DE102009031787A1 - Turbocharger for internal-combustion engine of motor vehicle, has cover band arranged at turbine wheel such that band is fixedly connected with free ends of turbine blades, and turbine and band integrally designed - Google Patents

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Peter Wolfgang Dr. Manz
Jörg R. Prof. Seume
Yavuz Gündogdu
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Abstract

The turbocharger has a radial turbine (10) including a housing (14) and a turbine wheel (12) that includes turbine blades (30). The turbine blades exhibit free ends (36) that are faced toward the housing. A cover band (34) is arranged and designed at the turbine wheel such that the cover band is fixedly connected with the free ends of the turbine blades. The cover band radially encompasses the turbine blades such that the cover band forms a separation wall between the turbine wheel and the housing. The turbine and the cover band are integrally designed.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit einer Radialturbine für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Radialturbine ein Gehäuse und ein Turbinenrad mit Turbinenradschaufeln aufweist, wobei die Turbinenradschaufeln freie Enden aufweisen, die dem Gehäuse zugewandt sind, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to an exhaust gas turbocharger with a radial turbine for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, wherein the radial turbine comprises a housing and a turbine wheel having turbine blades, wherein the turbine blades have free ends facing the housing, according to the preamble of claim 1.

Herkömmliche Turbolader für Verbrennungsmotoren bestehen aus einer von den Abgasen angetriebenen Turbine und einem mit der Turbinenwelle gekoppelten Luftverdichter, die beide eine Baueinheit bilden. Das Verdichtergehäuse und das Verdichterrad im Turbolader sind im allgemeinen Gussstücke aus Aluminiumlegierungen. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Verdichters soll der Spalt zwischen den bogenförmigen Außenkanten der Verdichterschaufeln und der gegenüberliegenden Innenwand des Verdichtergehäuses so klein wie möglich sein. Extrem kleine Spaltweiten führen jedoch zu der Gefahr, dass die Außenkanten der Verdichterradschaufeln die Innenwand des Verdichtergehäuses bei leichten Schwingungen kontaktieren, was einen Bruch des Verdichterrades und die Zerstörung der Antriebswelle zur Folge haben kann. Daher liegt die Spaltweite des zwischen der Innwand des Verdichtergehäuses und dem Außenprofil des Verdichterrades vorhandenen Spalts üblicherweise im Bereich von 0,3 mm bis 0,5 mm.conventional Turbochargers for internal combustion engines consist of one of the exhaust driven turbine and one coupled to the turbine shaft Air compressor, both of which form a structural unit. The compressor housing and the compressor wheel in the turbocharger are generally castings Aluminum alloys. To improve the efficiency of the compressor should the gap between the arcuate outer edges the compressor blades and the opposite inner wall of the compressor housing to be as small as possible. However, extremely small gap widths lead to the risk that the outer edges of the compressor wheel blades the inner wall contact the compressor housing during light vibrations, what a fraction of the compressor wheel and the destruction the drive shaft can result. Therefore, the gap width is between the inner wall of the compressor housing and the External profile of the compressor wheel existing gap usually in the range of 0.3 mm to 0.5 mm.

Aus der EP 416 954 B1 und der JP 04-40559 B2 sind Kraftfahrzeug-Turbolader bekannt, bei welchen zur Verkleinerung des Spalts zwischen Verdichter-Laufrad und Verdichtergehäuse sowie zur Verhinderung von Beschädigungen des Verdichterrades durch Kontaktieren des Verdichtergehäuses auf der Innenwand des Verdichtergehäuses eine Harzbeschichtung thermisch aufgespritzt ist. Die Herstellung der thermischen Harzbeschichtung ist jedoch außerordentlich aufwendig und kostspielig.From the EP 416 954 B1 and the JP 04-40559 B2 motor vehicle turbocharger are known in which to reduce the gap between the compressor impeller and the compressor housing and to prevent damage to the compressor wheel by contacting the compressor housing on the inner wall of the compressor housing, a resin coating is thermally sprayed. However, the preparation of the thermal resin coating is extremely expensive and expensive.

Um den Spalt zwischen dem Verdichterrad und dem Gehäuse in einem Turbolader eines Verbrennungsmotors zu minimieren und Beschädigungen des Verdichterrades bei Kontakt mit dem Verdichtergehäuse zu verhindern, ist aus der JP-06-307250-A ein Turbolader bekannt, bei welchem am Verdichtergehäuse in dem den bogenförmigen Außenkanten der Verdichterschaufeln gegenüberliegenden Abschnitt ein Wandelement aus einem Verbundmaterial befestigt ist, das aus einem Kunstharz wie etwa PTFE (Polytetraftuorethylen) oder einem Gemisch aus Harz und Graphit oder Glaswolle besteht. Dieses Wandelement weist einen zur Mittelachse koaxialen Teil, einen radialen Endteil und einen bogenförmigen Zwischenteil auf, die alle in direktem Kontakt an den entsprechenden Flächen des Verdichtergehäuses anliegen. Das Wandelement ist mit seinem koaxialen Teil an der zugehörigen Wand des Zylindergehäuses befestigt.To minimize the gap between the compressor wheel and the housing in a turbocharger of an internal combustion engine and to prevent damage to the compressor wheel in contact with the compressor housing, is from the JP-06-307250-A a turbocharger is known in which on the compressor housing in the arcuate outer edges of the compressor blades opposite portion, a wall element made of a composite material is made of a synthetic resin such as PTFE (polytetraftorethylene) or a mixture of resin and graphite or glass wool. This wall element has a part which is coaxial to the central axis, a radial end part and an arcuate intermediate part, all of which bear in direct contact against the corresponding surfaces of the compressor housing. The wall element is fastened with its coaxial part to the associated wall of the cylinder housing.

Aus der DE 102 23 876 A1 ist ein Verdichter für eine Brennkraftmaschine bekannt, der ein in einem Einströmkanal eines Verdichtergehäuses angeordnetes Verdichterrad aufweist, wobei über den Einströmkanal angesaugte Verbrennungsluft zum Verdichterrad geleitet wird. Das Verdichterrad weist einen die Verdichterradschaufeln radial umgreifenden Deckring auf, wobei zwischen benachbarten Verdichterradschaufeln ein tunnelartiger Strömungsweg gebildet ist.From the DE 102 23 876 A1 For example, a compressor for an internal combustion engine is known, which has a compressor wheel arranged in an inflow channel of a compressor housing, combustion air drawn in via the inflow channel being led to the compressor wheel. The compressor wheel has a cover ring radially encompassing the compressor wheel blades, wherein a tunnel-like flow path is formed between adjacent compressor wheel blades.

Der Wirkungsgrad von Radialturbinen aus Abgasturboladern wird erheblich durch das Ausmaß der Radialspalte zwischen Turbinenrad und Gehäuse beeinflusst. Mit zunehmendem prozentualem Anteil des Radialspaltes fällt der Wirkungsgrad stark ab. Überströmverluste im Bereich der Schaufelspitzen und Druckverluste über das gesamte Turbinengehäuse bilden dabei die Hauptursachen. Die relative Spaltweite des Radialspaltes zwischen Turbinenrad und Gehäuse ist umso größer, je kleiner das Turbinenrad ist, so dass der Effekt des Druckverlustes mit entsprechender Wirkungsgradverschlechterung um so stärker ausgeprägt ist, je kleiner der Abgasturbolader ausgebildet ist.Of the Efficiency of radial turbines from exhaust gas turbochargers becomes significant by the extent of the radial gap between the turbine wheel and housing influences. With increasing percentage of the Radial gap, the efficiency drops sharply. overflow losses in the area of the blade tips and pressure losses over the entire turbine housing are the main causes. The relative gap width of the radial gap between the turbine wheel and Housing is bigger, the smaller it is Turbine wheel is, so the effect of pressure loss with appropriate Deterioration in efficiency is all the more pronounced is, the smaller the exhaust gas turbocharger is formed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abgasturbolader der o. g. Art hinsichtlich des Wirkungsgrades und des dynamischen Verhaltens zu verbessern.Of the Invention is based on the object, an exhaust gas turbocharger o. g. Type of efficiency and dynamic behavior to improve.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Abgasturbolader der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.These Object is achieved by an exhaust gas turbocharger the o. g. Art solved with the features characterized in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are in the other Claims described.

Dazu ist es bei einem Abgasturbolader der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass an dem Turbinenrad ein Deckband derart angeordnet und ausgebildet ist, dass dieses Deckband fest mit den freien, dem Gehäuse zugewandten Enden der Turbinenradschaufeln verbunden ist und die Turbinenradschaufeln radial derart umgreift, dass das Deckband eine Trennwand zwischen dem Turbinenrad von dem Gehäuse ausbildet.To it is in an exhaust gas turbocharger o. g. Art provided according to the invention, a cover band is arranged and formed on the turbine wheel in this way is that this shroud stuck with the free, the housing facing ends of the turbine blades is connected and the Turbine wheel blades radially surrounds such that the shroud a Partition wall between the turbine wheel of the housing is formed.

Dies hat den Vorteil, dass Strömungsverluste durch einen Spalt zwischen dem Gehäuse und den freien Enden der Turbinenradschaufeln wirksam vermieden sind. Dies erzielt einen verbesserten Wirkungsgrad sowie eine Verbesserung des dynamischen Verhaltens des Abgasturboladers im Instationärbetrieb der Brennkraftmaschine.This has the advantage that flow losses through a gap between the housing and the free ends of the turbine blades are effectively avoided. This achieves improved efficiency and an improvement of the dynamic behavior of the exhaust gas turbocharger in the instationary operation of the internal combustion engine.

Zur weiteren Reduzierung von unerwünschter Sekundärströmung am Radialspalt zwischen dem Gehäuse und den freien Enden der Turbinenradschaufeln erstreckt sich das Deckband zwischen einem radialen Turbinenradeintritt und einem axialen Turbinenradaustritt.To further reduce unwanted Secondary flow at the radial gap between the housing and the free ends of the turbine blades, the shroud extends between a radial Turbinenradeintritt and an axial Turbinenradaustritt.

Ein zusätzliches Verhindern des Überströmens von Gas von dem radialen Turbineneintritt am Turbinenrad vorbei zum axialen Turbinenaustritt erzielt man dadurch, dass das Deckband radial über einen radialen Turbinenradeintritt übersteht.One additional prevention of overflow of gas from the radial turbine entrance past the turbine wheel to the axial turbine exit is achieved by the fact that the shroud protrudes radially beyond a radial Turbinenradeintritt.

Eine Labyrinthdichtung gegen Fehlluftströme wird dadurch ausgebildet, dass das Deckband wenigstens eine Erhebung aufweist, die sich in eine ringförmige Ausnehmung im Gehäuse erstreckt.A Labyrinth seal against false air flows is formed by that the shroud has at least one elevation, which is in an annular recess extends in the housing.

Eine besonders hohe Wirkung der Labyrinthdichtung erzielt man dadurch, dass die wenigstens eine Erhebung an einem eintrittseitigen Ende und/oder einem austrittseitigen Ende des Deckbandes ausgebildet ist.A particularly high effect of the labyrinth seal is achieved by that the at least one survey at an entry-side end and / or a downstream end of the shroud is formed.

Eine besonders gute Dichtigkeit und mechanische Festigkeit erzielt man dadurch, dass die wenigstens eine Erhebung einstückig mit dem Deckband ausgebildet ist.A particularly good tightness and mechanical strength are achieved in that the at least one survey integral with the shroud is formed.

Eine besonders einfache und trotzdem wirkungsvolle Labyrinthdichtung erzielt man dadurch, dass wenigstens eine Erhebung als Lamelle ausgebildet ist.A particularly simple and yet effective labyrinth seal achieved by the fact that at least one survey designed as a lamella is.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Turbinenrad und das Deckband einstückig ausgebildet.In In a preferred embodiment, the turbine wheel and the shroud integrally formed.

Eine besonders einfache und kostengünstige Herstellbarkeit erzielt man dadurch, dass das Deckband als Tiefziehteil aus einem hochwarmfesten Stahlblech ausgebildet ist, wobei das Deckband mittels Schweißen, insbesondere Laserschweißen, Punktschweißen, Reibschweißen, Plasmaschweißen oder Elektroschweißen, an den Turbinenradschaufeln befestigt ist.A achieved particularly simple and inexpensive manufacturability one in that the cover strip as a deep-drawn part of a heat-resistant steel sheet is formed, wherein the shroud by welding, in particular laser welding, spot welding, friction welding, Plasma welding or arc welding, to the Turbine blades is attached.

Eine weiterhin besonders einfache und kostengünstige Herstellbarkeit erzielt man dadurch, dass das Turbinenrad und das Deckband als einstückiges Gussteil, insbesondere als Druckgussteil oder Schleudergussteil, ausgebildet sind.A Furthermore, particularly simple and inexpensive manufacturability achieved by the fact that the turbine wheel and the shroud as a one-piece casting, in particular as a die casting or centrifugal casting are.

Eine besonders maßgenaue Herstellbarkeit erzielt man dadurch, dass das Turbinenrad und das Deckband als Frästeil aus einem einzigen Halbzeug ausgebildet sind.A particularly dimensionally accurate manufacturability is achieved by that the turbine wheel and the shroud as a milled part are formed a single semi-finished product.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt inThe The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing explained. This shows in

1 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers in Schnittansicht, 1 a preferred embodiment of an exhaust gas turbocharger according to the invention in sectional view,

2 ein Turbinenrad des Abgasturboladers gemäß 1 in perspektivischer Ansicht, 2 a turbine wheel of the exhaust gas turbocharger according to 1 in perspective view,

3 eine vergrößerte Darstellung des Gereichtes A von 1, 3 an enlarged view of the Gereichtes A of 1 .

4 eine der 3 analoge Darstellung des Bereiches A von 1 gemäß einer alternativen Ausführungsform und 4 one of the 3 analogous representation of the area A of 1 according to an alternative embodiment and

5 eine der 3 analoge Darstellung des Bereiches A von 1 gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform. 5 one of the 3 analogous representation of the area A of 1 according to a further alternative embodiment.

Die in 1 dargestellte, bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers umfasst eine Turbine 10, die ein Turbinenrad 12 und ein Turbinengehäuse 14 aufweist, einen Verdichter 16, der ein Verdichterrad 18 und ein Verdichtergehäuse 20 aufweist, sowie eine Antriebswelle 22, welche das Turbinenrad 12 und das Verdichterrad 18 miteinander verbindet.In the 1 illustrated, preferred embodiment of an exhaust gas turbocharger according to the invention comprises a turbine 10 that is a turbine wheel 12 and a turbine housing 14 has a compressor 16 , which is a compressor wheel 18 and a compressor housing 20 has, and a drive shaft 22 , which is the turbine wheel 12 and the compressor wheel 18 connects with each other.

Das Turbinenrad 12 ist in einem Einströmkanal 24 im Turbinengehäuse 14 drehbar gelagert und über die Welle 22 mit dem Verdichterrad 18 gekoppelt. Das Turbinenrad 12 treibt das Verdichterrad 18 an. Über den Einströmkanal 24 wird dem Turbinenrad 12 radial Abgas 26 zugeführt, welches das Turbinenrad 12 bzw. Turbinenradschaufeln 30 (2) radial über einen Turbinenradeintritt 28 anströmt und das Turbinenrad 12 antreibt. Das Abgas 26 strömt über einen axialen Turbinenradaustritt 32 ab.The turbine wheel 12 is in an inflow channel 24 in the turbine housing 14 rotatably mounted and over the shaft 22 with the compressor wheel 18 coupled. The turbine wheel 12 drives the compressor wheel 18 at. About the inflow channel 24 gets the turbine wheel 12 radial exhaust gas 26 fed to the turbine wheel 12 or turbine wheel blades 30 ( 2 ) radially across a turbine wheel inlet 28 flows and the turbine wheel 12 drives. The exhaust 26 flows through an axial turbine outlet 32 from.

Das Turbinenrad 12 weist ein dieses radial umgreifendes Deckband 34 auf, welches radial außen liegende Kanten bzw. freie Enden 36 der Turbinenradschaufeln 30, welche dem Turbinengehäuse 14 zugewandt sind, verbindet, so dass zwischen benachbarten Turbinenradschaufeln 30 zwischen Turbinenradeintritt 28 und Turbinenradaustritt 32 ein tunnelartiger Strömungsweg gebildet ist, welcher in Radialrichtung auf der Innenseite von einer Turbinenradnabe 38 und auf der Außenseite von der Innenwandung des Deckbandes 34 begrenzt ist. Das Deckband 34 verleiht dem Turbinenrad 12 zusätzliche Stabilität und unterstützt darüber hinaus die Wärmeableitung. Das Deckband 34 erstreckt sich axial zumindest zwischen dem Turbinenradeintritt 28 und dem Turbinenradaustritt 32, wobei letzterer vom Deckband 34 üblicherweise nicht verdeckt wird, um einen axialen Austritt der verdichteten Luft nicht zu behindern. Gegebenenfalls kann es aber auch zweckmäßig sein, dass sich das Deckband 34 zusätzlich über den radialen Abschnitt des axialen Turbinenradaustritts 32 erstreckt und mit Ausnehmungen versehen ist, über die das Abgas 26 austritt.The turbine wheel 12 has a radially encompassing shroud 34 on which radially outer edges or free ends 36 the turbine wheel blades 30 which is the turbine housing 14 facing, connecting, so that between adjacent turbine blades 30 between turbine wheel entry 28 and turbine exhaust 32 a tunnel-like flow path is formed, which extends in the radial direction on the inside of a turbine hub 38 and on the outside of the inner wall of the shroud 34 is limited. The shroud 34 gives the turbine wheel 12 additional stability and also supports heat dissipation. The shroud 34 extends axially at least between the Turbinenradeintritt 28 and the turbine exhaust 32 the latter being from the shroud 34 Usually is not obscured, so as not to hinder an axial outlet of the compressed air. Optionally, it may also be appropriate that the shroud 34 additionally over the radial portion of the axial turbine exit 32 extends and with Ausnehmun is provided gene over which the exhaust gas 26 exit.

In 2 ist das Turbinenrad 12 mit dem daran befestigten Deckband 34 im Detail vergrößert dargestellt. Das Deckband 34 ist drehfest mit den Turbinenradschaufeln 30 verbunden, d. h. das Deckband 34 dreht sich zusammen mit dem Turbinenrad 12.In 2 is the turbine wheel 12 with the attached shroud 34 shown enlarged in detail. The shroud 34 is non-rotatable with the turbine blades 30 connected, ie the shroud 34 turns together with the turbine wheel 12 ,

Am Turbinenradeintritt 28 überragt das Deckband 34 das Turbinenrad 12 in radialer Richtung, wie auch aus 3 ersichtlich. Die Länge des Überstandes ist mit 40 bezeichnet. Diese vorgezogene Stirnseite 40 des Deckbandes 34 bewirkt, dass das heranströmende Abgas 26 auf Grund von Reibung im Bereich zwischen der Innenwandung des Deckbandes 34 im axial überstehenden Abschnitt 40 einen Drall erfährt, unter dem das Abgas 26 über den zurückgesetzten Turbinenradeintritt 28 auf das Turbinenrad 12 auftrifft.At the turbine wheel entry 28 surmount the shroud 34 the turbine wheel 12 in the radial direction, as well as out 3 seen. The length of the supernatant is with 40 designated. This preferred front side 40 of the shroud 34 causes the incoming exhaust gas 26 due to friction in the area between the inner wall of the shroud 34 in the axially projecting section 40 undergoes a twist under which the exhaust gas 26 over the recessed turbine wheel inlet 28 on the turbine wheel 12 incident.

Im Bereich der Innenwand des Einströmkanals 24 ist unmittelbar vor der Stirnseite 40 des Deckbandes 34 vorgelagert eine Wandstufe 42 ausgebildet, welche in Form eines radial nach innen gezogenen Absatzes die Stirnseite 40 des Deckbandes 34 hintergreift. Die Wandstufe 42 bildet zusammen mit der Stirnseite 40 des Deckbandes 34 eine Art Labyrinthdichtung gegen Fehlluftströme auf der radialen Außenseite des Deckbandes 34 aus.In the area of the inner wall of the inflow channel 24 is right in front of the front 40 of the shroud 34 upstream of a wall step 42 formed, which in the form of a radially inwardly drawn paragraph the front page 40 of the shroud 34 engages behind. The wall step 42 forms together with the front 40 of the shroud 34 a kind of labyrinth seal against Fehuftuftströme on the radial outside of the shroud 34 out.

4 zeigt eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wie in den 1 bis 3, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1 bis 3 verwiesen wird. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 3 weist das Deckband 34 zusätzlich eine ringförmige Lamelle 44 auf, die sich in eine ringförmige Ausnehmung 46 des Turbinengehäuses 14 erstreckt. Hierdurch ist eine Labyrinthdichtung ausgebildet, die Fehlluftströme auf der radialen Außenseite des Deckbandes 34 wirksam reduziert. Bei der Ausführung gemäß der 4 ist die Lamelle an einem austrittseitigen Ende des Deckbandes 34 angeordnet. 4 shows a preferred embodiment of the invention, wherein functionally identical parts are designated by the same reference numerals, as in the 1 to 3 so that their explanation to the above description of 1 to 3 is referenced. In contrast to the embodiment according to 3 has the shroud 34 in addition an annular lamella 44 on, resulting in an annular recess 46 of the turbine housing 14 extends. As a result, a labyrinth seal is formed, the Fehluftströme on the radial outside of the shroud 34 effectively reduced. In the execution according to the 4 is the lamella at a downstream end of the shroud 34 arranged.

5 zeigt eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wie in den 1 bis 4, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen wird. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 4 ist die eine Labyrinthdichtung ausbildende Lamelle 44 und die ringförmige Ausnehmung 46 an dem eintrittsseitigen Ende des Deckbandes 34 ausgebildet. Diese Ausführungsform ist wegen Vorteilen bei der Montage besonders bevorzugt. 5 shows a further preferred embodiment of the invention, wherein functionally identical parts are designated by the same reference numerals, as in the 1 to 4 so that their explanation to the above description of 1 to 4 is referenced. In contrast to the embodiment according to 4 is the lamella forming a labyrinth seal 44 and the annular recess 46 at the inlet end of the shroud 34 educated. This embodiment is particularly preferred for advantages in assembly.

Zur Unterstützung der Labyrinthdichtungen, wie in 4 und 5 dargestellt, wird zusätzlich auf strömungsmechanische Effekte und Phänomene zurückgegriffen, um Fehlluftströme zu reduzieren. Möglichkeiten stellen dabei der Coanda-Effekt und die Grenzschicht-Theorie dar. Mittels Abrisskanten werden mechanische Hindernisse erzeugt, die Wirbel bewusst erzeugen und damit einen Gasdurchfluss an der radialen Außenseite des Deckbandes 34 bewusst behindern.To support the labyrinth seals, as in 4 and 5 In addition, fluidic effects and phenomena are used to reduce leakage airflows. Possibilities are the Coanda effect and the boundary layer theory. By means of demolition edges mechanical obstacles are created, which consciously generate vortices and thus a gas flow on the radial outside of the shroud 34 deliberately obstruct.

Die Erfindung geht von dem Problem aus, dass die relative Spaltweite zwischen Spitzen 36 der Turbinenradschaufeln 30 und dem Turbinengehäuse 14 umso größer ist, je kleiner das Turbinenrad 12 ist. In dem Spalt zwischen dem Turbinenrad 12 und dem Turbinengehäuse 14 treten drei verschiedene Arten von Strömungen auf, eine Spaltströmung, eine Strömung durch Schabeeffekte und eine so genannte Scherströmung (Couette-Strömung).The invention is based on the problem that the relative gap width between peaks 36 the turbine wheel blades 30 and the turbine housing 14 the larger, the smaller the turbine wheel 12 is. In the gap between the turbine wheel 12 and the turbine housing 14 Three different types of flows occur, a split flow, a flow through cockroach effects and a so-called shear flow (Couette flow).

Über die Verwendung des Deckbandes 34 an dem Turbinenrad 12 wird ein Radialspalt zwischen Turbinenschaufeln 30 und Turbinengehäuse 14 völlig vermieden. Die strömungstechnisch wirksame relative Spaltweite geht dabei Richtung Null. Aufgrund des Deckbandes 34 können sich Wirbel und damit Strömungsverluste durch Schaufelspitzenumströmung nicht ausbilden. Von den oben erwähnten Strömungsarten bleibt allein die Couette-Strömung erhalten, was in Kauf genommen werden kann. Wirbelströmungen können sich nicht mehr ausbilden. Vorzugsweise wird das Deckband 34 entlang der Schaufelspitzen 36 laserverschweißt.About the use of the shroud 34 on the turbine wheel 12 becomes a radial gap between turbine blades 30 and turbine housing 14 completely avoided. The fluidically effective relative gap width goes towards zero. Due to the shroud 34 can vortex and thus flow losses by Schaufelspitzenumströmung not form. Of the above-mentioned types of flow only the Couette flow is retained, which can be accepted. Vortex currents can no longer form. Preferably, the shroud 34 along the blade tips 36 laser welded.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Turbineturbine
1212
Turbinenradturbine
1414
Turbinengehäuseturbine housing
1616
Verdichtercompressor
1818
Verdichterradcompressor
2020
Verdichtergehäusecompressor housing
2222
Antriebswelledrive shaft
2424
Einströmkanal im Turbinengehäuse 14inflow in the turbine housing 14
2626
Abgasexhaust
2828
Turbinenradeintrittturbine wheel
3030
Turbinenradschaufelturbine wheel
3232
TurbinenradaustrittTurbine wheel outlet
3434
Deckbandshroud
3636
freie Enden der Turbinenradschaufeln 30, welche dem Turbinengehäuse 14 zugewandt sindfree Ends of the turbine wheel blades 30, which faces the turbine housing 14 are
3838
Turbinenradnabeturbine hub
4040
Überstand des Deckbandes 34Got over of the shroud 34
4242
Wandstufewall level
4444
Lamellelamella
4646
ringförmige Ausnehmungannular recess

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • - JP 06-307250 A [0004] - JP 06-307250 A [0004]
  • - DE 10223876 A1 [0005] - DE 10223876 A1 [0005]

Claims (11)

Abgasturbolader mit einer Radialturbine (10) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Radialturbine (10) ein Gehäuse (14) und ein Turbinenrad (12) mit Turbinenradschaufeln (30) aufweist, wobei die Turbinenradschaufeln (30) freie Enden (36) aufweisen, die dem Gehäuse (14) zugewandt sind, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Turbinenrad (12) ein Deckband (34) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass dieses Deckband (34) fest mit den freien, dem Gehäuse (14) zugewandten Enden (36) der Turbinenradschaufeln (30) verbunden ist und die Turbinenradschaufeln (30) radial derart umgreift, dass das Deckband (34) eine Trennwand zwischen dem Turbinenrad (12) von dem Gehäuse (14) ausbildet.Exhaust gas turbocharger with a radial turbine ( 10 ) for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, wherein the radial turbine ( 10 ) a housing ( 14 ) and a turbine wheel ( 12 ) with turbine wheel blades ( 30 ), wherein the turbine wheel blades ( 30 ) free ends ( 36 ), which the housing ( 14 ), characterized in that on the turbine wheel ( 12 ) a shroud ( 34 ) is arranged and designed such that this shroud ( 34 ) firmly with the free, the housing ( 14 ) facing ends ( 36 ) of the turbine wheel blades ( 30 ) and the turbine blades ( 30 ) surrounds radially such that the shroud ( 34 ) a partition wall between the turbine wheel ( 12 ) of the housing ( 14 ) trains. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Deckband (34) zwischen einem radialen Turbinenradeintritt (28) und einem axialen Turbinenradaustritt (32) erstreckt.Exhaust gas turbocharger according to claim 1, characterized in that the shroud ( 34 ) between a radial turbine wheel entry ( 28 ) and an axial turbine outlet ( 32 ). Abgasturbolader nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckband (34) radial über einen radialen Turbinenradeintritt (28) übersteht.Exhaust gas turbocharger according to at least one of the preceding claims, characterized in that the shroud ( 34 ) radially via a radial turbine wheel inlet ( 28 ) survives. Abgasturbolader nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckband (34) wenigstens eine Erhebung (44) aufweist, die sich in eine ringförmige Ausnehmung (46) im Gehäuse (14) erstreckt.Exhaust gas turbocharger according to at least one of the preceding claims, characterized in that the shroud ( 34 ) at least one survey ( 44 ), which is in an annular recess ( 46 ) in the housing ( 14 ). Abgasturbolader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Erhebung (44) an einem eintrittseitigen Ende und/oder einem austrittseitigen Ende des Deckbandes (34) ausgebildet ist.Exhaust gas turbocharger according to claim 4, characterized in that the at least one survey ( 44 ) at an inlet end and / or a downstream end of the shroud ( 34 ) is trained. Abgasturbolader nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Erhebung (44) einstückig mit dem Deckband (34) ausgebildet ist.Exhaust gas turbocharger according to claim 4 or 5, characterized in that the at least one survey ( 44 ) in one piece with the shroud ( 34 ) is trained. Abgasturbolader nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Erhebung als Lamelle (44) ausgebildet ist.Exhaust gas turbocharger according to at least one of claims 4 to 6, characterized in that at least one elevation as a lamella ( 44 ) is trained. Abgasturbolader nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (12) und das Deckband (34) einstückig ausgebildet sind.Exhaust gas turbocharger according to at least one of the preceding claims, characterized in that the turbine wheel ( 12 ) and the shroud ( 34 ) are integrally formed. Abgasturbolader nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckband (34) als Tiefziehteil aus einem hochwarmfesten Stahlblech ausgebildet ist, wobei das Deckband (34) mittels Schweißen, insbesondere Laserschweißen, Punktschweißen, Reibschweißen, Plasmaschweißen oder Elektroschweißen, an den Turbinenradschaufeln (30) befestigt ist.Exhaust gas turbocharger according to at least one of the preceding claims, characterized in that the shroud ( 34 ) is formed as a deep-drawn part of a high-temperature resistant steel sheet, wherein the shroud ( 34 ) by means of welding, in particular laser welding, spot welding, friction welding, plasma welding or arc welding, to the turbine wheel blades ( 30 ) is attached. Abgasturbolader nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (12) und das Deckband (34) als einstückiges Gussteil, insbesondere als Druckgussteil oder Schleudergussteil, ausgebildet sind.Exhaust gas turbocharger according to at least one of the preceding claims, characterized in that the turbine wheel ( 12 ) and the shroud ( 34 ) are formed as a one-piece casting, in particular as a die casting or centrifugal casting. Abgasturbolader nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (12) und das Deckband (34) als Frästeil aus einem einzigen Halbzeug ausgebildet sind.Exhaust gas turbocharger according to at least one of the preceding claims, characterized in that the turbine wheel ( 12 ) and the shroud ( 34 ) are formed as a milled part of a single semi-finished product.
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