in that seen in the axial section a longitudinal central axis (24) of the respective rib (17) with the radial direction (23) has an angle (α) between 45° and 85°, preferably between 60° and 80° , more preferably between 60° and 70°.

6. Turbinenzuströmgehäuse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,dassdie Rippen (17) im Querschnitt tropfenförmig konturiert sind.A turbine inflow housing (10) according to any one of the preceding claims characterized in that the ribs (17) are contoured in a teardrop shape in cross-section.

7. Turbinenzuströmgehäuse nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet,dassströmungsführende Flächen (18, 19) der Rippen (17), die sich zwischen einer Anströmseite (21) und einer Abströmseite (20) der jeweiligen Rippe (17) und zwischen der äußeren Wandung (13) und der inneren Wandung (14) erstrecken, die Tropfenkontur der Rippen (17) definieren.7. Turbine inflow housing according to claim 6, characterized in that flow-guiding surfaces (18, 19) of the ribs (17), which are located between an inflow side (21) and an outflow side (20) of the respective rib (17) and between the outer wall (13 ) and the inner wall (14) that define the teardrop contour of the ribs (17).

8. Turbinenzuströmgehäuse nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet,dassdie strömungsführenden Flächen (18, 19) der Rippen (17) zunächst ausgehend von der Anströmseite (21) in Richtung auf Scheitelpunkte (25) der Tropfenkontur divergieren und anschließend ausgehend von den Scheitelpunkten (25) in Richtung auf die Abströmseite (20) konvergieren, wobei der Abstand der Scheitelpunkte (25) von der Abströmseite (20) größer ist als von der Anströmseite (21).8. Turbine inflow casing according to Claim 7, characterized in that the flow-guiding surfaces (18, 19) of the ribs (17) diverge initially starting from the inflow side (21) in the direction of crests (25) of the droplet contour and then starting from the crests (25) converge towards the downstream side (20), the spacing of the crests (25) from the downstream side (20) being greater than from the upstream side (21).

9. Turbinenzuströmgehäuse nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,dassdas Verhältnis d/l größer als 0,5 und kleiner als 0,9 ist.9. Turbine inflow housing according to claim 1, characterized in that the ratio d/l is greater than 0.5 and less than 0.9.

10. Turbinenzuströmgehäuse nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,dassdas Verhältnis d/l größer als 0,6 und kleiner als 0,8 ist.10. Turbine inflow housing according to claim 1, characterized in that the ratio d/l is greater than 0.6 and less than 0.8.