DE102019104499B4

DE102019104499B4 - Turbine und Kompressor für Turbolader

Info

Publication number: DE102019104499B4
Application number: DE102019104499.5A
Authority: DE
Inventors: Tyson W. BROWN; Carnell E. Williams; Anil K. Sachdev
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2022-05-12
Anticipated expiration: 2039-02-22
Also published as: DE102019104499A1; US10487741B2; CN110195642A; US20190264612A1

Abstract

Turbolader (10), umfassend:eine Turbine (12) mit einer Vielzahl von Turboschaufeln (14), die sich von einer hohlen, zentralen Turbonabe (28) erstrecken;einen Luftkompressor (20) mit einer Vielzahl von Kompressorschaufeln (24), die sich von einer hohlen, zentralen Kompressornabe (38) erstrecken; undeine Hohlwelle (18), die integral mit einem von der Turbine (12) oder dem Luftkompressor (20) ausgebildet ist, wobei die Hohlwelle (18) in Fluidverbindung mit dem Luftkompressor (20) steht, um kühle Luft vom Luftkompressor (20) zu der Turbine (12) zu übertragen,wobei die Kompressornabe (38) eine Vielzahl von Zapfluftdurchgängen (42) aufweist, die sich von einer Außenfläche, die innerhalb eines Lufteinlassweges angeordnet ist, zu einem Mittelträger (44), der nahe der Hohlwelle (18) angeordnet ist, erstrecken.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Motoren und insbesondere Komponenten zur Verwendung in einem Motorturbolader.
EINLEITUNG
Die Erklärungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, die die vorliegende Offenbarung betreffen und dem bisherigen Stand der Technik entsprechen können.
Motorturbolader werden gewöhnlich aus Eisen- oder Aluminiumlegierungen durch ein Guss- und/oder Schmiedeverfahren hergestellt. Turboladermaterial und -konstruktion tragen zur Gesamtleistung eines Motors bei. Ein Turbolader besteht aus verschiedenen Teilen, die zur Durchführung dieser Leistungssteigerung kombiniert sind. Eine Turbine ist der Teil des Turboladers, der Motorabgasen ausgesetzt ist. Die Turboschaufel oder Turbine dreht sich, wenn die Abgase zum Fahrzeugauspuff gelangen. Eine Welle erstreckt sich von einem zentralen Abschnitt der Turbine und dreht sich mit der Turbine. Ein Luftkompressor ist am gegenüberliegenden Ende der Welle angeordnet und damit drehbar. Wenn sich der Luftkompressor dreht, drückt er zusätzliche Luft und Sauerstoff in die Zylinder, wodurch sie zusätzlichen Kraftstoff verbrennen können.
Motorhersteller sehen sich mit steigenden Anforderungen konfrontiert, die Wirkungsgrade und Leistungen von Motoren zu verbessern, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, die Kraftstoffeinsparung, die Verbesserung der Kraftstoffverbrennung, die Senkung des Ölverbrauchs und die Steigerung der Abgastemperatur für die nachfolgende Verwendung in der katalytischen Umwandlung von Abgasen. Der Turbolader bietet viele Gelegenheiten für Verbesserungen mit Bezug auf diese Ziele.
KR 10 0 444 854 B1 zeigt eine Kühlstruktur für eine Turbinenschaufel eines Turboladers. Ein Kühlluftzufuhrkanal ist entlang einer rotierenden Welle des Turboladers ausgebildet und steht mit einem Lufteinlass in Kontakt mit einem Luftgebläse auf einer Seite in Verbindung, um kühle Luft in den Kühlluftzufuhrkanal einzuleiten. Im Inneren der Schaufel ist ein Leerraum ausgebildet, der mit dem Kühlluftzufuhrkanal durch eine Vielzahl von Kühlluft-Einblaslöchern in Verbindung steht.
US 2007 / 0 224 047 A1 zeigt ein Laufrad mit einem ersten und einem zweiten Laufradteil, die aneinander befestigt sind. Zwischen dem ersten und dem zweiten Teil ist ein innerer Hohlraum gebildet. Der erste Laufradteil trägt mehrere Schaufeln. Der erste und der zweite Laufradabschnitt umfassen jeweils eine erste und eine zweite Oberfläche, die in der Nähe einer Spitze des Laufrads aneinander befestigt sind. Im Laufrad sind Einlass- und Auslassöffnungen vorgesehen, die mit dem inneren Hohlraum in Verbindung stehen, um einen Kühlstrompfad zu schaffen. Zwischen dem ersten und dem zweiten Laufradteil gegenüber der Spitze ist ein umlaufender Spalt angeordnet, um eine relative axiale Bewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Laufradteil während der Zentrifugalbelastung des Laufrads zu ermöglichen.
DE 10 2012 212 990 A1 zeigt eine Welle-Nabe-Verbindung eines Läufers einer Ladevorrichtung, insbesondere eines Abgasturboladers, der zumindest ein Laufrad, wie ein Turbinenrad oder ein Verdichterrad sowie eine Welle umfasst. Die Welle greift formschlüssig in eine Aufnahme einer Nabe des Laufrades, wobei diese Bauteile stoffschlüssig verbunden werden. Die Nabe bildet gegenseitig zu der Aufnahme einen axial vorstehenden Nabenfortsatz mit einem inneren Aufnahmeprofil. Zur Zentrierung und Fixierung während eines stoffschlüssigen Verbindens der Welle mit dem Laufrad und/oder einer Nacharbeit des Läufers greift ein Führungszapfen in das Aufnahmeprofil der Nabe. Weiterhin wird der Nabenfortsatz außenseitig von einer Klemmvorrichtung umschlossen.
WO 2016/ 086 914 A2 offenbart ein Bauteil einer einen Verdichter und eine Turbine umfassenden Turboeinrichtung, mit einem zumindest teilweise aus einer Titan-Aluminium-Legierung bestehenden Bauteilkörper, bei welchem die Titan-Aluminium-Legierung einen Titan-Anteil von 40 % bis 60 % (Atomprozent) sowie einen Aluminium-Anteil von 5 % bis 50 % aufweist, wobei das Bauteil an seiner Bauteiloberfläche zumindest teilweise eine mittels einer Plasma-Elektrolytischen-Oxidation (PEO) erzeugte Schutzschicht aufweist.
US 2 173 489 A zeigt eine Kombination mit eng beabstandeten Turbinen- und Lagergehäusen, die koaxiale Wellenöffnungen aufweisen, mit einem in dem Lagergehäuse gelagerten Lager, einer Turbinenwelle, die sich durch die Öffnungen erstreckt und einen Abschnitt aufweist, der in das Lager passt, und einen Abschnitt, der den Raum zwischen den Gehäusen durchquert. Ferner ist eine Einrichtung vorgesehen, die Luft verwendet, um Wärme von dem Abschnitt der Welle, der sich durch das Lager erstreckt, und von dem Abschnitt davon zwischen den Gehäusen aufzunehmen, wobei die Mittel eine axiale Bohrung umfassen, die in der Welle ausgebildet ist und mit einer Umfangsreihe von radialen Durchgängen in Verbindung steht, die in dem Abschnitt der Welle zwischen den Gehäusen ausgebildet sind. Die Bohrung erstreckt sich bis zum Ende der Welle an der von der Turbine abgewandten Seite des Lagergehäuses, um einen Einlass bereitzustellen. Die radialen Durchgänge bilden ein Zentrifugallaufrad, um eine Strömung von wärmeabsorbierender Luft entlang der Bohrung und durch die radialen Durchgänge zu dem Raum zwischen den Gehäusen zu induzieren.
KURZDARSTELLUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen alternativen Turbolader vorzuschlagen, der eine besonders effektive und effiziente Möglichkeit zur Kühlung einer Turbine bereitstellen kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Turbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
In einer ersten Anordnung weist ein Turbolader eine Turbine, einen Luftkompressor und eine Hohlwelle auf, die integral mit einer der Turbine und dem Luftkompressor ausgebildet ist. Die Turbine weist eine Vielzahl von Turboschaufeln auf, die sich von einer hohlen, zentralen Turbonabe erstrecken. Der Luftkompressor weist eine Vielzahl von Kompressorschaufeln auf, die sich von einer hohlen, zentralen Kompressornabe erstrecken. Die Hohlwelle steht in Fluidverbindung mit dem Luftkompressor, um kühle Luft vom Luftkompressor zu der Turboladerschaufel zu übertragen. Die Kompressornabe weist eine Vielzahl von Zapfluftdurchgängen auf, die sich von einer Außenfläche, die innerhalb eines Lufteinlassweges angeordnet ist, zu einem Mittelträger, der nahe der Hohlwelle angeordnet ist, erstrecken.
In einer anderen Anordnung weist eine integral ausgebildete Turboladerschaufel und - welle eine Vielzahl von Schaufeln auf, die sich von einer hohlen, zentralen Nabe der Turbine erstrecken. Eine konzentrische Öffnung erstreckt sich kollinear entlang der Länge der Welle. Ein Luftkompressor ist an einem distalen Ende der Welle befestigt. Der Luftkompressor beinhaltet eine Vielzahl von Luftdurchgängen, die sich von einer Außenfläche des Luftkompressors zur Hohlwelle erstrecken. Weiterhin steht die Turbine über die Öffnung in der Welle mit dem Luftkompressor in Fluidverbindung.
In noch einer weiteren Anordnung weisen ein integral ausgebildeter Luftkompressor und eine Welle eine Vielzahl von Schaufeln auf, die sich von einer hohlen, zentralen Nabe des Luftkompressors erstrecken. Eine konzentrische Öffnung erstreckt sich kollinear entlang der Länge der Welle. Eine Turbine ist an einem distalen Ende der Welle befestigt. Der Luftkompressor beinhaltet eine Vielzahl von Zapfluftdurchgängen, die sich von einer Außenfläche des Luftkompressors zur Hohlwelle erstrecken. Weiterhin steht die Turbine über die Öffnung in der Welle mit dem Luftkompressor in Fluidverbindung.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier dargebotenen Beschreibung ersichtlich. Es ist zu beachten, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.

1 ist eine Querschnittsansicht einer Turboladeranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Turbine zur Verwendung in der Turboladeranordnung von 1;
3 ist eine Querschnittsansicht eines Luftkompressors zur Verwendung in der Turboladeranordnung von 1; und
4 ist eine perspektivische Ansicht des Luftkompressors von 3.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht; einige Merkmale können größer oder kleiner dargestellt sein, um die Einzelheiten bestimmter Komponenten zu veranschaulichen. Folglich sind die hierin offenbarten aufbau- und funktionsspezifischen Details nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachleuten die verschiedenen Arten und Weisen der Nutzung der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Wie Fachleute verstehen, können verschiedene Merkmale, die mit Bezug auf beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die dargestellten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen und Implementierungen erwünscht sein.
Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in allen Zeichnungen die gleichen Referenznummern auf die gleichen oder entsprechenden Teile und Merkmale verweisen. Des Weiteren werden Richtungsangaben, wie z. B. „oben“, „seitlich“ und „rückwärts“, zu Veranschaulichungszwecken verwendet und sollen, sofern nicht anders angegeben, nicht zur Erfordernis spezifischer Ausrichtungen führen.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein exemplarischer Turbolader 10 dargestellt, der durch additive Herstellung (d. h. 3-D Druck oder direktes metallisches Lasersintern) gebildet wurde. Der Turbolader 10 weist unabhängig von der Herstellungstechnik verschiedene Merkmale auf, einschließlich einer Turbine 12 mit mehreren Flügeln oder Schaufeln 14 und einer Unterfläche 16 mit einer sich davon erstreckenden Welle 18. Die Welle 18 kann an einem Luftkompressor 20 an einer Unterfläche 22 befestigt werden. Der Luftkompressor 20 kann wiederum eine Vielzahl von Schaufeln oder Flügeln 24 aufweisen, die der Unterfläche 22 gegenüberliegen.
Im Gebrauch ist die Vielzahl der Flügel 14 der Turbine 12 Motorabgastemperaturen und Gasen ausgesetzt, während die Vielzahl von Schaufeln oder Flügeln 24 des Luftkompressors 20 im Weg des Lufteinlasses für die Motorzylinder angeordnet ist. Die Vielzahl der Flügel 14, 24 kann so gebildet sein, dass sie jede bekannte geeignete Form oder Konfiguration für das Bereitstellen eines geeigneten Gasstroms aufweist, abhängig von der konkreten Anwendung, für die der Turbolader 10 konstruiert ist. Die Turbine 12 ist jedoch so ausgelegt, dass er den Gasstrom durch die geflügelte Fläche 14 leitet, um den Turbolader 10 bei hohen Drehzahlen (z. B. etwa 250.000 U/min) zu drehen. Die Größe und Form (d. h. Krümmung) der Turbine 12 stellt ein Gleichgewicht zwischen Leistung, Reaktion und Effizienz bereit, das auf eine bestimmte Anwendung zugeschnitten ist. Im Allgemeinen kann ein Turbolader mit größeren Abmessungen mehr Strömung erfordern, um die Turbine zu drehen; jedoch kann ein Turbolader mit kleineren Abmessungen die Leistungserwartungen bei niedriger Drehzahl nicht erfüllen.
Mit jetziger Bezugnahme auf 1 und 2, kann in einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Turbine 12 die Vielzahl von Flügeln 14 beinhalten, die sich in einem vorbestimmten Abstand und einer Krümmung von einer Nabe 28 erstrecken. Die Nabe 28 kann einen zentralen, hohlen Abschnitt 30 aufweisen, um eine leichtgewichtige Konstruktion zu bieten. Die Nabe 28 kann auch einen versenkten Sechskant 32 enthalten, um die Konstruktion leichter zu gestalten und/oder die Teilezahl während der Montage zu reduzieren (d. h. es ist keine zusätzliche Mutter erforderlich, um die Turbine 12 an der Welle 18 zu befestigen). Weiterhin können die Flügel 14 mit aggressiveren Gestaltungsformen für eine verbesserte Effizienz hergestellt werden. Als Beispiel können die Flügel mit einem ultradünnen Querschnitt (z. B. 0,5 mm) konstruiert werden, um eine größere Schaufelüberlappung und Verdrehung (z. B. 15° bis 60°) zu ermöglichen.
Während die Nabe 28 und die Unterseite 16 als nur an einem Außenumfang 34 abgestützt dargestellt sind, versteht es sich, dass alternative Nabenstützmerkmale vorgesehen werden können, um die Steifigkeit bei minimaler Masse zu maximieren. Mit anderen Worten bietet die Konstruktion ein verringertes Rotationsträgheitsmoment mit verbesserter Effizienz. So kann beispielsweise die Nabe 28 auch eine gitterförmige Struktur und/oder Aussteifungsrippen beinhalten, die sich von der Unterfläche 16 zu den Flügeln 14 erstrecken, um die Belastung des Turboladers 10 ohne Fremdmasse zu handhaben. Die Aussteifungsrippen können gerade (d. h. über volle Länge gleich breite) Rippen sein oder können entlang ihrer Länge vertieft sein, wie bei einer Doppel-T-Träger- oder ausgebogenen Form, um eine geringere Masse zu bieten. Auf diese Weise kann an den nicht belasteten Stellen der Turbine 12 Material entfernt werden. Darüber hinaus kann aufgrund der alternativen Verarbeitungstechnik die Vielzahl der Flügel 14 in jeder Dicke bereitgestellt werden, wodurch eine größere Schaufelverdrehung und -überlappung für eine verbesserte Leistung möglich ist.
Die Nabe 28 kann auch integral mit der Hohlwelle 18 ausgebildet sein, um die Notwendigkeit zusätzlicher Fügeverfahren zu vermeiden. Die Hohlwelle 18 kann den Temperaturleitungsweg von der heißen Abgasseite zur kühleren Lufteinlassseite reduzieren. Auf diese Weise kann die Turbine 12 sehr masseneffizient sein und eine thermisch effiziente Schaufelkonstruktion aufweisen, während sie auch eine thermische Trennung zwischen der Auslass- und der Einlassseite bildet.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 1 und 3 kann der Luftkompressor 20 an einem distalen Ende 36 der Hohlwelle 18 gegenüberliegend der Turbine 12 befestigt werden. Wie bereits erwähnt, beinhaltet der Luftkompressor 20 die Vielzahl von Schaufeln oder Flügeln 24, die im Weg des Lufteinlasses für die Motorzylinder angeordnet sind. Die Vielzahl der Flügel 24 kann sich in einem vorbestimmten Abstand und einer Krümmung von einer Nabe 38 erstrecken. Die Nabe 38 kann einen zentralen, hohlen Abschnitt 40 aufweisen, um eine leichtgewichtige Konstruktion (d. h. reduzierte Drehmasse) und ebenfalls einen Weg für die Zapfluftkühlung zu der rotierenden Welle 18 bereitzustellen, um die Kühlung an der Turbine 12 oder der Heißseite des Turboladers 10 zu unterstützen. Die Nabe 38 enthält eine Vielzahl von Zapfluftdurchgängen 42, die sich von einer Außenfläche, die innerhalb des Lufteinlassweges angeordnet ist, zu einem Mittelträger 44, der nahe der Welle 18 angeordnet ist, erstrecken. Die Zapfluftdurchgänge 42 können mit einer zentralen Öffnung 46 in der Hohlwelle 18 in Fluidverbindung stehen, um zu ermöglichen, dass die kühle Luft von der Lufteinlassseite zur Auslassseite für eine verbesserte Temperaturregelung strömt.
Die Nabe 38 kann auch einen versenkten Sechskant 48 enthalten, um die Konstruktion leichter zu gestalten und/oder die Teilezahl während der Montage zu reduzieren (d. h. es ist keine zusätzliche Mutter erforderlich, um die Welle 18 an der Turbine 12 zu befestigen). Weiterhin können die Flügel 24 mit aggressiveren Gestaltungsformen für eine verbesserte Effizienz hergestellt werden. Als Beispiel können die Flügel mit einem ultradünnen Querschnitt (z. B. 0,5 mm) konstruiert werden, um eine größere Schaufelüberlappung und Verdrehung (z. B. 15° bis 60°) zu ermöglichen. Ähnlich wie bei der Turbine 12 ist der Luftkompressor 20 so ausgelegt, dass er den Gasstrom über die geflügelte Fläche 14 leitet.
Die Nabe 38 und die Unterfläche 22 sind als an einem Außenumfang 50 und am Mittelträger 44 verbunden dargestellt; jedoch, sollte verstanden werden, dass alternative Stützmerkmale bereitgestellt werden können, um die Steifigkeit bei minimaler Masse zu maximieren. Mit anderen Worten bietet die Konstruktion ein verringertes Rotationsträgheitsmoment mit verbesserter Effizienz. So kann beispielsweise die Nabe 38 auch eine gitterförmige Struktur und/oder Aussteifungsrippen beinhalten, die sich von der Unterfläche 22 zu den Flügeln 24 erstrecken, um die Belastung des Turboladers 10 ohne Fremdmasse zu handhaben. Die Aussteifungsrippen können gerade (d. h. über volle Länge gleich breite) Rippen sein oder können entlang ihrer Länge vertieft sein, wie bei einer Doppel-T-Träger- oder ausgebogenen Form, um eine geringere Masse zu bieten. Auf diese Weise kann an den nicht belasteten Stellen des Luftkompressors 20 Material entfernt werden. Darüber hinaus kann aufgrund der alternativen Verarbeitungstechnik die Vielzahl der Flügel 24 in jeder Dicke bereitgestellt werden, wodurch eine größere Schaufelverdrehung und -überlappung für eine verbesserte Leistung möglich ist.
In noch einer weiteren Ausführungsform, die in 4 dargestellt ist, kann ein Luftkompressor 120 eine Nabe 138 mit einer radial vorstehenden Oberfläche beinhalten, die eine Unterfläche 122 bildet. Eine Vielzahl von Flügeln 124 kann so angeordnet sein, dass sie sich sowohl von der Nabe 138 als auch von der Unterseite 122 erstrecken und von dieser abgestützt werden. Die Unterseite 122 kann eine Vielzahl von Öffnungen 152 aufweisen, die durch diese hindurch angeordnet sind, um sowohl die Temperaturregelung als auch die Gewichtsreduzierung bereitzustellen, wie zuvor erörtert. Die Nabe 138 kann auch eine Vielzahl von Zapfluftdurchgängen 142 enthalten, die sich von einer Außenfläche der Nabe 138, die innerhalb des Lufteinlassweges angeordnet ist, zu einem zentralen hohlen Abschnitt der Nabe 138 erstrecken. Die Zapfluftdurchgänge 142 können mit der Hohlwelle 18 in Fluidverbindung stehen, um zu ermöglichen, dass die kühle Luft von der Lufteinlassseite zur Auslassseite für eine verbesserte Temperaturregelung strömt.
In jeder Ausführungsform für den Luftkompressor kann die Nabe 38, 138 auch integral mit der Hohlwelle 18 ausgebildet sein, um die Notwendigkeit zusätzlicher Fügeverfahren zu vermeiden. Die Hohlwelle 18 kann den Temperaturleitungsweg von der heißen Auslassseite zur kühleren Lufteinlassseite reduzieren, während weiterhin kühle Luft von der Lufteinlassseite zur Auslassseite für eine weitere Temperaturregelung strömen kann. Auf diese Weise kann der Luftkompressor 20, 120 sehr masseneffizient sein und eine thermisch effiziente Schaufelkonstruktion aufweisen, während sie auch eine thermische Trennung zwischen der Auslass- und der Einlassseite bildet.
Die Turboladerkomponenten der exemplarischen Ausführungsformen können im additiven Herstellungsverfahren aus einem Stahlmaterial erzeugt werden, oder können mit vielen der oben vorgestellten Merkmale aus einem alternativen Material anstelle von Stahl konstruiert werden. Von daher sollte klar sein, dass diese Beschreibung nur als Beispiel zu verstehen ist und Variationen, die sich nicht vom Kern der Offenbarung entfernen, werden somit als im Umfang der Offenbarung befindlich verstanden. Diese Ausführungsformen sollten nicht als eine Abweichung vom Sinn und Umfang der Offenbarung betrachtet werden. Während exemplarische Ausführungsformen vorstehend beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen beinhaltet sind. Vielmehr dienen die in der Spezifikation verwendeten Worte der Beschreibung und nicht der Beschränkung und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht werden. Während verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sein könnten, um Vorteile zu bieten oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Merkmale bevorzugt zu sein, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass ein oder mehrere oder Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute können Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Daher sind Ausführungsformen, die nach dem Stand der Technik, in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen beschrieben sind, nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Turbolader (10), umfassend: eine Turbine (12) mit einer Vielzahl von Turboschaufeln (14), die sich von einer hohlen, zentralen Turbonabe (28) erstrecken; einen Luftkompressor (20) mit einer Vielzahl von Kompressorschaufeln (24), die sich von einer hohlen, zentralen Kompressornabe (38) erstrecken; und eine Hohlwelle (18), die integral mit einem von der Turbine (12) oder dem Luftkompressor (20) ausgebildet ist, wobei die Hohlwelle (18) in Fluidverbindung mit dem Luftkompressor (20) steht, um kühle Luft vom Luftkompressor (20) zu der Turbine (12) zu übertragen, wobei die Kompressornabe (38) eine Vielzahl von Zapfluftdurchgängen (42) aufweist, die sich von einer Außenfläche, die innerhalb eines Lufteinlassweges angeordnet ist, zu einem Mittelträger (44), der nahe der Hohlwelle (18) angeordnet ist, erstrecken.
Turbolader (10) nach Anspruch 1, worin die Turbine (12) einen versenkten Sechskant (32) zum Befestigen der Turbine (12) an dem Luftkompressor (20) beinhaltet.
Turbolader (10) nach Anspruch 1, worin jeder der Vielzahl von Turboschaufeln (14) einen Querschnitt von weniger als 0,5 mm und eine Verdrehung von 15° bis 60° aufweist.
Turbolader (10) nach Anspruch 1, worin die Hohlwelle (18) integral mit der Turbine ausgebildet und fest an dem Luftkompressor (20) befestigt ist.
Turbolader (10) nach Anspruch 1, worin die Hohlwelle (18) integral mit dem Luftkompressor (20) ausgebildet und fest an der Turbine (12) befestigt ist.
Turbolader (10) nach Anspruch 1, worin der Luftkompressor (20) einen versenkten Sechskant (48) zur Befestigung des Luftkompressors (20) an der Turbine (12) beinhaltet.
Turbolader (10) nach Anspruch 1, worin jeder der Vielzahl von Kompressorschaufeln (24) einen Querschnitt von weniger als etwa 0,5 mm und eine Verdrehung von 15° bis 60° aufweist.
Turbolader (10) nach Anspruch 1, worin die Turbonabe (28) eine Gitterstruktur und eine Vielzahl von Aussteifungsrippen darin beinhaltet.