CN114402120A - 将废气门质量流同心导入流动优化的轴流式扩散器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种排气涡轮机，包括：具有多个转子叶片(8)的涡轮机叶轮(7)；排气出口通道(12)，排气出口通道被布置在涡轮机叶轮的转子叶片的下游，其中排气出口通道在径向外侧通过轴流式涡轮机扩散器(1)限界，通过排气出口通道能够沿轴向的流动方向(5)输出排气质量流，并且轴流式涡轮机扩散器(1)在下游径向向外以非恒定的扩散器开度角敞开，使得第一扩散器开度角与第二扩散器开度角偏差至少1°；废气门通道，废气门通道的输出区域(13a)通入扩散器中或者直接在扩散器的下游通入排气出口通道中，并且通过所述废气门通道能够将废气门质量流吹入排气质量流中，其中废气门通道被构造用于在废气门通道的输出区域处产生基本上轴向的废气门质量流流动方向；其中涡轮机扩散器(1)具有第一扩散器部段和第二扩散器部段，第一扩散器部段具有递增的扩散器开度角，第二扩散器部段位于第一扩散器部段的下游并且具有递减的扩散器开度角，并且位于涡轮机扩散器和废气门通道的径向内壁之间的过渡区域中的过渡角(14)小于5°。

Description

将废气门质量流同心导入流动优化的轴流式扩散器

技术领域

本发明涉及用于增压内燃机的排气涡轮增压器领域。特别地，本发明涉及一种具有流动优化的轴流式扩散器的排气涡轮机，其可以在排气涡轮增压器中以及在燃气涡轮机和动力涡轮机中使用。

背景技术

为了提高内燃机的功率，目前通常使用排气涡轮增压器，其具有在内燃机的排气道中的涡轮机和内燃机上游的压缩机。在此，内燃机的排气在涡轮机中膨胀。在此获得的功借助于轴传递到压缩机上，压缩机压缩输送给内燃机的空气。通过使用排气能量来压缩输送给内燃机中的燃烧过程的空气，可以优化内燃机的燃烧过程和效率。

在现有技术已知的排气涡轮增压器的排气涡轮机中，在排气涡轮机出口处的压力复得典型地借助于扩散器来实现，扩散器例如可以环形地且直锥形地构成。此外，为了改进压力复得，典型地将非转动的、锥状的器件通常附接在涡轮机叶轮的毂处。

已经发现，在现有技术已知的排气涡轮机的这种类型的扩散器中，仍值得改进压力复得。此外，已经发现传统的扩散器在复杂性、结构空间大小和成本方面具有一定缺点。

从DE 10 2017 121 337A1中已知一种排气涡轮机，该排气涡轮机具有带有多个转子叶片的涡轮机叶轮、排气出口通道，排气出口通道设置在涡轮机叶轮的转子叶片的下游，其中排气出口通道在径向外侧通过轴向涡轮机扩散器限界并且在径向内侧至少部分地通过桨毂罩限界。在此，轴流式涡轮机扩散器和桨毂罩分别由多个连续的锥形的扩散器区段构成。

从EP 3 358 148A2中已知一种排气涡轮机，该排气涡轮机具有涡轮机叶轮、排气出口通道、设置在涡轮机叶轮下游的、对排气出口通道径向外部限界的且径向向外敞开的扩散器、和废气门通道，废气门通道的输出区域通入排气输出通道中。

从US 9,739,166 B1中已知一种排气涡轮机，其中废气门质量流以小角度直接喷入到涡轮机的排气输出通道中。

从JP S55 35383U中已知一种排气涡轮机，其中废气门质量流以小角度或平行地直接喷入到涡轮机的排气输出通道中。

从DE 31 01 131A1中已知一种排气涡轮机，其中废气门质量流以小于10°的角度喷入到涡轮机的排气输出通道中。

目前，内燃机、尤其是大型发动机越来越多地配备有类似于准等压的单管实施方案的排气收集器。排气收集器与排气涡轮增压器结合决定使用尽可能小的涡轮增压器涡轮机，以确保在部分负载的情况下和在负载接入或加速时的可热控运行。但是，小型涡轮增压器涡轮机在高负载运行时和在满负荷时会导致不允许高的增压压力，增压压力会导致涡轮增压器和基本发动机的永久性损坏。为了防止该过高的增压压力，在空气侧和在排气侧上都使用***阀、即所谓的废气门。通过这种废气门引导的废气门质量流，通常除了在呈预混实施方案的燃气发动机中之外，直接在涡轮增压器-涡轮机出口之后再次引导回到排气***中。由于废气门质量流不被用于对发动机增压，造成发动机的燃料消耗恶化。

由于废气门质量流返回排气***中的结构构成，无论通过接口本身的实施方案或者通过突然地扩宽出口通道，即使在具有排气质量流的受引导的设流动的实施方案中，都造成从涡轮增压器涡轮机中流出的干扰。该干扰损害涡轮机的运行行为。损害可以是以呈涡轮叶片振动激发形式的机械性质存在，还有以效率损失的形式存在。尤其在具有构成为扩散器的气体出口壳体的应用中，该影响尤其是负面的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有扩散器的排气涡轮机，该排气涡轮机相对于现有技术已知的排气涡轮机进行了改进。

为了实现上述目的，提供一种根据独立权利要求1的排气涡轮机。本发明的其他方面、优点和特征可以从从属权利要求、说明书和附图中得出。

根据本发明的一个方面，提供一种排气涡轮机，包括：具有多个转子叶片的涡轮机叶轮；和排气出口通道。排气出口通道被布置在涡轮机叶轮的转子叶片的下游。排气出口通道在径向外侧通过轴流式涡轮机扩散器限界。通过排气出口通道可以沿轴向的流动方向输出排气质量流。轴流式涡轮机扩散器在下游径向向外以非恒定的扩散器开度角敞开，使得第一扩散器开度角与第二扩散器开度角偏差至少1°。排气涡轮机还包括废气门通道，通过废气门通道可以将废气门质量流吹入排气质量流中。废气门通道被构造用于在废气门通道的输出区域处产生基本上轴向的废气门质量流流动方向。废气门通道的输出区域通入扩散器中或者直接在扩散器下游通入排气出口通道中。涡轮机扩散器具有第一扩散器部段和第二扩散器部段，第一扩散器部段具有递增的扩散器开度角，第二扩散器部段位于第一扩散器部段的下游并且具有递减的扩散器开度角。在涡轮机扩散器和废气门通道的径向内壁之间的过渡区域中存在过渡角，该过渡角小于5°。基本上轴向的废气门质量流流动方向应理解为与轴向的流动方向的偏差小于5°。

根据本发明的一个方面，将废气门质量流吹入到排气质量流中沿着废气门通道的环周与涡轮机叶轮的旋转轴线同心地进行，或者逐区段地与涡轮机叶轮的旋转轴线同心地进行，或者通过涡轮机扩散器的多个钻孔进行，这些钻孔彼此间隔开地沿着废气门通道的环周设置

根据本发明的一个方面，涡轮机扩散器的下游的径向外置的端部区域同心于涡轮机叶轮的旋转轴线延伸。

根据本发明的一个方面，涡轮机扩散器的下游的径向外置的端部区域形成废气门通道的径向内置的端部区域。

根据本发明的一个方面，废气门通道的径向外置的端部区域朝下游方向突出于废气门通道的径向内置的端部区域。

根据本发明的一个方面，轴流式涡轮机扩散器具有数目N＞1的连续的锥形的扩散器区段。

根据本发明的一个方面，排气出口通道在径向内侧部分地通过桨毂罩限界。

根据本发明的一个方面，桨毂罩被实施为涡轮机叶轮的整体构件。

根据本发明的一个方面，桨毂罩作为单独构件收缩到或旋紧到或压紧或咬合到涡轮机叶轮毂上。

根据本发明的一个方面，桨毂罩具有数目P≥1的连续的锥形的桨毂罩区段。

根据本发明的一个方面，涡轮机扩散器和废气门通道的径向内壁之间的过渡区域被倒圆地构造。

根据本发明的一个方面，轴流式涡轮机扩散器在下游径向向外以非恒定的扩散器开度角敞开，使得涡轮机扩散器的外套在轴向方向上具有S形的延伸或由区段形成的S形的延伸。因此，涡轮机扩散器具有第一扩散器部段和第二扩散器部段，第一扩散器部段具有递增的扩散器开度角，第二扩散器部段位于第一扩散器部段的下游并且具有递减的扩散器开度角。由此使得通过扩散器的气体在短距离上膨胀，进而在短的结构长度中实现高膨胀。同时，实现层流的进而低阻碍的流出。根据本发明的一个方面，废气门通道可以或不可以被穿流。

根据本发明的一个方面，排气涡轮增压器具有配备有根据本发明的特征的排气涡轮机。

通过废气门通道的出口区域通入第二扩散器部段中或通入第二扩散器部段的下游，废气门通道的出口区域被布置在扩散器的区域中或直接在下游与扩散器相邻地布置。因此，排气从废气门通道进入在如下部位处进行，在该部位处气体流至少部分地膨胀并且同时仍然基本上是层流的。同时，可以实现紧凑的布置。

通过在涡轮机扩散器和废气门通道的径向内壁之间的过渡区域中存在小于5°的过渡角，使得即使在排气从废气门通道进入时仍可以大范围维持基本上层流的进而低阻碍的流出。

因此有利地提供了一种排气涡轮机，其中通过在涡轮机下游输送废气门质量流的具体的设计方案确保排气质量流可以不受阻碍地通过涡轮机流出。通过不造成流出的阻碍，排除了以涡轮机叶片振动形式的负面反作用。通过要求保护的具体的设计方案，正面地影响扩散器的作用。本发明的其他优点在于：配备有根据本发明的特征的排气涡轮机可以在结构上以简单且成本有效的方式构成。在需要时，借助仅少量的额外耗费就可以修改现有部件。为了实现本发明只需要少量新元件。

附图说明

下面应根据附图中所示的实施例来解释本发明，从中得出其他的优点和变型。

图1示出排气涡轮机的部分区域的示意纵向剖视图以说明本发明的第一实施例。

图2示出排气涡轮机的排气出口通道的示意剖视图以说明本发明的第二实施例。

图3示出排气涡轮机的排气出口通道的示意剖视图以说明本发明的第三实施例。

具体实施方式

图1示出排气涡轮机的部分区域的示意纵向剖视图以说明本发明的第一实施例。

特别地，图1示出具有轴向旋转轴线6的涡轮机叶轮7，涡轮机叶轮7围绕该旋转轴线可转动地支承。涡轮机叶轮7典型地具有多个转子叶片8，其中在图1中示出的部分中示例性地仅示出一个转子叶片8。本文描述的扩散器方案可以应用于混流式涡轮机、径流式涡轮机和轴流式涡轮机，但不限于混流式涡轮机、径流式涡轮机和轴流式涡轮机。

涡轮机叶轮7的转子叶片8典型地包括前缘9和后缘10。转子叶片8的前缘9是在排气涡轮机运行时排气流入到其上的边缘。转子叶片8的后缘10是转子叶片的在排气涡轮机运行时排气从其流出的边缘。排气的流动方向5在图1中用箭头绘出。

如示例性地在图1中示出，根据本发明的排气涡轮机包括排气出口通道12，排气出口通道被布置在涡轮机叶轮7的转子叶片8的下游。排气出口通道12在径向外侧通过轴流式涡轮机扩散器1限界。此外，排气出口通道12在径向内侧部分地通过桨毂罩2限界。根据可以与本文描述的其他实施方式组合的实施方式，轴流式涡轮机扩散器1静止地、即非转动地构成。此外，桨毂罩2可以可旋转地构成。也可以省去桨毂罩。

如示例性地在图1中示出，涡轮机扩散器1径向向外以非恒定的扩散器开度角敞开。在此，扩散器开度角可以理解为扩散器壁相对于旋转轴线6的局部角度。对排气出口通道12限界的扩散器轮廓3、3a被S形地构造。这允许由排气涡轮机输出的排气质量流与废气门质量流基本平行地合流，优选以小于5°的角度合流。这实现了废气门质量流可以流入使得抵消排气质量流的分离的前提。

从图1得出扩散器轮廓3是排气出口通道12的径向外部的限界部。桨毂罩2包括桨毂罩轮廓4。从图1中还可以得出桨毂罩轮廓4是排气出口通道12的径向内部的限界部。在图1至图3中，以附图标记15表示径向方向。“径向向内定向”表示：朝排气出口通道的旋转轴线6或对称轴线定向。“径向向外定向”表示：远离排气出口通道的旋转轴线6或对称轴线定向。

根据可以与本文描述的其他实施方式组合的一个实施方式，桨毂罩2可以被实施为涡轮机叶轮7的整体构件，如示例性地在图1中示出。替选地，桨毂罩2例如可以被实施为单独的构件(未明确示出)，该单独构件可以与涡轮机叶轮连接。因此，在排气涡轮机运行时，桨毂罩2可以与涡轮机叶轮7一起转动。因此，桨毂罩以与涡轮机叶轮相同的旋转速度转动。在轴向方向上，桨毂罩2可以达到废气门通道13的出口区域13a的高度或者甚至超过该高度。

此外，图1中所示的排气涡轮机具有废气门通道13，废气门质量流可以通过废气门通道吹入排气质量流中。废气门通道13的出口区域13a被布置在涡轮机扩散器1的下游。废气门质量流到废气门质量流中的吹入在轴向流动方向11上进行，该轴向流动方向与排气质量流的轴向流动方向5一致。此外，废气门质量流的吹入与涡轮机叶轮7的旋转轴线6同心地进行。

从图1还可以看出，涡轮机扩散器1的下游的径向外置的端部区域1与涡轮机叶轮7的旋转轴线6同心地延伸。在这样同心吹入的情况下，以点绘制的扩散器轮廓3a是虚构的扩散器轮廓线，废气门质量流沿着该扩散器轮廓线吹入排气质量流中。

此外，涡轮机扩散器1的下游的径向外置的端部区域1a形成废气门通道13的径向内置的端部区域13b。废气门通道13的径向内置的端部区域13b可以平行于旋转轴线6延伸。端部区域的延伸也可以从所提出的平行延伸偏离例如1°的小角度。

此外，图1中示出废气门通道13的径向外置的端部区域13c在朝下游方向上突出于废气门通道13的径向内置的端部区域13b。

此外，从图1得出涡轮机扩散器1的下游的径向外置的端部区域1a(进而还有废气门通道13的径向内置的端部区域13b)与涡轮机扩散器1的下游的径向内置的端部区域1b围成小于5°的过渡角14。结合所描述的扩散器轮廓，过渡角14的选择实现了废气门质量流无涡流地吹入排气质量流中，进而使排气质量流不受阻碍地通过排气出口通道12流出。

过渡角可以通过涡轮机扩散器1的端部区域(孔口区域)1a中的以及在涡轮机扩散器1的端部区域(孔口区域)1b中的侧壁之间的角度来限定，如图1所示。

以下关系适用于扩散器总长度Z与涡轮机转子出口处的外半径Q的比值：

Z/Q<4。

此外，对于扩散器的外径D与扩散器出口处的废气门开口Y的比值，以下关系是有利的：

0<Y/(D/2)<0.15。

上面描述了如下实施例，其中将废气门质量流吹入到排气质量流中沿着整个环周与涡轮机叶轮的旋转轴线同心地进行。替代地，废气门质量流吹入排气质量流中也可以逐区段地与涡轮机叶轮的旋转轴线同心地进行。另一替选方案在于通过涡轮机扩散器中的钻孔将废气门质量流吹入到排气质量流中，这些钻孔沿废气门通道的环周彼此间隔开地设置。废气门通道13的输出区域13a可以具有沿圆周规则或不规则分布的一系列孔或切口，或者是无中断的环形通道。

通过将废气门质量流在涡轮增压器涡轮机下游输送到排气质量流中的上述设计方案确保质量流可以不受阻碍地通过涡轮机流出。通常不造成流出的阻碍，排除了以涡轮机叶片振动形式的负面反作用。扩散器的作用和桨毂罩的作用通过所描述的结构设计方案被正面影响。

如上所述，废气门质量流到排气质量流中的输送与涡轮机叶轮的旋转轴线同心地进行。

根据本发明的一个实施方式，废气门通道可以或不可以被穿流。在废气门通道未被穿流的情况下，所描述的同心输送起如同连接在下游的阶梯扩散器的作用，这引起涡轮机效率的提高。

将废气门质量流输送至排气质量流的上述设计方案可以结构上简单且成本适宜地构成。借助少量额外耗费即可修改已经存在的部件。为了实现本发明仅需要少量新元件。

在根据图1解释的实施例中，扩散器轮廓3和整流器轮廓4在所示的剖视图中分别平滑地构成。在下面根据图2和图3解释的实施例中，轮廓分别具有多个连续的锥形区段。

图2示出排气出口通道12的示意剖视图，以说明本发明的第二实施例，其中在视图中仅示出扩散器的设计方案。

特别地，图2示出了被布置在涡轮机叶轮的转子叶片下游的排气出口通道12。排气出口通道12在径向外侧通过轴流式涡轮机扩散器1限界。此外，排气出口通道12在径向内侧通过桨毂罩2限界。

如示例性地在图2中示出，轴流式涡轮机扩散器1具有数量N＞1的连续的的锥形的扩散器区段。在图2中示例性地示出三个扩散器区段。在本文中需要指出，图2中所示的具有三个扩散器区段的实施方式不应被理解为是限制性的，而是原则上可以选择大于或等于值2的任何数量的扩散器区段N。

图2中还示出在连续的桨毂罩区段之间的轴向的扩散器开度角A。从图2中得出，可以将连续的桨毂罩区段之间的轴向的扩散器开度角A理解为如下角，该角在相邻的扩散器区段之间的过渡部处得到。典型地，连续的扩散器区段之间的轴向的扩散器开度角A具有A≥1.0°的值，特别是A≥2.5°的值。在连续的扩散器区段之间的轴向的扩散器开度角A的值可以是恒定的或具有不同的值。例如，在流动方向5上在连续的扩散器区段之间的扩散器开度角A的值可以增加或者减小。

如示例性地在图2中示出，桨毂罩2具有数量P≥1的连续的锥形的桨毂罩区段。在图2中示例性地示出三个桨毂罩区段。在此要指出，图2中所示的具有三个桨毂罩区段的实施方式不应被理解为是限制性的，而是原则上可以选择大于或等于值1的任何数量P的桨毂罩区段。

图2中还示出连续的桨毂罩区段之间的轴向桨毂罩打开度角B。如从图2中得出，将连续的桨毂罩区段之间的轴向的桨毂罩开度角B应理解为如下角，该角在相邻的桨毂罩区段之间的过渡部处得到。

典型地，连续的桨毂罩区段之间的轴向的桨毂罩开度角B具有B≥1.0°的值，特别是B≥2.5°的值。相邻的桨毂罩区段之间的轴向的桨毂罩开度角B的值可以是恒定的或具有不同的值。例如，在流动方向5上在连续的桨毂罩区段之间的桨毂罩开度角B的值可以增加或者减小。

此外，轴向的扩散器区段长度L、排气出口通道12的入口高度H、桨毂罩2的最大半径S和轴向的桨毂罩区段长度M也在图2中绘制。在本文中应注意，轴向的扩散器区段长度L典型地是恒定的。替选地，轴向的扩散器区段长度L可以在流动方向5上增加或在流动方向5上减少。同样典型地，轴向的桨毂罩区段长度M是恒定的。替选地，轴向的桨毂罩区段长度M可以在流动方向5上增加或在流动方向5上减少。

轴向的扩散器区段长度L和排气出口通道15的入口高度H之间的比率L/H典型地具有L/H≥0.01的值，特别是L/H≥0.05的值。

排气出口通道的入口高度H和桨毂罩2的最大半径S之间的比率H/S典型地具有H/S≥1.0的值，特别是H/S≥1.3的值。

轴向的桨毂罩区段长度M和排气出口通道15的入口高度H之间的比率M/H典型地具有M/H≥0.01的值，特别是M/H≥0.05的值。

根据可以与本文描述的其他实施方式组合的一个实施方式，扩散器轮廓3在排气出口通道的入口处的起点16与桨毂罩轮廓4的起点17相比可具有轴向偏移V，如示例性地在图2和图3中示出。扩散器轮廓3的起点16相对于整流器轮廓4的起点17的轴向偏移V可以与流动方向5相反地设置，如示例性地在图2和图3中示出。替选地，扩散器轮廓3的起点16相对于桨毂罩轮廓4的起点17的轴向偏移V可以沿流动方向5设置(未明确示出)。特别地，偏移量V可以小于或等于排气出口通道的入口高度的一半，即V≤H/2。

因此有利地提供一种具有改进的扩散器设计的排气涡轮机，该扩散器设计实现在排气涡轮机出口处的改进的压力回收。

特别地，排气涡轮机下游的压力回收或静态压力增加通过在涡轮机叶轮排出口处的静态(非转动)的轴流式扩散器和旋转的桨毂罩来改进，其中扩散器轮廓和桨毂罩轮廓被设计成使得出口区域、特别是排气出口通道逐渐增加，由此有利地可以实现排气涡轮机下游的静态压力的逐渐增加。这具有可以降低排气涡轮机出口处的流动速度和动能损失的优点。特别地，根据本发明的排气涡轮机具有的优点是：可以消除膨胀损失，其例如在现有技术中已知的排气涡轮机中由于排气出口区域中不连续且未受引导的面积变化而出现，并且将排气流动归一化。还应该注意，在根据本发明的排气涡轮机中可以实现的降低的出口流动速度还可以有利地引起下游管式管路***中的压力损失的降低。

图3示出根据本文描述的另一实施方式的排气涡轮机的排气出口通道15的示意剖视图。图3也仅示出扩散器的设计方案。

特别地，图3示出根据可以与本文描述的其他实施方式组合的一个实施方式，连续的锥形的扩散器区段其整体提供径向向外定向的扩散器轮廓3。如图3中示例地示出，径向向外定向的扩散器轮廓3可以通过第一样条轮廓11平滑。由此，可以改进在排气涡轮机下游在涡轮机排出口处的压力回收或静态压力的上升。例如，第一样条轮廓11可以通过具有半径R的圆形轮廓倒圆，其中半径R小于或等于排气出口通道的入口高度H的两倍(R≤2H)。

此外，图3示出根据可以与本文描述的其他实施方式组合的实施方式，连续的锥形的桨毂罩区段提供径向向外定向的桨毂罩轮廓4。如图3中示例性地示出，径向向内定向的桨毂罩轮廓4可以通过第二样条轮廓12平滑。由此，可以改进在排气涡轮机下游在涡轮机排出口处的压力回收或静态压力的上升。例如，第二样条轮廓12可以通过具有半径U的圆形轮廓倒圆，其中半径U小于或等于桨毂罩的最大半径S(U≤S)。

此外，图3示出根据可以与本文描述的其他实施方式组合的实施方式，在流动方向5上设置在最后的扩散器区段的棱边13可以通过具有半径R的圆形的轮廓倒圆。这有利地作用于压力回收。典型地，半径R小于或等于排气出口通道的入口高度H的两倍，即R≤2H。

此外，图3示出根据可以与本文描述的其他实施方式组合的实施方式，在流动方向5上设置在最后的桨毂罩区段的棱边14可以通过具有半径U的圆形的轮廓倒圆。这有利地作用于压力回收。典型地，半径U小于或等于桨毂罩的最大半径S，即U≤S。

通过扩散器的根据图2和图3解释的逐步敞开确保扩散器的轴向紧凑性。轴向紧凑性在实践中非常重要，因为相应发动机上的可用空间关系是受限的。

从以上根据图1至图3描述的实施方式中，有利地提供具有扩散器和废气门通道的排气涡轮机，该排气涡轮相对于现有技术中已知的排气涡轮机被改进。特别地，通过根据本发明的排气涡轮机提供一种具有改进的扩散器设计的排气涡轮机，该排气涡轮机实现在排气涡轮机出口处的改进的压力回收并且还实现质量流不受阻碍地通过涡轮机流出。通过不造成流出的阻碍，以涡轮机叶片振动形式的负面反作用被排除。扩散器的作用和桨毂罩的作用都受到所描述的结构设计方案的正面影响。

有利地，根据本发明的排气涡轮机的扩散器被实现为使得与排气涡轮机的现有技术中已知的扩散器相比具有较低的复杂性和结构空间大小，这对制造成本产生正面影响。

最后应该注意，此处描述的扩散器设计和可选设置的桨毂罩设计可以在所需的尺寸设计方案相应地进行适配。换言之，这里描述的扩散器设计和桨毂罩设计是普遍有效的，并且可以转用于小、中、大的结构空间大小。

附图标记列表

1 轴流式涡轮机扩散器

1a 涡轮机扩散器1的下游的径向外置的端部区域

1b 涡轮机扩散器1的下游的径向内置的端部区域

2 桨毂罩

3 扩散器轮廓

3a 假想的延长的扩散器轮廓

4 桨毂罩轮廓

5 轴向的流动方向

6 旋转轴线

7 涡轮机叶轮

8 转子叶片

9 转子叶片8的前缘

10 转子叶片8的后缘

11 废气门质量流的流动方向

12 排气出口通道

13 废气门通道

13a 废气门通道的输出区域

13b 废气门通道的下游的径向内置的端部区域

13c 废气门通道的下游的径向外置的端部区域

14 过渡角

15 径向方向

16 扩散器轮廓的起点

17 桨毂罩轮廓的起点

Y 径向方向上的废气门开口

r 径向方向

H 排气出口通道的入口高度

S 桨毂罩的最大半径

L 轴向的扩散器区段长度

A 轴向的扩散器开度角

N 连续的锥形的扩散器区段的数量

R 沿流动方向布置的最后的扩散器区段的边缘或第一样条轮廓的倒圆半径

M 轴向的整流器区段长度

B 整流器开度角

P 连续的锥形的桨毂罩区段的数量

U 沿流动方向布置的最后的桨毂罩区段的边缘或第二样条轮廓的倒圆半径

V 轴向偏移

Q 涡轮机转子出口的外半径

Z 扩散器的总长度

D 扩散器的出口直径

Claims (13)

1.一种排气涡轮机，包括：

-涡轮机叶轮(7)，具有多个转子叶片(8)，

-排气出口通道(12)，所述排气出口通道被布置在所述涡轮机叶轮的所述转子叶片的下游，其中所述排气出口通道(12)在径向外侧通过轴流式涡轮机扩散器(1)限界，并且其中通过所述排气出口通道(12)能够沿轴向的流动方向(5)输出排气质量流，并且

-其中所述轴流式涡轮机扩散器(1)在下游径向向外以非恒定的扩散器开度角敞开，使得第一扩散器开度角与第二扩散器开度角偏差至少1°，

-废气门通道(13)，所述废气门通道的输出区域(13a)通入所述扩散器中或者直接在所述扩散器的下游通入所述排气出口通道(12)中，并且通过所述废气门通道能够将废气门质量流吹入所述排气质量流中，其中所述废气门通道被构造用于在所述废气门通道(13)的所述输出区域(13a)处产生基本上轴向的废气门质量流流动方向，

其特征在于，

-所述涡轮机扩散器(1)具有第一扩散器部段和第二扩散器部段，所述第一扩散器部段具有递增的扩散器开度角，所述第二扩散器部段位于所述第一扩散器部段的下游并且具有递减的扩散器开度角，并且

-位于所述涡轮机扩散器(1)和所述废气门通道的径向内壁之间的过渡区域中的过渡角(14)小于5°。

2.根据权利要求1所述的排气涡轮机，其中将所述废气门质量流吹入到所述排气质量流中沿着所述废气门通道的环周与所述涡轮机叶轮(7)的旋转轴线(6)同心地进行，或者逐区段地与所述涡轮机叶轮的所述旋转轴线同心地进行，或者通过所述涡轮机扩散器的多个钻孔进行，所述多个钻孔彼此间隔开地沿着所述废气门通道的环周设置。

3.根据权利要求1或2所述的排气涡轮机，其中所述涡轮机扩散器(1)的下游的径向外置的端部区域(1a)同心地围绕所述涡轮机叶轮(7)的所述旋转轴线(6)延伸。

4.根据权利要求3所述的排气涡轮机，其中所述涡轮机扩散器(1)的下游的径向外置的端部区域(1a)形成所述废气门通道(13)的径向内置的端部区域(13b)或直接邻接于所述废气门通道(13)的径向内置的端部区域(13b)。

5.根据权利要求4所述的排气涡轮机，其中所述废气门通道(13)的径向外置的端部区域(13c)朝下游方向突出于所述废气门通道(13)的径向内置的端部区域(13b)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的排气涡轮机，其中所述轴流式涡轮机扩散器(1)具有数目N大于1的连续的锥形的扩散器区段，或者其中所述扩散器开度角以连续可微分的方式不恒定地延伸。

7.根据前述权利要求中任一项所述的排气涡轮机，其中所述排气出口通道(12)在径向内侧部分地通过桨毂罩(2)限界。

8.根据权利要求7所述的排气涡轮机，其中所述桨毂罩(2)被实施为所述涡轮机叶轮(7)的整体构件，或者作为单独构件收缩到或旋紧到或压紧到涡轮机叶轮毂上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的排气涡轮机，其中所述涡轮机扩散器(1)和所述废气门通道(13)的径向内壁(13b)之间的过渡区域被倒圆地构造。

10.根据前述权利要求中任一项所述的排气涡轮机，其中所述第一扩散器开度角被布置在所述第二扩散器开度角的上游并且大于所述第二扩散器开度角。

11.根据权利要求10所述的排气涡轮机，其中所述废气门通道(13)的所述输出区域(13a)通入所述第二扩散器部段中或通入所述第二扩散器部段的下游。

12.根据前述权利要求中任一项所述的排气涡轮机，其中所述废气门通道能够被穿流或不能够被穿流。

13.一种排气涡轮增压器，具有根据前述权利要求中任一项所述的排气涡轮机。

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