DE102008032497A1 - Schiebehülsensystem zur Anordnung im Bereich eines Turbinenradeintritts einer Turbine eines Abgasturboladers - Google Patents

Schiebehülsensystem zur Anordnung im Bereich eines Turbinenradeintritts einer Turbine eines Abgasturboladers Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schiebehülsensystem (10) zur Anordnung im Bereich eines Turbinenradeintritts einer Turbine eines Abgasturboladers, mit einer Leiteinrichtung (12), welche einen Grundkörper (16) und zumindest ein Leitschaufelelement (18) umfasst, das ein grundkörperseitiges Grundprofil (G) besitzt und sich, ausgehend vom Grundkörper (16), entlang einer Bauteilachse (B) der Leiteinrichtung (12) über eine vorgegebene Schaufelhöhe (H) erstreckt, und mit einer relativ zur Leiteinrichtung (12) bewegbaren Schiebehülse (14), welche wenigstens eine Aufnahme (20) umfasst, in welcher das zugeordnete Leitschaufelelement (18) zumindest abschnittsweise aufnehmbar ist, wobei wenigstens ein in einem Abstand und parallel zum Grundprofil (G) angeordnetes Höhenschnittprofil (HS) des Leitschaufelelements (18) verändert gegenüber dem Grundprofil (G) ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin14) für ein derartiges Schiebehülsensystem (10).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schiebehülsensystem zur Anordnung im Bereich eines Turbinenradeintritts einer Turbine eines Abgasturboladers der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Leiteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2 sowie eine Schiebehülse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 10 angegebenen Art.
  • Ein derartiges Schiebehülsensystem ist bereits aus dem Kraftfahrzeugserienbau bekannt und umfasst eine Leiteinrichtung mit einem Grundkörper und zumindest einem Leitschaufelelement, das ein grundkörperseitiges Grundprofil besitzt und sich ausgehend vom Grundkörper entlang einer Bauteilachse der Leiteinrichtung über eine vorgegebene Schaufelhöhe erstreckt. Weiterhin umfasst das Schiebehülsensystem eine relativ zur Leiteinrichtung bewegbare Schiebehülse, welche wenigstens eine Aufnahme aufweist, in welcher das zugeordnete Leitschaufelelement zumindest abschnittsweise aufnehmbar ist. Das Schiebehülsensystem wird üblicherweise innerhalb eines Turbinengehäuses im Bereich eines Turbinenradeintritts einer Turbine eines Abgasturboladers angeordnet und dient zur Führung eines durch einen oder mehrere Spiralkanäle auf ein Turbinenrad der Turbine geleiteten Abgasstroms. Die Leiteinrichtung kann dabei durch Bewegen der Schiebehülse bedarfsweise mehr oder weniger überdeckt werden, wobei das wenigstens eine Leitschaufelelement in seine zugeordnete Aufnahme der Schiebehülse eintaucht. Hierdurch wird der Strömungsquerschnitt zum Turbinenrad mehr oder weniger freigegeben, so dass unterschiedliche Abgasmassenströme bzw. Drehzahlbereiche einer zugeordneten Brennkraftmaschine berücksichtigt werden können.
  • Als nachteilig an den bekannten Schiebehülsensystemen ist dabei der Umstand anzusehen, dass die Schiebehülse zur Darstellung eines geringen Schluckvermögens der zugeordneten Turbine weit geschlossen werden muss. Dies führt jedoch zu einem schmalen Strömungsquerschnitt und infolge dessen zu hohen Strömungsverlusten und einem verringerten Wirkungsgrad der zugeordneten Turbine.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Schiebehülsensysteme der eingangs genannten Art zu schaffen, welches einen verbesserten Wirkungsgrad seiner zugeordneten Turbine ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schiebehülsensystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Leiteinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 sowie durch eine Schiebehülse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der Leiteinrichtung und der Schiebehülse – soweit anwendbar – als vorteilhafte Ausgestaltungen des Schiebehülsensystems anzusehen sind.
  • Ein Schiebehülsensystem, welches einen verbesserten Wirkungsgrad seiner zugeordneten Turbine ermöglicht, ist erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass wenigstens ein in einem Abstand und parallel zum Grundprofil angeordnetes Höhenschnittprofil des Leitschaufelelements verändert gegenüber dem Grundprofil ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist das wenigstens eine Leitschaufelelement der Leiteinrichtung des Schiebehülsensystems im Gegensatz zum Stand der Technik nicht als Extrusionskörper ausgebildet, der formal durch das Verschieben des Grundprofils entlang eines achsparallel zur Bauteilachse verlaufenden, linearen Raumpfads beschreibbar ist. Das Leitschaufelelement des erfindungsgemäßen Schiebehülsensystems weist statt dessen ein über die Schaufelhöhe variierendes Höhenschnittprofil auf, das sich hinsichtlich seiner Größe und/oder seiner Form und/oder seiner abstandsbereinigten Lage bezüglich der Bauteilachse gegenüber dem Grundprofil unterscheidet. Auf diese Weise können die gewünschte Durchsatzspreizung und das Aufstauvermögen der zugeordneten Turbine aufgrund der erhöhten konstruktiven Freiheit der Leiteinrichtung bzw. des Leitschaufelelements optimal an die jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden, wodurch eine verbesserte Strömungsführung und ein entsprechend verbesserter Wirkungsgrad der Turbine ermöglicht sind.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Leiteinrichtung für ein Schiebehülsensystem gemäß dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, wobei ein verbesserter Wirkungsgrad einer dem Schiebehülsensystem zugeordneten Turbine erfindungsgemäß dadurch ermöglicht ist, dass wenigstens ein in einem Abstand und parallel zum Grundprofil angeordnetes Höhenschnittprofil des Leitschaufelelements verändert gegenüber dem Grundprofil ausgebildet ist. Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Schiebehülsensystem vorgestellten Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Leiteinrichtung. Umgekehrt sind bevorzugte Ausgestaltungen der Leiteinrichtung und deren Vorteile – soweit anwendbar – als vorteilhafte Ausgestaltungen des Schiebehülsensystems anzusehen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Höhenschnittprofil formal durch eine Kongruenzabbildung, insbesondere eine Parallelverschiebung entlang eines Verschiebungsvektors und/oder eine Drehung um ein Drehzentrum, und/oder formal durch eine Inkongruenzabbildung, insbesondere eine Verschiebung entlang eines nicht-linearen Raumpfads und/oder eine Skalierung und/oder eine Scherung, in das Grundprofil überführbar ist. Das Höhenschnittprofil kann mit anderen Worten formal als Abbildung des Grundprofils betrachtet werden, wobei alle Punkte des Grundprofils durch einen oder mehrere mathematische Operatoren in die Punkte des Höhenschnittprofils überführbar sind. Bei der Kongruenzabbildung handelt es sich dabei um eine geometrische Abbildung, bei der Form und Größe des abgebildeten Höhenschnittprofils unverändert bleiben, so dass dieses sich im Unterschied zum Stand der Technik lediglich hinsichtlich seiner abstandsbereinigten Lage bezüglich der Bauteilachse vom Grundprofil unterscheidet. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Drehzentrum einer Drehung auf der Bauteilachse liegt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die beiden Profile inkongruent aufeinander abbildbar sind, so dass sich Streckenverhältnisse und/oder Winkel zwischen dem Grundprofil und dem abgebildeten Höhenschnittprofil verändern.
  • Dabei kann in weiterer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass ein Drehwinkel der Drehung in Abhängigkeit des Abstands gewählt ist. Dies ermöglicht es, beim relativen Bewegen einer der Leiteinrichtung zugeordneten Schiebehülse unterschiedliche Anström- bzw. Austrittswinkel für das Abgas bereitzustellen, wodurch das Aufstauverhalten einer mit der Leiteinrichtung versehenen Turbine besonders variabel einstellbar ist und entsprechend Wirkungsgradverbesserungen erzielt werden.
  • Zusätzliche Vorteile ergeben sich, indem der Drehwinkel zwischen dem Grundprofil und einem Deckprofil des Leitschaufelelements, vorzugsweise kontinuierlich, zunehmend oder abnehmend gewählt ist. Mit anderen Worten ist das wenigstens eine Leitschaufelelement über seine Schaufelhöhe verdreht ausgeführt. Der Bereich des Grundprofils, der bei kleinen Abgasstromdurchsätzen mittels der zugeordneten Schiebehülse freigegeben werden kann, wird vorzugsweise ein geringer Drehwinkel verwendet. Entlang der Schaufelhöhe zum Schaufelende hin steigt bzw. sinkt der Drehwinkel in einem Maß, wie es für die gewünschte Durchsatzspreizung optimal ist. Somit muss im Gegensatz zum Stand der Technik hohes Aufstauvermögen der zugeordneten Turbine nicht durch zumindest annäherndes Schließen der Schiebehülse dargestellt werden, sondern kann durch moderates Schließen und eine entsprechende Profilgestaltung des wenigstens einen Leitschaufelelements erzielt werden. Hierdurch wird der Wirkungsgrad der Turbine auf konstruktiv einfache Weise erheblich verbessert.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Grundprofil und/oder das Höhenschnittprofil ein Tragflächenprofil, insbesondere ein symmetrisches Tragflächenprofil und/oder ein halbsymmetrisches Tragflächenprofil und/oder ein Keulenprofil und/oder ein S-Schlagtragflächenprofil, ist. Dies erlaubt eine besonders präzise Strömungsführung des Abgases und eine wirkungsgradoptimierte Beaufschlagung des Turbinenrads der zugeordneten Turbine.
  • Dabei hat es sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, wenn der Grundkörper als Ring ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine einfache Anordnung der Leiteinrichtung im Bereich des Turbinenradeintritts an einem Außenumfang des Turbinenrads. Die Bauteilachse der Leiteinrichtung bzw. des Grundkörpers verläuft dabei vorzugsweise koaxial mit einer Drehachse des Turbinenrads.
  • Eine konstruktiv besonders einfache und stabile Ausbildung der Leiteinrichtung wird in weiterer Ausgestaltung dadurch erzielt, dass der Grundkörper und das zumindest eine Leitschaufelelement einteilig ausgebildet sind.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper eine Mehrzahl von vorzugsweise gleichmäßig voneinander beabstandet angeordneten Leitschaufelelementen umfasst. Auf diese Weise ist eine besonders präzise und flexibel optimierbare Strömungsführung ermöglicht, wobei grundsätzlich jedes Leitschaufelelement unterschiedlich ausgebildet sein kann.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Schiebehülse für ein Schiebehülsensystem gemäß dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, wobei ein verbesserter Wirkungsgrad einer dem Schiebehülsensystem zugeordneten Turbine erfindungsgemäß dadurch ermöglicht ist, dass die wenigstens eine Aufnahme korrespondierend mit dem zumindest einen Leitschaufelelement der Leiteinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist die Schiebehülse derart ausgebildet, dass ihre wenigstens eine Aufnahme geometrisch und/oder funktionell an eine Hüllkontur des wenigstens einen zugeordneten Leitschaufelelements der Leiteinrichtung angepasst ist und das wenigstens eine Leitschaufelelement zumindest abschnittsweise aufnehmen kann, wenn das Leitschaufelelement und die Schiebehülse relativ zueinander bewegt werden. Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Schiebehülsensystem bzw. der erfindungsgemäßen Leiteinrichtung vorgestellten Vorteile gelten – soweit anwendbar – entsprechend für die erfindungsgemäße Schiebehülse.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schiebehülse zumindest einen vorzugsweise scheibenförmig ausgebildeten und an einem Grundkörper angeordneten Deckkörper umfasst, in welchen die wenigstens eine Aufnahme eingebracht ist. Hierdurch ist ein modularer Aufbau und eine entsprechend einfache Anpassbarkeit der Schiebehülse an unterschiedlich ausgebildete Leitschaufelelemente ermöglicht, da die Schiebehülse aus dem einheitlichen Grundkörper gefertigt sein kann und lediglich der jeweils geeignete Deckkörper ausgewählt und am Grundkörper angeordnet werden muss. Auf diese Weise werden erhebliche Herstellungs- und Lagerhaltungskosteneinsparungen erzielt.
  • Weitere Vorteile ergeben sich, indem der Deckkörper bewegbar, insbesondere drehbar und/oder verschiebbar, am Grundkörper der Schiebehülse gelagert ist. Beim relativen Bewegen des Leitschaufelelements in die Aufnahme des Deckkörpers ist es somit möglich, dass der Deckkörper in Abhängigkeit der Ausgestaltung des Höhenschnittprofils in die jeweils erforderliche Position bewegt wird. Die Aufnahme kann daher so klein wie möglich ausgebildet werden, wodurch Strömungsverluste während des Betriebs des Abgasturboladers zumindest weitgehend vermieden werden.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen, in welchen ähnliche oder funktionsverwandte Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
  • 1 eine Perspektivansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Schiebehülsensystems mit einer Leiteinrichtung und einer Schiebehülse;
  • 2 eine schematische Aufsicht eines Grundprofils und eines Höhenschnittprofils eines Leitschaufelelements einer erfindungsgemäßen Leiteinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 3 eine schematische Aufsicht des Grundprofils und eines Deckprofils des Leitschaufelelements der erfindungsgemäßen Leiteinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
  • 4 eine schematische Frontalansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schiebehülse;
  • 5 eine schematische Perspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schiebehülse;
  • 6 eine schematische Frontalansicht der in 5 gezeigten Schiebehülse, wobei die Schiebehülse in einem einer überwiegend geöffneten Stellung eines zugeordneten Schiebehülsensystems entsprechenden Zustand dargestellt ist; und
  • 7 eine schematische Frontalansicht der in 5 und
  • 6 gezeigten Schiebehülse, wobei die Schiebehülse in einem einer überwiegend geschlossenen Stellung des zugeordneten Schiebehülsensystems entsprechenden Zustand dargestellt ist.
  • 1 zeigt eine Perspektivansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Schiebehülsensystems 10 zur Anordnung im Bereich eines Turbinenradeintritts einer Turbine eines Abgasturboladers (nicht gezeigt). Das Schiebehülsensystem 10 umfasst eine Leiteinrichtung 12 und eine Schiebehülse 14. Die Leiteinrichtung 12 weist ihrerseits einen ringförmigen Grundkörper 16 auf, welcher mehrere Leitschaufelelemente 18 trägt, die jeweils identische, grundkörperseitige Grundprofile G besitzen und sich ausgehend vom Grundkörper 16 entlang einer Bauteilachse B der Leiteinrichtung 12 über eine vorgegebene Schaufelhöhe H erstrecken. Die Bauteilachse B verläuft dabei nach dem Einbau des Schiebehülsensystems 10 bzw. der Leiteinrichtung 12 in die Turbine koaxial zu einer Drehachse eines Turbinenrads. Die Leitschaufelelemente 18 sind formal als Extrusionskörper ausgebildet bzw. können durch formales Verschieben des Grundprofils G über die Schaufelhöhe H entlang einer achsparallel zu Bauteilachse B verlaufenden Achse beschrieben werden. Mit anderen Worten sind alle Höhenschnittprofile HS (s. 2), die parallel zum Grundprofil G und in einem beliebigen Abstand zwischen dem Grundprofil G und einem Deckprofil D angeordnet sind, für jedes Leitschaufelelement 18 deckungsgleich und fluchten entlang von achsparallel zur Bauteilachse B verlaufenden Geraden mit dem Grundprofil G. Die Bauteilachse B stellt somit formal eine mehrzählige Drehachse der Leiteinrichtung 12 dar. Die Schiebehülse 14 des Schiebehülsensystems 10 umfasst mehrere Aufnahmen 20, in welchen jeweils ein zugeordnetes Leitschaufelelement 18 aufnehmbar ist. Zur Darstellung eines geringen Schluckvermögens der Turbine muss die Schiebehülse 14 entlang der Bauteilachse B auf die Leiteinrichtung 12 geschoben werden, was zu einem schmalen Strömungsquerschnitt und infolge dessen zu hohen Strömungsverlusten und geringem Wirkungsgrad der Turbine führt.
  • 2 zeigt eine schematische Aufsicht eines Grundprofils G und eines gegenüber diesem parallel in einem Abstand angeordneten Höhenschnittprofils HS eines Leitschaufelelements 18 einer erfindungsgemäßen Leiteinrichtung 12 (nicht gezeigt) gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der grundsätzliche Aufbau der Leiteinrichtung 12, die üblicherweise mehrere Leitschaufelelemente 18 umfasst, ist dabei aus der vorhergehenden Beschreibung zu entnehmen. Wie aus 2 erkennbar ist, handelt es sich beim Höhenschnittprofil HS und dem Grundprofil G um identisch ausgebildete Tragflächenprofile, wobei das Höhenschnittprofil HS jedoch gegenüber dem Grundprofil G formal parallelverschoben und um Drehwinkel verdreht ist, wobei die Drehachse mit der Bauteilachse B zusammenfällt. Form und Größe des Grundprofils G bleiben somit unverändert, jedoch ändert sich abstandsbereinigt die relative Lage des Höhenschnittprofils HS gegenüber der Bauteilachse B, so dass die beiden Profile G, HS im Unterschied zum Stand der Technik nicht fluchten. Die Parallelverschiebung erfolgt formal entlang eines achsparallel zur Bauteilachse B angeordneten Verschiebungsvektors. In Kombination mit der abstandsabhängigen Drehung ergibt sich die gezeigte Lageveränderung des Höhenschnittprofils HS. Der Drehwinkel der Drehung ist vorliegend in Abhängigkeit des Abstands der Schaufelhöhe kontinuierlich zunehmend gewählt, so dass sich eine Verdrehung des Leitschaufelelements 18 über seine Schaufelhöhe H ergibt. Im Bereich des Grundprofils G, das in der Turbine durch Bewegen der zugeordneten Schiebehülse 16 (s. 3) bei kleinen Abgasmasseströmen freigegeben wird, wird ein flacher Drehwinkel verwendet. Zum Deckprofil D hin steigt der Drehwinkel in dem Maß, wie es für die gewünschte Durchsatzspreizung des zugeordneten Abgasturboladers optimal ist. Somit muss ein hohes Aufstauvermögen der Turbine des Abgasturboladers im Gegensatz zum Stand der Technik nicht durch starkes Schließen des Strömungsquerschnitts mittels der Schiebehülse 16 mit entsprechender Verschlechterung des Wirkungsgrads erzeugt werden, sondern wird bereits durch moderates Schließen in Verbindung mit den flachen Austrittswinkeln an den Leitschaufelelementen 18 erzielt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Höhenschnittprofil HS formal durch eine Verschiebung entlang eines nicht-achsparallelen Verschiebungsvektors bzw. Raumpfads, Skalierungen, Scherungen oder durch mehrere, gegebenenfalls inkongruente Abbildungsoperationen in das Grundprofil G überführbar ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Leitschaufelelemente 18 der Leiteinrichtung 12 voneinander unterschiedlich ausgebildet sind.
  • 3 zeigt eine schematische Aufsicht des Grundprofils G und eines gegenüber diesem parallel in einem Abstand angeordneten Deckprofils D des Leitschaufelelements 18 der erfindungsgemäßen Leiteinrichtung 12 (nicht gezeigt) gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Analog zum in 2 erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Höhenschnittprofil HS bzw. dem Deckprofil D und dem Grundprofil G um grundsätzlich identisch ausgebildete Tragflächenprofile, die formal durch eine Parallelverschiebung und eine Drehung um ein Drehzentrum ineinander überführbar sind. Im Unterschied zum in 2 erläuterten Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Höhenschnittprofile HS bzw. das Deckprofil D jedes Leitschaufelelements 18 nicht um die Bauteilachse B der Leiteinrichtung 12, sondern um jeweilige, senkrecht auf dem Grundprofil G stehende bzw. achsparallel zur Bauteilachse B angeordnete Achsen III verdreht.
  • 4 zeigt eine schematische Frontalansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schiebehülse 14, die entlang der Bauteilachse B der erfindungsgemäßen Leiteinrichtung 12 ausgerichtet ist. Damit die in einen Grundkörper 22 eingebrachten Aufnahmen 20 der Schiebehülse 14 geometrisch noch über die Leitschaufelelemente 18 der erfindungsgemäßen Leiteinrichtung 12 passen, sind die Aufnahmen 20 korrespondierend mit entsprechenden Hüllkurven der einzelnen Leitschaufelelemente 18 ausgebildet, so dass die Leitschaufelelemente 18 vollständig in die jeweilige Aufnahme 20 eingeschoben werden können.
  • 5 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schiebehülse 14, wobei zusätzlich Teile von in den Aufnahmen 20 angeordneten Leitschaufelelementen 18 einer erfindungsgemäßen Leiteinrichtung 12 dargestellt sind. Die Leitschaufelelemente 18 sind dabei gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet. In 5 ist insbesondere der im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildete Grundkörper 22 der Schiebehülse 14 erkennbar. Im Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel umfasst die Schiebehülse 14 vorliegend mehrere scheibenförmig ausgebildete Deckkörper 24, in welche jeweils eine Aufnahme 20 eingebracht ist. Die Deckkörper 24 sind ihrerseits drehbar am Grundkörper 22 der Schiebehülse 14 gelagert, so dass die Deckkörper 24 beim Eintauchen der Leitschaufelelemente 18 in die Aufnahmen 20 gegenüber dem Grundkörper 22 verdreht und in die erforderliche Position bewegt werden können, um die jeweiligen Höhenschnittprofile HS der Leitschaufelelemente 18 aufzunehmen. Die Aufnahmen 20 müssen daher nicht wie im in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel entsprechend einer Hüllkurve der Leitschaufelelemente 18 ausgebildet werden, sondern können ein im Wesentlichen den Höhenschnittsprofilen HS entsprechendes Profil aufweisen. Auf diese Weise werden Strömungsverluste während des Betriebs eines mit dem erfindungsgemäßen Schiebehülsensystem 10 versehenen Abgasturboladers zuverlässig vermieden.
  • 6 zeigt eine schematische Frontalansicht der in 5 gezeigten Schiebehülse 14. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Leitschaufelelemente 18 nicht abgebildet, so dass die in den Deckkörpern 24 eingebrachten Aufnahmen 20 erkennbar sind. Die Schiebehülse 14 ist in einem einer überwiegend geöffneten Stellung eines zugeordneten Schiebehülsensystems entsprechenden Zustand dargestellt. Da die Leitschaufelelemente 18 der zugeordneten Leitschaufeleinrichtung 12 zum Schaufelende bzw. zum Deckprofil D hin steigende Drehwinkel aufweisen, ergeben sich bei weit zurückgezogener und annähernd vollständig geöffneter Schiebehülse 14 entsprechend steile Austrittswinkel mit gegenüber einem vollständig geschlossenen Zustand stark verdrehten Deckkörpern 24.
  • 7 zeigt schließlich eine schematische Frontalansicht der in 5 und 6 gezeigten Schiebehülse 14, wobei die Schiebehülse 14 in einem einer überwiegend geschlossenen Stellung des zugeordneten Schiebehülsensystems entsprechenden Zustand dargestellt ist. Da die Leitschaufelelemente 18 der zugeordneten Leitschaufeleinrichtung 12 zum Schaufelfuß bzw. zum Grundprofil G hin abnehmende Drehwinkel aufweisen, ergeben sich bei wenig zurückgezogener und zumindest annähernd geschlossener Schiebehülse 14 entsprechend flache Austrittswinkel mit gegenüber dem vollständig geschlossenen Zustand geringfügig verdrehten Deckkörpern 24 und Aufnahmen 20. Somit muss ein hohes Aufstauvermögen des Abgasturboladers im Unterschied zum Stand der Technik nicht durch annähernd vollständiges Schließen der Schiebehülse 14 erzeugt, sondern kann durch moderates Schließen in Verbindung mit den flachen Austrittswinkeln der Leitschaufelelemente 18 bereitgestellt werden. Hierdurch wird aufgrund der verringerten Strömungsverluste eine entsprechende Wirkungsgradsteigerung erzielt.

Claims (12)

  1. Schiebehülsensystem (10) zur Anordnung im Bereich eines Turbinenradeintritts einer Turbine eines Abgasturboladers, mit einer Leiteinrichtung (12), welche einen Grundkörper (16) und zumindest ein Leitschaufelelement (18) umfasst, das ein grundkörperseitiges Grundprofil (G) besitzt und sich ausgehend vom Grundkörper (16) entlang einer Bauteilachse (B) der Leiteinrichtung (12) über eine vorgegebene Schaufelhöhe (H) erstreckt, und mit einer relativ zur Leiteinrichtung (12) bewegbaren Schiebehülse (14), welche wenigstens eine Aufnahme (20) umfasst, in welcher das zugeordnete Leitschaufelelement (18) zumindest abschnittsweise aufnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein in einem Abstand und parallel zum Grundprofil (G) angeordnetes Höhenschnittprofil (HS) des Leitschaufelelements (18) verändert gegenüber dem Grundprofil (G) ausgebildet ist.
  2. Leiteinrichtung (12) für ein Schiebehülsensystem (10) gemäß Anspruch 1, mit einem Grundkörper (16) und zumindest einem Leitschaufelelement (18), welches ein grundkörperseitiges Grundprofil (G) besitzt und sich ausgehend vom Grundkörper (18) entlang einer Bauteilachse (B) der Leiteinrichtung (12) über eine vorgegebene Schaufelhöhe (H) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein in einem Abstand und parallel zum Grundprofil (G) angeordnetes Höhenschnittprofil (HS) des Leitschaufelelements (18) verändert gegenüber dem Grundprofil (G) ausgebildet ist.
  3. Leiteinrichtung (12) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Höhenschnittprofil (HS) formal durch eine Kongruenzabbildung, insbesondere eine Parallelverschiebung entlang eines Verschiebungsvektors und/oder eine Drehung um ein Drehzentrum, und/oder formal durch eine Inkongruenzabbildung, insbesondere eine Verschiebung entlang eines nicht-linearen Raumpfads und/oder eine Skalierung und/oder eine Scherung, in das Grundprofil (G) überführbar ist.
  4. Leiteinrichtung (12) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehwinkel der Drehung in Abhängigkeit des Abstands der Schaufelhöhe (H) gewählt ist.
  5. Leiteinrichtung (12) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkel zwischen dem Grundprofil (G) und einem Deckprofil (D) des Leitschaufelelements (18), vorzugsweise kontinuierlich, zunehmend oder abnehmend gewählt ist.
  6. Leiteinrichtung (12) nach einem der Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundprofil (G) und/oder das Höhenschnittprofil (HS) ein Tragflächenprofil, insbesondere ein symmetrisches Tragflächenprofil und/oder ein halbsymmetrisches Tragflächenprofil und/oder ein Keulenprofil und/oder ein S-Schlagtragflächenprofil, ist.
  7. Leiteinrichtung (12) nach einem der Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (16) als Ring ausgebildet ist.
  8. Leiteinrichtung (12) nach einem der Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (16) und das zumindest eine Leitschaufelelement (18) einteilig ausgebildet sind.
  9. Leiteinrichtung (12) nach einem der Anspruch 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (16) eine Mehrzahl von vorzugsweise gleichmäßig voneinander beabstandet angeordneten Leitschaufelelementen (18) umfasst.
  10. Schiebehülse (14) für ein Schiebehülsensystem (10) gemäß Anspruch 1, mit wenigstens einer Aufnahme (20), in welcher ein zugeordnetes Leitschaufelelement (18) einer Leiteinrichtung (12) zumindest abschnittsweise aufnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Aufnahme (20) korrespondierend mit dem zumindest einen Leitschaufelelement (18) der Leiteinrichtung (12) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9 ausgebildet ist.
  11. Schiebehülse (14) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest einen vorzugsweise scheibenförmig ausgebildeten und an einem Grundkörper (22) der Schiebehülse angeordneten Deckkörper (24) umfasst, in welchen die wenigstens eine Aufnahme (20) eingebracht ist.
  12. Schiebehülse (14) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Deckkörper (24) bewegbar, insbesondere drehbar und/oder verschiebbar, am Grundkörper (22) der Schiebehülse (14) gelagert ist.
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